JP4407908B2 - Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same - Google Patents
Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP4407908B2 JP4407908B2 JP2004070780A JP2004070780A JP4407908B2 JP 4407908 B2 JP4407908 B2 JP 4407908B2 JP 2004070780 A JP2004070780 A JP 2004070780A JP 2004070780 A JP2004070780 A JP 2004070780A JP 4407908 B2 JP4407908 B2 JP 4407908B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- reactor
- diode
- capacitor
- connection point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路に関し、特に、スイッチング特性を改善して損失を低減した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路に関する。 The present invention relates to a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a DC-DC converter circuit using the same, and more particularly, a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a DC-DC using the same, which have improved switching characteristics and reduced loss. The present invention relates to a converter circuit.
従来、入力直流を昇圧して昇圧直流電圧を得る昇圧回路としては、直流電圧を入力とし、リアクトルに電流を流し、このリアクトルに並列接続されたスイッチング素子を開閉動作させることにより、リアクトルに流れ、蓄えられた電磁エネルギーを負荷側に設けたコンデンサに充電させ、この動作を繰り返すことにより負荷側に昇圧電圧を得るように構成した昇圧チョッパ回路が一般的に用いられている。 Conventionally, as a booster circuit that boosts an input DC to obtain a boosted DC voltage, the DC voltage is input, a current is supplied to the reactor, and a switching element connected in parallel to the reactor is opened and closed to flow to the reactor. A step-up chopper circuit configured to charge the stored electromagnetic energy to a capacitor provided on the load side and obtain a step-up voltage on the load side by repeating this operation is generally used.
図13には、かかる昇圧チョッパ回路の代表的な例が示されている。図13において、直流電源1には、リアクトル2、ダイオード3及び負荷6が直列接続されている。スイッチ5が直流電源1とリアクトル2の直列回路に並列接続され、また、負荷6にはコンデンサ4が並列接続されている。
FIG. 13 shows a typical example of such a boost chopper circuit. In FIG. 13, a
スイッチ5をターンオン動作させると、リアクトル2には、電流IQ1が流れ、L1・(IQ1)2/2のエネルギーが蓄積される。スイッチ5がターンオフ動作させると、リアクトル2に蓄えられたエネルギーがコンデンサ4に充電され、エネルギーL1・(VC1)2/2のエネルギーとして変換、蓄積される。このコンデンサ4に蓄積されているエネルギーにより充電電圧が上昇して昇圧直流電圧が負荷6に供給されることになる。
Turning on operating the
かかる構成の昇圧チョッパ回路は、スイッチ5のターンオン/ターンオフ時にリアクトル2には電流が連続して流れ、スイッチ5の動作はハードスイッチング動作となる。
In the boost chopper circuit having such a configuration, when the
ハードスイッチング動作は、スイッチのターンオン/ターンオフ時に発生する電圧ストレス、電流ストレス及びスイッチング損失を大きくし、スイッチング周波数の高周波化に伴ってスイッチング損失が増大し、電圧サージ及び電流サージが発生しやすくなり、その結果、回路の小型、軽量化及び低損失化、さらに低ノイズレベル化に限界が生じていた。 Hard switching operation increases the voltage stress, current stress, and switching loss that occur when the switch is turned on / off, and the switching loss increases as the switching frequency increases, making voltage and current surges more likely to occur. As a result, there has been a limit to the reduction in size, weight, loss, and noise level of the circuit.
そこで、本発明の目的は、昇圧チョッパ回路のスイッチのスイッチング損失を低減した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a DC-DC converter circuit using the step-down chopper circuit in which switching loss of a switch of the step-up chopper circuit is reduced.
本発明の他の目的は、スイッチング周波数の高周波化を計り、昇圧チョッパ回路の小型、軽量化、低損失化、低ノイズ化を実現した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a DC-DC using the step-up chopper circuit that achieves a reduction in the size, weight, loss and noise of the step-up chopper circuit by increasing the switching frequency. It is to provide a converter circuit.
前述の課題を解決するため、本発明による昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路は、次のような特徴的な構成を採用している。なお、以下では、必ずしも一対一に対応するものではないが、参考のために以下参照する図面中で使用している番号を付記する。 In order to solve the above-described problems, the step-up chopper circuit, the step-down chopper circuit and the DC-DC converter circuit using the same according to the present invention employ the following characteristic configuration. In the following, although not necessarily corresponding one-to-one, numbers used in the drawings referred to below are added for reference.
(1)入力直流電源1に第1のリアクトル7、第2のリアクトル2、第1のダイオード3及び負荷6が直列接続され、
前記負荷6には平滑コンデンサ4が並列接続され、
前記第2のリアクトル2と前記第1のダイオード3の接続点と前記入力直流電源1間には、第1のスイッチ5と第3のリアクトル8の直列回路が接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のダイオード9と第2のコンデンサ10の直列回路が接続され、
前記第1のリアクトル7と前記第2のリアクトル2の接続点と、前記第1のスイッチ5と第3のリアクトル8の接続点間には、第3のダイオード12と第4のダイオード13の直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第1のスイッチ5のターンオン時には、前記第3のリアクトル8により前記第1のスイッチ5をソフトスイッチング動作させ、
前記第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10と第1のリアクトル7、第2のリアクトル2及び第3のリアクトル8の共振動作により前記第2のスイッチ11をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオフ時には、前記第2のコンデンサ10により前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11をソフトスイッチングさせる昇圧チョッパ回路。
(1) A
A
A series circuit of a
A series circuit of a
A
A
When the
When the
A step-up chopper circuit that soft-switches the
(2)前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10に蓄積されたエネルギーを前記第2のスイッチ11により前記第1のリアクトル7と第2のリアクトル2を通して回生する上記(1)の昇圧チョッパ回路。
(2) When the
(3)入力直流電源1に第1のリアクトル7、第2のリアクトル2、第1のダイオード3及び負荷6が直列接続され、
前記負荷6には平滑コンデンサ4が並列接続され、
前記第2のリアクトル2と前記第1のダイオード3の接続点と前記入力直流電源1間には、第1のスイッチ5と第3のリアクトル8の直列回路が接続され、
前記第1のスイッチ5の両端には、第2のダイオード9と第2のコンデンサ10の直列回路が接続され、
前記第1のリアクトル7と前記第2のリアクトル2の接続点と、前記第1のスイッチ5と第3のリアクトル8の接続点間には、前記第3のダイオード12と第4のダイオード13の直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11がオフ状態後、前記第2のスイッチ11をオン動作させ、
所定の時間遅れをもって、前記第1のスイッチ5をオン動作させ、
その後、前記第1と第2のスイッチを同時にオフ動作させる昇圧チョッパ回路。
(3) The
A
A series circuit of a
A series circuit of a
Between the connection point of the
A
After the
The
And a step-up chopper circuit for simultaneously turning off the first and second switches.
(4)入力直流電源1に第1のリアクトル7、第2のリアクトル2、第1のダイオード3及び負荷6が直列接続され、
前記負荷6には平滑コンデンサ4が並列接続され、
前記第2のリアクトル2と前記第1のダイオード3の接続点と前記入力直流電源1間には、第1のスイッチ5が接続され、
前記第1のスイッチ5の両端には、第2のダイオード9と第2のコンデンサ10の直列回路が接続され、
前記第1のリアクトル7と前記第2のリアクトル2の接続点と、前記第1のスイッチ5の接続点間には、第3のダイオード12と第4のダイオード13の直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10と第1のリアクトル7、第2のリアクトル2の共振動作により前記第2のスイッチ11をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオフ時には、前記第2のコンデンサ10により前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11をソフトスイッチングさせる昇圧チョッパ回路。
(4) The
A
A
A series circuit of a
Between the connection point of the
A
When the
A step-up chopper circuit that soft-switches the
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかの昇圧チョッパ回路を備え、
前記負荷6に印加される出力電圧と基準電圧14が入力され、両入力電圧の差電圧(誤差電圧)を出力する誤差増幅器15と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路17と、
前記パルス幅変調回路17からの出力に基づいて前記第1と第2のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路18を備えるDC-DCコンバータ回路。
(5) The boost chopper circuit according to any one of (1) to (4) above is provided,
An
A pulse
A DC-DC converter circuit comprising a
(6)入力直流電源1に第1のスイッチ5、第3のリアクトル8、第2のリアクトル2、第1のリアクトル7及び負荷6が直列接続され、
前記負荷6には平滑コンデンサ4が並列接続され、
前記第3のリアクトル8と第2のリアクトル2の接続点と入力直流電源1間に第1のダイオード3が接続され、
前記第1のスイッチ5の両端には、第2のコンデンサ10と第2のダイオード9の直列回路が接続され、
前記第2のリアクトル2と第1のリアクトル7の接続点と、前記第1のスイッチ5と入力直流電源1の接続点間には、第3のダイオード12と第4のダイオード13の直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第1のスイッチ5のターンオン時には、前記第3のリアクトル8により前記第1のスイッチ5をソフトスイッチング動作させ、
前記第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10と第1のリアクトル7、第3のリアクトル8及び第2のリアクトル2の共振動作により前記第2のスイッチ11をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオフ時には、前記第2のコンデンサ10により前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
(6) The
A
A
A series circuit of a
Between the connection point of the
A
When the
When the
A step-down chopper circuit that soft-switches the
(7)第1のスイッチ5の両端には、第2のダイオード9と第2のコンデンサ10の直列回路が接続され、第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10に蓄積されたエネルギーを前記第2のスイッチ11により回生先電源20へ回生し、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオフ時には、前記第2のコンデンサ10により前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
(7) A series circuit of the
When the
A step-down chopper circuit that soft-switches the
(8)前記第2のコンデンサ10は前記第1のスイッチ5の高電位側に接続されている上記(7)の降圧チョッパ回路。
(8) The step-down chopper circuit according to (7), wherein the
(9)入力直流電源1に第1のスイッチ5、第2のリアクトル2、第1のリアクトル7及び負荷6が直列接続され、
前記負荷6には平滑コンデンサ4が並列接続され、
前記第2のリアクトル2の接続点と入力直流電源1間に第1のダイオード3が接続され、
前記第1のスイッチ5の両端には、第2のコンデンサ10と第2のダイオード9の直列回路が接続され、
前記第2のリアクトル2と第1のリアクトル7の接続点と、前記第1のスイッチ5と入力直流電源1の接続点間には、第3のダイオード12と第4のダイオード13の直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオード12、13の接続点と、前記第2のダイオード9と前記第2のコンデンサ10の接続点間には、第2のスイッチ11が接続され、
前記第2のスイッチ11のターンオン時には、前記第2のコンデンサ10と第1のリアクトル7及び第2のリアクトル2の共振動作により前記第2のスイッチ11をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11のターンオフ時には、前記第2のコンデンサ10により前記第1のスイッチ5と第2のスイッチ11をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
(9) The
A smoothing
A
A series circuit of a
Between the connection point of the
A
When the
A step-down chopper circuit that soft-switches the
(10)上記(6)乃至(9)のいずれかに記載の降圧チョッパ回路を備え、
前記負荷6に印加される出力電圧と基準電圧14が入力され、両入力電圧の差電圧(誤差電圧)を出力する誤差増幅器15と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路17と、
前記パルス幅変調回路17からの出力に基づいて前記第1と第2のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路18を備えるDC-DCコンバータ回路。
(10) The step-down chopper circuit according to any one of (6) to (9) is provided,
An
A pulse
A DC-DC converter circuit comprising a
本発明の昇圧チョッパ回路によれば、主スイッチ、補助スイッチともソフトスイッチングで動作可能であるため、スイッチング損失が低減され、スイッチング周波数の高周波化を計り、昇圧チョッパ回路の小型、軽量化、低損失化、低ノイズ化を実現できる。主スイッチと補助スイッチは、ともに共通の部品でソフトスイッチングを行う回路構成であるため部品点数を大幅に増やすことなく、主スイッチ、補助スイッチともソフトスイッチング動作させることができ、ソフトスイッチング昇圧チョッパ回路の小型化が計ることができる。 According to the step-up chopper circuit of the present invention, since both the main switch and the auxiliary switch can be operated by soft switching, the switching loss is reduced, the switching frequency is increased, and the step-up chopper circuit is reduced in size, weight and loss. And low noise. The main switch and auxiliary switch are both configured to perform soft switching with common components, so both the main switch and auxiliary switch can be operated in soft switching without significantly increasing the number of components. Miniaturization can be achieved.
以下、本発明による昇圧チョッパ回路の好適実施例について添付図を参照して説明する。 A preferred embodiment of a boost chopper circuit according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施例による昇圧チョッパ回路図を、図2は図1における昇圧チョッパ回路の動作を説明するための信号波形タイミングチャートをそれぞれ示す。また、図3〜図8は図1に示す昇圧チョッパ回路のモード1〜モード6における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
FIG. 1 is a boost chopper circuit diagram according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a signal waveform timing chart for explaining the operation of the boost chopper circuit in FIG. 3 to 8 are circuit diagrams with current paths added to explain the operation in the
主スイッチ5と補助スイッチ11がオフの状態から補助スイッチ11がオンすると、リアクル7、2及び8及び(スナバ)コンデンサ10の共振により共振モードが始まる。コンデンサ10の電圧は、正弦波状に共振を起こして正から零へと向かう。この瞬間では、補助スイッチ11は電流零からのオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンすることになる。
When the
共振電流は、リアクトル7とリアクトル2を経由した分流により、入力電源1及び出力コンデンサ4に向かうので、リアクトル7の電流は減少、リアクトル2の電流は増加へ向かい、リアクトル7へは負の電流源、リアクトル2へは正の電流源として回生エネルギーが蓄えられる。(図3のモード1の動作)
Since the resonance current is directed to the
次に、ごくわずかな時間遅れをもって、主スイッチ5をオンさせると、それまで導通していたダイオード3がオフとなり、リアクトル2に流れていた主電流が主スイッチ5を通流するようになる。この時、主スイッチ5はリアクトル8による零電流からのターンオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンすることになる。(図4のモード2の動作)
Next, when the
コンデンサ10に蓄積された電荷が全て放電しきり、コンデンサ10の電圧が零電圧となる時点でダイオード9が導通し、主スイッチ5の電流は急減、リアクトル7へモード1及びモード2の期間中に蓄えられた回生エネルギーは、負の電流源として主スイッチ5の電流を相殺しつつ、ほぼ直線状に減少し、入力電源1へと回生される。(図5のモード3の動作)
When the electric charge accumulated in the
リアクトル7の負の電流源及びリアクトル2の正の電流源による回生電流がほぼ直線状に減少して零となり、ダイオード9及びダイオード12がオフ、リアクトル2及びリアクトル7の電流は、主スイッチ5を介して、再び直線状に増加へと向かう。(図6のモード4の動作)
The regenerative currents due to the negative current source of the
その後、主スイッチ5と補助スイッチ11を同時にオフさせる。この時、主スイッチ5及び補助スイッチ11ともコンデンサ10による零電圧からのターンオフとなり、ソフトスイッチングでオフすることになる。(図7のモード5の動作)
Thereafter, the
続いて、図8のモード6を経て、再び補助スイッチ11がオンし、モード1の動作に戻る。
Subsequently, through the
以上のようにコンデンサ10は、主スイッチ5及び補助スイッチ11の共通スナバ回路として作用し、主スイッチ5、補助スイッチ11ともソフトスイッチングで動作することになる。
As described above, the
以下、各モードにおける動作をより具体的に説明する。 Hereinafter, the operation in each mode will be described more specifically.
〔モード1〕
−t1の時点で補助スイッチ11がオン状態となり、共振モードの動作が始まる。コンデンサ10の電圧Vc1は正弦波状に共振を起こし正から零へと向かう。この時点では、補助スイッチ11が電流零からのオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンする。
[Mode 1]
At the time of −t 1 , the
モード1における共振電流ic1は、下式に従って共振する。
(1)式からわかるように、共振電流iC1は、リアクトル2とリアクトル7を経由した分流により、入力電源1及び出力側コンデンサ4へと向かうので、リアクトル7の電流は減少し、リアクトル2の電流は増加へ向かい、リアクトル7へは、負の電流源−△Ir、リアクトル2へは正の電流減+△Irとして回生エネルギーが蓄積される。
As can be seen from the equation (1), the resonance current i C1 is directed to the
〔モード2〕
ごくわずかな時間遅れの時点t0において、主スイッチ5がオン、t0以前まで、導通していたダイオード3がオフ、リアクトル2の電流IL1が主スイッチ5を通流する。この時、主スイッチ5はリアクトル8による電流零からのターンオンとなり、ソフトスイッチングでオンする。
[Mode 2]
At a time t 0 with a slight time delay, the
〔モード3〕
時点t1において、コンデンサ10に蓄積された電荷がすべて放電しきり、電圧VC1が零電圧となる時点でダイオード9が導通して主スイッチ5の電流は急減、する。リアクトル7にモード1及びモード2の期間中に蓄えられた回生エネルギーは、負の電流源として主スイッチ5の電流を相殺しつつ、ほぼ直線状に減少し、入力電源1へと回生される。
[Mode 3]
At time t 1, the charge accumulated in the
〔モード4〕
時点t2において、リアクトル7の負の電流源−△Ir及びリアクトル2の正の電流源+△Irによる回生電流がほぼ直線状に減少し零となり、ダイオード9及び12がオフ、リアクトル2及び7の電流は、主スイッチ5を介して、再び、直線状に増加する。
[Mode 4]
At time t 2, the negative current source of the reactor 7 - △ I r and the
〔モード5〕
時点t3で、主スイッチ5、補助スイッチ11が同時にオフされる。この時、主・補助スイッチともコンデンサ10による零電圧からのターンオフとなり、ソフトスイッチングでオフする。
[Mode 5]
At t 3, the
時点t5で補助スイッチ11が再びオンし、次のサイクルが開始される。
以上のように、コンデンサ10は、主・補助スイッチの共通スナバとして作用し、主・補助スイッチ5、11ともにソフトスイッチングで動作する。
As described above, the
上述した昇圧チョッパ回路は、準共振形回生アクティブスナバ(Quasi-resonant Regenerating Active Snubber:QRAS)方式チョッパ回路と言えるものであり、基本スイッチ回路は、2個のスイッチ5と11、2個のスナバダイオード9、13、1個の共通スナバコンデンサ10から成り、補助スイッチ11を主スイッチ5よりわずかに前でターンオンし、同時にターンオフする。この時、ターンオン時はリアクトル8によりターンオン電流を制限することができ、また、ターンオフ時は共通スナバコンデンサ10により、スイッチにかかる電圧上昇率dv/dtを小さくすることができるので、主・補助スイッチ5、11ともにソフトスイッチングで動作する。このように、特別に回生用リアクトルを設けることなく、2分割した等価的に1個の主リアクトル2、7に直接、共通スナバコンデンサ10のエネルギーを移行させ回生することができるので、原理的に低損失な回路方式である。
The step-up chopper circuit described above can be said to be a quasi-resonant regenerating active snubber (QRAS) type chopper circuit, and the basic switch circuit is composed of two
上述実施例では、回路の簡素化のため、回生用リアクトルを別に設けることなく、主回路のリアクトルを利用して回生している。 In the above embodiment, for simplification of the circuit, regeneration is performed using the reactor of the main circuit without providing a separate reactor for regeneration.
図9は、本発明による昇圧チョッパ回路の適用例を示す回路図であり、DC−DCコンバータ回路を示す。 FIG. 9 is a circuit diagram showing an application example of the step-up chopper circuit according to the present invention, and shows a DC-DC converter circuit.
図9において、図1と同一番号が付されている回路構成要素は、同様な回路構成要素を示す。主・補助スイッチ5、11は、それぞれトランジスタスイッチである。負荷6に印加される出力電圧は、基準電圧14とともに誤差増幅器15に入力される。誤差増幅器15は、両入力電圧の差電圧(誤差電圧)を得て、パルス幅変調回路17に供給する。パルス幅変調回路17は、発振回路16からの発振パルスを受け、誤差増幅器15からの誤差電圧に基づいてパルス幅変調し、遅延シーケンス回路18で所定時間遅延されて、主・補助スイッチ5、11に出力される。このように、出力電圧と基準電圧との差電圧をフィードバックして主・補助スイッチ5、11に供給することにより、出力電圧が一定した低ノイズで高性能な昇圧チョッパDC-DCコンバータ回路を構成している。
In FIG. 9, circuit components having the same numbers as those in FIG. 1 are similar circuit components. The main /
以上の説明は、本発明の昇圧チョッパ回路への適用例についてのものであるが、本発明は、降圧チョッパ回路にも適用できる。 The above description is about an application example of the present invention to a step-up chopper circuit, but the present invention can also be applied to a step-down chopper circuit.
図10は、本発明の降圧チョッパ回路への適用例を示す回路図である。図10において、図1と同一番号が付されている回路構成要素は、同様な回路構成を示す。図1の昇圧チョッパ回路と同様、主スイッチ5と補助スイッチ11ともソフトスイッチング動作し、コンデンサ10に蓄積されたエネルギーをリアクトル7とリアクトル2を通して、回生することができる。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an application example of the present invention to a step-down chopper circuit. In FIG. 10, circuit components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 show similar circuit configurations. Similar to the step-up chopper circuit of FIG. 1, both the
また、本発明は図1の回生方法に限定するものではない。例えば、図11に示すように、回生先回路20は、図1の主リアクトルではなく、別に設けた回生リアクト7を通して、主電源やゲート電源等他の電源に回生してもよい。また、基本スイッチ回路構成も、図1の構成に限定するものではない。図12に示すように、スイッチ5の高電位側にコンデンサ10を配置する構成としてもよい。更に、出力ダイオード3に極端に逆回復電荷の小さいダイオードを用いて、図1のリアクトル8を削除し、主スイッチのターンオンをハードスイッチングとし、ターンオフのソフトスイッチングと兼用して、コストダウンを図る構成としてもよい。
Further, the present invention is not limited to the regeneration method of FIG. For example, as shown in FIG. 11, the
以上、本発明による昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたDC-DCコンバータ回路の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。 The configuration and operation of the preferred embodiment of the step-up chopper circuit, step-down chopper circuit and DC-DC converter circuit using the same according to the present invention have been described in detail. However, it should be noted that such examples are merely illustrative of the invention and do not limit the invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
1 直流電源
2、7、8 リアクトル
3、9、12、13ダイオード
4、10 コンデンサ
5、11 スイッチ
6 負荷(抵抗)
14 基準電圧
15 誤差増幅器
16 発振回路
17 パルス幅変調回路
18 遅延シーケンス回路
1
14
Claims (10)
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第2のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第1のスイッチと第3のリアクトルの直列回路が接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のダイオードと第2のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと第3のリアクトルの接続点間には、第3のダイオードと第4のダイオードの直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオードの接続点と、前記第2のダイオードと前記第2のコンデンサの接続点間には、第2のスイッチが接続され、
前記第1のスイッチのターンオン時には、前記第3のリアクトルにより前記第1のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第2のスイッチのターンオン時には、前記第2のコンデンサと第1のリアクトル、第2のリアクトル及び第3のリアクトルの共振動作により前記第2のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオフ時には、前記第2のコンデンサにより前記第1のスイッチと第2のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする昇圧チョッパ回路。 A first reactor, a second reactor, a first diode, and a load are connected in series to the input DC power supply 1,
A smoothing capacitor is connected in parallel to the load,
A series circuit of a first switch and a third reactor is connected between the connection point of the second reactor and the first diode and the input DC power supply,
A series circuit of a second diode and a second capacitor is connected to both ends of the first switch,
A series circuit of a third diode and a fourth diode is connected between the connection point of the first reactor and the second reactor, and the connection point of the first switch and the third reactor,
A second switch is connected between the connection point of the third and fourth diodes and the connection point of the second diode and the second capacitor,
When the first switch is turned on, the first switch is soft-switched by the third reactor,
When the second switch is turned on, the second switch is soft-switched by a resonance operation of the second capacitor and the first reactor, the second reactor, and the third reactor,
A step-up chopper circuit characterized in that the first switch and the second switch are soft-switched by the second capacitor when the first switch and the second switch are turned off.
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第2のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第1のスイッチと第3のリアクトルの直列回路が接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のダイオードと第2のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと第3のリアクトルの接続点間には、前記第3のダイオードと第4のダイオードの直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオードの接続点と、前記第2のダイオードと前記第2のコンデンサの接続点間には、第2のスイッチが接続され、
前記第1のスイッチと第2のスイッチがオフ状態後、前記第2のスイッチをオン動作させ、
所定の時間遅れをもって、前記第1のスイッチをオン動作させ、
その後、前記第1と第2のスイッチを同時にオフ動作させることを特徴とする昇圧チョッパ回路。 A first reactor, a second reactor, a first diode, and a load are connected in series to the input DC power supply 1,
A smoothing capacitor is connected in parallel to the load,
A series circuit of a first switch and a third reactor is connected between the connection point of the second reactor and the first diode and the input DC power supply,
A series circuit of a second diode and a second capacitor is connected to both ends of the first switch,
A series circuit of the third diode and the fourth diode is connected between the connection point of the first reactor and the second reactor, and the connection point of the first switch and the third reactor,
A second switch is connected between the connection point of the third and fourth diodes and the connection point of the second diode and the second capacitor,
After the first switch and the second switch are in the off state, the second switch is turned on,
The first switch is turned on with a predetermined time delay,
Thereafter, the step-up chopper circuit is configured to simultaneously turn off the first and second switches.
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第2のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第1のスイッチが接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のダイオードと第2のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第1のリアクトルと前記第2のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチの接続点間には、第3のダイオードと第4のダイオードの直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオードの接続点と、前記第2のダイオードと前記第2のコンデンサの接続点間には、第2のスイッチが接続され、
前記第2のスイッチのターンオン時には、前記第2のコンデンサと第1のリアクトル、第2のリアクトルの共振動作により前記第2のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオフ時には、前記第2のコンデンサにより前記第1のスイッチと第2のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする昇圧チョッパ回路。 A first reactor, a second reactor, a first diode, and a load are connected in series to the input DC power supply 1,
A smoothing capacitor is connected in parallel to the load,
A first switch is connected between the connection point of the second reactor and the first diode and the input DC power source,
A series circuit of a second diode and a second capacitor is connected to both ends of the first switch,
A series circuit of a third diode and a fourth diode is connected between a connection point of the first reactor and the second reactor and a connection point of the first switch,
A second switch is connected between the connection point of the third and fourth diodes and the connection point of the second diode and the second capacitor,
When the second switch is turned on, the second switch is soft-switched by a resonance operation of the second capacitor, the first reactor, and the second reactor,
A step-up chopper circuit characterized in that the first switch and the second switch are soft-switched by the second capacitor when the first switch and the second switch are turned off.
前記負荷に印加される出力電圧と基準電圧が入力され、両入力電圧の差電圧(誤差電圧)を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調回路からの出力に基づいて前記第1と第2のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路を備えることを特徴とするDC-DCコンバータ回路。 A boost chopper circuit according to any one of claims 1 to 4,
An error amplifier that receives an output voltage applied to the load and a reference voltage and outputs a difference voltage (error voltage) between the two input voltages;
A pulse width modulation circuit that outputs a pulse that has been pulse width modulated based on the output from the error amplifier; and
A DC-DC converter circuit comprising a delay sequence circuit that controls operations of the first and second switches based on an output from the pulse width modulation circuit.
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第3のリアクトルと第2のリアクトルの接続点と入力直流電源間に第1のダイオードが接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のコンデンサと第2のダイオードの直列回路が接続され、
前記第2のリアクトルと第1のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと入力直流電源の接続点間には、第3のダイオードと第4のダイオードの直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオードの接続点と、前記第2のダイオードと前記第2のコンデンサの接続点間には、第2のスイッチが接続され、
前記第1のスイッチのターンオン時には、前記第3のリアクトルにより前記第1のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第2のスイッチのターンオン時には、前記第2のコンデンサと第1のリアクトル、第3のリアクトル及び第2のリアクトルの共振動作により前記第2のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオフ時には、前記第2のコンデンサにより前記第1のスイッチと第2のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。 A first switch, a third reactor, a second reactor, a first reactor and a load are connected in series to the input DC power source,
A smoothing capacitor is connected in parallel to the load,
A first diode is connected between a connection point of the third reactor and the second reactor and an input DC power supply;
A series circuit of a second capacitor and a second diode is connected to both ends of the first switch,
A series circuit of a third diode and a fourth diode is connected between the connection point of the second reactor and the first reactor, and the connection point of the first switch and the input DC power source,
A second switch is connected between the connection point of the third and fourth diodes and the connection point of the second diode and the second capacitor,
When the first switch is turned on, the first switch is soft-switched by the third reactor,
When the second switch is turned on, the second switch is soft-switched by a resonance operation of the second capacitor and the first reactor, the third reactor, and the second reactor,
A step-down chopper circuit characterized in that when the first switch and the second switch are turned off, the first switch and the second switch are soft-switched by the second capacitor.
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオン時には、前記第2のコンデンサに蓄積されたエネルギーを前記第2のスイッチにより回生先電源へ回生し、
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオフ時には、前記第2のコンデンサにより前記第1のスイッチと第2のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。 A series circuit of a second diode and a second capacitor is connected to both ends of the first switch, a connection point between the third and fourth diodes, and a connection between the second diode and the second capacitor. A second switch is connected between the points,
When the first switch and the second switch are turned on, the energy stored in the second capacitor is regenerated to the regenerative power source by the second switch,
A step-down chopper circuit wherein the first capacitor and the second switch are soft-switched by the second capacitor when the first switch and the second switch are turned off.
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第2のリアクトルの接続点と入力直流電源間に第1のダイオードが接続され、
前記第1のスイッチの両端には、第2のコンデンサと第2のダイオードの直列回路が接続され、
前記第2のリアクトルと第1のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと入力直流電源の接続点間には、第3のダイオードと第4のダイオードの直列回路が接続され、
前記第3と第4のダイオードの接続点と、前記第2のダイオードと前記第2のコンデンサの接続点間には、第2のスイッチが接続され、
前記第2のスイッチのターンオン時には、前記第2のコンデンサと第1のリアクトル及び第2のリアクトルの共振動作により前記第2のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第2のスイッチのターンオフ時には、前記第2のコンデンサにより前記第1のスイッチと第2のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。 A first switch, a second reactor, a first reactor, and a load are connected in series to the input DC power source 1,
A smoothing capacitor is connected in parallel to the load,
A first diode is connected between the connection point of the second reactor and the input DC power supply;
A series circuit of a second capacitor and a second diode is connected to both ends of the first switch,
A series circuit of a third diode and a fourth diode is connected between the connection point of the second reactor and the first reactor, and the connection point of the first switch and the input DC power source,
A second switch is connected between the connection point of the third and fourth diodes and the connection point of the second diode and the second capacitor,
When the second switch is turned on, the second switch is soft-switched by a resonance operation of the second capacitor, the first reactor, and the second reactor,
A step-down chopper circuit characterized in that when the first switch and the second switch are turned off, the first switch and the second switch are soft-switched by the second capacitor.
前記負荷に印加される出力電圧と基準電圧が入力され、両入力電圧の差電圧(誤差電圧)を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調回路からの出力に基づいて前記第1と第2のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路を備えることを特徴とするDC-DCコンバータ回路。 A step-down chopper circuit according to any one of claims 6 to 9,
An error amplifier that receives an output voltage applied to the load and a reference voltage and outputs a difference voltage (error voltage) between the two input voltages;
A pulse width modulation circuit that outputs a pulse that has been pulse width modulated based on the output from the error amplifier; and
A DC-DC converter circuit comprising a delay sequence circuit that controls operations of the first and second switches based on an output from the pulse width modulation circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004070780A JP4407908B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004070780A JP4407908B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005261124A JP2005261124A (en) | 2005-09-22 |
JP4407908B2 true JP4407908B2 (en) | 2010-02-03 |
Family
ID=35086310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004070780A Expired - Fee Related JP4407908B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4407908B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5496038B2 (en) * | 2010-09-22 | 2014-05-21 | 三菱電機株式会社 | DC-DC converter |
JP2013090499A (en) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Ihi Corp | Bidirectional chopper circuit |
-
2004
- 2004-03-12 JP JP2004070780A patent/JP4407908B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005261124A (en) | 2005-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5023338B2 (en) | Chopper circuit | |
JP4966249B2 (en) | Switching power supply | |
US7274173B2 (en) | Power control circuit for charge storage element | |
CN101981794B (en) | Method for regulating an output voltage | |
JP2008141871A (en) | Power converter | |
KR20140015583A (en) | Power supply system | |
KR101820232B1 (en) | Method for operating a power converter circuit and power converter circuit | |
US8519685B2 (en) | Device for controlling a power supply with DC DC splitting of the type including N interlaced paths | |
JP2009112142A (en) | Converter circuit and control method of converter | |
WO2015079538A1 (en) | Dc-dc converter | |
JP2007043852A (en) | Method, program, and circuit for controlling dc-dc converter | |
JP5211644B2 (en) | DC / DC converter | |
JP6008079B2 (en) | Power converter | |
JP4535492B2 (en) | Buck-boost chopper circuit | |
JP4834865B2 (en) | Bidirectional buck-boost chopper circuit | |
JP4407908B2 (en) | Boost chopper circuit, step-down chopper circuit, and DC-DC converter circuit using the same | |
KR20210054181A (en) | Improvement of Switching Loss in DC-DC Quadratic Boost Converter | |
JP2013027124A (en) | Switching power supply circuit | |
JP2014033589A (en) | Bidirectional chopper circuit | |
JPH10285915A (en) | Snubber energy regenerating circuit | |
JP4328417B2 (en) | Power circuit | |
JP4390256B2 (en) | Buck-boost chopper circuit | |
JP4518047B2 (en) | Switching power supply | |
JP2011097740A (en) | Power converter | |
JP7396424B2 (en) | inverter device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061227 |
|
RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20071114 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20080131 |
|
A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20080208 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091016 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091023 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091104 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |