JP4410599B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
図10に、例えば特許文献1に開示された従来例を示す。
図示のように、一次側は半導体素子131〜134でフルブリッジ回路130が構成され、各半導体素子131〜134と並列にソフトスイッチング用コンデンサ135〜138が接続され、共振インダクタンス112と直流カットコンデンサ113と、トランス140の一次巻線141とが直列接続されている。また、二次側には、トランス140の二次巻線142と、2個の半導体素子231,232と、2個のインダクタンス233,234と、出力コンデンサ211が設けられている。
したがって、この発明の課題は、トランスの銅損および半導体素子の導通損失を低減することにある。
第5の半導体素子と第1のインダクタンスとを直列接続した第3のアームと、第6の半導体素子と第2のインダクタンスとを直列接続した第4のアームと、出力コンデンサと、負荷とを並列接続するとともに、前記トランスの二次巻線を前記第3のアームの接続点と前記第4のアームの接続点間に接続し、第1のダイオードと第1のコンデンサとの直列回路を前記第5の半導体素子と並列に、第2のダイオードと第2のコンデンサとの直列回路を前記第6の半導体素子と並列にそれぞれ接続し、第3のダイオードと第3のインダクタンスとの直列回路を前記第1のダイオードと第1のコンデンサとの接続点と前記トランスの二次巻線の第2端子との間に接続し、かつ、第4のダイオードと第4のインダクタンスとの直列回路を前記第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続点と前記トランスの二次巻線の第1端子との間に接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とする。
第5の半導体素子と第1のインダクタンスとを直列接続した第3のアームと、第6の半導体素子と第2のインダクタンスとを直列接続した第4のアームと、出力コンデンサと、負荷とを並列接続するとともに、前記トランスの二次巻線を前記第3のアームの接続点と前記第4のアームの接続点間に接続し、第1のダイオードと第1のコンデンサとの直列回路を前記第5の半導体素子と並列に、第2のダイオードと第2のコンデンサとの直列回路を前記第6の半導体素子と並列にそれぞれ接続し、前記第1のインダクタンスと第2のインダクタンスとの接続点と第1のダイオードと第1のコンデンサとの接続点との間に第3のダイオードと第3のインダクタンスとの直列回路を接続し、かつ、前記第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続点と前記第3のダイオードと第3のインダクタンスとの接続点間に第4のダイオードを接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とする。
前記トランスの二次側の第1,第2出力端子には第5の半導体素子の一端,第6の半導体素子の一端をそれぞれ接続し、第5の半導体素子の他端と第6の半導体素子の他端とトランスのセンタータップとの間には、第1のインダクタンスと出力コンデンサとの直列回路を接続するとともに前記出力コンデンサと並列に負荷を接続し、前記第5の半導体素子と並列に第1のコンデンサと第1のダイオードとの直列回路、また前記第6の半導体素子と並列に第2のコンデンサと第2のダイオードとの直列回路をそれぞれ接続し、かつ、前記第1のコンデンサと第1のダイオードとの接続点と前記トランスのセンタータップとの間には、第3のダイオードと第2のインダクタンスとの直列回路を接続し、前記第2のコンデンサと第2のダイオードとの接続点と前記第3のダイオードと第2のインダクタンスの接続点との間には第4のダイオードを接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とする。
同図からも明らかなように、この回路は図10に示す従来回路に対し、二次側にコンデンサ221,225と、ダイオード222,224,226,228と、インダクタンス223,227と追加した点が特徴である。
コンデンサ221とダイオード222とを直列接続したアームを半導体素子231に並列に接続し、ダイオード224のアノードをダイオード222のカソードに接続し、ダイオード224のカソードをインダクタンス223の一端に接続し、インダクタンス223の他端を二次巻線142の第2出力端子に接続する。
トランス140の二次巻線142に誘起された電圧がゼロになると、追加回路で還流動作を行ない、トランス140の二次巻線142に流れる電流を対向アームの半導体素子に
分流させ、トランス140の銅損および一次側フルブリッジ回路の導通損失を低減させるようにする。
図2にQ11,Q12,Q13,Q14で示すようなゲート信号を、一次側フルブリッジ回路を構成する半導体素子131,132,133,134にそれぞれ与える一方、S1,S2で示すゲート信号を二次側の整流回路を構成する半導体素子231,232にそれぞれ与える。従来回路と同様に、半導体素子131と134がオンすることにより、トランス140の二次巻線142に正方向の電圧Vtr2(示矢参照)が誘起され、整流回路の半導体素子232とインダクタンス233により整流,平滑され、直流化された電圧を出力コンデンサ211を通して負荷251に供給する。このとき、一次側フルブリッジ回路の対向アームの半導体素子132,133をオンさせる前にゲート信号により位相シフト動作をさせ、半導体素子131と133が同時オンする期間が設けられている。
また、二次回路で還流動作を行なうことにより、半導体素子133,134がターンオンする際に一次側に流れる電流が小さくなるため、ソフトスイッチング用コンデンサ137,138を省略することができる。
また、二次回路で還流動作を行なうことにより、半導体素子133,134がターンオンする際に一次側に流れる電流が小さくなるため、ソフトスイッチング用コンデンサ137,138を省略することができる。
二次巻線に誘起された電圧がゼロになると、コンデンサ221が放電される。放電経路は、コンデンサ221→ダイオード222→半導体素子232→二次巻線142→コンデンサ221となる(図9(b)参照)。
また、二次回路で還流動作を行なうことにより、半導体素子133,134がターンオンするときに、一次側に流れる電流が小さくなるため、ソフトスイッチング用コンデンサ137,138を省略することができる。
Claims (3)
- 第1の半導体素子と第2の半導体素子とを直列接続した第1のアームと、第3の半導体素子と第4の半導体素子とを直列接続した第2のアームと、直流電源とを並列に接続するとともに、前記第1のアームの接続点と第2のアームの接続点間に直流カット用コンデンサと共振用インダクタンスとトランスの一次巻線との直列回路を接続する一方、
第5の半導体素子と第1のインダクタンスとを直列接続した第3のアームと、第6の半導体素子と第2のインダクタンスとを直列接続した第4のアームと、出力コンデンサと、負荷とを並列接続するとともに、前記トランスの二次巻線を前記第3のアームの接続点と前記第4のアームの接続点間に接続し、第1のダイオードと第1のコンデンサとの直列回路を前記第5の半導体素子と並列に、第2のダイオードと第2のコンデンサとの直列回路を前記第6の半導体素子と並列にそれぞれ接続し、第3のダイオードと第3のインダクタンスとの直列回路を前記第1のダイオードと第1のコンデンサとの接続点と前記トランスの二次巻線の第2端子との間に接続し、かつ、第4のダイオードと第4のインダクタンスとの直列回路を前記第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続点と前記トランスの二次巻線の第1端子との間に接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 第1の半導体素子と第2の半導体素子とを直列接続した第1のアームと、第3の半導体素子と第4の半導体素子とを直列接続した第2のアームと、直流電源とを並列に接続するとともに、前記第1のアームの接続点と第2のアームの接続点間に直流カット用コンデンサと共振用インダクタンスとトランスの一次巻線との直列回路を接続する一方、
第5の半導体素子と第1のインダクタンスとを直列接続した第3のアームと、第6の半導体素子と第2のインダクタンスとを直列接続した第4のアームと、出力コンデンサと、負荷とを並列接続するとともに、前記トランスの二次巻線を前記第3のアームの接続点と前記第4のアームの接続点間に接続し、第1のダイオードと第1のコンデンサとの直列回路を前記第5の半導体素子と並列に、第2のダイオードと第2のコンデンサとの直列回路を前記第6の半導体素子と並列にそれぞれ接続し、前記第1のインダクタンスと第2のインダクタンスとの接続点と第1のダイオードと第1のコンデンサとの接続点との間に第3のダイオードと第3のインダクタンスとの直列回路を接続し、かつ、前記第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続点と前記第3のダイオードと第3のインダクタンスとの接続点間に第4のダイオードを接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 第1の半導体素子と第2の半導体素子とを直列接続した第1のアームと、第3の半導体素子と第4の半導体素子とを直列接続した第2のアームと、直流電源とを並列に接続するとともに、前記第1のアームの接続点と第2のアームの接続点間に直流カット用コンデンサと共振用インダクタンスとトランスの一次巻線との直列回路を接続する一方、
前記トランスの二次側の第1,第2出力端子には第5の半導体素子の一端,第6の半導体素子の一端をそれぞれ接続し、第5の半導体素子の他端と第6の半導体素子の他端とトランスのセンタータップとの間には、第1のインダクタンスと出力コンデンサとの直列回路を接続するとともに前記出力コンデンサと並列に負荷を接続し、前記第5の半導体素子と並列に第1のコンデンサと第1のダイオードとの直列回路、また前記第6の半導体素子と並列に第2のコンデンサと第2のダイオードとの直列回路をそれぞれ接続し、かつ、前記第1のコンデンサと第1のダイオードとの接続点と前記トランスのセンタータップとの間には、第3のダイオードと第2のインダクタンスとの直列回路を接続し、前記第2のコンデンサと第2のダイオードとの接続点と前記第3のダイオードと第2のインダクタンスの接続点との間には第4のダイオードを接続し、前記第5,第6の半導体素子を同時にオンする期間を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
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