JP3389834B2 - DC power supply - Google Patents

DC power supply

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JP3389834B2
JP3389834B2 JP19299697A JP19299697A JP3389834B2 JP 3389834 B2 JP3389834 B2 JP 3389834B2 JP 19299697 A JP19299697 A JP 19299697A JP 19299697 A JP19299697 A JP 19299697A JP 3389834 B2 JP3389834 B2 JP 3389834B2
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chopper
switch
smoothing capacitor
power supply
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裕明 狼
清二 佐久間
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日立照明株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はチョッパ用インダク
タ・チョッパスイッチを組み込んだチョッパ動作形の直
流電源装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図2は直流電源装置100の後段にイン
バータ装置200を接続した既知の回路を示す。図2に
ついて説明する。直流電源装置100は交流電源10電
圧を整流する整流電源36を備える。32〜35は整流
電源36に属する整流用ダイオードである。チョッパ用
インダクタ20と該チョッパ用インダクタ20に整流電
源36電圧を断続的に印加するチョッパスイッチ31を
備える。チョッパスイッチ31はトランジスタであり、
それを適宜にスイッチングさせる図外の制御回路が付属
する。チョッパ用インダクタ20に蓄積された電磁エネ
ルギを放出する逆阻止ダイオード53と該逆阻止ダイオ
ード53の出力を受けて充電される平滑用コンデンサ4
3を備える。インバータ装置200は一対のコンデンサ
44・45と一対のインバータスイッチ61・62をブ
リッジ形に結線するハーフブリッジ形のものであり、前
記各一対素子の接続中点間にインバータ負荷80が接続
される。71・72は各インバータスイッチ61・62
と逆並列に接続したフライホイールダイオードである。
直流電源装置100中のチョッパスイッチ31の位置に
ついて考える。チョッパスイッチ31は整流回路32〜
35の後段に配置される。この意味では整流後スイッチ
形の構成である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】図2の平滑用コンデン
サ43電圧は逆阻止ダイオード53がオンのときに、チ
ョッパスイッチ31に印加する。チョッパスイッチ31
に直流電源装置100出力電圧に相当する高い電圧が印
加する。それはチョッパスイッチ31の耐圧を脅かす。
また大きなスイッチング損失を生む。本発明の目的はチ
ョッパスイッチの耐圧負担を軽減することである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明装置は交流電源を
備える。チョッパ用インダクタを備える。交流電源電圧
をチョッパ用インダクタに断続的に印加する交流動作形
チョッパスイッチを備える。直列接続された第一平滑用
コンデンサおよび第二平滑用コンデンサを備える。交流
動作形チョッパスイッチの正極性電圧を第一平滑用コン
デンサに印加する第一補助ダイオードを備える。交流動
作形チョッパスイッチの負極性電圧を第二平滑用コンデ
ンサに印加する第二補助ダイオードを備える。第一平滑
用コンデンサ・第二平滑用コンデンサ・第一補助ダイオ
ード・第二補助ダイオードは倍電圧整流回路を構成す
る。交流動作形チョッパスイッチはそうした倍電圧整流
回路の前段に配置される。いわば整流前スイッチ形の構
成である。そのために交流動作形チョッパスイッチの耐
圧負担が軽くなる。 【0005】 【発明の実施の形態】図1を利用して本発明の実施形態
について説明する。この説明に前記図2の部品符号をな
るべくそのまま転用し、重複する説明の一部を割愛す
る。図1の本発明に係る直流電源装置100は交流電源
10を備える。チョッパ用インダクタ20を備える。交
流電源10電圧をチョッパ用インダクタ20に断続的に
印加する交流動作形チョッパスイッチ30を備える。直
列接続された第一平滑用コンデンサ41および第二平滑
用コンデンサ42を備える。交流動作形チョッパスイッ
チ30の正極性電圧を第一平滑用コンデンサ41に印加
する第一補助ダイオード51を備える。交流動作形チョ
ッパスイッチ30の負極性電圧を第二平滑用コンデンサ
42に印加する第二補助ダイオード52を備える。交流
動作形チョッパスイッチ30は片方向性スイッチ31の
特性をダイオード32〜35による整流回路を使って双
方向特性に転換したものである。片方向性スイッチ31
はトランジスタである。第一平滑用コンデンサ41・第
二平滑用コンデンサ42はハーフブリッジ形インバータ
装置200のコンデンサアーム(ブリッジ回路の2辺)
を兼ねる。交流電源10電圧が正極性となる期間の動作
は次の通りである。交流動作形チョッパスイッチ30が
オンすると、10−30−20−10の閉回路に通電
し、チョッパ用インダクタ20に電磁エネルギが蓄積す
る。交流動作形チョッパスイッチ30がオフすると、2
0−10−51−41−20の閉回路に通電し、チョッ
パ用インダクタ20の電磁エネルギが放出し、第一平滑
用コンデンサ41が充電する。交流電源10電圧が負正
極性となる期間の動作は次の通りである。交流動作形チ
ョッパスイッチ30がオンすると、10−20−30−
10の閉回路に通電し、チョッパ用インダクタ20に電
磁エネルギが蓄積する。交流動作形チョッパスイッチ3
0がオフすると、20−42−52−10−20の閉回
路に通電し、チョッパ用インダクタ20の電磁エネルギ
が放出し、第二平滑用コンデンサ42が充電する。 【0006】第一平滑用コンデンサ41・第二平滑用コ
ンデンサ42・第一補助ダイオード51・第二補助ダイ
オード52は交流動作形チョッパスイッチ30両端に形
成される交流電圧を受けて動作する倍電圧整流回路を構
成する。交流動作形チョッパスイッチ30はこうした倍
電圧整流回路41・42・51・52の前段に配置され
る。いわば整流前スイッチ形の構成である。前記図2は
整流後スイッチ形である。本発明は整流後スイッチ形を
改め、整流前スイッチ形とする。本発明はこの前後の違
いにこだわる。チョッパスイッチ30に対する印加電圧
は整流後スイッチ形であれば倍電圧となり、整流前スイ
ッチ形であればその半分の単電圧となる。本発明は後者
であり、単電圧のスイッチ動作となるために、チョッパ
スイッチ30の耐圧負担が軽くなる。またチョッパスイ
ッチ30のスイッチング損失も軽減する。 【0007】直流電源装置100の出力電圧は第一平滑
用コンデンサ41・第二平滑用コンデンサ42を跨ぐそ
れらの両端電圧であり、倍電圧である。第一補助ダイオ
ード51または第二補助ダイオード52がオンのとき
に、交流動作形チョッパスイッチ30に第一平滑用コン
デンサ41電圧または第二平滑用コンデンサ42電圧が
印加する。それは出力電圧/2の単電圧である。ターン
オフ途上の交流動作形チョッパスイッチ30に働く電圧
は低レベルの単電圧である。このため、ターンオフ損失
は軽減する。動作モードによっては、第一補助ダイオー
ド51または第二補助ダイオード52がターンオフする
前に交流動作形チョッパスイッチ30がターンオンする
ことがある。この場合は、第一平滑用コンデンサ41電
圧または第二平滑用コンデンサ42電圧が、逆阻止特性
回復しつつある第一補助ダイオード51または第二補助
ダイオード52を介して、ターンオン途上の交流動作形
チョッパスイッチ30に印加する。それはターンオン損
失増加の原因となる。しかし、本発明のこの場合の動作
電圧も倍電圧ではなく単電圧である。そのためターンオ
ン損失も減少する。 【0006】 【発明の効果】本発明は倍電圧整流回路の前段に交流動
作形チョッパスイッチを配置する整流前スイッチ形とし
たものである。これによれば交流動作形チョッパスイッ
チの耐圧負担が軽減する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chopper-operated DC power supply incorporating a chopper inductor / chopper switch. 2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a known circuit in which an inverter device 200 is connected to a stage subsequent to a DC power supply device 100. FIG. 2 will be described. The DC power supply 100 includes a rectified power supply 36 for rectifying the voltage of the AC power supply 10. 32 to 35 are rectifying diodes belonging to the rectifying power supply 36. A chopper inductor 20 and a chopper switch 31 for intermittently applying a rectified power supply 36 voltage to the chopper inductor 20 are provided. The chopper switch 31 is a transistor,
A control circuit (not shown) for appropriately switching it is attached. Reverse blocking diode 53 that emits electromagnetic energy stored in chopper inductor 20 and smoothing capacitor 4 that is charged by receiving the output of reverse blocking diode 53
3 is provided. The inverter device 200 is of a half-bridge type in which a pair of capacitors 44 and 45 and a pair of inverter switches 61 and 62 are connected in a bridge shape, and an inverter load 80 is connected between connection points of the paired elements. 71 and 72 are inverter switches 61 and 62
And a flywheel diode connected in anti-parallel.
Consider the position of the chopper switch 31 in the DC power supply 100. The chopper switch 31 has a rectifier circuit 32 to
It is arranged after 35. In this sense, it is a switch type configuration after rectification. [0005] The voltage of the smoothing capacitor 43 shown in FIG. 2 is applied to the chopper switch 31 when the reverse blocking diode 53 is on. Chopper switch 31
, A high voltage corresponding to the output voltage of the DC power supply device 100 is applied. It threatens the pressure resistance of the chopper switch 31.
Also, a large switching loss is generated. An object of the present invention is to reduce the withstand pressure load of a chopper switch. [0004] The device of the present invention includes an AC power supply. A chopper inductor is provided. An AC operation type chopper switch for intermittently applying an AC power supply voltage to the chopper inductor is provided. A first smoothing capacitor and a second smoothing capacitor are connected in series. A first auxiliary diode for applying a positive voltage of the AC operation type chopper switch to the first smoothing capacitor; A second auxiliary diode for applying a negative voltage of the AC operation type chopper switch to the second smoothing capacitor; The first smoothing capacitor, the second smoothing capacitor, the first auxiliary diode, and the second auxiliary diode form a voltage doubler rectifier circuit. The AC-operated chopper switch is arranged in front of such a voltage doubler rectifier circuit. This is a switch-type configuration before rectification. Therefore, the withstand pressure load of the AC operation type chopper switch is reduced. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this description, the part numbers in FIG. 2 are used as much as possible, and a part of the overlapping description is omitted. The DC power supply device 100 according to the present invention shown in FIG. A chopper inductor 20 is provided. An AC operation type chopper switch 30 for intermittently applying a voltage of the AC power supply 10 to the chopper inductor 20 is provided. A first smoothing capacitor 41 and a second smoothing capacitor 42 are connected in series. A first auxiliary diode 51 for applying a positive voltage of the AC operation type chopper switch 30 to the first smoothing capacitor 41 is provided. A second auxiliary diode 52 for applying the negative voltage of the AC operation type chopper switch 30 to the second smoothing capacitor 42 is provided. The AC operation type chopper switch 30 is obtained by converting the characteristics of the unidirectional switch 31 into bidirectional characteristics using a rectifier circuit including diodes 32-35. Unidirectional switch 31
Is a transistor. The first smoothing capacitor 41 and the second smoothing capacitor 42 are the capacitor arms of the half-bridge inverter device 200 (two sides of the bridge circuit).
Doubles. The operation during the period in which the AC power supply 10 voltage is positive is as follows. When the AC operation type chopper switch 30 is turned on, a current flows through a closed circuit of 10-30-20-10, and electromagnetic energy is accumulated in the chopper inductor 20. When the AC operation type chopper switch 30 is turned off, 2
The closed circuit of 0-10-51-41-20 is energized, the electromagnetic energy of the chopper inductor 20 is released, and the first smoothing capacitor 41 is charged. The operation during the period when the voltage of the AC power supply 10 has the negative and positive polarity is as follows. When the AC operation type chopper switch 30 is turned on, 10-20-30-
When the closed circuit 10 is energized, electromagnetic energy is stored in the chopper inductor 20. AC operation type chopper switch 3
When 0 is turned off, the closed circuit of 20-42-52-10-20 is energized, the electromagnetic energy of the chopper inductor 20 is released, and the second smoothing capacitor 42 is charged. A first smoothing capacitor 41, a second smoothing capacitor 42, a first auxiliary diode 51, and a second auxiliary diode 52 are operated by receiving an AC voltage formed across the AC-operated chopper switch 30. Configure the circuit. The AC operation type chopper switch 30 is arranged in front of the voltage doubler rectifier circuits 41, 42, 51, 52. This is a switch-type configuration before rectification. FIG. 2 shows a switch type after rectification. In the present invention, the switch type after rectification is changed to a switch type before rectification. The present invention is particular about this difference. The voltage applied to the chopper switch 30 is a double voltage in the case of the switch type after rectification, and is a single voltage half that in the case of the switch type before rectification. The present invention is the latter, and performs a single-voltage switch operation, so that the withstand pressure load of the chopper switch 30 is reduced. Also, the switching loss of the chopper switch 30 is reduced. The output voltage of the DC power supply 100 is the voltage across the first smoothing capacitor 41 and the second smoothing capacitor 42 and is a doubled voltage. When the first auxiliary diode 51 or the second auxiliary diode 52 is on, the voltage of the first smoothing capacitor 41 or the second smoothing capacitor 42 is applied to the AC operation type chopper switch 30. It is a single voltage of output voltage / 2. The voltage applied to the AC-operated chopper switch 30 in the course of turning off is a low-level single voltage. Therefore, the turn-off loss is reduced. Depending on the operation mode, the AC operation type chopper switch 30 may be turned on before the first auxiliary diode 51 or the second auxiliary diode 52 is turned off. In this case, the voltage of the first smoothing capacitor 41 or the voltage of the second smoothing capacitor 42 is turned on through the first auxiliary diode 51 or the second auxiliary diode 52 whose reverse blocking characteristic is being recovered, and the AC operation type chopper is being turned on. Apply to switch 30. It causes an increase in turn-on loss. However, the operating voltage in this case of the present invention is not a double voltage but a single voltage. Therefore, the turn-on loss is also reduced. According to the present invention, an AC-operated chopper switch is provided in a stage preceding a voltage doubler rectifier circuit. According to this, the withstand pressure load of the AC operation type chopper switch is reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明装置の回路図である。 【図2】 従来装置の回路図である。 【符号の説明】 10:交流電源、20:チョッパ用インダクタ、30:
交流動作形チョッパスイッチ、41:第一平滑用コンデ
ンサ、42:第二平滑用コンデンサ、51:第一補助ダ
イオード、52:第二補助ダイオード、100:直流電
源装置、200:インバータ装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of the device of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional device. [Description of Signs] 10: AC power supply, 20: Chopper inductor, 30:
AC operation type chopper switch, 41: first smoothing capacitor, 42: second smoothing capacitor, 51: first auxiliary diode, 52: second auxiliary diode, 100: DC power supply device, 200: inverter device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/5387 H02M 7/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/5387 H02M 7/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】交流電源(10)を備え、チョッパ用イン
ダクタ(20)を備え、前記交流電源(10)電圧を前
記チョッパ用インダクタ(20)に断続的に印加する交
流動作形チョッパスイッチ(30)を備え、直列接続さ
れた第一平滑用コンデンサ(41)および第二平滑用コ
ンデンサ(42)を備え、前記交流動作形チョッパスイ
ッチ(30)の正極性電圧を前記第一平滑用コンデンサ
(41)に印加する第一補助ダイオード(51)を備
え、前記交流動作形チョッパスイッチ(30)の負極性
電圧を前記第二平滑用コンデンサ(42)に印加する第
二補助ダイオード(52)を備えたことを特徴とする直
流電源装置。
(1) An AC power supply (10) , a chopper inductor (20) is provided, and a voltage of the AC power supply (10 ) is intermittently supplied to the chopper inductor (20). An AC-operated chopper switch (30) to be applied, a first smoothing capacitor (41) and a second smoothing capacitor (42) connected in series, and a positive polarity voltage of the AC-operated chopper switch (30). The first smoothing capacitor
Comprising a first auxiliary diode to be applied to (41) (51), a second auxiliary diode for applying a negative voltage of the AC operating type chopper switch (30) to the second smoothing capacitor (42) (52) A DC power supply device comprising:
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