JP3187411B2 - Self-oscillation type power conversion circuit - Google Patents

Self-oscillation type power conversion circuit

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JP3187411B2
JP3187411B2 JP22111690A JP22111690A JP3187411B2 JP 3187411 B2 JP3187411 B2 JP 3187411B2 JP 22111690 A JP22111690 A JP 22111690A JP 22111690 A JP22111690 A JP 22111690A JP 3187411 B2 JP3187411 B2 JP 3187411B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、その駆動電力損失を減らし、その電力変換
効率を引き上げることができる、直列インバータ回路を
利用した自己発振型電力変換回路に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a self-oscillation type power conversion circuit using a series inverter circuit, which can reduce the driving power loss and increase the power conversion efficiency.

背景技術 本発明者の先行技術として、2つのノーマリィ・オフ
で絶縁ゲート型のトランジスタ2、3、変圧器12,コイ
ル4とコンデンサ5の直列共振回路、及び、直流電源1
等を使った直列インバータ回路を第2図に示す。ただ
し、この回路を起動する起動手段は省略されている。
BACKGROUND ART As prior art of the present inventor, two normally-off and insulated gate transistors 2, 3, a transformer 12, a series resonance circuit of a coil 4 and a capacitor 5, and a DC power supply 1
FIG. 2 shows a series inverter circuit using the above method. However, the starting means for starting this circuit is omitted.

(先行技術:特願平2−14857号、特願平2−96579
号。) この回路では、双方向に対して定電圧特性を示す、逆
並列接続した2つのダイオード14(又は4つのツェナー
・ダイオード10)と、変圧器12がその共振回路の振動電
流からトランジスタ2、3の駆動電圧を形成する。駆動
巻線12bの出力電圧はトランジスタ2のゲートに正帰還
され、トランジスタ2がオンであるべきときにゲート順
バイアス電圧がこれに与えられ、トランジスタ2がオフ
であるべきときにゲート逆バイアス電圧がこれに与えら
れる。トランジスタ3と駆動巻線12c側についても同様
である。この回路の出力電力は変圧器13、ブリッジ接続
型整流回路7及びコンデンサ8によって取り出され、負
荷抵抗11に供給される。
(Prior art: Japanese Patent Application No. 2-14857, Japanese Patent Application No. 2-96579)
issue. In this circuit, two anti-parallel connected diodes 14 (or four Zener diodes 10) exhibiting constant voltage characteristics in both directions and the transformer 12 are connected to the transistors 2, 3 by the oscillating current of the resonant circuit. Is formed. The output voltage of the drive winding 12b is positively fed back to the gate of the transistor 2, to which a gate forward bias voltage is applied when the transistor 2 is to be turned on and a gate reverse bias voltage is applied to the gate when the transistor 2 is to be turned off. Given to this. The same applies to the transistor 3 and the drive winding 12c. The output power of this circuit is taken out by the transformer 13, the bridge connection type rectifier circuit 7 and the capacitor 8, and supplied to the load resistor 11.

しかしながら、トランジスタ2、3の各ゲート電圧が
順バイアス電圧あるいは逆バイアス電圧に達した後だい
たい一定に保たれている間、その振動電流が2つのダイ
オード14で無駄に消費されるので、『この駆動電力損失
によって電力変換効率が低くなる』という問題点がこの
回路を含めた先行技術に有る。この問題点はそのスイッ
チング周波数に関係無く有る。(問題点) そこで、本発明は『その駆動電力損失を小さくして電
力変換効率を引き上げることができる』自己発振型電力
変換回路を提供することを目的としている。
However, while the respective gate voltages of the transistors 2 and 3 are kept substantially constant after reaching the forward bias voltage or the reverse bias voltage, the oscillating current is wastefully consumed by the two diodes 14. The prior art including this circuit has a problem that power conversion efficiency is reduced due to power loss. This problem exists regardless of the switching frequency. (Problems) Accordingly, an object of the present invention is to provide a self-oscillation-type power conversion circuit that “can reduce drive power loss and increase power conversion efficiency”.

(発明の目的) 発明の開示 即ち、本発明は、 1つ又は複数の直流電源手段と、 共振用インダクタンス手段と、 前記共振用インダクタンス手段と共に共振動作をする共
振用キャパシタンス手段と、 前記共振用キャパシタンス手段の電流をその入力用イン
ダクタンス手段で受け取り、前記入力用インダクタンス
手段と磁気結合される出力用インダクタンス手段から交
流電圧を出力する変圧手段と、 前記1つ又は複数の直流電源手段、前記共振用インダク
タンス手段、前記共振用キャパシタンス手段および前記
入力用インダクタンス手段の接続を切り換える、複数
の、ノーマリィ・オフで、その駆動信号入力用に対を成
す制御端子と主端子の間が絶縁されているスイッチング
手段、 を有する直列インバータ手段において、 前記交流電圧を全波整流する全波整流手段と、 前記全波整流手段が出力する脈流電圧を平滑する平滑用
キャパシタンス手段と、前記入力用インダクタンス手段
と磁気結合され、それぞれの前述した制御端子と主端子
の間に駆動信号を出力する1つ又は複数の駆動用インダ
クタンス手段、 を有する自己発振型電力変換回路である。
(Object of the Invention) Disclosure of the Invention That is, the present invention provides one or a plurality of DC power supply means, a resonance inductance means, a resonance capacitance means performing a resonance operation together with the resonance inductance means, and the resonance capacitance. Means for receiving the current of the means by the input inductance means and outputting an AC voltage from the output inductance means magnetically coupled to the input inductance means; the one or more DC power supply means; and the resonance inductance A plurality of normally-off switching means for switching connection of the resonance capacitance means and the input inductance means, and a control terminal and a main terminal paired for inputting a drive signal thereof, insulated between the control terminal and the main terminal; The series inverter means having the following: Flowing full-wave rectification means, smoothing capacitance means for smoothing the pulsating voltage output by the full-wave rectification means, and magnetic coupling with the input inductance means, between each of the aforementioned control terminals and main terminals. A self-oscillation type power conversion circuit having one or a plurality of drive inductance means for outputting a drive signal.

ただし、前記駆動用インダクタンス手段の数と前記駆
動信号の数は前記スイッチング手段の数と同じとは限ら
ない。複数の前記スイッチング手段が1つの前記駆動用
インダクタンス手段と1つの前記駆動信号を共有する場
合もある。
However, the number of the driving inductance units and the number of the driving signals are not necessarily the same as the number of the switching units. A plurality of the switching means may share one drive signal with one drive inductance means.

このことによって、前記変圧手段、前記全波整流手段
および前記平滑用キャパシタンス手段などが前記共振用
キャパシタンス手段の電流から各前記スイッチング手段
の駆動電圧を形成し、前記1つ又は複数の駆動用インダ
クタンス手段から各前記スイッチング手段に供給する。
そして、各駆動電圧が順バイアス電圧あるいは逆バイア
ス電圧に達した後だいたい一定に保たれている間、前記
共振用キャパシタンス手段などに流れる。
Thus, the transformer, the full-wave rectifier, the smoothing capacitance, and the like form a drive voltage for each of the switching means from the current of the resonance capacitance, and the one or more drive inductances To each of the switching means.
Then, while each drive voltage is kept substantially constant after reaching the forward bias voltage or the reverse bias voltage, it flows to the resonance capacitance means and the like.

従って、前記平滑用キャパシタンス手段から電力を取
り出せば、『駆動電力損失を減らして電力変換効率を引
き上げることができる。』(効果) つまり、前記全波整流手段と前記平滑用キャパシタン
ス手段などが第2図の2つのダイオード14の様な役割を
果たすので、従来2つのダイオード14で無駄に消費され
ていた駆動電力を無くすことができ、その分電力変換効
率を引き上げることができるのである。
Therefore, if power is taken out from the smoothing capacitance means, "the drive power loss can be reduced and the power conversion efficiency can be increased. (Effect) In other words, since the full-wave rectifying means and the smoothing capacitance means play a role like the two diodes 14 in FIG. Therefore, the power conversion efficiency can be increased accordingly.

この様に本発明には上述した効果が有る反面、次の問
題点が有る。それは、その回路の起動時に前記平滑用キ
ャパシタンス手段の電圧がゼロだと、前記平滑用キャパ
シタンス手段が前記全波整流手段と前記出力用インダク
タンス手段を介して前記1つ又は複数の駆動用インダク
タンス手段を短絡することになるため、『その回路が起
動し難くなってしまう』という問題点である。
As described above, the present invention has the above-mentioned effects, but has the following problems. That is, when the voltage of the smoothing capacitance means is zero at the time of starting the circuit, the smoothing capacitance means causes the one or more driving inductance means to pass through the full-wave rectification means and the output inductance means. The short circuit causes a problem that the circuit becomes difficult to start.

そこで、本発明が請求項2記載の自己発振型電力変換
回路に対応する場合、その起動時に前記1つ又は複数の
駆動用インダクタンス手段がそれぞれの前述した制御端
子と主端子の間に駆動信号を容易に出力できる様にする
ために、前記出力用インダクタンス手段と前記平滑用キ
ャパシタンス手段を、前記全波整流手段だけを介して接
続したり、あるいは、請求項2記載中の電圧降下手段と
前記全波整流手段を介して接続したり、することができ
る様に本発明者は改善した。
Therefore, when the present invention corresponds to the self-oscillation type power conversion circuit according to claim 2, the one or more driving inductance means transmits a driving signal between the above-mentioned control terminal and main terminal at the time of startup. 3. The output inductance means and the smoothing capacitance means may be connected via only the full-wave rectification means, or the voltage drop means and the voltage drop means according to claim 2 may be easily output. The inventor has made improvements so that they can be connected or connected via wave rectification means.

その結果、その起動時に各前記スイッチング手段に順
バイアス電圧あるいは逆バイアス電圧が供給されるのを
前記平滑用キャパシタンス手段が妨げない様に、前記平
滑様キャパシタンス手段の充電よりも前記駆動信号の供
給を優先させることができる様になるので、その起動が
容易になる、という効果がこの場合の本発明に有る。
As a result, the supply of the drive signal is performed rather than the charging of the smoothing-capacitance means so that the smoothing capacitance means does not prevent the forward bias voltage or the reverse bias voltage from being supplied to each of the switching means at the time of startup. The present invention in this case has an effect that the priority can be given, so that the activation is facilitated.

尚、請求項2記載中の電圧降下手段と電圧降下可変手
段は前記平滑用キャパシタンス手段の突入電流防止手段
と結局同じである。
Incidentally, the voltage drop means and the voltage drop variable means in the second aspect are the same as the inrush current prevention means of the smoothing capacitance means.

それから、本発明が請求項3記載の自己発振型電力変
換回路に対応する場合、その変換した交流電力の一部あ
るいは全部を前記1つ又は複数の直流電源手段のうち1
つの直流電源手段に帰還させ、前記変圧手段の各インダ
クタンス手段の最大電圧絶対値を「その1つの直流電源
手段の電圧の大きさと各巻数比に応じた各値」にクラン
プさせることができるので、『その各最大電圧絶対値を
安定化させることができる』という効果がこの場合の本
発明に有る。
Then, when the present invention corresponds to the self-oscillation type power conversion circuit according to claim 3, a part or all of the converted AC power is transferred to one or more of the one or more DC power supply means.
And the maximum voltage absolute value of each inductance means of the transformer means can be clamped to "a value corresponding to the magnitude of the voltage of the one DC power supply means and each turn ratio". In this case, the present invention has an effect that “the respective maximum voltage absolute values can be stabilized”.

この場合、その帰還電力と別に交流電力が前記変圧手
段のインダクタンス手段から出力される。
In this case, AC power is output from the inductance means of the transformer in addition to the feedback power.

発明を実施するための最良の形態 本発明をより詳細に説明するために、以下添付図面に
従ってこれを説明する。第1図、第3図〜第5図に4つ
の実施例の回路図を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In order to explain the present invention in more detail, the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1, 3 to 5 show circuit diagrams of four embodiments.

第1図の実施例では以下の通りそれぞれが前述した各
構成要素に相当する。
In the embodiment of FIG. 1, each corresponds to each of the above-described components as follows.

a)直流電源1が前述した1つ又は複数の直流電源手段
に。
a) The DC power supply 1 is one or more DC power supply means described above.

b)コイル4が前述した共振用インダクタンス手段に。b) The coil 4 serves as the resonance inductance means described above.

c)コンデンサ5が前述した共振用キャパシタンス手段
に。
c) The capacitor 5 serves as the resonance capacitance means described above.

d)変圧器6が前述した変圧手段に。d) The transformer 6 serves as the above-mentioned transformer.

e)入力巻線6aが前述した入力用インダクタンス手段
に。
e) The input winding 6a serves as the input inductance means described above.

f)出力巻線6dが前述した出力用インダクタンス手段
に。
f) The output winding 6d serves as the output inductance means described above.

g)トランジスタ2、3が前述した複数のスイッチング
手段に。
g) Transistors 2 and 3 serve as a plurality of switching means described above.

h)トランジスタ2、3それぞれのゲート端子とソース
端子がそれぞれの前述した制御端子と主端子に。
h) The gate terminal and the source terminal of each of the transistors 2 and 3 are respectively the control terminal and the main terminal described above.

i)ブリッジ接続型整流回路7が前述した全波整流手段
に。
i) The bridge connection type rectifier circuit 7 is the full-wave rectifier described above.

j)コンデンサ8が前述した平滑用キャパシタンス手段
に。
j) The capacitor 8 serves as the smoothing capacitance means described above.

k)駆動巻線6b、6cが前述した1つ又は複数の駆動用イ
ンダクタンス手段に。
k) The drive windings 6b, 6c serve as one or more drive inductance means as described above.

第1図の実施例ではコイル4とコンデンサ5が形成す
る直列共振回路と入力巻線6aが直列接続され、駆動巻線
6b、6cそれぞれはトランジスタ2、3の各ゲート・ソー
ス間に接続されている。そして、出力巻線6dはブリッジ
接続型整流回路7を介してコンデンサ8に接続されてい
る。ただし、この電力変換回路を起動する起動手段は省
略されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, a series resonance circuit formed by a coil 4 and a capacitor 5 and an input winding 6a are connected in series, and a driving winding is formed.
Each of 6b and 6c is connected between each gate and source of the transistors 2 and 3. The output winding 6d is connected to a capacitor 8 via a bridge connection type rectifier circuit 7. However, a starting unit for starting the power conversion circuit is omitted.

このため、この電力変換回路の発振動作中、負荷抵抗
11に電流が流れ、コンデンサ8の電圧、ブリッジ接続型
整流回路7中のダイオード2つ分の順電圧の和および
「出力巻線6dと駆動巻線6b、6cの各巻数比」がトランジ
スタ2、3のゲート順バイアス電圧とゲート逆バイアス
電圧の各最大絶対値を決める。つまり、変圧器6、ブリ
ッジ接続型整流回路7及びコンデンサ8が第2図の先行
回路の場合と同様にその共振回路の振動電流からトラン
ジスタ2、3の各駆動電圧を形成する。
Therefore, during oscillation operation of this power conversion circuit, load resistance
A current flows through 11 and the voltage of the capacitor 8, the sum of the forward voltages of the two diodes in the bridge connection type rectifier circuit 7, and the “turn ratio between the output winding 6 d and the driving windings 6 b and 6 c” are the transistors 2 and 3, the maximum absolute values of the gate forward bias voltage and the gate reverse bias voltage are determined. That is, the transformer 6, the bridge connection type rectifier circuit 7 and the capacitor 8 form the respective drive voltages of the transistors 2 and 3 from the oscillating current of the resonance circuit as in the case of the preceding circuit of FIG.

尚、ツェナー・ダイオード10を2つずつ逆向きに各ゲ
ート・ソース間に第1図の様に直列接続する場合、通常
動作時に各ツェナー・ダイオード10に電流が流れて、こ
れらが電力を無駄に消費しない様にそのツェナー電圧と
順電圧の各和は前記各最大絶対値より大きく、しかも、
各ゲート・ソース間耐電圧絶対値より小さく設定され
る。
When two Zener diodes 10 are connected in series in the opposite direction between each gate and source as shown in FIG. 1, current flows through each Zener diode 10 during normal operation, and these waste power. Each sum of the Zener voltage and the forward voltage is larger than the maximum absolute value so as not to consume, and
It is set smaller than the absolute value of the withstand voltage between each gate and source.

また、各駆動巻線と各ゲートを直接接続しているが、
1個ずつ抵抗を介してそれぞれを接続しても構わない。
この場合と「第2図の先行回路でも同様に1個ずつ抵抗
を介して接続した場合」を比べると、両者にはそれら抵
抗2つずつによる駆動電力損失が有るけれども、前者に
は両ダイオード14による駆動電力損失が無いので、前者
の方がやはり駆動電力損失は少なく、電力変換効率は高
い。
Also, although each drive winding and each gate are directly connected,
One by one may be connected via a resistor.
Comparing this case with “the case where each of the preceding circuits in FIG. 2 is similarly connected via a resistor”, both have a drive power loss due to each of the two resistors. In the former case, the driving power loss is smaller and the power conversion efficiency is higher.

第3図の実施例では本発明者は相補型のトランジスタ
2、18を用い、両ゲート同士、両ソース同士をそれぞれ
直結しているため、駆動巻線19bは1つで済む。そし
て、直流電源1、15の2つが前述した1つ又は複数の直
流電源手段に相当する。コイル20は請求項2記載中の電
圧降下手段に、スイッチ21は同項記載中の電圧降下可変
手段に、それぞれ相当する。結局、コイル20とスイッチ
21の並列回路は基本的には従来からよく知られているコ
ンデンサの突入電流防止手段と同様な構成である。
In the embodiment shown in FIG. 3, the inventor uses complementary transistors 2 and 18 and directly connects both gates and both sources, so that only one drive winding 19b is required. Two of the DC power supplies 1 and 15 correspond to one or a plurality of DC power supply units described above. The coil 20 corresponds to the voltage drop means described in claim 2, and the switch 21 corresponds to the voltage drop variable means described in claim 2. After all, coil 20 and switch
The parallel circuit 21 basically has the same configuration as the well-known means for preventing inrush current of a capacitor.

抵抗16と切換えスイッチ17は第3図の電力変換回路の
起動と動作停止を制御する起動・動作停止手段である。
切換えスイッチ17が第3図の通りなら、これがトランジ
スタ2、18の両ゲート・ソース間を短絡するから、第3
図の電力変換回路は動作停止状態である。一方、切換え
スイッチ17を反対側に切り換えると、抵抗16の電流が両
ゲート・ソース間静電容量、入力巻線19a、コイル4、
及び、コンデンサ5を流れるから、第3図の電力変換回
路は起動される。
The resistor 16 and the changeover switch 17 are start / stop means for controlling start / stop of the power conversion circuit of FIG.
If the changeover switch 17 is as shown in FIG. 3, this short-circuits between the gates and sources of the transistors 2 and 18, so that the third
The power conversion circuit in the figure is in an operation stop state. On the other hand, when the changeover switch 17 is switched to the opposite side, the current of the resistor 16 becomes the capacitance between the gate and the source, the input winding 19a, the coil 4,
3 flows, and the power conversion circuit of FIG. 3 is started.

起動時にはスイッチ21はオフにされ、出力巻線19cが
コンデンサ8等によって短絡されるのを防ぐ。さもない
と、トランジスタ2にゲート順バイアス電圧が供給され
難くなるため、第3図の電力変換回路は起動し難くなっ
たり、全くしなかったり、する。その後、コンデンサ8
の電圧が所定値になったら、スイッチ21はオンにされ
る。その所定値は前記各ゲート順バイアス電圧値、駆動
巻線19bと出力巻線19cの巻数比、及び、ブリッジ接続型
整流回路7中のダイオード2つ分の順電圧の和で決ま
る。
At startup, the switch 21 is turned off to prevent the output winding 19c from being short-circuited by the capacitor 8 or the like. Otherwise, it is difficult to supply the gate forward bias voltage to the transistor 2, so that the power conversion circuit in FIG. 3 is difficult to start or does not perform at all. Then, the capacitor 8
The switch 21 is turned on when the voltage of has reached a predetermined value. The predetermined value is determined by the sum of the above-mentioned gate forward bias voltage values, the turn ratio between the drive winding 19b and the output winding 19c, and the forward voltage of two diodes in the bridge connection type rectifier circuit 7.

ダイオード22、23を接続した場合、これらの作用によ
りコンデンサ5の最大プラス電圧は直流電源1の電圧
に、その最小マイナス電圧は直流電源15の電圧に、それ
ぞれ制限される。
When the diodes 22 and 23 are connected, the maximum positive voltage of the capacitor 5 is limited to the voltage of the DC power supply 1 and the minimum negative voltage thereof is limited to the voltage of the DC power supply 15 by these actions.

尚、第3図の電力変換回路の起動前に別の手段でコン
デンサ8を充電しておくという起動援助方法も有る。ま
た、前述の電圧降下手段と電圧降下可変手段は実質的に
コンデンサ8の突入電流防止手段であるから、それらの
代わりに通常の突入電流防止手段を使うことができる。
さらに、その起動を助ける手段として、トランジスタ2
のゲート順バイアス電流をバイパスする抵抗をトランジ
スタ18のドレイン・ソース間に接続しても良い。
There is also a start-up assisting method in which the capacitor 8 is charged by another means before the start-up of the power conversion circuit of FIG. Further, since the above-described voltage drop means and voltage drop variable means are substantially inrush current prevention means of the capacitor 8, ordinary inrush current prevention means can be used instead of them.
Further, as a means for assisting the activation, a transistor 2
May be connected between the drain and source of the transistor 18.

第4図の実施例はブリッジ接続型である。第4図の電
力変換回路では変圧器25は2つの出力巻線25f、25gを持
っており、出力巻線25f、25gとダイオード26、27がセン
ター・タップ方式の全波整流回路を形成する。抵抗16と
スイッチ24は第4図の電力変換回路の起動と動作停止を
制御する起動・動作停止手段である。第4図の電力変換
回路は、スイッチ24をターン・オフさせると動作し始
め、スイッチ24をターン・オンさせると動作を停止す
る。
The embodiment of FIG. 4 is of the bridge connection type. In the power conversion circuit shown in FIG. 4, the transformer 25 has two output windings 25f and 25g, and the output windings 25f and 25g and the diodes 26 and 27 form a center tap type full-wave rectifier circuit. The resistor 16 and the switch 24 are a start / stop unit for controlling start / stop of the power conversion circuit of FIG. 4 starts operating when the switch 24 is turned off, and stops operating when the switch 24 is turned on.

第5図の実施例は第1図の実施例の変形である。抵抗
31が請求項2記載中の電圧降下手段に、スイッチ21が同
項記載中の電圧降下可変手段に、それぞれ相当する。こ
れらは基本的にはコンデンサ8の突入電流防止手段と同
じである。
The embodiment of FIG. 5 is a modification of the embodiment of FIG. resistance
31 corresponds to the voltage drop means in the second aspect, and the switch 21 corresponds to the voltage drop variable means in the second aspect. These are basically the same as the inrush current prevention means of the capacitor 8.

コンデンサ5、32はそれぞれ直流電源1の各出力端子
に接続されており、この様に共振用コンデンサは2つ有
ってももちろん構わない。
The capacitors 5 and 32 are respectively connected to the respective output terminals of the DC power supply 1. Thus, there may be two resonance capacitors.

ダイオード22、23は、コンデンサ5、32の電圧をゼロ
から直流電源1の電圧の範囲に制限し、その振動電圧の
ピーク値を一定にする。このため、トランジスタ2ある
いは3が適時にターン・オフすれば、コンデンサ5、32
の電圧はほぼゼロか、その電源電圧の大きさになる。
The diodes 22 and 23 limit the voltage of the capacitors 5 and 32 from zero to the voltage of the DC power supply 1, and keep the peak value of the oscillating voltage constant. Therefore, if the transistor 2 or 3 is turned off in a timely manner, the capacitors 5, 32
Is almost zero or the magnitude of the power supply voltage.

ダイオード22、23の動作は次の通りである。トランジ
スタ2のオン期間中にコンデンサ32の電圧がほぼゼロ
で、コンデンサ5の電圧がほぼ前記電源電圧になると、
それまで逆電圧のためにオフだったダイオード22がター
ン・オンする。その結果、「ダイオード22とトランジス
タ2の直列回路」がコイル4に対してフライホイール・
ダイオードの様な役割を果たすので、コンデンサ5、32
の各電圧はそのままで変わらない。
The operation of the diodes 22 and 23 is as follows. When the voltage of the capacitor 32 is substantially zero during the ON period of the transistor 2 and the voltage of the capacitor 5 is substantially equal to the power supply voltage,
The diode 22, which was previously off due to the reverse voltage, turns on. As a result, the "series circuit of the diode 22 and the transistor 2"
Capacitors 5 and 32 play a role like a diode
Each voltage does not change as it is.

同様にトランジスタ3のオン期間中「トランジスタ3
とダイオード23の直列回路」がコイル4に対してフライ
ホイール・ダイオードの様な役割を果たす。
Similarly, during the on-period of the transistor 3, "transistor 3
And a series circuit of the diode 23 and the coil 4 serve as a flywheel diode.

ただし、そのために、変圧器6とこれから述べる起動
・動作停止手段などがトランジスタ2、3のオン期間を
適正に無駄なく確保する。
However, for that purpose, the transformer 6 and the starting / stopping means to be described below ensure the ON periods of the transistors 2 and 3 appropriately without waste.

「トランジスタ28、29、3つのダイオード30、2つの
ツェナー・ダイオード10、抵抗33、34及び入力端子t1
等」が第5図の電力変換回路の起動・動作停止手段を構
成する。入力端子t1にはその起動(発振開始)と動作停
止(発振停止)を制御する起動・動作停止信号が入力さ
れる。以下、この回路の起動と停止動作について説明す
る。
"Transistors 28, 29, three diodes 30, two zener diodes 10, resistors 33, 34 and input terminal t1
And the like constitute the starting / stopping means of the power conversion circuit of FIG. A start / operation stop signal for controlling the start (oscillation start) and the operation stop (oscillation stop) is input to the input terminal t1. Hereinafter, the starting and stopping operations of this circuit will be described.

第5図の電力変換回路の発振動作はトランジスタ3の
ターン・オンで始まり、トランジスタ2のターン・オフ
で停止する様になっている。これは、その起動と動作停
止を容易にするためや、コイル4に電流が流れている最
中にトランジスタ2又は3がターン・オフしない様にす
るため、である。起動前スイッチ21はオフにされ、その
起動・動作停止信号はロー・レベルである。このため、
トランジスタ29は、オンだから、トランジスタ3のゲー
トの方へ流れようとする抵抗34の電流をバイパスする。
3つのダイオード30がこのバイパスを完全にする。
The oscillation operation of the power conversion circuit shown in FIG. 5 starts when the transistor 3 is turned on and stops when the transistor 2 is turned off. This is to make it easy to start and stop the operation and to prevent the transistor 2 or 3 from being turned off while the current is flowing through the coil 4. The pre-start switch 21 is turned off, and the start / stop signal is at a low level. For this reason,
Since transistor 29 is on, it bypasses the current in resistor 34 which tends to flow toward the gate of transistor 3.
Three diodes 30 complete this bypass.

その起動・動作停止信号が立ち上がると、トランジス
タ28がトランジスタ29をターン・オフさせるので、トラ
ンジスタ3にプラスのゲート電圧が与えられ、トランジ
スタ2にマイナスのゲート電圧が変圧器6を介して与え
られる。
When the start / stop signal rises, the transistor 28 turns off the transistor 29, so that a positive gate voltage is applied to the transistor 3 and a negative gate voltage is applied to the transistor 2 via the transformer 6.

その結果、第5図の電力変換回路は発振し始めるが、
コンデンサ8の電圧が所定値に達すると、スイッチ21は
オンにされる。その発振はその起動・動作停止信号がハ
イ・レベルである限り続く。尚、その起動・動作停止信
号が立ち上がってから一定時間経過した後スイッチ21を
ターン・オンさせる方法も可能で、これは従来の突入電
流防止方法と同じである。
As a result, the power conversion circuit in FIG. 5 starts oscillating,
When the voltage of the capacitor 8 reaches a predetermined value, the switch 21 is turned on. The oscillation continues as long as the start / stop signal is at a high level. It is also possible to turn on the switch 21 after a certain period of time has elapsed after the start / stop signal has risen, which is the same as the conventional inrush current prevention method.

その後、その起動・動作停止信号が立ち下がるとき、
トランジスタ3のゲート電圧がゼロかマイナスならば、
その信号の立下りと共にトランジスタ28はターン・オフ
する。すると、トランジスタ29が、ターン・オンし、ト
ランジスタ3のゲート電圧がプラスになるのをツェナー
・ダイオード10と共に妨げる。このため、トランジスタ
2がターン・オフした時点でこの回路は発振を停止す
る。
After that, when the start / stop signal falls,
If the gate voltage of transistor 3 is zero or negative,
With that signal falling, transistor 28 turns off. This causes transistor 29 to turn on and, together with Zener diode 10, prevent the gate voltage of transistor 3 from going positive. Therefore, when the transistor 2 is turned off, the circuit stops oscillating.

しかし、その起動・動作停止信号が立ち下がるとき、
トランジスタ3のゲート電圧がプラスだと、その信号が
立ち下がっても抵抗33の電流がトランジスタ28をオンに
保つ。このため、トランジスタ29のターン・オンはトラ
ンジスタ3のゲート電圧が立ち去がるまで、つまり、ト
ランジスタ3がターン・オフするまで待たされる。この
後は前述した通りトランジスタ2がターン・オフした時
点で第5図の電力変換回路は発振動作を停止する。
However, when the start / stop signal falls,
If the gate voltage of transistor 3 is positive, the current in resistor 33 keeps transistor 28 on even when the signal falls. Therefore, the transistor 29 is turned on until the gate voltage of the transistor 3 falls, that is, until the transistor 3 is turned off. Thereafter, as described above, when the transistor 2 is turned off, the power conversion circuit of FIG. 5 stops oscillating.

尚、トランジスタ2、3のオン、オフが切り換わる切
っ掛けは、変圧器6に蓄えられた励磁エネルギーと両ゲ
ート・ソース間静電容量の充電エネルギーによって作ら
れる。コイル4の電流がゼロ近くなる度に、その励磁イ
ンダクタンスと両ゲート・ソース間静電容量が形成する
共振回路がそれら蓄積エネルギーを使って部分共振し、
両ゲート・ソース間電圧を反転させる。第1図の実施例
の場合、反転したコイル4の電流がその電圧反転作用に
加わる。
The on / off state of the transistors 2 and 3 is generated by the excitation energy stored in the transformer 6 and the charging energy of the capacitance between the gate and the source. Every time the current of the coil 4 becomes close to zero, the resonance circuit formed by the exciting inductance and the capacitance between the gate and the source partially resonates using the stored energy,
Invert the gate-source voltage. In the case of the embodiment shown in FIG. 1, the inverted current of the coil 4 adds to its voltage inverting action.

また、抵抗31の代わりに定電圧手段を用いても構わな
い。あるいは、スイッチと定電圧手段の並列回路を複数
個直列接続したものをスイッチ21と抵抗31の並列回路の
代わりに用いても構わない。
Further, a constant voltage means may be used instead of the resistor 31. Alternatively, a switch in which a plurality of parallel circuits of the switch and the constant voltage means are connected in series may be used instead of the parallel circuit of the switch 21 and the resistor 31.

それから、「コンデンサ8の電圧を検出し、この電圧
が所定値より小さいとき、入力端子t1にハイ・レベルの
起動・動作停止信号を入力し、コンデンサ8の電圧がそ
の所定値より大きいとき、入力端子t1にロー・レベルの
起動・動作停止信号を入力する」という電圧制御が考え
られる。
Then, "the voltage of the capacitor 8 is detected, and when this voltage is smaller than a predetermined value, a high-level start / stop signal is input to the input terminal t1. When the voltage of the capacitor 8 is larger than the predetermined value, A low-level start / stop signal is input to the terminal t1. "

最後に、以上説明した各実施例では各スイッチング手
段にノーマリィ・オフのMOS・FETを1つずつ使う例を示
して来たが、それぞれの代わりに「ノーマリィ・オフ
で、その駆動信号入力用に対を成す制御端子と主端子の
間が絶縁されているスイッチング手段」なら、IGBT(In
sulated Gate Bipolar Transistor)でもBIMOS複合
素子でも何でも構わない。
Lastly, in each of the embodiments described above, an example in which one normally-off MOS FET is used for each switching means has been described. IGBT (In)
It does not matter whether it is a sulated Gate Bipolar Transistor) or a BIMOS composite device.

ここで、本発明の効果について補足説明をする。一般
的に「その駆動信号入力用に対を成す制御端子と主端子
の間が絶縁されている電圧駆動型スイッチング手段
(例:絶縁ゲート型トランジスタ)」は電流駆動型スイ
ッチング手段(例:バイポーラ・トランジスタ)に比べ
て駆動電力はかなり小さいと考えられがちである。しか
し、回路によってはそうとは限らない。
Here, the effect of the present invention will be supplementarily described. In general, "voltage-driven switching means (eg, an insulated gate transistor) insulated between a control terminal and a main terminal forming a pair for inputting the drive signal" is current-driven switching means (eg, bipolar transistor). (Transistor) is considered to be considerably smaller than that of the transistor. However, this is not always the case depending on the circuit.

例えば、MOS・FETのオン、オフが速い周期で切り換わ
り、そのゲート・ソース間静電容量の充放電に伴って電
力が消費される回路の場合、その駆動電力は大きくな
る。
For example, in the case of a circuit in which the ON / OFF of the MOS FET is switched at a fast cycle and power is consumed as the gate-source capacitance is charged and discharged, the driving power is increased.

また、例えば、第2図の回路の様にトランジスタ2、
3の両ゲート・ソース間静電容量が等価的にその共振回
路に直列接続される回路の場合、ゲート順バイアス動作
あるいはゲート逆バイアス動作で各ゲート・ソース間静
電容量の充電完了後その共振電流をバイパスするために
2つのダイオード14を第2図の様に逆並列接続する必要
が有り、両ダイオード14がその共振電流のバイパス時に
電力を消費してしまう。つまり、こういう広い意味の
「駆動電力」がトランジスタ2、3を駆動するために必
要になるのである。
Also, for example, as shown in the circuit of FIG.
In the case of a circuit in which the capacitance between both gates and sources is equivalently connected in series to the resonance circuit, the resonance after completion of the charging of each gate-source capacitance by the gate forward bias operation or the gate reverse bias operation In order to bypass the current, it is necessary to connect two diodes 14 in anti-parallel as shown in FIG. 2, and both diodes 14 consume power when the resonance current is bypassed. In other words, “driving power” in such a broad sense is required to drive the transistors 2 and 3.

そういう訳で、それぞれの電流駆動型スイッチング手
段を「その駆動信号入力用に対を成す制御端子と主端子
の間が絶縁されている電圧駆動型スイッチング手段」で
1つずつ交換する等しても、それらの様に駆動電力を消
費する回路の場合、必ずしもその駆動電力を節約できる
とは限らないのである。
For this reason, each of the current-driven switching means may be replaced one by one by "voltage-driven switching means in which the control terminal and the main terminal forming a pair for inputting the drive signal are insulated". In the case of a circuit that consumes driving power like these, the driving power cannot always be saved.

それから、第2図の回路において、トランジスタ2、
3の代わりにバイポーラ・トランジスタ2つを使った電
力変換回路に似た回路は従来から有った。ただし、その
場合、2つのダイオード14は要らない。
Then, in the circuit of FIG.
There has been a circuit similar to a power conversion circuit using two bipolar transistors instead of three. However, in that case, two diodes 14 are not required.

参照: a)特公昭36−16861号 b)特開昭52−70740号 c)特開昭53−69937号 d)特開昭61−273187号 e)特開昭63−59773号 f)特開平2−41667号 g)実開昭60−89790号 そして、第1図の回路において、トランジスタ2、3
の代わりにバイポーラ・トランジスタ2つを使った電力
変換回路に似た回路も従来から有った。ただし、ベース
抵抗を1つずつ各バイポーラ・トランジスタに接続する
必要がある。
Reference: a) JP-B-36-16861 b) JP-A-52-70740 c) JP-A-53-69937 d) JP-A-61-273187 e) JP-A-63-59773 f) JP-A-63-59773 f) G) JP-A-60-89790 And, in the circuit of FIG.
Instead, there has been a circuit similar to a power conversion circuit using two bipolar transistors. However, it is necessary to connect one base resistor to each bipolar transistor.

参照: a)実開昭52−105023号 b)実開昭52−105024号 c)実開昭52−105033号 d)特開昭62−141976号 これらの様にバイポーラ・トランジスタを使う回路の
場合、駆動用変圧手段と出力用変圧手段を共通化して
も、同程度の各ベース電流を各ベース・エミッタ間PN接
合に流す必要が有るから、やはり同程度の駆動電流、駆
動電力が必要になり、駆動電力消費は改善されない。
Reference: a) Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 52-1005023 b) Japanese Utility Model Application No. 52-105024 c) Japanese Utility Model Application Laid-open No. 52-1005033 d) Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-141976 In the case of a circuit using a bipolar transistor as described above. Therefore, even if the transformer for driving and the transformer for output are shared, it is necessary to supply the same amount of base current to each base-emitter PN junction, so that the same amount of drive current and drive power are required. However, the driving power consumption is not improved.

しかし、本発明の電力変換回路の様に「その駆動信号
入力用に対を成す制御端子と主端子の間が絶縁されてい
る(電圧駆動型)スイッチング手段」を使う場合、駆動
用変圧手段と出力用変圧手段の共通化によってその駆動
電力消費は改善される。それぞれの前述した制御端子と
主端子の間に駆動用インダクタンス手段を抵抗を介さず
に直結する場合、その駆動電力消費はゼロ近くなる。そ
の結果、その駆動電力消費を改善した分その電力変換効
率を引き上げることができる。
However, when using "switching means (voltage-driven type) in which the control terminal and the main terminal forming a pair for inputting the drive signal are insulated" as in the power conversion circuit of the present invention, the driving transformer means The driving power consumption is improved by sharing the output transformer. When the driving inductance means is directly connected between each of the above-mentioned control terminals and the main terminal without interposing a resistor, the driving power consumption is close to zero. As a result, the power conversion efficiency can be increased by the improvement of the driving power consumption.

なぜなら、例えば、第1図の実施例中のブリッジ接続
型整流回路7とコンデンサ8等が第2図の先行回路中の
両ダイオード14の役割を兼ねる、からである。そして、
トランジスタ2、3の両ゲート・ソース間静電容量の充
電エネルギーが、変圧器6の励磁エネルギーと共に各ゲ
ート・ソース間電圧の反転に使われたり、コンデンサ5
の充電エネルギーと共にコンデンサ5とコイル4の共振
回路に使われたりする、からである。
This is because, for example, the bridge connection type rectifier circuit 7 and the capacitor 8 in the embodiment of FIG. 1 also serve as the two diodes 14 in the preceding circuit of FIG. And
The charging energy of the capacitance between both gates and sources of the transistors 2 and 3 is used together with the excitation energy of the transformer 6 for inverting the voltage between each gate and source, or the capacitor 5
Is used in the resonance circuit of the capacitor 5 and the coil 4 together with the charging energy.

以上の事から、電流駆動型スイッチング手段を使う場
合と違って、駆動用変圧手段と出力用変圧手段の共通化
によって『駆動電力損失を減らして電力変換効率を引き
上げることができる』という独特の効果が本発明に有る
ことが分かる。
From the above, unlike the case of using the current drive type switching means, the unique effect that "the drive power loss can be reduced and the power conversion efficiency can be increased" by sharing the drive transformer and the output transformer Is found to be in the present invention.

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

第1図は本発明の1実施例を示す回路図である。 第2図は本発明者の先行技術の自己発振型電力変換回路
を示す回路図である。 第3図〜第5図の各図は本発明の実施例を1つずつ示す
回路図である。 (符号の説明) 7……ブリッジ接続型整流回路、11……負荷抵抗、 t1……入力端子。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a self-oscillation type power conversion circuit according to the inventor's prior art. Each of FIGS. 3 to 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. (Explanation of symbols) 7: Bridge connection type rectifier circuit, 11: Load resistance, t1: Input terminal.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1つ又は複数の直流電源手段と、 共振用インダクタンス手段と、 前記共振用インダクタンス手段と共に共振動作をする共
振用キャパシタンス手段と、 前記共振用キャパシタンス手段の電流をその入力用イン
ダタンス手段で受け取り、前記入力用インダクタンス手
段と磁気結合される出力用インダクタンス手段から交流
電圧を出力する変圧手段と、 前記1つ又は複数の直流電源手段、前記共振用インダク
タンス手段、前記共振用キャパシタンス手段および前記
入力用インダクタンス手段の接続を切り換える、複数
の、ノーマリィ・オフで、その駆動信号入力用に対を成
す制御端子と主端子の間が絶縁されているスイッチング
手段、 を有する直列インバータ手段において、 前記交流電圧を全波整流する全波整流手段と、 前記全波整流手段が出力する脈流電圧を平滑する平滑用
キャパシタンス手段と、前記入力用インダクタンス手段
と磁気結合され、それぞれの前述した制御端子と主端子
の間に駆動信号を出力する1つ又は複数の駆動用インダ
クタンス手段、 を有することを特徴とする自己発振型電力変換回路。
1. One or a plurality of DC power supply means, a resonance inductance means, a resonance capacitance means which performs a resonance operation together with the resonance inductance means, and a current of the resonance capacitance means for inputting its input inductance means And a transforming means for outputting an AC voltage from an output inductance means magnetically coupled to the input inductance means, the one or more DC power supply means, the resonance inductance means, the resonance capacitance means, and Switching means for switching the connection of the input inductance means, a plurality of normally-off switching means having a pair of control terminals and a main terminal insulated for inputting the drive signal thereof, the switching means being insulated from each other. Full-wave rectification means for full-wave rectifying the voltage; One or a plurality of drives that are magnetically coupled to the smoothing capacitance means for smoothing the pulsating voltage output by the rectifying means and the input inductance means and output a drive signal between the control terminal and the main terminal. A self-oscillation type power conversion circuit, comprising:
【請求項2】前記全波整流手段を介して前記出力用イン
ダクタンス手段を前記平滑用キャパシタンス手段に接続
したり、前記全波整流手段の他に電圧を降下させる電圧
降下手段も介して前記出力用インダクタンス手段を前記
平滑用キャパシタンス手段に接続したりする電圧降下可
変手段を有することを特徴とする請求項1記載の自己発
振型電力変換回路。
2. The output inductance means is connected to the smoothing capacitance means via the full-wave rectification means, or the output inductance means is provided via a voltage drop means for lowering a voltage in addition to the full-wave rectification means. 2. The self-oscillation type power conversion circuit according to claim 1, further comprising a voltage drop variable unit for connecting an inductance unit to the smoothing capacitance unit.
【請求項3】前記平滑用キャパシタンス手段として前記
1つ又は複数の直流電源手段のうち1つの直流電源手段
が内蔵する電源出力用キャパシタンス手段を用い、 前記変圧手段のインダクタンス手段から交流電圧を出力
することを特徴とする請求項1又は2記載の自己発振型
電力変換回路。
3. The power supply output capacitance means included in one of the one or more DC power supply means as the smoothing capacitance means, and an AC voltage is output from the inductance means of the transformer means. 3. The self-oscillation type power conversion circuit according to claim 1, wherein:
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