JP7335509B2 - スイッチング電源、dc-dcコンバータ、及び過電圧抑制回路 - Google Patents
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Description
以下に、図1~10を用いて本発明の一実施形態が、詳細に説明される。図1は、実施形態1に係るスイッチング電源11及び、スイッチング電源11を用いたDC-DCコンバータ1を示す回路図である。
スイッチング電源11は、直流電源Vs、インバータ回路101、リアクトル、トランスTRと、過電圧抑制回路112とを備える。直流電源Vsは、正極端子v1と負極端子v2との間に、直流の電源電圧Viを出力する。図1のように、実施形態1の具体的な回路例において、負極端子v2は接地されている。直流電源Vsは、正極端子v1、負極端子v2を通じてインバータ回路101に直流電力を供給する。
DC-DCコンバータ1における、トランスTRの二次側の回路について説明する。トランスTRの二次側は、アクティブブリッジ回路211に接続される。更に、アクティブブリッジ回路211の出力が、図1の例では蓄電池BTに接続されている。蓄電池BTに並列に、更に負荷が設けられていてもよい。また蓄電池に替えて太陽電池等でもよい。
次に、スイッチング電源11が備える過電圧抑制回路112について詳細に説明する。過電圧抑制回路112には、2つの第1ダイオードと、第1コンデンサC1、第1コンデンサC1に並列接続される第1抵抗R1とが設けられている。第1コンデンサC1の一方の端子(電源側端子s1)は、直流電源Vsの正極端子v1に接続される。
以下では、スイッチング電源11及びそれを適用したDC-DCコンバータ1の特徴的な動作について説明する。その前に、以下の説明において用いる比較例のスイッチング電源及びDC-DCコンバータについて述べる。比較例のDC-DCコンバータは、実施形態1のDC-DCコンバータ1から、過電圧抑制回路112を削除したものである。
図6は、無負荷とした際の、DC-DCコンバータ1における一次側端子電位Vu及び一次側端子電位Vvの波形を示す図である。試験条件は図5の比較例の場合と同じである。図5の比較例の場合と比較すると、スイッチングにより電位が高電位側に変化させられる際の過渡的な過電圧のピークが、過電圧抑制回路112の付加によって、大幅に抑制されていることは明らかである。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。実施形態2に係るスイッチング電源12では、過電圧抑制回路122の構成が、実施形態1の場合と異なる他は、実施形態1のスイッチング電源11と同様である。
実施形態3に係るスイッチング電源13では、過電圧抑制回路132の構成が実施形態1の場合と異なり、また直流電源Vsの正極端子v1側が接地されている他は、実施形態1のスイッチング電源11と同様である。図12は、実施形態3に係るスイッチング電源13及び、スイッチング電源13を用いたDC-DCコンバータ3を示す回路図である。
図13は、スイッチング電源11を用いたDC-AC変換器4を示す図である。実施形態4に係るスイッチング電源11は、実施形態1と同様の構成である。DC-AC変換器4では、トランスTRの二次側において、実施形態1のアクティブブリッジ回路211が省略され、二次側端子(p端子及びq端子)が負荷RLに接続されている。
図14は、スイッチング電源11を用いたDC-DCコンバータ5を示す図である。実施形態5に係るスイッチング電源11は、実施形態1と同様の構成である。DC-DCコンバータ5では、トランスTRの二次側において、実施形態1のアクティブブリッジ回路211に替えて、ダイオードブリッジ回路251を備えている。
本発明の態様1に係るスイッチング電源は、直流電源と、複数のスイッチング素子を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、リアクトルと、前記インバータ回路の交流出力に、前記リアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、を備え、前記直流電源の正極端子に一方の端子が接続された第1コンデンサと、前記第1コンデンサに並列接続された第1抵抗と、前記トランスの一次側端子ごとに、アノードが前記一次側端子に、カソードが前記第1コンデンサの他方の端子に接続された第1ダイオードと、を有する、過電圧抑制回路を更に備える。
4 DC-AC変換器
Vs 直流電源
v1 正極端子
v2 負極端子
11、12、13、14 スイッチング電源
101 インバータ回路
S1u、S1v、S2u、S2v スイッチング素子
Cs コンデンサ
Lu、Lv リアクトル
TR トランス
u、v 一次側端子
Cuv 浮遊容量
p、q 二次側端子
112、122、132 過電圧抑制回路
C1 第1コンデンサ
C2 第2コンデンサ
s1、s2 電源側端子
d1、d2 ダイオード側端子
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
D1u、D1v 第1ダイオード
D2u、D2v 第2ダイオード
211 アクティブブリッジ回路
251 ダイオードブリッジ回路
BT 蓄電池
RL 負荷
Claims (8)
- 直流電源と、
複数のスイッチング素子を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
リアクトルと、
前記インバータ回路の交流出力に、前記リアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、を備え、
前記直流電源の正極端子に一方の端子が接続された第1コンデンサと、
前記第1コンデンサに並列接続された第1抵抗と、
前記トランスの一次側端子ごとに、
アノードが前記一次側端子に、カソードが前記第1コンデンサの他方の端子に接続された第1ダイオードと、を有する、過電圧抑制回路を更に備えることを特徴とする、スイッチング電源。 - 前記過電圧抑制回路は、
前記直流電源の負極端子に一方の端子が接続された第2コンデンサと、
前記第2コンデンサに並列接続された第2抵抗と、
前記トランスの一次側端子ごとに、
アノードが前記第2コンデンサの他方の端子に、カソードが前記一次側端子に接続された第2ダイオードと、を更に有することを特徴とする、請求項1に記載のスイッチング電源。 - 前記直流電源の負極端子が接地されていることを特徴とする、請求項1または2に記載のスイッチング電源。
- 正極端子が接地されている直流電源と、
複数のスイッチング素子を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
リアクトルと、
前記インバータ回路の交流出力に、前記リアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、を備え、
前記直流電源の負極端子に一方の端子が接続された第2コンデンサと、
前記第2コンデンサに並列接続された第2抵抗と、
前記トランスの一次側端子ごとに、
アノードが前記第2コンデンサの他方の端子に、カソードが前記一次側端子に接続された第2ダイオードと、を有する、過電圧抑制回路を更に備えることを特徴とする、スイッチング電源。 - 前記リアクトルは、前記トランスの一次側端子ごとに備えられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のスイッチング電源。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のスイッチング電源と、
複数のスイッチング素子を有し、前記トランスの二次側の交流電力を、直流電力に変換するアクティブブリッジ回路と、を備える、DC-DCコンバータ。 - 直流電源と、
複数のスイッチング素子を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
リアクトルと、
前記インバータ回路の交流出力に、前記リアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、を備えたスイッチング電源に適用される過電圧抑制回路であって、
前記直流電源の正極端子に一方の端子が接続される第1コンデンサと、
前記第1コンデンサに並列接続される第1抵抗と、
前記トランスの一次側端子ごとに、
アノードが前記一次側端子に、カソードが前記第1コンデンサの他方の端子に接続される第1ダイオードと、を備える、過電圧抑制回路。 - 直流電源と、
複数のスイッチング素子を有し、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
リアクトルと、
前記インバータ回路の交流出力に、前記リアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、を備えたスイッチング電源に適用される過電圧抑制回路であって、
前記直流電源の負極端子に一方の端子が接続される第2コンデンサと、
前記第2コンデンサに並列接続される第2抵抗と、
前記トランスの一次側端子ごとに、
アノードが前記第2コンデンサの他方の端子に、カソードが前記一次側端子に接続される第2ダイオードと、を備える、過電圧抑制回路。
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JP2020009342A JP7335509B2 (ja) | 2020-01-23 | 2020-01-23 | スイッチング電源、dc-dcコンバータ、及び過電圧抑制回路 |
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JP2007195287A (ja) | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 共振コンバータにおける電流検出方式 |
JP2015171174A (ja) | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 三菱電機株式会社 | Dc/dcコンバータ |
JP2019221070A (ja) | 2018-06-20 | 2019-12-26 | 新電元工業株式会社 | スイッチング電源装置 |
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