JP5605701B2 - Snubber circuit and power conversion circuit - Google Patents

Snubber circuit and power conversion circuit Download PDF

Info

Publication number
JP5605701B2
JP5605701B2 JP2010253779A JP2010253779A JP5605701B2 JP 5605701 B2 JP5605701 B2 JP 5605701B2 JP 2010253779 A JP2010253779 A JP 2010253779A JP 2010253779 A JP2010253779 A JP 2010253779A JP 5605701 B2 JP5605701 B2 JP 5605701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch element
diode
capacitor
inductor
circuit
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.)
Active
Application number
JP2010253779A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012105499A (en
Inventor
勇二 河西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2010253779A priority Critical patent/JP5605701B2/en
Publication of JP2012105499A publication Critical patent/JP2012105499A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5605701B2 publication Critical patent/JP5605701B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、電力変換装置に実装される電力変換回路及び該電力変換回路で用いられるスナバ回路に関する。本発明は、非絶縁型電力変換装置に用いられる場合、特に有効である。   The present invention relates to a power conversion circuit mounted on a power conversion device and a snubber circuit used in the power conversion circuit. The present invention is particularly effective when used in a non-insulated power converter.

非絶縁型の電力変換装置で用いられるスナバ回路は、例えば、非特許文献1(スイッチングコンバータの基礎 原田耕介ほか コロナ社)に示される、RCスナバ回路、RCDスナバ回路、アクティブスナバ回路がある。また、特許文献1(スナバ回路および電力変換装置 特開2000-333439)に示される回路がある。   Examples of the snubber circuit used in the non-insulated power converter include an RC snubber circuit, an RCD snubber circuit, and an active snubber circuit described in Non-Patent Document 1 (Basics of Switching Converter, Kosuke Harada et al. Corona). Further, there is a circuit disclosed in Patent Document 1 (Snubber circuit and power conversion device, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-333439).

以下に従来のスナバ回路について動作の説明を行う。
まず、RCスナバ回路は、抵抗とコンデンサーの直列回路で構成される。このスナバ回路は、主スイッチと並列に接続される。この主スイッチがオンからオフに遷移する際、スナバ回路のコンデンサーを充電することにより、主スイッチの電圧の遷移速度は抑制され、主スイッチのスイッチング損失は低減される。しかし、上記コンデンサーに蓄積されたエネルギーは、スナバ回路の抵抗により消費される。
The operation of the conventional snubber circuit will be described below.
First, the RC snubber circuit is composed of a series circuit of a resistor and a capacitor. This snubber circuit is connected in parallel with the main switch. When the main switch transitions from on to off, charging the snubber circuit capacitor suppresses the voltage transition speed of the main switch and reduces the switching loss of the main switch. However, the energy stored in the capacitor is consumed by the resistance of the snubber circuit.

また、RCDスナバ回路は、抵抗とコンデンサーの並列回路とダイオードとの直列回路で構成される。このスナバ回路は、主スイッチと並列に接続される。この主スイッチがオンからオフに遷移する際、ダイオードを経由してスナバ回路のコンデンサーを充電することにより、主スイッチの電圧の遷移速度は抑制され、主スイッチのスイッチング損失は低減される。しかし、スナバコンデンサーに蓄積されたエネルギーは、スナバ回路の抵抗により消費される。RCDスナバ回路の場合は、RCスナバ回路よりも損失が少なく、主スイッチの電圧の遷移速度の抑制効果が大きい。   The RCD snubber circuit is configured by a series circuit of a parallel circuit of a resistor and a capacitor and a diode. This snubber circuit is connected in parallel with the main switch. When the main switch transitions from on to off, the capacitor of the snubber circuit is charged via the diode, whereby the voltage transition speed of the main switch is suppressed and the switching loss of the main switch is reduced. However, the energy stored in the snubber capacitor is consumed by the resistance of the snubber circuit. In the case of the RCD snubber circuit, there is less loss than the RC snubber circuit, and the effect of suppressing the transition speed of the voltage of the main switch is great.

アクティブスナバ回路は、小型の電力変換回路を備え、この電力変換回路とコンデンサーの並列回路とダイオードとの直列回路で構成される。このスナバ回路は、主スイッチと並列に接続される。主スイッチがオンからオフに遷移する際、ダイオードを経由してスナバ回路のコンデンサーを充電することにより、主スイッチの電圧の遷移速度は抑制され、主スイッチのスイッチング損失は低減される。スナバコンデンサーに蓄積されたエネルギーは、スナバ回路内の電力変換回路によって、電力回生される。しかしながら、アクティブスナバ回路は、回路の構成が複雑であるという問題がある。   The active snubber circuit includes a small power conversion circuit, and is configured by a series circuit of the power conversion circuit, a parallel circuit of a capacitor, and a diode. This snubber circuit is connected in parallel with the main switch. When the main switch transitions from on to off, charging the snubber circuit capacitor via the diode suppresses the voltage transition speed of the main switch and reduces the switching loss of the main switch. The energy stored in the snubber capacitor is regenerated by the power conversion circuit in the snubber circuit. However, the active snubber circuit has a problem that the circuit configuration is complicated.

なお、非特許文献1に示されている、LCスナバ回路、スイッチスナバ回路は、非絶縁型の電力変換装置においては、主インダクタの磁束がリセットしないため、動作しない。   Note that the LC snubber circuit and the switch snubber circuit shown in Non-Patent Document 1 do not operate in a non-insulated power converter because the magnetic flux of the main inductor is not reset.

また、特許文献1に示されるスナバ回路は、RCDスナバ回路の変形とも考えられる回路で、RCDスナバ回路のダイオードにさらにコンデンサーが並列接続した構成であり、抵抗とコンデンサーの並列回路とダイオードとコンデンサーの直列回路で構成される。このスナバ回路は、主スイッチと並列に接続される。主スイッチがオンからオフに遷移する際、ダイオードを経由してスナバ回路のコンデンサーを充電することにより、主スイッチの電圧の遷移速度は大幅に抑制される。しかし、主スイッチがオフからオンに遷移する際、スナバコンデンサーに蓄積されたエネルギーが一気に放電し、主スイッチに大きな電流パルスが発生する。このため、新たな電力損失が発生するという問題がある。   The snubber circuit disclosed in Patent Document 1 is a circuit that can be considered as a modification of the RCD snubber circuit. The snubber circuit has a configuration in which a capacitor is further connected in parallel to a diode of the RCD snubber circuit. A parallel circuit of a resistor and a capacitor, a diode and a capacitor Consists of a series circuit. This snubber circuit is connected in parallel with the main switch. When the main switch transitions from on to off, the voltage transition speed of the main switch is greatly suppressed by charging the capacitor of the snubber circuit via the diode. However, when the main switch transitions from OFF to ON, the energy stored in the snubber capacitor is discharged at once, and a large current pulse is generated in the main switch. For this reason, there is a problem that new power loss occurs.

このように、従来技術のスナバ回路は、主スイッチのスイッチング損失を低減するための試みがある程度成功しているが、スイッチング損失の低減が不十分であって電力損失が未だ大きく、スナバ回路の回路構造が複雑で実装コストが多大となる等の課題がある。   As described above, in the conventional snubber circuit, the attempt to reduce the switching loss of the main switch has been successful to some extent, but the reduction of the switching loss is insufficient and the power loss is still large. There are problems such as a complicated structure and a large mounting cost.

特開2003−333439号公報JP 2003-333439 A

原田耕介、二宮保、顧文建、「スイッチングコンバータの基礎」コロナ社(1992.3.25、2009.5.20)P.103-107Kosuke Harada, Tamotsu Ninomiya, Kenbun Ken, "Fundamentals of Switching Converter" Corona (1992.3.25, 2009.5.20) P.103-107

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、簡単な回路構成のスナバ回路でありながら、スナバ回路における電力損失が少なく電力回生が可能であり、主スイッチのスイッチング損失を十分に低減可能なスナバ回路を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to reduce the power loss in the snubber circuit and to regenerate the power while the snubber circuit has a simple circuit configuration and to sufficiently reduce the switching loss of the main switch. It is to provide a snubber circuit.

本発明の他の目的は、上記スナバ回路を用いた高効率な電力変換回路を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a highly efficient power conversion circuit using the snubber circuit.

上記目的を達成するために、本発明に係るスナバ回路は、直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチ素子からなるスイッチング手段を備えた電力変換回路に付加されるスナバ回路において、補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオード及び第2ダイオード、入力の直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続される第1の端子及び第2の端子、を備え、上記インダクタの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、上記コンデンサーの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続し、上記補助スイッチ素子は、高電位側で上記第1の端子へ接続され、上記第1ダイオードは、上記補助スイッチ素子の低電位側へカソードが接続され、上記インダクタは、一端が上記補助スイッチ素子の低電位側に接続され、上記コンデンサーは、一端が上記インダクタの他端に接続され、且つ他端が上記第1ダイオードのアノードに接続され、上記第2ダイオードは、上記第2の端子にアノードが接続され且つ上記コンデンサーの他端にカソードが接続され、上記インダクタとコンデンサーとの接続点に第3の端子が設けられている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a snubber circuit according to the present invention is a snubber circuit that is added to a power conversion circuit including a switching means including a main switch element and a commutation switch element connected in series. inductors, capacitors, first diode and second diode, a first terminal and a second terminal respectively connected to the high potential side and the low potential side of the DC power source input comprises a one end of the inductor is the switching means connected to the midpoint, the series circuit consisting of the auxiliary switching device and the inductor is connected in parallel with the main switching device, and one end of the capacitor is connected to the midpoint of the switching means, the condenser and the second a series circuit consisting of the diode is connected in parallel with the commutation switching element, it from the auxiliary switching device and the inductor The midpoint of the series circuit, the midpoint of the series circuit composed of the capacitor and a second diode, respectively connecting both ends of the first diode, the auxiliary switching device is connected at a high potential side to the first terminal The first diode has a cathode connected to the low potential side of the auxiliary switch element, the inductor has one end connected to the low potential side of the auxiliary switch element, and the capacitor has one end other than the inductor. And the other end is connected to the anode of the first diode. The second diode has an anode connected to the second terminal and a cathode connected to the other end of the capacitor. A third terminal is provided at a connection point with the capacitor .

また本発明に係るスナバ回路は、直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチ素子からなるスイッチング手段を備えた電力変換回路に付加されるスナバ回路において、補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオードおよび第2ダイオード、入力の直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続される第1の端子及び第2の端子、を備え、上記インダクタの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、上記コンデンサーの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続し、上記補助スイッチ素子は、低電位側で上記第2の端子に接続され、上記第1ダイオードは、上記補助スイッチ素子の高電位側にアノードが接続され、上記インダクタは、一端が上記補助スイッチ素子の高電位側に接続され、上記コンデンサーは、上記インダクタの他端と上記第1ダイオードのカソードとの間に接続され、上記第2ダイオードは、上記第1の端子にカソードが接続され且つアノードが上記第1ダイオードのカソードと接続され、上記インダクタとコンデンサーとの接続点に第3の端子が設けられている、ことを特徴とする。 The snubber circuit according to the present invention is a snubber circuit added to a power conversion circuit including a switching means composed of a main switch element and a commutation switch element connected in series, wherein an auxiliary switch element, an inductor, a capacitor, A first terminal and a second terminal connected to a high potential side and a low potential side of the input DC power source, respectively, and one end of the inductor is connected to the midpoint of the switching means. A series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor is connected in parallel to the main switch element, one end of the capacitor is connected to a midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the capacitor and the second diode is The middle point of the series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor is connected in parallel to the commutation switch element. Both ends of the first diode are connected to the middle point of the series circuit composed of the capacitor and the second diode, respectively, the auxiliary switch element is connected to the second terminal on the low potential side, and the first diode is The anode is connected to the high potential side of the auxiliary switch element, the inductor has one end connected to the high potential side of the auxiliary switch element, and the capacitor includes the other end of the inductor and the cathode of the first diode. The second diode has a cathode connected to the first terminal, an anode connected to the cathode of the first diode, and a third terminal provided at a connection point between the inductor and the capacitor. It is characterized by that.

また、本発明に係る降圧型電力変換装置は、直流入力電源と、入力用コンデンサーと、直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチからなり且つ前記入力用コンデンサーに対して並列に接続されたスイッチング手段と、補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオードおよび第2ダイオード、を備え、上記インダクタの一端が上記スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、上記コンデンサーの一端が上記スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続するスナバ回路と、上記スイッチング手段からの出力を平滑化した直流出力電圧を生成する平滑フィルターと、から構成される。 The step-down power converter according to the present invention includes a DC input power source, an input capacitor, a main switch element and a commutation switch connected in series, and a switching circuit connected in parallel to the input capacitor. Means, an auxiliary switch element, an inductor, a capacitor, a first diode and a second diode, and one end of the inductor is connected to a midpoint of the switching means, and a series circuit including the auxiliary switch element and the inductor is The auxiliary switch is connected in parallel, one end of the capacitor is connected to the midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the capacitor and the second diode is connected in parallel to the commutation switch element, and the auxiliary switch The midpoint of the series circuit consisting of the element and inductor, the capacitor and the second diode The midpoint of Ranaru series circuit composed of an snubber circuit, each connected to both ends of the first diode, and a smoothing filter to generate a DC output voltage output smoothed from the switching means, the.

更に、本発明に係る降圧型電力変換回路は、直流入力電源と、入力用コンデンサーと、直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチからなり且つ前記入力用コンデンサーに対して並列に接続されたスイッチング手段と、上記第1の端子及び第2の端子で前記の直流入力電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続され、且つ上記第3の端子で上記のスイッチング手段の中点に接続された、請求項1または2に記載のスナバ回路と、該スイッチング手段からの出力を平滑化した直流出力電圧を生成する平滑フィルターと、から構成される。 Furthermore, the step-down power converter circuit according to the present invention includes a DC input power source, an input capacitor, a main switch element and a commutation switch connected in series, and a switching circuit connected in parallel to the input capacitor. And the first terminal and the second terminal are respectively connected to the high potential side and the low potential side of the DC input power supply, and the third terminal is connected to the midpoint of the switching means. The snubber circuit according to claim 1 or 2 and a smoothing filter that generates a DC output voltage obtained by smoothing the output from the switching means .

本発明に係るスナバ回路は、スイッチングコンバータ回路を構成するスイッチ素子のオンオフ動作の際の急峻な電圧変化および電流変化を緩和してスイッチングの際に発生する損失を低減し、スイッチ素子の寄生ダイオードの蓄積電荷による電流を低減する。また、本発明に係るスナバ回路は、スナバ回路が吸収した電力エネルギーの電力回生が可能であり、スナバ回路における電力損失を低減することができる。また、本発明に係るスナバ回路は、簡単な回路構成である。   The snubber circuit according to the present invention reduces the loss that occurs during switching by mitigating steep voltage changes and current changes during the on / off operation of the switching elements constituting the switching converter circuit, and reduces the parasitic diodes of the switching elements. Reduce current due to accumulated charge. In addition, the snubber circuit according to the present invention can regenerate the power energy absorbed by the snubber circuit, and can reduce power loss in the snubber circuit. The snubber circuit according to the present invention has a simple circuit configuration.

一方、本発明に係る電力変換回路は、本発明のスナバ回路を備えているので、スイッチングコンバータ回路のスイッチング動作の際に、スイッチング損失をほとんど発生しない。従って、本発明に係る電力変換回路は、高効率な電力変換装置を実現することができる。   On the other hand, since the power conversion circuit according to the present invention includes the snubber circuit according to the present invention, almost no switching loss occurs during the switching operation of the switching converter circuit. Therefore, the power conversion circuit according to the present invention can realize a highly efficient power conversion device.

本発明の一実施形態に係る電力変換回路1及びスナバ回路2を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a power conversion circuit 1 and a snubber circuit 2 according to an embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換回路1及びスナバ回路2を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter circuit 1 and the snubber circuit 2 which concern on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る電力変換回路1及びスナバ回路2を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter circuit 1 and the snubber circuit 2 which concern on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る電力変換回路1及びスナバ回路2を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter circuit 1 and the snubber circuit 2 which concern on the 4th Embodiment of this invention. 図5(a)乃至(c)は、スイッチ素子S1乃至S3をそれぞれオンオフ制御するための駆動信号(上側)と、実際のオンオフ状態を示す図(下側)である。FIGS. 5A to 5C are a drive signal (upper side) for on / off control of the switch elements S1 to S3, respectively, and a diagram (lower side) showing an actual on / off state. 図6は、転流スイッチ素子S2の電圧(VS2)の波形及び第2ダイオードD2の電圧(VD2)の波形を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing the waveform of the voltage (V S2 ) of the commutation switch element S2 and the waveform of the voltage (V D2 ) of the second diode D2. 図7(a)はインダクタL1に流れる電流IL1の波形図であり、(b)はインダクタL2に流れる電流IL2の波形図である。FIG. 7A is a waveform diagram of the current I L1 flowing through the inductor L1, and FIG. 7B is a waveform diagram of the current I L2 flowing through the inductor L2.

本発明に係るスナバ回路を備えた電力変換回路を、以下の実施形態1乃至4に基づいて具体的に説明するが、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、図2〜図4において図1と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。   A power conversion circuit including a snubber circuit according to the present invention will be specifically described on the basis of the following first to fourth embodiments. The following embodiment is an example of the present invention, and Is not limited to these embodiments. 2 to 4, parts that are substantially the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

[第1の実施形態]
第1の実施形態の電力変換回路1は、スイッチング方式のDC−DCコンバータ(switched-mode dc-dc converter)の回路構成であり、出力電圧が入力電圧よりも低くなる降圧型の電力変換回路である。
[First Embodiment]
The power conversion circuit 1 of the first embodiment has a circuit configuration of a switching type DC-DC converter (switched-mode dc-dc converter), and is a step-down power conversion circuit in which an output voltage is lower than an input voltage. is there.

図1において、電力変換回路1は、正極の入力端子3aにおいて直流入力電源(電圧Vin+)に接続され、負極の入力端子3bにおいて直流入力電源(電圧Vin-)に接続されている。そして、上記の電力変換回路1は、入力用コンデンサーとしてのコンデンサーC1と、該コンデンサーC1に対して並列に接続されたチョッパ用スイッチング手段5と、前記の入力電源及びチョッパ用スイッチング手段5に接続されたスナバ回路2と、該チョッパ用スイッチング手段5からの出力を平滑化した直流出力電圧を生成する平滑フィルター6とから構成されている。 In FIG. 1, the power conversion circuit 1 is connected to a DC input power supply (voltage V in + ) at a positive input terminal 3a, and is connected to a DC input power supply (voltage V in− ) at a negative input terminal 3b. The power conversion circuit 1 is connected to the capacitor C1 as an input capacitor, the chopper switching means 5 connected in parallel to the capacitor C1, and the input power source and the chopper switching means 5. The snubber circuit 2 and a smoothing filter 6 for generating a DC output voltage obtained by smoothing the output from the chopper switching means 5.

図1のコンデンサーC1は入力用コンデンサーとして機能しており、正極の入力端子3a及び負極の入力端子3bにおいて直流入力電源に接続されている。チョッパ用スイッチング手段5は、上記の入力電源の正極側に接続された主スイッチ素子S1と、該スイッチ素子S1の他端に接続して上記の入力電源の負極に接続された転流スイッチ素子S2から構成される。すなわち、スイッチ素子S1及びS2からなる直列回路は、上記コンデンサーC1に対して並列になるように、且つ直列の両端で入力端子3a及び3b間に接続されるように接続されている。また、上記スイッチ素子S1及びS2は、電界効果トランジスタ等を用いて構成することができる。尚、構成素子PD1とPD2は、スイッチ素子の寄生ダイオードであり、それぞれ上記スイッチ素子S1及びS2に対応する。   The capacitor C1 in FIG. 1 functions as an input capacitor, and is connected to a DC input power source at the positive input terminal 3a and the negative input terminal 3b. The chopper switching means 5 includes a main switch element S1 connected to the positive side of the input power source and a commutation switch element S2 connected to the other end of the switch element S1 and connected to the negative side of the input power source. Consists of That is, the series circuit composed of the switch elements S1 and S2 is connected so as to be parallel to the capacitor C1 and connected between the input terminals 3a and 3b at both ends of the series. The switch elements S1 and S2 can be configured using field effect transistors or the like. The constituent elements PD1 and PD2 are parasitic diodes of the switch elements, and correspond to the switch elements S1 and S2, respectively.

また、第1の実施形態のスナバ回路2は、補助スイッチ素子S3の一端で正極の入力端子3aに接続されており、該スイッチ素子S3の他端は、インダクタL2の高電位側端子に接続されるとともに、第1ダイオードD1のカソードに接続されている。また、上記スナバ回路2は、上記インダクタL2の他端2mで、上記スイッチ素子S1とS2との接続点5mに接続されている。第1ダイオードD1と負極の直流入力電源間には、第2ダイオードD2が接続されており、第2ダイオードD2のアノードが負極の直流入力電源に、第2ダイオードD2のカソードが第1ダイオードD1のアノードにそれぞれ接続されている。また、ダイオードD1及びD2の接続点と上記インダクタL2の他端2mとの間にはコンデンサーC3が接続されている。   In the snubber circuit 2 of the first embodiment, one end of the auxiliary switch element S3 is connected to the positive input terminal 3a, and the other end of the switch element S3 is connected to the high potential side terminal of the inductor L2. And connected to the cathode of the first diode D1. The snubber circuit 2 is connected to the connection point 5m between the switch elements S1 and S2 at the other end 2m of the inductor L2. A second diode D2 is connected between the first diode D1 and the negative DC input power supply. The anode of the second diode D2 is the negative DC input power supply, and the cathode of the second diode D2 is the first diode D1. Each is connected to the anode. A capacitor C3 is connected between the connection point of the diodes D1 and D2 and the other end 2m of the inductor L2.

上記スイッチ素子S1とS2との接続点5mと、インダクタL2、コンデンサーC3とが接続された接続点2mは、インダクタL1に接続され、該インダクタL1の出力側と負極の直流入力電源間には、コンデンサーC2が接続されている。上記インダクタL1の出力側とコンデンサーC2との接続点4aは、正極の出力(電圧Vout+)の端子として、コンデンサーC2と負極の直流入力電源との接続点4bは、負極の出力(電圧Vout-)の端子である。平滑フィルター6は、上記のようにインダクタL1及びコンデンサーC2から構成され、正極の端子としての接続点4a及び負極の端子としての接続点4bから直流出力電圧が取り出される。 The connection point 5m between the switch elements S1 and S2 and the connection point 2m to which the inductor L2 and the capacitor C3 are connected are connected to the inductor L1, and between the output side of the inductor L1 and the negative DC input power source, A capacitor C2 is connected. The connection point 4a between the output side of the inductor L1 and the capacitor C2 serves as a terminal for positive output (voltage Vout + ), and the connection point 4b between the capacitor C2 and the negative DC input power supply serves as negative output (voltage Vout). - ) Terminal. The smoothing filter 6 is composed of the inductor L1 and the capacitor C2 as described above, and a DC output voltage is taken out from the connection point 4a as the positive terminal and the connection point 4b as the negative terminal.

尚、図1の回路において、本発明のスナバ回路2を用いられない場合、スイッチ素子S1及びS2を交互にオンオフ動作させて且つインダクタL1で電圧を平滑することによって、スイッチングコンバータ回路を動作させる必要がある。しかし、この場合、転流スイッチ素子S2がオフに遷移して主スイッチ素子S1がオンに遷移する際、寄生ダイオードPD2の蓄積電荷によって非常に大きな電流が主スイッチ素子S1に流れる。また、主スイッチ素子S1がオフに遷移して転流スイッチ素子S2がオンに遷移する際には、過渡的に主スイッチ素子S1にインダクタL1の電流が流れた状態で主スイッチ素子S1の両端に大きな電圧が発生して主スイッチ素子S1で大きな電力を損失する。このため、スイッチングコンバータ回路に大きな損失が発生することになる。   In the circuit of FIG. 1, when the snubber circuit 2 of the present invention is not used, it is necessary to operate the switching converter circuit by alternately switching on and off the switch elements S1 and S2 and smoothing the voltage with the inductor L1. There is. However, in this case, when the commutation switch element S2 is turned off and the main switch element S1 is turned on, a very large current flows through the main switch element S1 due to the charge accumulated in the parasitic diode PD2. In addition, when the main switch element S1 is turned off and the commutation switch element S2 is turned on, the current of the inductor L1 flows transiently through the main switch element S1 at both ends of the main switch element S1. A large voltage is generated and a large amount of power is lost in the main switch element S1. For this reason, a large loss occurs in the switching converter circuit.

次に、図1のスナバ回路2の動作について、図5乃至図7(a)、(b)に基づいて説明する。
図5(a)乃至(c)の上側の図は、スイッチ素子S1乃至S3のそれぞれの駆動信号であって、スイッチ素子S1乃至S3はそれぞれ、図5(a)乃至(c)の各駆動信号によってオンオフ制御される。しかしながら、実際のスイッチ素子S1乃至S3は、図5(a)乃至(c)の下側に示すオンオフ動作を行う。図6は、転流スイッチ素子S2の電圧(VS2)の波形及び第2ダイオードD2の電圧(VD2)の波形を示す。図7(a)及び(b)はそれぞれ、インダクタL1及びL2に流れる電流IL1及びIL2の波形を示す。なお、横軸は、時間軸であって、図5乃至図7(a)、(b)まですべて共通で、それぞれ同じ時間軸として現象が対応するものであり、また、スナバ回路2の動作が定常運転状態にあるときの波形を示すものである。
Next, the operation of the snubber circuit 2 in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 5 to 7A and 7B.
The upper diagrams of FIGS. 5A to 5C show the drive signals of the switch elements S1 to S3, and the switch elements S1 to S3 are the drive signals of FIGS. 5A to 5C, respectively. ON / OFF control. However, the actual switch elements S1 to S3 perform an on / off operation shown on the lower side of FIGS. 5 (a) to 5 (c). FIG. 6 shows the waveform of the voltage (V S2 ) of the commutation switch element S2 and the waveform of the voltage (V D2 ) of the second diode D2. FIGS. 7A and 7B show waveforms of currents I L1 and I L2 flowing through the inductors L1 and L2, respectively. The horizontal axis is a time axis, and is common to FIGS. 5 to 7 (a) and (b), and the phenomenon corresponds to the same time axis, and the operation of the snubber circuit 2 is the same. The waveform when in a steady operation state is shown.

図5(a)で示される駆動信号でオンオフ制御される転流スイッチ素子S2がt1a時点においてオンからオフへ指示を受けると、インダクタL1の電流IL1の成分が変わる。すなわち、t1時点直前まで、電流IL1は電力変換器の転流スイッチ素子S2に流れていた電流IS2に等しい。しかし、転流スイッチ素子S2がオフになった直後から、転流スイッチ素子S2の寄生ダイオードPD2に流れる電流IPD2が電流IS2に対して相対的に大きくなり、電流IL1は電流IPD2に等しくなる(図7(a))。尚、t1及びt1aは、電力変換回路のスイッチング周波数で決まる一定の時間周期の時点(タイミング)である。 When the commutation switch element S2 that is on / off controlled by the drive signal shown in FIG. 5A receives an instruction from on to off at the time t 1a , the component of the current I L1 of the inductor L1 changes. That is, until just before time t 1 , the current I L1 is equal to the current I S2 that has been flowing through the commutation switch element S2 of the power converter. However, immediately after the commutation switch element S2 is turned off, the current I PD2 flowing through the parasitic diode PD2 of the commutation switch element S2 becomes relatively large with respect to the current I S2 , and the current I L1 becomes the current I PD2 . (FIG. 7A). Incidentally, t 1 and t 1a is a point a certain time period determined by the switching frequency of the power converter circuit (timing).

また、転流スイッチ素子S2オフの状態から主スイッチ素子S1オンの状態への遷移までの間に(図5(a)のt1時点からt3時点の間)、補助スイッチ素子S3をオンにすることによって、インダクタL1の電流IL1を補助スイッチ素子S3及びインダクタL2に経由させる。これによって、スイッチ素子S1及びS2のスイッチング動作に伴う損失を低減することができる。 Further, (between t 3 time points from time point t 1 in FIG. 5 (a)) between the state of the commutation switching element S2 off until the transition to the main switching device S1 on, turning on the auxiliary switch element S3 As a result, the current I L1 of the inductor L1 is caused to pass through the auxiliary switch element S3 and the inductor L2. Thereby, the loss accompanying the switching operation of the switch elements S1 and S2 can be reduced.

転流スイッチ素子S2オフ直後のt2a時点で補助スイッチ素子S3がオン状態への駆動信号を受けると、補助スイッチ素子S3はt2時点においてオン状態に遷移して、インダクタL2の電流IL2が0から時間とともに増加する(図7(b))。インダクタL2の電流IL2がインダクタL1の電流IL1に等しくなると(図7(a)及び(b))、寄生ダイオードPD2の電流IPD2が0となり(図7(a))、主スイッチ素子S1の両端の電圧が減少し始める。図7(a)において、PD2の電流が減少して0になる時点をtcとする。そして速やかに主スイッチ素子S1の両端の電圧が0、すなわち、転流スイッチ素子S2の両端の電圧がVin+−Vin-に達するとともに(図6のVS2)、寄生ダイオードPD1に電流が流れ始める。尚、t2はt1以降に設定されるが、t1と同時刻あるいはその直後に設定するのが好適である。 When assisted t 2a point immediately after commutation switching element S2 off switch element S3 receives a drive signal to the on state, the auxiliary switching element S3 is transitioned to the ON state at t 2 time, current I L2 in the inductor L2 is It increases from 0 with time (FIG. 7B). When the current I L2 of the inductor L2 becomes equal to the current I L1 of the inductor L1 (FIGS. 7A and 7B), the current I PD2 of the parasitic diode PD2 becomes 0 (FIG. 7A), and the main switch element S1 The voltage across the begins to decrease. In FIG. 7A, the time point when the current of PD2 decreases to zero is defined as tc. As soon as the voltage across the main switch element S1 reaches zero, that is, the voltage across the commutation switch element S2 reaches V in + -V in- (V S2 in FIG. 6), a current flows through the parasitic diode PD1. start. Although t 2 is set after t 1, it is preferable to set t 2 at the same time as or immediately after t 1 .

転流スイッチ素子S2の両端の電圧がVin+−Vin-に達してから間もなく、t3a時点において主スイッチ素子S1は、オン状態への駆動信号を受けるように制御される。これによって、スイッチング損失をほとんど発生することなく、t3時点において、転流スイッチ素子S2オンの状態から主スイッチ素子S1オンの状態への遷移が可能である。尚、t3は、接続点5mの電圧がVin+に達した時刻と同じかその直後に設定するのが好適である。 Soon after the voltage across the commutation switch element S2 reaches V in + −V in− , the main switch element S1 is controlled to receive a drive signal for turning on at time t 3a . Thus, without substantially generating a switching loss, at t 3 time points, it is possible to transition from state commutation switching element S2 on to the main switching device S1 on state. Note that t 3 is preferably set to be the same as or immediately after the time when the voltage at the connection point 5m reaches V in + .

主スイッチ素子S1がオンに遷移した後、補助スイッチ素子S3はt4a時点においてオフ状態への駆動信号を受け、ただちに補助スイッチ素子S3はオフ状態へ遷移する(図5(c)のt4時点)。このときインダクタL2に蓄えられていたエネルギーは、第1ダイオードD1を経由してコンデンサーC3を充電する。これにより、コンデンサーC3の両端の電圧が電力変換回路の入力電圧(Vin+−Vin-)まで高められる。尚、このとき、第2ダイオードD2の電圧VD2は、コンデンサーC3が充電されるために減少して0になる(図6のVD2)。尚、t4は、t3の直後に設定するのが好適である。 After the main switch device S1 is shifted to ON, t 4 time of the auxiliary switch element S3 receives a drive signal to the OFF state at t 4a time, immediately auxiliary switch element S3 is a transition to the OFF state (FIG. 5 (c) ). At this time, the energy stored in the inductor L2 charges the capacitor C3 via the first diode D1. As a result, the voltage across the capacitor C3 is raised to the input voltage (V in + −V in− ) of the power conversion circuit. At this time, the voltage V D2 of the second diode D2 decreases to 0 because the capacitor C3 is charged (V D2 in FIG. 6). Note that t 4 is preferably set immediately after t 3 .

次に、主スイッチ素子S1はt5a時点においてオフ状態への駆動信号を受け、主スイッチ素子S1はオフ状態へ遷移する(図5(a)のt5時点)。主スイッチ素子S1オフの状態から転流スイッチ素子S2オンの状態への遷移の間、すなわち、図5(a)のt5時点から、コンデンサーC3に蓄えられた電荷が放電される(図7(a)のID2)。この時の電流IL1は、第2ダイオードD2を経由して流れる電流ID2に等しく、コンデンサーC3に蓄えられている電荷(C3V)が放電される。 Next, the main switching device S1 is subjected to the driving signal to the off state at t 5a point, main switching device S1 is a transition to the OFF state (t 5 the time in Figure 5 (a)). During the transition from the state of the main switching element S1 off to commutation switching element S2 on, i.e., from t 5 the time in FIG. 5 (a), the charge stored in the capacitor C3 is discharged (Fig. 7 ( a) I D2 ). The current I L1 at this time is equal to the current I D2 flowing through the second diode D2, and the charge (C 3 V) stored in the capacitor C3 is discharged.

電荷(C3V)が放電された直後、すなわち、t5時点の直後に、コンデンサーC3の電圧は転流スイッチ素子S2の両端の電圧VS2にほぼ等しくなる。図6のVS2に示されるように、時間とともにコンデンサーC3及び転流スイッチ素子S2の電圧は減少し、コンデンサーC3及び転流スイッチ素子S2の両端の電圧が0となる。そして、寄生ダイオードPD2に電流IPD2が流れ始める(図7(a))。尚、t5は、電力変換回路の入力と出力の電圧比の目標とする値に対応して決定される時点である。t5は、一般に、主スイッチ素子S1がオンである時間の割合(時比率)に対応して与えられる。 Immediately after the charge (C 3 V) is discharged, that is, immediately after the time point t 5 , the voltage of the capacitor C3 becomes substantially equal to the voltage V S2 across the commutation switch element S2. As shown by V S2 in FIG. 6, the voltage across the capacitor C3 and the commutation switch element S2 decreases with time, and the voltage across the capacitor C3 and the commutation switch element S2 becomes zero. Then, the current I PD2 starts to flow through the parasitic diode PD2 (FIG. 7A). Incidentally, t 5 is a time to be determined corresponding to the target value of the input and output voltage ratio of the power conversion circuit. In general, t 5 is given in correspondence with a ratio (time ratio) of time that the main switch element S1 is on.

6a時点において、転流スイッチ素子S2は、オン状態への駆動信号を受け、速やかに転流スイッチ素子S2がオン状態へ遷移することにより(図5(b)のt6時点)、転流スイッチ素子S2がオンからオフに遷移するまでの所定時間の間、インダクタL1の電流IL1は、転流スイッチ素子S2を経由して流れる。そして、所定時間経過後、転流スイッチ素子S2がオンからオフに遷移すると、流転スイッチ素子S2がオフに遷移した時点を再び上記t1時点として、スイッチ素子S1乃至S3の上記のスイッチング動作が繰り返される。尚、t6は、接続点5mの電圧がVin-に達した時刻と同じかその直後にするのが好適である。 At the time point t 6a , the commutation switch element S2 receives the drive signal to turn on, and the commutation switch element S2 quickly transitions to the on state (time t 6 in FIG. 5B), thereby commutation. During a predetermined time until the switch element S2 transitions from on to off, the current I L1 of the inductor L1 flows through the commutation switch element S2. Then, after a predetermined time, if the commutation switching element S2 is changed from on to off, again as above t 1 when the time of the transition to the per pass switch element S2 is turned off, the above switching operation of the switching elements S1 to S3 are repeated It is. Note that t 6 is preferably the same as or just after the time when the voltage at the connection point 5 m reaches V in− .

上記のように、スイッチ素子S1乃至S3がt1時点から所定時間を経過するまでの上記スイッチング動作を繰り返すことによって、スイッチング損失をほとんど発生することなく、主スイッチ素子S1オンの状態から流転スイッチ素子S2オンの状態への遷移が可能である。 As described above, by repeating the switching operation to switching elements S1 to S3 is a predetermined time elapses from the time point t 1, with almost no generation switching losses per pass switching element from the main switching element S1 on state Transition to the S2 on state is possible.

上記したように、スイッチ素子S1乃至S3はそれぞれ、図5(a)乃至(c)の上側の図に示される駆動信号によって制御されるが、実際には、図5(a)乃至(c)の下側に示すようにオンオフ動作を行う。そこで、スイッチ素子S1乃至S3をオンオフするための駆動信号の遷移するタイミング(時点)を、スイッチ素子S1乃至S3がオンオフするタイミングt1乃至t6にそれぞれ対応させてt1a乃至t6aとして、スイッチ素子S1乃至S3を上記のように説明した。 As described above, the switch elements S1 to S3 are controlled by the drive signals shown in the upper diagrams of FIGS. 5A to 5C, respectively, but actually, FIGS. 5A to 5C are used. On / off operation is performed as shown below. Therefore, the timing (time point) to the transition of the drive signals for turning on and off the switching elements S1 to S3, as t 1a to t 6a respectively so as to correspond to the timing t 1 to t 6 switching elements S1 to S3 are turned on and off, the switch The elements S1 to S3 have been described as described above.

このように、実際には、各スイッチ素子の駆動に要する時間を考慮する必要がある一方、各スイッチ素子の駆動に要する時間、すなわち、t1−t1a、t2−t2a、・・・、t6−t2aは同一ではないので、この駆動に要する時間の違いを考慮して、各スイッチ素子を駆動する必要がある。 Thus, in practice, it is necessary to consider the time required to drive each switch element, while the time required to drive each switch element, that is, t 1 -t 1a , t 2 -t 2a ,... since t 6 -t 2a are not identical, taking into account the difference in time required for this drive, it is necessary to drive each switch element.

スイッチ素子S1乃至S3を駆動するタイミングの生成方法について述べると、まず、t2aは、t1aの一定時間後に設定すればよい。t3aは、t1aの一定時間後に設定してもよいが、主スイッチ素子S1の両端の間の電圧を観測して、その電圧が0付近になる時点(すなわち接続点5mの電圧がVin+付近になる時点)をt3aとすると好適である。また、t4aは、t3aの一定時間後に設定すればよい。 A method for generating the timing for driving the switch elements S1 to S3 will be described. First, t 2a may be set after a certain time after t 1a . Although t 3a may be set after a certain time from t 1a , the voltage between both ends of the main switch element S1 is observed, and when that voltage becomes close to 0 (that is, the voltage at the connection point 5m is V in + It is preferable that t 3a be a point in time when the frequency is near. Further, t 4a may be set after a certain time after t 3a .

また、t5aは、電力変換回路の入力と出力の電圧比の目標とする値に対応しており、該電力変換回路が有する制御回路が出力するタイミングが用いられる。すなわち、スイッチ素子S1乃至S3には、制御回路(図示省略)が接続されており、該制御回路によって各スイッチ素子S1乃至S3がオン/オフ制御される。 Further, t 5a corresponds to a target value of the voltage ratio between the input and output of the power conversion circuit, and the timing output by the control circuit included in the power conversion circuit is used. That is, a control circuit (not shown) is connected to the switch elements S1 to S3, and the switch elements S1 to S3 are on / off controlled by the control circuit.

具体的には、電力変換回路の制御回路は、所定のスイッチング周波数で主スイッチ素子S1がオンとオフを繰り返すように制御を行う。この制御において、主スイッチ素子S1のオンの時間とオフの時間の比率を可変することによって、電力変換回路の出力電圧が、所定の電圧値になるようにt3a及びt5aを制御する。 Specifically, the control circuit of the power conversion circuit performs control so that the main switch element S1 is repeatedly turned on and off at a predetermined switching frequency. In this control, t 3a and t 5a are controlled so that the output voltage of the power conversion circuit becomes a predetermined voltage value by changing the ratio of the ON time and the OFF time of the main switch element S1.

転流スイッチS2および補助スイッチS3についても、主スイッチS1のオンの時点とオフの時点に連動してタイミングを生成し、t1a、t2a、t4a及びt6aの制御を行う。 The commutation switch S2 and the auxiliary switch S3 also generate timing in conjunction with the time when the main switch S1 is turned on and turned off, and control t 1a , t 2a , t 4a, and t 6a .

また、t6aは、t5aの一定時間後に設定してもよいが、流転スイッチ素子S2の両端の間の電圧を観測して、その電圧が0付近になる時点(すなわち接続点5mの電圧がVin-付近になる時点)をt6aとしてもよい。 Further, t 6a may be set after a certain time from t 5a , but when the voltage between both ends of the advancing switch element S2 is observed, the time when the voltage becomes close to 0 (that is, the voltage at the connection point 5m is It is also possible to set t 6a as the time point when it becomes near V in− .

[第2の実施形態]
図2に示される第2の実施形態の電力変換回路1は、出力電圧が入力電圧よりも低くなる降圧型の電力変換回路である。図2の構成要素1〜6は、図1の構成要素1〜6にそれぞれ機能及び効果において同等のものである。
[Second Embodiment]
The power conversion circuit 1 according to the second embodiment shown in FIG. 2 is a step-down power conversion circuit in which the output voltage is lower than the input voltage. The components 1 to 6 in FIG. 2 are equivalent in function and effect to the components 1 to 6 in FIG.

第2の実施形態のスナバ回路2は、スイッチ素子S3の低電位側端子で負極の入力端子3bに接続されており、該スイッチ素子S3の高電位側端子は、インダクタL2の低電位側端子に接続されるとともに、ダイオードD1のアノードに接続されている。また、上記スナバ回路2は、上記インダクタL2の高電位側端子2mにおいて、上記スイッチ素子S1とS2との接続点5mに接続されている。ダイオードD1と正極の直流入力電源間において、ダイオードD2のアノードが、ダイオードD1のカソードに接続され、ダイオードD2のカソードが正極の直流入力電源の端子4aに接続されている。尚、インダクタL2及びコンデンサーC3が、スイッチ素子S3の高電位側端子とダイオードD2のアノードとの間に接続されており、スイッチ素子S3の低電位側端子とダイオードD2のカソードとの間に接続されていない点で、第1の実施形態のスナバ回路2と異なる。   The snubber circuit 2 of the second embodiment is connected to the negative input terminal 3b at the low potential side terminal of the switch element S3, and the high potential side terminal of the switch element S3 is connected to the low potential side terminal of the inductor L2. Connected to the anode of the diode D1. The snubber circuit 2 is connected to the connection point 5m between the switch elements S1 and S2 at the high potential side terminal 2m of the inductor L2. Between the diode D1 and the positive DC input power supply, the anode of the diode D2 is connected to the cathode of the diode D1, and the cathode of the diode D2 is connected to the terminal 4a of the positive DC input power supply. The inductor L2 and the capacitor C3 are connected between the high potential side terminal of the switch element S3 and the anode of the diode D2, and are connected between the low potential side terminal of the switch element S3 and the cathode of the diode D2. This is different from the snubber circuit 2 of the first embodiment.

次に、第2の実施形態のスナバ回路2の動作について説明する。基本的なその動作は、上記第1実施形態のスナバ回路2とほぼ同様の動作をするので、詳細な説明は省略する。異なる点は、スイッチ素子S1オフの状態からスイッチ素子S2オンの状態への遷移の間における、コンデンサーC3に蓄えられた電荷C3Vの放電経路の電流の向きであり、
経路:インダクタL1 → コンデンサーC3 → ダイオードD2
にて、直流電源出力またはコンデンサーC2にスナバ回路2のエネルギーが回生される。
Next, the operation of the snubber circuit 2 of the second embodiment will be described. Since the basic operation is substantially the same as that of the snubber circuit 2 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. The difference is the direction of the current in the discharge path of the charge C 3 V stored in the capacitor C3 during the transition from the switch element S1 off state to the switch element S2 on state.
Path: Inductor L1 → Capacitor C3 → Diode D2
The energy of the snubber circuit 2 is regenerated in the DC power supply output or the capacitor C2.

また、スイッチ素子S2オフ直後にスイッチ素子S3をオンして、該スイッチ素子S3がオフされるまでの間において、インダクタL2の電流IL2は、
経路:インダクタL1 → インダクタL2
にて電流が流れ、スナバ回路2にエネルギーが供給される。
In addition, the current I L2 of the inductor L2 is between the time when the switch element S3 is turned on immediately after the switch element S2 is turned off and the time when the switch element S3 is turned off.
Path: Inductor L1 → Inductor L2
The electric current flows at, and energy is supplied to the snubber circuit 2.

[第3の実施形態]
図3に示される第3の実施形態の電力変換回路1は、出力電圧が入力電圧よりも高くなる昇圧型の電力変換回路である。第3の実施形態は、チョッパ用スイッチング手段5及びコンデンサーC1が直流出力4側に、平滑フィルター6が直流入力電源3側に、それぞれ接続されている点で、第1実施形態の構造と異なる。しかし、図3の構成要素1〜6は、図1の構成要素1〜6にそれぞれ機能及び効果において同等のものである。
[Third Embodiment]
The power conversion circuit 1 of the third embodiment shown in FIG. 3 is a boost type power conversion circuit in which the output voltage is higher than the input voltage. The third embodiment differs from the structure of the first embodiment in that the chopper switching means 5 and the capacitor C1 are connected to the DC output 4 side, and the smoothing filter 6 is connected to the DC input power supply 3 side. However, the components 1 to 6 in FIG. 3 are equivalent to the components 1 to 6 in FIG.

第3の実施形態のスナバ回路2は、スイッチ素子S3の高電位側端子で正極の入力端子3aに接続されており、該スイッチ素子S3の低電位側端子は、インダクタL2の高電位側端子に接続されるとともに、ダイオードD1のカソードに接続されている。また、上記スナバ回路2は、上記インダクタL2の低電位側端子2mにおいて、上記スイッチ素子S1とS2との接続点5mに接続されている。ダイオードD2と負極の直流出力間において、ダイオードD2のカソードが、ダイオードD1のアノードに接続され、ダイオードD2のアノードが負極の直流出力の端子4bに接続されている。尚、スナバ回路2の回路接続および基本的な動作は、第1の実施形態のスナバ回路2と共通する。   The snubber circuit 2 of the third embodiment is connected to the positive input terminal 3a at the high potential side terminal of the switch element S3, and the low potential side terminal of the switch element S3 is connected to the high potential side terminal of the inductor L2. Connected to the cathode of the diode D1. The snubber circuit 2 is connected to the connection point 5m between the switch elements S1 and S2 at the low potential side terminal 2m of the inductor L2. Between the diode D2 and the negative DC output, the cathode of the diode D2 is connected to the anode of the diode D1, and the anode of the diode D2 is connected to the negative DC output terminal 4b. Note that the circuit connection and basic operation of the snubber circuit 2 are the same as those of the snubber circuit 2 of the first embodiment.

次に、第3の実施形態のスナバ回路2の動作について説明する。基本的なその動作は、上記第1実施形態のスナバ回路2とほぼ同様の動作をするので、詳細な説明は省略する。スイッチ素子S1オフの状態からスイッチ素子S2オンの状態への遷移の間における、コンデンサーC3に蓄えられた電荷C3Vの放電経路の電流の向きも実施形態1の場合と同じであり、
経路:ダイオードD2→コンデンサーC3→インダクタL1
にて、直流電源出力またはコンデンサーC1にスナバ回路2のエネルギーが回生される。
Next, the operation of the snubber circuit 2 of the third embodiment will be described. Since the basic operation is substantially the same as that of the snubber circuit 2 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. The direction of the current in the discharge path of the charge C 3 V stored in the capacitor C3 during the transition from the switch element S1 off state to the switch element S2 on state is the same as in the first embodiment.
Path: Diode D2 → Capacitor C3 → Inductor L1
The energy of the snubber circuit 2 is regenerated in the DC power supply output or the capacitor C1.

また、スイッチ素子S2オフ直後にスイッチ素子S3をオンして、該スイッチ素子S3がオフされるまでの間において、インダクタL2の電流IL2は、
経路:インダクタL2 → インダクタL1
にて電流が流れ、スナバ回路2にエネルギーが供給される。
[第4の実施形態]
図4に示される第4の実施形態の電力変換回路1は、出力電圧が入力電圧よりも高くなる昇圧型の電力変換回路である。図4の構成要素1〜6は、図3の構成要素1〜6にそれぞれ機能及び効果において同等のものである。
In addition, the current I L2 of the inductor L2 is between the time when the switch element S3 is turned on immediately after the switch element S2 is turned off and the time when the switch element S3 is turned off.
Path: Inductor L2 → Inductor L1
The electric current flows at, and energy is supplied to the snubber circuit 2.
[Fourth Embodiment]
The power conversion circuit 1 according to the fourth embodiment shown in FIG. 4 is a boost type power conversion circuit in which the output voltage is higher than the input voltage. The components 1 to 6 in FIG. 4 are equivalent in function and effect to the components 1 to 6 in FIG.

第4の実施形態のスナバ回路2は、スイッチ素子S3の低電位側端子で負極の出力端子4bに接続されており、該スイッチ素子S3の高電位側端子は、インダクタL2の低電位側端子に接続されるとともに、ダイオードD1のアノードに接続されている。また、上記スナバ回路2は、上記インダクタL2の高電位側端子2mにおいて、上記スイッチ素子S1とS2との接続点5mに接続されている。ダイオードD1と正極の直流入力電源間において、ダイオードD1のカソードがダイオードD2のアノードに接続され、ダイオードD2のカソードが正極の直流出力の端子4aに接続されている。尚、インダクタL2及びコンデンサーC3が、スイッチ素子S3の高電位側端子とダイオードD2のアノードとの間に接続されており、スイッチ素子S3の低電位側端子とダイオードD2のカソードとの間に接続されていない点で、第3の実施形態のスナバ回路2と異なる。   The snubber circuit 2 of the fourth embodiment is connected to the negative output terminal 4b at the low potential side terminal of the switch element S3, and the high potential side terminal of the switch element S3 is connected to the low potential side terminal of the inductor L2. Connected to the anode of the diode D1. The snubber circuit 2 is connected to the connection point 5m between the switch elements S1 and S2 at the high potential side terminal 2m of the inductor L2. Between the diode D1 and the positive DC input power supply, the cathode of the diode D1 is connected to the anode of the diode D2, and the cathode of the diode D2 is connected to the positive DC output terminal 4a. The inductor L2 and the capacitor C3 are connected between the high potential side terminal of the switch element S3 and the anode of the diode D2, and are connected between the low potential side terminal of the switch element S3 and the cathode of the diode D2. This is different from the snubber circuit 2 of the third embodiment.

次に、第4の実施形態のスナバ回路2の動作について説明する。基本的なその動作は、上記第1実施形態のスナバ回路2とほぼ同様の動作をするので、詳細な説明は省略する。異なる点は、スイッチ素子S1オフの状態からスイッチ素子S2オンの状態への遷移の間における、コンデンサーC3に蓄えられた電荷C3Vの放電経路の電流の向きであり、
経路:インダクタL1 → コンデンサーC3 → ダイオードD2
にて、直流入力電源またはコンデンサーC2にスナバ回路2のエネルギーが回生される。
Next, the operation of the snubber circuit 2 of the fourth embodiment will be described. Since the basic operation is substantially the same as that of the snubber circuit 2 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. The difference is the direction of the current in the discharge path of the charge C 3 V stored in the capacitor C3 during the transition from the switch element S1 off state to the switch element S2 on state.
Path: Inductor L1 → Capacitor C3 → Diode D2
The energy of the snubber circuit 2 is regenerated in the DC input power source or the capacitor C2.

また、スイッチ素子S2オフ直後にスイッチ素子S3をオンして、該スイッチ素子S3がオフされるまでの間において、インダクタL2の電流IL2は、
経路:インダクタL1 → インダクタL2
にて電流が流れ、スナバ回路2にエネルギーが供給される。
In addition, the current I L2 of the inductor L2 is between the time when the switch element S3 is turned on immediately after the switch element S2 is turned off and the time when the switch element S3 is turned off.
Path: Inductor L1 → Inductor L2
The electric current flows at, and energy is supplied to the snubber circuit 2.

尚、スイッチ素子S1乃至S3は電界効果トランジスタ(FET)、IGBT、接合型トランジスタが用いられる。また、スイッチ素子と並列に高速リカバリダイオードまたはショットキーバリアダイオードなどの大電力高速スイッチングに適したダイオードを設けることにより、スイッチ素子の寄生ダイオードよりも良好な電気特性が得られ、電力変換回路の損失を更に低減することが可能である。主スイッチS1及び転流スイッチS2はオン状態の抵抗値が小さい特性のものを用い、補助スイッチ素子S3はスイッチング速度が高速であるものを用いると好適である。   The switch elements S1 to S3 are field effect transistors (FETs), IGBTs, or junction transistors. In addition, by providing a diode suitable for high-power high-speed switching such as a high-speed recovery diode or Schottky barrier diode in parallel with the switch element, better electrical characteristics than the parasitic diode of the switch element can be obtained, and the loss of the power conversion circuit Can be further reduced. It is preferable that the main switch S1 and the commutation switch S2 have a small on-state resistance value, and the auxiliary switch element S3 has a high switching speed.

次に、本発明による効果を確認するために、実施形態4の電力変換回路1を用いて、その電力変換効率を測定した。尚、電力変換回路の損失は、電力変換回路への入力電力と出力電力の差を電力変換回路の損失として計算される。   Next, in order to confirm the effect by this invention, the power conversion efficiency was measured using the power converter circuit 1 of Embodiment 4. FIG. The loss of the power conversion circuit is calculated by calculating the difference between the input power and the output power to the power conversion circuit as the loss of the power conversion circuit.

また、図4に示される回路の各部は、次のように選定した。
インダクタL1=80μH
インダクタL2=10μH
コンデンサーC3=0.022μF
スイッチング周波数=34.5kHz
尚、ダイオードD1及びD2として、ショットキーバリアダイオードを用い、スイッチ素子S1乃至S3は、電界効果トランジスタを用いた。
Further, each part of the circuit shown in FIG. 4 was selected as follows.
Inductor L1 = 80μH
Inductor L2 = 10μH
Capacitor C3 = 0.022μF
Switching frequency = 34.5 kHz
Note that Schottky barrier diodes were used as the diodes D1 and D2, and field effect transistors were used as the switch elements S1 to S3.

上記のように構成された実施形態4の電力変換回路1において、入力電圧を42.4V、入力電力を97.7W、出力電圧を48.1Vに設定した。   In the power conversion circuit 1 of Embodiment 4 configured as described above, the input voltage was set to 42.4V, the input power was set to 97.7W, and the output voltage was set to 48.1V.

本発明のスナバ回路を動作させない場合、電力変換回路の損失は2.89Wであったが、本発明のスナバ回路を動作させた場合、電力変換回路の損失は1.84Wに低減した。すなわち、本発明のスナバ回路によって、電力変換回路の損失は1/3以上低減させることができた。   When the snubber circuit of the present invention was not operated, the loss of the power conversion circuit was 2.89 W, but when the snubber circuit of the present invention was operated, the loss of the power conversion circuit was reduced to 1.84 W. That is, with the snubber circuit of the present invention, the loss of the power conversion circuit could be reduced by 1/3 or more.

1 電力変換回路
2 スナバ回路
3 直流入力電源
3a 直流入力側の正極の端子
3b 直流入力側の負極の端子
4 直流出力
4a 直流出力側の正極の端子
4b 直流出力側の負極の端子
5 スイッチング手段
5m スイッチング手段5の中点
6 平滑フィルター
C3 コンデンサー
D1 第1ダイオード
D2 第2ダイオード
L1 インダクタ
L2 インダクタ
S1 主スイッチ手段
S2 転流スイッチ手段
S3 補助スイッチ手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter circuit 2 Snubber circuit 3 DC input power supply 3a Positive electrode terminal on the DC input side 3b Negative electrode terminal on the DC input side 4 DC output 4a Positive electrode terminal on the DC output side 4b Negative electrode terminal on the DC output side 5 Switching means 5m Middle point of switching means 6 Smoothing filter C3 Capacitor D1 First diode D2 Second diode L1 Inductor L2 Inductor S1 Main switch means S2 Commutation switch means S3 Auxiliary switch means

Claims (4)

直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチ素子からなるスイッチング手段を備えた電力変換回路に付加されるスナバ回路において、
補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオード及び第2ダイオード、入力の直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続される第1の端子及び第2の端子、を備え、
上記インダクタの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、
上記コンデンサーの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、
上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続し、
上記補助スイッチ素子は、高電位側で上記第1の端子へ接続され、
上記第1ダイオードは、上記補助スイッチ素子の低電位側へカソードが接続され、
上記インダクタは、一端が上記補助スイッチ素子の低電位側に接続され、
上記コンデンサーは、一端が上記インダクタの他端に接続され、且つ他端が上記第1ダイオードのアノードに接続され、
上記第2ダイオードは、上記第2の端子にアノードが接続され且つ上記コンデンサーの他端にカソードが接続され、
上記インダクタとコンデンサーとの接続点に第3の端子が設けられている、
ことを特徴とするスナバ回路。
In a snubber circuit added to a power conversion circuit provided with switching means composed of a main switch element and a commutation switch element connected in series,
An auxiliary switch element, an inductor, a capacitor, a first diode and a second diode, and a first terminal and a second terminal respectively connected to a high potential side and a low potential side of an input DC power source ;
One end of the inductor is connected to the midpoint of the switching means, the series circuit consisting of the auxiliary switching element and the inductor is connected in parallel to the main switching device,
One end of the capacitor is connected to the midpoint of the switching means, the series circuit composed of the capacitor and a second diode is connected in parallel with the commutation switching element,
The midpoint of the series circuit consisting of the auxiliary switching element and the inductor, the midpoint of the series circuit composed of the capacitor and a second diode, respectively connecting both ends of the first diode,
The auxiliary switch element is connected to the first terminal on the high potential side,
The first diode has a cathode connected to the low potential side of the auxiliary switch element,
The inductor has one end connected to the low potential side of the auxiliary switch element,
The capacitor has one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to the anode of the first diode,
The second diode has an anode connected to the second terminal and a cathode connected to the other end of the capacitor;
A third terminal is provided at a connection point between the inductor and the capacitor;
A snubber circuit characterized by that.
直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチ素子からなるスイッチング手段を備えた電力変換回路に付加されるスナバ回路において、
補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオードおよび第2ダイオード、入力の直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続される第1の端子及び第2の端子、を備え、
上記インダクタの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、
上記コンデンサーの一端が該スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、
上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続し、
上記補助スイッチ素子は、低電位側で上記第2の端子に接続され、
上記第1ダイオードは、上記補助スイッチ素子の高電位側にアノードが接続され、
上記インダクタは、一端が上記補助スイッチ素子の高電位側に接続され、
上記コンデンサーは、上記インダクタの他端と上記第1ダイオードのカソードとの間に接続され、
上記第2ダイオードは、上記第1の端子にカソードが接続され且つアノードが上記第1ダイオードのカソードと接続され、
上記インダクタとコンデンサーとの接続点に第3の端子が設けられている、
ことを特徴とするスナバ回路。
In a snubber circuit added to a power conversion circuit provided with switching means composed of a main switch element and a commutation switch element connected in series,
An auxiliary switch element, an inductor, a capacitor, a first diode and a second diode, and a first terminal and a second terminal respectively connected to a high potential side and a low potential side of an input DC power source;
One end of the inductor is connected to the midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor is connected in parallel to the main switch element,
One end of the capacitor is connected to the midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the capacitor and a second diode is connected in parallel to the commutation switch element,
Both ends of the first diode are connected to the midpoint of the series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor and the midpoint of the series circuit composed of the capacitor and the second diode,
The auxiliary switch element is connected to the second terminal on the low potential side,
The first diode has an anode connected to the high potential side of the auxiliary switch element,
One end of the inductor is connected to the high potential side of the auxiliary switch element,
The capacitor is connected between the other end of the inductor and the cathode of the first diode;
The second diode has a cathode connected to the first terminal and an anode connected to the cathode of the first diode;
A third terminal is provided at a connection point between the inductor and the capacitor;
A snubber circuit characterized by that .
直流入力電源と、
入力用コンデンサーと、
直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチからなり且つ前記入力用コンデンサーに対して並列に接続されたスイッチング手段と、
補助スイッチ素子、インダクタ、コンデンサー、第1ダイオードおよび第2ダイオード、を備え、
上記インダクタの一端が上記スイッチング手段の中点と接続して、上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路が上記主スイッチ素子に並列に接続し、
上記コンデンサーの一端が上記スイッチング手段の中点と接続して、該コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路が上記転流スイッチ素子に並列に接続し、
上記補助スイッチ素子とインダクタからなる直列回路の中点と、上記コンデンサーと第2ダイオードからなる直列回路の中点に、それぞれ上記第1ダイオードの両端を接続するスナバ回路と、
上記スイッチング手段からの出力を平滑化した直流出力電圧を生成する平滑フィルターと、
から構成されることを特徴とする、降圧型電力変換回路。
DC input power supply,
An input capacitor;
Switching means comprising a main switch element and a commutation switch connected in series and connected in parallel to the input capacitor;
An auxiliary switch element, an inductor, a capacitor, a first diode and a second diode;
One end of the inductor is connected to the midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor is connected in parallel to the main switch element,
One end of the capacitor is connected to the midpoint of the switching means, and a series circuit composed of the capacitor and a second diode is connected in parallel to the commutation switch element,
A snubber circuit for connecting both ends of the first diode to the midpoint of the series circuit composed of the auxiliary switch element and the inductor, and the midpoint of the series circuit composed of the capacitor and the second diode ;
A smoothing filter for generating a DC output voltage obtained by smoothing the output from the switching means ;
A step-down power conversion circuit comprising:
直流入力電源と、DC input power supply,
入力用コンデンサーと、An input capacitor;
直列接続された主スイッチ素子と転流スイッチからなり且つ前記入力用コンデンサーに対して並列に接続されたスイッチング手段と、Switching means comprising a main switch element and a commutation switch connected in series and connected in parallel to the input capacitor;
上記第1の端子及び第2の端子で前記の直流入力電源の高電位側及び低電位側にそれぞれ接続され、且つ上記第3の端子で上記のスイッチング手段の中点に接続された、The first terminal and the second terminal are connected to the high potential side and the low potential side of the DC input power source, respectively, and the third terminal is connected to the midpoint of the switching means.
請求項1または2に記載のスナバ回路と、Snubber circuit according to claim 1 or 2,
該スイッチング手段からの出力を平滑化した直流出力電圧を生成する平滑フィルターと、A smoothing filter for generating a DC output voltage obtained by smoothing the output from the switching means;
から構成されることを特徴とする、降圧型電力変換回路。A step-down power conversion circuit comprising:
JP2010253779A 2010-11-12 2010-11-12 Snubber circuit and power conversion circuit Active JP5605701B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010253779A JP5605701B2 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Snubber circuit and power conversion circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010253779A JP5605701B2 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Snubber circuit and power conversion circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012105499A JP2012105499A (en) 2012-05-31
JP5605701B2 true JP5605701B2 (en) 2014-10-15

Family

ID=46395220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010253779A Active JP5605701B2 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Snubber circuit and power conversion circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5605701B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6052221B2 (en) 2013-05-30 2016-12-27 株式会社デンソー Power converter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1136648C (en) * 2000-07-05 2004-01-28 Tdk股份有限公司 Electric Power conversion system
JP2004072893A (en) * 2002-08-06 2004-03-04 Fuji Electric Holdings Co Ltd Boosting chopper circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012105499A (en) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4966249B2 (en) Switching power supply
JP5065188B2 (en) Series resonant converter
US7274173B2 (en) Power control circuit for charge storage element
JP3861220B2 (en) DC-DC converter
WO2018110440A1 (en) Snubber circuit and power conversion system using same
JP4613915B2 (en) Switching power supply
WO2015079538A1 (en) Dc-dc converter
US20120187879A1 (en) Zero-voltage-transition soft switching converter
JP5642621B2 (en) Switching power supply
JP4323049B2 (en) Power converter
JP6458235B2 (en) Switching power supply
JP5605701B2 (en) Snubber circuit and power conversion circuit
JP2006087284A (en) Dc/dc converter
Nandankar et al. High efficiency discontinuous mode interleaved multiphase bidirectional dc-dc converter
KR101656021B1 (en) Series resonant converter
KR20110019000A (en) Quasiresonant pwm buck converter with folding snubber network composed of passive devices
JPWO2011048680A1 (en) Switching power supply
CN111555648A (en) Inverter circuit
WO2013001785A1 (en) Dc-dc converter
JP2001224165A (en) Chopper apparatus
JP6597264B2 (en) Power converter
JP2007236088A (en) Three-phase rectifier
JP4415419B2 (en) Switching power supply
JP2005224080A (en) Single-phase switching rectifier
JP5946033B2 (en) Bidirectional chopper circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140513

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140710

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: 20140805

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5605701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250