JP5838857B2 - Snubber circuit, power supply device having snubber circuit, and vehicle equipped with power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に生ずるサージ電流を抑制するスナバ回路、該スナバ回路を備えた電源装置、および該電源装置を搭載した車両に関する。 The present invention relates to a snubber circuit that suppresses a surge current generated when a switching element is switched from an on state to an off state, a power supply device including the snubber circuit, and a vehicle equipped with the power supply device.
電力変換装置等の電源装置には、MOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)や絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等のスイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子のオン・オフを切り替えて、電源から負荷への電力供給を制御するようになっている。このような電源装置では、スイッチング素子のターンオフ時(オン状態からオフ状態に切り替えられた時)に過渡的なサージ電流が発生し、このサージ電流によりスイッチング素子が破損することがある。そこで、従来の電源装置では、スイッチング素子にスナバ回路を並列接続して、サージ電流からスイッチング素子を保護するようになっている。一般的なスナバ回路は、スナバコンデンサおよびスナバ抵抗を基本構成として、スイッチング素子のターンオフ時に生じたサージ電流をスナバコンデンサで一時的に蓄えるようになっている。そして、スイッチング素子がターンオンする(オフ状態からオン状態へ切り替えられる)と、スナバコンデンサに蓄えられた電荷が放出されて、スナバ抵抗で熱として消費される。 Power supply devices such as power converters are provided with switching elements such as MOS field effect transistors (MOSFETs) and insulated gate bipolar transistors (IGBTs). The switching elements are switched on and off to load from the power source. The power supply to is controlled. In such a power supply device, a transient surge current is generated when the switching element is turned off (switched from the on state to the off state), and the switching element may be damaged by the surge current. Therefore, in the conventional power supply device, a snubber circuit is connected in parallel to the switching element to protect the switching element from surge current. A general snubber circuit has a snubber capacitor and a snubber resistor as a basic configuration, and a surge current generated when the switching element is turned off is temporarily stored in the snubber capacitor. When the switching element is turned on (switched from the off state to the on state), the charge stored in the snubber capacitor is released and consumed as heat by the snubber resistor.
ところが従来のスナバ回路では、サージ電流の電気エネルギーをスナバ抵抗で熱として放出するため、放出された熱によって電源装置が高温となり、該電源装置に不具合が生ずる虞があった。また、放出された熱が滞留するのを防止するため、回路構成を大きくする必要があり、電源装置が大型化する難点もある。そこで、例えば特許文献1では、サージ電流の電気エネルギーの一部を電源に回生して、スナバ抵抗を用いることなくスイッチング素子をサージ電流から保護するスナバ回路が提案されている。 However, in the conventional snubber circuit, since the electric energy of the surge current is released as heat by the snubber resistor, the power supply device becomes hot due to the released heat, and there is a possibility that the power supply device may be defective. Further, in order to prevent the released heat from staying, it is necessary to enlarge the circuit configuration, and there is a problem that the power supply device is increased in size. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a snubber circuit that regenerates a part of electric energy of a surge current to a power source and protects the switching element from the surge current without using a snubber resistor.
ところが、特許文献1のスナバ回路は、サージ電流を電源に回生させるための回路が必要となるため、電源装置の回路全体が複雑化する問題があった。その結果、部品点数が増加して、コストが上昇すると共に、回路構成が大きくなって電源装置の大型化を招いてしまう。 However, the snubber circuit of Patent Document 1 requires a circuit for regenerating the surge current to the power supply, and thus there is a problem that the entire circuit of the power supply apparatus becomes complicated. As a result, the number of parts increases, the cost increases, and the circuit configuration increases, leading to an increase in size of the power supply device.
すなわち、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な回路構成でサージ電流が発生したときの発熱を抑制し得るようにしたスナバ回路、スナバ回路を備えた電源装置、および電源装置を搭載した車両を提供することにある。 That is, the present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a snubber circuit and a snubber circuit that can suppress heat generation when a surge current is generated with a simple circuit configuration. An object of the present invention is to provide a power supply device provided and a vehicle equipped with the power supply device.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
第1の発明は、電源から負荷への電流の供給を制御するスイッチング素子に並列接続され、前記スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた際にサージ電流が流入するスナバ回路であって、
前記サージ電流が有する電気エネルギーを光に変換して放出する発光手段を備えたことを特徴とする。
A first invention is a snubber circuit that is connected in parallel to a switching element that controls supply of current from a power source to a load, and into which a surge current flows when the switching element is switched from an on state to an off state,
A light emitting means for converting the electric energy of the surge current into light and emitting it is provided.
第1の発明によれば、サージ電流の電気エネルギーを光に変換して放出する発光手段を設けたので、発熱を伴うことなく発光手段でサージ電流を消費することができる。従って、サージ電流の消費時に高温となるのを抑制し、周囲の電気部品や装置が不具合を起こすことを抑制することができる。また、本発明に係るスナバ回路は、既存のスナバ回路に発光手段を設けることで製造することができ、開発コストや製造コストを抑えることができる。しかも、発光手段を設けただけの簡単な回路構成であるので、回路をコンパクトにし得る。 According to the first invention, since the light emitting means for converting the electric energy of the surge current into light and providing it is provided, the light emitting means can consume the surge current without generating heat. Accordingly, it is possible to suppress the high temperature when the surge current is consumed, and to prevent the surrounding electrical components and devices from causing problems. In addition, the snubber circuit according to the present invention can be manufactured by providing light emitting means in an existing snubber circuit, and development costs and manufacturing costs can be suppressed. Moreover, since the circuit configuration is simple with only the light emitting means, the circuit can be made compact.
第2の発明は、前記スイッチング素子の入力端子側にアノード側が接続されたスナバダイオードと、
前記スナバダイオードのカソード側に直列接続されると共に前記スイッチング素子の出力端子側に接続され、該スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電荷を蓄えると共に、該スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に該電荷を放出するスナバコンデンサとを備え、
前記発光手段は、前記スナバダイオードに並列接続され、前記スナバコンデンサから放出された電荷の電気エネルギーを光に変換する第1の発光体であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a snubber diode having an anode connected to the input terminal of the switching element,
The switching element is connected in series to the cathode side of the snubber diode and connected to the output terminal side of the switching element, and stores the charge of the surge current when the switching element is switched from the on state to the off state. A snubber capacitor that discharges the charge when the switch is switched from the off state to the on state,
The light emitting means is a first light emitter that is connected in parallel to the snubber diode and converts electric energy of electric charges emitted from the snubber capacitor into light.
第2の発明によれば、スナバコンデンサから放出された電荷の電気エネルギーを第1の発光体で光に変換して放出するから、発熱を伴うことなくサージ電流を消費することができる。 According to the second invention, since the electric energy of the electric charge emitted from the snubber capacitor is converted into light by the first light emitter and emitted, the surge current can be consumed without generating heat.
第3の発明は、前記スイッチング素子の出力端子側に接続され、該スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電荷を蓄えると共に、該スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に前記電荷を放出するスナバコンデンサと、
発光ダイオードで構成され、アノード側が前記スイッチング素子の入力端子側に接続されると共にカソード側が前記スナバコンデンサに直列接続され、該スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電気エネルギーを前記スナバコンデンサに蓄えられる前に光に変換する前記発光手段としての第3の発光体と、
前記第3の発光体に並列接続され、前記スナバコンデンサから放出された前記電荷の電気エネルギーを熱に変換して放出するスナバ抵抗とを備えていることを特徴とする。
The third invention is connected to the output terminal side of the switching element, stores the charge of the surge current when the switching element is switched from the on state to the off state, and the switching element is switched from the off state to the on state. A snubber capacitor that discharges the charge when switched to
It is composed of a light emitting diode, the anode side is connected to the input terminal side of the switching element and the cathode side is connected in series to the snubber capacitor, and the electric current of the surge current is switched when the switching element is switched from the on state to the off state. A third light emitter as the light emitting means for converting energy into light before being stored in the snubber capacitor;
A snubber resistor connected in parallel to the third light emitter and converting the electric energy of the electric charge emitted from the snubber capacitor into heat and emitting the heat is provided.
第3の発明によれば、スナバコンデンサに蓄えられる前に、サージ電流の電気エネルギーの一部を第3の発光体で光に変換して放出するから、第3の発光体によって発熱を伴うことなくサージ電流を消費することができる。また、スナバコンデンサから放出された電荷の電気エネルギーをスナバ抵抗で熱として放出するから、スナバコンデンサに電荷が残留するのを防止し得る。この場合において、第3の発光体で光として放出された分だけスナバコンデンサに蓄えられる電荷量が少なくなるから、スナバ抵抗で消費される電気エネルギーも少なくなって放出される熱量を小さくし得る。 According to the third invention, since a part of the electrical energy of the surge current is converted into light by the third light emitter and emitted before being stored in the snubber capacitor, heat is generated by the third light emitter. Surge current can be consumed. Moreover, since the electric energy of the electric charge discharged from the snubber capacitor is released as heat by the snubber resistor, it is possible to prevent the electric charge from remaining in the snubber capacitor. In this case, since the amount of charge stored in the snubber capacitor is reduced by the amount emitted as light by the third light emitter, the electric energy consumed by the snubber resistor is also reduced, and the amount of heat released can be reduced.
(第1の実施形態)
次に、第1の実施形態に係るスナバ回路および該スナバ回路を備えた電源装置について、図面を参照しつつ説明する。第1の実施形態では、電源装置として、電力変換装置である降圧チョッパ回路を採用し、該降圧チョッパ回路にスナバ回路を設けた場合を例示する。
(First embodiment)
Next, a snubber circuit according to a first embodiment and a power supply device including the snubber circuit will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, a case where a step-down chopper circuit that is a power conversion device is employed as a power supply device and a snubber circuit is provided in the step-down chopper circuit is illustrated.
図1に示すように、電源装置10は、直流電源(電源)Eの正極側の電源端子12にスイッチング素子Sの入力端子が接続されて構成される。このスイッチング素子Sとしては、MOSFET、IGBT等、各種のパワースイッチングデバイスが採用され、図示しない制御装置からの信号によりスイッチング素子Sのオン・オフが切り替えられるようになっている。前記スイッチング素子Sの出力端子には、整流ダイオードD1のカソード側が接続されている。整流ダイオードD1のアノード側は、前記直流電源Eの負極側の電源端子14に接続されている。また、前記スイッチング素子Sおよび整流ダイオードD1の接続点P1には、直流リアクトルLの一端が接続されており、該直流リアクトルLの他端に負荷Mが接続されている。なお、前記スイッチング素子Sには、還流ダイオードdがスイッチング素子Sの入出力方向とは逆向きに並列接続されている。そして、スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられた際に、サージ電流が還流ダイオードdを流通するようにして、スイッチング素子Sを保護している。
As shown in FIG. 1, the
前記スイッチング素子Sには、図1の一点鎖線で示すようにスナバ回路16が並列接続されている。このスナバ回路16は、前記スイッチング素子Sの入力端子側にアノード側が接続されたスナバダイオードD2を備えている。また、前記スナバ回路16は、スナバダイオードD2のカソード側に直列接続されると共に前記スイッチング素子Sの出力端子側に接続されたスナバコンデンサCを備えている。すなわち、スナバダイオードD2およびスナバコンデンサCからなる直列接続体が、スイッチング素子Sに並列接続されている。前記スナバダイオードD2には、サージ電流が有する電気エネルギーを光に変換して放出する第1の発光体(発光手段) 18が並列接続されている。第1の実施形態では、第1の発光体18として発光ダイオード(LED)が採用されており、第1の発光体18のカソード側が前記直流電源Eの正極側の電源端子12に接続されている。この第1の発光体18は、可視光領域の波長(約360nm〜830nm)の光を放出するものが採用されている。
A
前記スナバコンデンサCおよび前記スナバダイオードD2の接続点P2と前記第1の発光体18との間には、スナバ抵抗R1が設けられている。すなわち、スナバ抵抗R1は、前記第1の発光体18のアノード側に直列接続されており、これら第1の発光体18およびスナバ抵抗R1の直列接続体が前記スナバダイオードD2に並列接続されている。スナバ抵抗R1は、サージ電流が有する電気エネルギーの一部を熱に変換して放出する機能を有している。また、スナバ抵抗R1は、前記第1の発光体18に流れる電流を制限する電流制限抵抗としても機能する。すなわち、第1の発光体18は、定格電流が小さい発光ダイオードで構成されるため、スナバ抵抗R1を設けることで、第1の発光体18に流れる電流量を制限している。なお、スナバ抵抗R1の抵抗値は、第1の発光体18の順方向電圧と該第1の発光体18に流す最大順電流から決定される。
A snubber resistor R1 is provided between a connection point P2 of the snubber capacitor C and the snubber diode D2 and the
(第1の実施形態の作用効果について)
次に、第1の実施形態の作用効果について以下説明する。電源装置10は、前記スイッチング素子SのON状態では、直流電源Eからスイッチング素子Sおよび直流リアクトルLを介して負荷Mに電流が流れる。そして、スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、該スイッチング素子Sにサージ電圧が印加され、図1に矢印で示すように、前記還流ダイオードdを流通する。そして、還流ダイオードdを通過したサージ電流は、前記スナバダイオードD2を流通し、前記スナバコンデンサCに電荷が蓄えられる。
(Regarding the effects of the first embodiment)
Next, operational effects of the first embodiment will be described below. In the
次に、前記スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図2に示すように、前記スナバコンデンサCに蓄えられたサージ電流の電荷が放出され、前記スナバ抵抗R1を電流が流通する。このとき、スナバコンデンサCから放出された電荷の電気エネルギーの一部は、スナバ抵抗R1で熱に変換されて放出される。これにより、第1の発光体18に大きな電流が流れるのは防止される。スナバ抵抗R1を通過した電流は、第1の発光体18で光に変換されて放出される。
Next, when the switching element S is switched from the off state to the on state, the charge of the surge current stored in the snubber capacitor C is released as shown in FIG. 2, and the current flows through the snubber resistor R1. . At this time, a part of the electric energy of the electric charge discharged from the snubber capacitor C is converted into heat by the snubber resistor R1 and released. This prevents a large current from flowing through the
このように、サージ電流の電気エネルギーを第1の発光体18で光として放出することで、第1の発光体18において発熱を伴うことなくサージ電流を消費することができる。従って、サージ電流の消費時に大きな熱が放出されることはなく、電源装置10が高温となって不具合が生ずるのを抑制することができる。また、スナバ抵抗R1で消費されるサージ電流は一部であり、従来技術で説明した如く、スナバ抵抗でサージ電流を全て熱として放出するものではない。従って、スナバ抵抗R1で放出される熱量は少なく、電源装置10が不具合を起こすことを抑制することができる。
In this way, by discharging the electrical energy of the surge current as light by the
また、サージ電流を消費する際に電源装置10が高温になることを抑制することができるので、回路構成を集積化することができ、回路基板や電源装置10のコンパクト化を図ることができる。更に、第1の実施形態のスナバ回路16は、既存のスナバ回路(いわゆるRCスナバ回路)に第1の発光体18を設けることで製造することができる。すなわち、既存のスナバ回路を大きく変更する必要がなく、開発コストや製品コストを抑えることが可能となる。
Moreover, since it can suppress that the
ここで、前述のように、第1の発光体18は、可視光領域の波長の光を放出する発光ダイオードが採用されているため、第1の発光体18の光を視認することが可能である。このため、例えば、電源装置10をメンテナンスする際に、メンテナンス者が第1の発光体18の光を確認することで、電源装置10(スナバ回路16)が正常に作動しているか否か判断することができる。このように、第1の発光体18の光を確認するだけで電源装置10の異常を判別し得るから、電源装置10のメンテナンスや検査を簡単かつ効率的に行うことができる。
Here, as described above, since the
なお、第1の実施形態では、電流制限抵抗として機能するスナバ抵抗R1を設けたが、第1の発光体18として定格電流の大きな発光ダイオードを採用した場合には、スナバ抵抗R1を省略してもよい。
In the first embodiment, the snubber resistor R1 functioning as a current limiting resistor is provided. However, when a light emitting diode having a large rated current is employed as the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について、以下説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成および作用をなす部分については、同じ符号を付して説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described below. In the following description, parts having the same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図3は、第2の実施形態の電源装置20およびスナバ回路22を示す回路図である。このスナバ回路22に採用された第1の発光体24は、発光素子としての複数(第2の実施形態では3つ)の発光ダイオード24a,24a,24aを相互に並列の関係で設けた構成とされている。また、第2の実施形態に係るスナバ回路22では、第1の実施形態で説明したスナバ抵抗R1が設けられていない。すなわち、第2の実施形態では、複数の発光ダイオード24a,24a,24aを並列に設けることで、各発光ダイオード24a,24a,24aに流れる電流量が分散されるため、電流制限のためのスナバ抵抗R1を設ける必要がない。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the
第2の実施形態に係る電源装置20において、スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、図3の破線矢印に示すように、サージ電流がスナバダイオードD2を流通し、スナバコンデンサCに電荷が蓄えられる。次に、前記スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図3の実線矢印に示すように、スナバコンデンサCに蓄えられた電荷が放出される。スナバコンデンサCから放出された電荷は、電流となって3つの発光ダイオード24a,24a,24aを分散して流れ、各発光ダイオード24a,24a,24aで光として放出される。このように、第2の実施形態では、サージ電流の全ての電気エネルギーが3つの発光ダイオード24a,24a,24aで消費されるから、サージ電流を消費する際に実質的に熱が生じない。従って、電源装置20が熱により不具合を起こすのを確実に防止することができる。
In the
なお、第2の実施形態では、3つの発光ダイオード24a,24a,24aで第1の発光体24を構成したが、2つまたは4つ以上の発光ダイオードを並列に接続した構成を第1の発光体として採用することも可能である。また、各発光ダイオード24a,24a,24aに流れる電流が定格電流を超える場合には、第1の実施形態で説明したスナバ抵抗R1を各発光ダイオード24a,24a,24aのアノード側に直列接続してもよい。
In the second embodiment, the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について以下説明する。第3の実施形態の説明においても、第1の実施形態と同一の構成および作用をなす部分については、同じ符号を付して説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described below. Also in the description of the third embodiment, parts having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4は、第3の実施形態に係る電源装置26を示す回路図である。電源装置26に設けられたスナバ回路28では、スナバダイオードD2のカソード側に発光ダイオードからなる第2の発光体30が直列接続されている。すなわち、第2の発光体30は、アノード側がスナバダイオードD2に接続されると共に、カソード側がスナバコンデンサCに接続されている。そして、スナバダイオードD2および第2の発光体30からなる直列接続体に対し、前記第1の発光体18およびスナバ抵抗R1からなる直列接続体が並列接続されている。第2の発光体30は、サージ電流の電荷がスナバコンデンサCに蓄えられる前に、該サージ電流の電気エネルギーの一部を光に変換して放出するものである。この第2の発光体30は、第1の発光体18と同様に、可視光領域の波長の光を放出する発光ダイオードが採用されており、第2の発光体30の光を視認し得るようになっている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a
第3の実施形態に係る電源装置26において、スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、図4の実線矢印に示すように、サージ電流がスナバダイオードD2を流通する。そして、スナバダイオードD2を通過したサージ電流が第2の発光体30を流通する際に、該サージ電流の電気エネルギーの一部が光に変換されて放出される。第2の発光体30を通過したサージ電流の電荷は、スナバコンデンサCに蓄えられる。このとき、スナバコンデンサCに蓄えられるサージ電流の電荷量(電気エネルギー)は、第2の発光体30で光として放出された分だけ少なくなっている。
In the
次に、スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図4の破線矢印に示す如く、スナバコンデンサCに蓄えられた電荷が放出され、スナバ抵抗R1を電流が流通する。このとき、電流の一部がスナバ抵抗R1で熱として放出される。そして、スナバ抵抗R1を通過した電流が第1の発光体18を流通することで、光として放出される。このように、第3の実施形態では、第1および第2の発光体18,30において発熱を伴うことなくサージ電流の電気エネルギーを消費することができるから、電源装置26が加熱されるのを効果的に抑制することができる。なお、第1および第2の発光体18,30は、何れも可視光領域の波長の光を放出するから、当該光を視認することで、電源装置26(スナバ回路28)が正常に作動しているか否か容易に確認することができる。
Next, when the switching element S is switched from the OFF state to the ON state, the electric charge stored in the snubber capacitor C is released as shown by the broken line arrow in FIG. 4, and the current flows through the snubber resistor R1. At this time, part of the current is released as heat by the snubber resistor R1. And the electric current which passed snubber resistance R1 is discharge | released as light because it distribute | circulates the 1st light-emitting
なお、第3の実施形態では、電流制限抵抗としてのスナバ抵抗R1を設けた場合を例示したが、第2の発光体30でサージ電流を消費することで第1の発光体18に流れる電流が定格電流を下回る場合には、スナバ抵抗R1を設ける必要はない。また、第3の実施形態では、第2の発光体30をスナバダイオードD2のカソード側に直列接続した場合を示したが、第2の発光体30をスナバダイオードD2のアノード側に直列接続してもよい。
In the third embodiment, the case where the snubber resistor R1 as the current limiting resistor is provided is illustrated, but the current that flows through the
前述した第1〜第3の実施形態では、第1および第2の発光体18,24,30を発光ダイオードで構成した場合を示した。しかしながら、第1および第2の発光体18,24,30としては、サージ電流の電気エネルギーを光に変換して放出し得るものであれば、他の発光手段を適宜採用することができる。例えば、第1および第2の発光体18,24,30として、エレクトロルミネッセンス(EL)効果を利用した有機EL等の発光素子を採用してもよい。
In the first to third embodiments described above, the case where the first and second
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について以下説明を行う。第4の実施形態においても、第1の実施形態と同一の構成および作用をなす部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, the fourth embodiment will be described below. Also in the fourth embodiment, parts having the same configurations and functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5は、第4の実施形態に係る電源装置32を示す回路図であって、当該電源装置32に設けられたスナバ回路34は、一端側がスイッチング素子Sの出力端子側に接続されたスナバコンデンサCを備えている。スナバコンデンサCの他端側には、発光ダイオードで構成された第3の発光体(発光手段)36のカソード側が直列接続されている。第3の発光体36のアノード側は、前記スイッチング素子Sの入力端子側に接続されている。この第3の発光体36は、サージ電流の電荷が前記スナバコンデンサCに蓄えられる前に、該サージ電流の電気エネルギーの一部を光に変換して放出するものである。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a
この第3の発光体36としては、第1〜第3の実施形態で示した第1および第2の発光体18,24,30と同様に、可視光領域の波長の光を放出する発光ダイオードが採用される。また、この第3の発光体36は、逆電圧に対する耐圧が大きなものが採用されており、逆電圧が印加された場合に第3の発光体36が破損しないよう図られている。図5に示すように、前記第3の発光体36に対しスナバ抵抗R1が並列接続されており、前記スナバコンデンサCから放出された電流をスナバ抵抗R1が熱として放出するようになっている。
As the
第4の実施形態の電源装置32において、前記スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、図5の実線矢印に示すように、サージ電流が第3の発光体36を流通する。このとき、サージ電流の電気エネルギーの一部が第3の発光体36により光に変換されて放出される。第3の発光体36を通過したサージ電流は、前記スナバコンデンサCで電荷が蓄えられる。このとき、スナバコンデンサCで蓄えられる電荷量は、第3の発光体36で光として放出された分だけ少なくなっている。そして、前記スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図5の破線矢印に示すように、前記スナバコンデンサCに蓄えられた電荷が放出され、スナバ抵抗R1で熱として放出される。このとき、前記スナバ抵抗R1で消費される電気エネルギーは、第3の発光体36で光として既に放出された分だけ少なくなっており、スナバ抵抗R1で放出される熱量は抑制される。従って、スナバ抵抗R1から放出された熱で電源装置32が高温となることを抑制することができ、電源装置32が不具合を起こすことを抑制することができる。
In the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明を行う。第5の実施形態の説明において、第4の実施形態と同一の構成および作用をなす部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. In the description of the fifth embodiment, portions having the same configuration and function as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図6に示すように、第5の実施形態の電源装置38に設けられたスナバ回路40では、相互に直列接続された複数(実施例では3つ)の発光ダイオード42a,42a,42aにより第3の発光体42が構成されている。このように、発光ダイオード42a,42a,42aの直列接続体を第3の発光体42として採用することで、第3の発光体42全体の耐圧が確保されている。この第3の発光体42に対しては、スナバ抵抗R1が並列接続されている。
As shown in FIG. 6, in the
ここで、第3の発光体42は、3つの発光ダイオード42a,42a,42aの直列接続体で構成されるため、第3の発光体42で消費されるサージ電流は、第4の実施形態で示した第3の発光体36に較べて大きくなる。そのため、第5の実施形態のスナバ抵抗R1で消費される電気エネルギーは、第4の実施形態に較べて少なく、スナバ抵抗R1で放出される熱量を小さくし得る。
Here, since the 3rd light-emitting
第5の実施形態の電源装置38において、前記スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、図6の実線矢印に示すように、サージ電流が第3の発光体42(3つの発光ダイオード42a,42a,42a)を流通する。このとき、サージ電流の電気エネルギーは、3つの発光ダイオード42a,42a,42aで光に変換されて大部分が放出される。第3の発光体42を通過したサージ電流は、前記スナバコンデンサCで電荷が蓄えられる。このとき、スナバコンデンサCで蓄えられる電荷量は、第3の発光体42で消費されたサージ電流のエネルギーの分だけ少なくなっている。そして、前記スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図6の破線矢印で示す如く、前記スナバコンデンサCに蓄えられた電荷が放出され、前記スナバ抵抗R1で熱として放出される。このとき、サージ電流の電気エネルギーの大部分は、第3の発光体42で既に消費されているから、スナバ抵抗R1で放出される熱量は僅かとなる。従って、スナバ抵抗R1から放出された熱で電源装置38が高温になることはなく、電源装置38に不具合が生ずるのを効果的に抑制することができる。
In the power supply device 38 of the fifth embodiment, when the switching element S is switched from the on state to the off state, the surge current is generated by the third light emitter 42 (three light emitting diodes) as shown by the solid line arrow in FIG. 42a, 42a, 42a). At this time, the electrical energy of the surge current is converted into light by the three
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明を行う。第6の実施形態の説明において、第4の実施形態と同一の構成および作用をなす部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, the sixth embodiment will be described. In the description of the sixth embodiment, parts having the same configurations and functions as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7に示すように第6の実施形態の電源装置44に係るスナバ回路46では、第3の発光体36として単一の発光ダイオードが採用されている。また、第3の発光体36に対し、スナバダイオードD2が直列接続されている。すなわち、スナバダイオードD2は、アノード側が前記スイッチング素子Sの入力端子に接続されると共に、カソード側が第3の発光体36のアノード側に接続されている。このように、第3の発光体36に対してスナバダイオードD2を直列接続することで、逆電圧の耐圧が小さい発光ダイオード(第3の発光体36)を保護している。スナバダイオードD2および第3の発光体36の直列接続体に対しては、スナバ抵抗R1が並列接続されている。
As shown in FIG. 7, in the
第6の実施形態の電源装置44において、前記スイッチング素子Sがオン状態からオフ状態に切り替えられると、図7の実線矢印に示すように、サージ電流がスナバダイオードD2を通過して、第3の発光体36を流通する。このとき、サージ電流の電気エネルギーが、第3の発光体36で光に変換されて放出される。第3の発光体36を通過したサージ電流は、前記スナバコンデンサCで電荷が蓄えられる。そして、前記スイッチング素子Sがオフ状態からオン状態に切り替えられると、図7の破線矢印に示すように、前記スナバコンデンサCに蓄えられた電荷が放出され、前記スナバ抵抗R1で熱として放出される。このように、第6の実施形態では、第3の発光体36がスナバダイオードD2で保護されているから、第3の発光体36に逆電圧が掛かったとしても破損するのを抑制することができる。
In the
なお、第1〜第6の実施形態では、第1〜第3の発光体18,24,30,36,42として可視光領域の波長の光を放出する発光ダイオードを採用したが、必ずしも可視光領域の波長である必要はない。例えば、第1〜第3の発光体18,24,30,36,42として可視光領域より短い波長の光(例えば、波長が約100nm〜380nmの紫外線)を放出する発光ダイオードや有機EL等の発光手段を採用してもよい。このように、波長の短い光を放出する発光手段を採用することで、光として放出されるエネルギーを大きくすることができ、サージ電流を効率的に消費することができる。
In the first to sixth embodiments, light emitting diodes that emit light having a wavelength in the visible light region are used as the first to third
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明を行う。図8に示すように、第7の実施形態では、第1の実施形態における電源装置10において、第1の発光体18から放出された光を受光して発電する光電素子(発電手段)48が設けられている。この光電素子48は、第1の発光体18が設けられた回路(スナバ回路16)に対して絶縁されており、第1の発光体18から放出された光により発電する二次側の絶縁電源として機能する。この光電素子48は、いわゆる太陽電池であって、例えば、アモルファスシリコン等のシリコン系の太陽電池や化合物系の太陽電池等が用いられている。また、光電素子48の吸収スペクトル(禁制帯幅)は、第1の発光体18の発光スペクトルに対応して設定されている。これにより、第1の発光体18で放出された光により光電素子48が効率的に発電し得るようになっている。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. As shown in FIG. 8, in the seventh embodiment, in the
図8に示すように、スナバコンデンサCから放出されたサージ電流の電荷は、スナバ抵抗R1で電流の一部が熱として放出される。スナバ抵抗R1を通過した電流は、第1の発光体18で光に変換されて放出され、光電素子48が受光する。これにより、光電素子48が発電して、当該発電により得られた電力を二次側の電源として利用することができる。このように、第7の実施形態では、第1の発光体18から放出された光で光電素子48が発電するようにしたから、サージ電流の電気エネルギーを有効利用することができる。しかも、光電素子48は、絶縁電源として用いることができるから、光電素子48で得られた電力を安定的に利用することができる。
As shown in FIG. 8, a part of the current of the surge current discharged from the snubber capacitor C is released as heat by the snubber resistor R1. The current that has passed through the snubber resistor R1 is converted into light by the
なお、第7の実施形態では、発電手段として太陽電池からなる光電素子48を採用したが、例えば図9に示すように、発電手段として、フォトカプラ50に設けられた光電素子49を採用してもよい。すなわち、発光素子としての発光ダイオード(発光手段)18、および受光素子としての光電素子49からなるフォトカプラ50を電源装置10に設けることも可能である。具体的には、光電素子49として、フォトトランジスタやフォトダイオードが採用されている。このように、汎用品のフォトカプラ50を用いることで、電源装置10のコストを抑えることが可能となる。
In the seventh embodiment, the
第7の実施形態や変更例では、発光手段(第1の発光体)18として発光ダイオードを採用した場合を例示したが、発光手段としては、光電素子48,49が受光して発電することができる光を放出するものであれば、有機EL等の発光素子を採用することもできる。
In the seventh embodiment and the modified example, the case where a light emitting diode is employed as the light emitting means (first light emitter) 18 is exemplified. However, as the light emitting means, the
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について以下説明する。図10の概略図に示すように、第8の実施形態では、第1の実施形態で示した電源装置10をハイブリッド車等の車両52に搭載した場合で例示する。この車両52は、第1の発光体18で放出した光を車室54内へ誘導する導光手段56を備えている。この導光手段56としては、光ファイバーや光ケーブル等、光の減衰率の小さな光伝送路が採用される。導光手段56における電源装置10側の一端部には、第1の発光体18に近接して集光部56aが設けられ、第1の発光体18から放出された光を集光部56aで集光するようになっている。また、導光手段56の他端部には、車室54内に臨む照明部56bが設けられており、集光部56aで受けた光を照明部56bから車室54内へ放出するようになっている。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described below. As shown in the schematic diagram of FIG. 10, in the eighth embodiment, the
すなわち、第8の実施形態の車両52は、集光部56aで取り込んだ光を導光手段56で伝送して、照明部56bから放出させるようになっている。これにより、照明部56bから放出される光を車内照明等の光源として有効利用することができる。なお、第8の実施形態における発光手段(第1の発光体)としては、必ずしも発光ダイオードである必要はなく、可視光領域の波長の光を放出するものであればよい。従って、発光手段として、有機EL等の発光素子を採用してもよい。
That is, the
なお、第1〜第8の実施形態では、電源として直流電源Eを採用したが、交流電源を採用してもよい。また、第1〜第8の実施形態では、スナバ回路16,22,28,34,40,46を設ける電源装置10,20,26,32,38,44として、降圧チョッパ回路(電力変換装置)を採用したが、電源装置として、例えば昇圧チョッパ回路やインバータ回路等の他の電力変換装置を採用することも可能である。
In the first to eighth embodiments, the DC power source E is employed as the power source, but an AC power source may be employed. In the first to eighth embodiments, the step-down chopper circuit (power converter) is used as the
E…直流電源(電源)、M…負荷、S…スイッチング素子、18…第1の発光体(発光手段)、24…第2の発光体(発光手段)、30…第2の発光体(発光手段)、36…第3の発光体(発光手段)、42…第3の発光体(発光手段)。 E ... DC power supply (power supply), M ... load, S ... switching element, 18 ... first light emitter (light emitting means), 24 ... second light emitter (light emitting means), 30 ... second light emitter (light emission) Means), 36... Third light emitter (light emitting means), 42... Third light emitter (light emitting means).
Claims (12)
前記サージ電流が有する電気エネルギーを光に変換して放出する発光手段(18,24,30,36,42)と、
前記スイッチング素子(S)の入力端子側にアノード側が接続されたスナバダイオード(D2)と、
前記スナバダイオード(D2)のカソード側に直列接続されると共に前記スイッチング素子(S)の出力端子側に接続され、該スイッチング素子(S)がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電荷を蓄えると共に、該スイッチング素子(S)がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に該電荷を放出するスナバコンデンサ(C)とを備え、
前記発光手段は、前記スナバダイオード(D2)に並列接続され、前記スナバコンデンサ(C)から放出された電荷の電気エネルギーを光に変換する第1の発光体(18,24)であり、
前記スナバダイオード(D2)に直列接続され、前記サージ電流の電気エネルギーを前記スナバコンデンサ(C)に蓄えられる前に光に変換する前記発光手段としての第2の発光体(30)を備え、
前記第2の発光体(30)および前記スナバダイオード(D2)の直列接続体に前記第1の発光体(18)が並列接続されており、
前記スナバコンデンサ(C)に前記サージ電流が流入する経路には抵抗体が設けられていないことを特徴とするスナバ回路。 Connected in parallel to the switching element (S) that controls the supply of current from the power source (E) to the load (M), and surge current flows when the switching element (S) is switched from the on state to the off state. A snubber circuit,
A light emitting means (18, 24 , 30, 36, 42) for converting electrical energy of the surge current into light and emitting it;
A snubber diode (D2) whose anode side is connected to the input terminal side of the switching element (S);
The surge current is connected in series to the cathode side of the snubber diode (D2) and connected to the output terminal side of the switching element (S), and the switching element (S) is switched from an on state to an off state. And a snubber capacitor (C) that discharges the charge when the switching element (S) is switched from an off state to an on state,
The light emitting means is a first light emitter (18, 24) that is connected in parallel to the snubber diode (D2) and converts electric energy of electric charges emitted from the snubber capacitor (C) into light,
A second light emitter (30) as the light emitting means connected in series to the snubber diode (D2) and converting the electrical energy of the surge current into light before being stored in the snubber capacitor (C);
The first light emitter (18) is connected in parallel to a series connection body of the second light emitter (30) and the snubber diode (D2);
A snubber circuit, wherein a resistor is not provided in a path through which the surge current flows into the snubber capacitor (C) .
前記サージ電流が有する電気エネルギーを光に変換して放出する発光手段(18,24,30,36,42)と、
前記スイッチング素子(S)の出力端子側に接続され、該スイッチング素子(S)がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電荷を蓄えると共に、該スイッチング素子(S)がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に前記電荷を放出するスナバコンデンサ(C)と、
発光ダイオードで構成され、アノード側が前記スイッチング素子(S)の入力端子側に接続されると共にカソード側が前記スナバコンデンサ(C)に直列接続され、該スイッチング素子(S)がオン状態からオフ状態に切り替えられた際に前記サージ電流の電気エネルギーを前記スナバコンデンサ(C)に蓄えられる前に光に変換する前記発光手段としての第3の発光体(36,42)と、
前記第3の発光体(36,42)に並列接続され、前記スナバコンデンサ(C)から放出された前記電荷の電気エネルギーを熱に変換して放出するスナバ抵抗(R1)とを備え、
前記スナバコンデンサ(C)に前記サージ電流が流入する経路には抵抗体が設けられていないことを特徴とするスナバ回路。 Connected in parallel to the switching element (S) that controls the supply of current from the power source (E) to the load (M), and surge current flows when the switching element (S) is switched from the on state to the off state. A snubber circuit,
A light emitting means (18, 24, 30, 36, 42) for converting electrical energy of the surge current into light and emitting it;
The switching element (S) is connected to the output terminal side and stores the charge of the surge current when the switching element (S) is switched from the on state to the off state, and the switching element (S) is in the off state. A snubber capacitor (C) that releases the charge when switched from on to
Composed of light emitting diodes, the anode side is connected to the input terminal side of the switching element (S) and the cathode side is connected in series to the snubber capacitor (C), and the switching element (S) is switched from the on state to the off state. A third light emitter (36, 42) as the light emitting means for converting the electrical energy of the surge current into light before being stored in the snubber capacitor (C) when
A snubber resistor (R1) connected in parallel to the third light emitter (36, 42) and converting the electric energy of the electric charge emitted from the snubber capacitor (C) into heat and releasing it;
A snubber circuit, wherein a resistor is not provided in a path through which the surge current flows into the snubber capacitor (C).
前記発光手段(18)が放出した光を車室(54)内へ誘導する導光手段(56)を備えたことを特徴とする車両。 A vehicle equipped with the power supply device (10) according to any one of claims 9 to 11 ,
A vehicle comprising light guide means (56) for guiding the light emitted by the light emitting means (18) into the passenger compartment (54).
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