JPH03109615A - 電圧共振型スイッチング電源 - Google Patents

電圧共振型スイッチング電源

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JPH03109615A
JPH03109615A JP1246917A JP24691789A JPH03109615A JP H03109615 A JPH03109615 A JP H03109615A JP 1246917 A JP1246917 A JP 1246917A JP 24691789 A JP24691789 A JP 24691789A JP H03109615 A JPH03109615 A JP H03109615A
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JP
Japan
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voltage
capacitor
power supply
voltage resonance
switching power
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JP1246917A
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Masaki Shiotani
政樹 塩谷
Masuo Hanawaka
花若 増生
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電圧共振型スイッチング電源の制御特性の改
善に関するものであり、特に入力電圧を分割する分割コ
ンデンサの実効電流の低減をはかるものである。
〈従来の技術〉 スイッチング電源は変動する直流電圧を入力して様々な
負荷に対し一定の直流電圧を供給するものである。電圧
共振型スイッチング電源はスイッチングした電圧の変化
をLC共振を利用して滑らかにする方式のもので、従来
のスイッチング方式のものと比べ、ノイズとスイッチン
グ損失が小さいことが特徴である。
第3図はハーフブリッジタイプの電圧共振型スイッチン
グ電源の従来例を示す構成図である。
第3図において、Viは入力電圧、1.2は入力電圧V
iを2分割する分割コンデンサ、3.4は入力電圧■i
の両端に直列に接続するN08FET等の半導体スイッ
チ、5.6 ハMO3FET 3.4のゲート・ソース
端子間に接続してMO3FET3.4を駆動する励振電
源、7.8はHO3FET 3.4の寄生ダイオード、
9.10 ハHOsFET3.4のドレイン・ソース端
子間に接続する電圧共振用のコンデンサ、11は分割コ
ンデンサ1.2の接続点にその一端が接続する電圧共振
用のインダクタ、12はMOSFET3.4の接続点と
インダクタ11の他端に1次巻線の両端が接続するトラ
ンス、13.14はトランス12の2次巻線p両端にそ
れぞれアノード側を接続する整流用ダイオード、15.
16は整流用ダイオード13.14と並列接続するスナ
バ用コンデンサ、17は整流用ダイオード13.14の
カソード側にその一端が接続するチョークコイル、18
.19はそれぞれチョークコイル17の他端とトランス
12の2次巻線の中点との間に接続するフィルタ用コン
デンサ及び負荷抵抗であり、17.18は出力フィルタ
を構成する。
又、vOは負荷抵抗19の両端に加わる出力電圧である
ここで、第4図は第3図の動作を説明するための動作波
形図である。なお、第4図(イ)は励振電源5の出力、
即ちMOSFET 3のゲートドライブ波形であり、ハ
イレベルの時にNO3FET 3がオンとなる。(ロ)
図は励振電源6の出力、即ちN05FET4のゲートド
ライブ波形であり、ハイレベルの時に1403FET4
がオンとなる。(ハ)図は1403FET3のドレイン
・ソース端子間電圧、(ニ)図はMOSFET 3を流
れる電流、(ポ)図はMOSFET4を流れる電流、(
へ)図はトランス12の1次巻線及びインダクタ11を
流れる電流、クト)図は分割コンデンサー又は2を流れ
る電流、(チ)図は電圧共振用コンデンサ9又は10を
流れる電流をそれぞれ示している。
第4図において(イ)図及び(ロ)図に示すように、M
OSFET 3.4はそれぞれ励#A電源5.6により
交互に一定時間オンされる0時刻t。′C″N03F[
13がオンすると、1403FET3には(ニ)図に示
すような電流が流れる。負の電流は寄生ダイオード7を
流れてエネルギを入力に回生じている電流である0時刻
t1でMOSFET3がオフすると、電圧共振用コンデ
ンサ9.10とインダクタ11により共振状態となる。
この間に分割コンデンサー、2には電流が流れる。これ
がt 〜t2の期間であす る。t 〜t3の期間も本来ならば共振状態にあるが、
寄生ダイオード8がオンし、電圧共振用コンデンサ10
の両端電圧はほぼ零電圧に保持されている。即ちMOS
FET 3の両端には入力電圧が掛り、N05FET4
の両端はほぼ零電圧になっている。この時、MOSFE
T4をオンすれば(時刻t3)、スイ・yチング損失は
非常に小さくなる。t 〜t4の期間は、MOSFET
4がオンしている状態であり、t2〜t3の期間と同様
に分割コンデンサー、2を流れる電流がインダクタ11
に流れこむ0M08FET4をオフ(時刻14)すると
、前記t1〜t2の期間と同様に、再び共振状態となり
、MOSFET4の両#i電圧は上がってい<(1〜t
5の期間)0、t〜t の期間は前記t2〜t3の期間
と同様に6 寄生ダイオード7のために電圧共振用コンデンサ9の両
端は零電圧を保持する。即ちMOSFET4の両端には
入力電圧が掛り、MOSFET3の両端はほぼ零電圧に
なっている。この時、MOSFET 3をオンすれば(
時刻t6)、スイッチング損失は非常に小さくなる。こ
のような動作を繰返し、トランス12の1次巻線には、
(へ)図に示すような励振電流が流れ、2次側にエネル
ギを伝達する。
この方式の特徴は、半導体スイッチ3.4がオンする時
、半導体スイッチ3.4に掛る電圧かほぼ零であること
、オフする時、共振によって立上がりがゆるやかになる
ことの2つの理由でスイッチング損失を非常に小さくす
ることができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来技術に示すハーフブリッジタイ
プの電圧共振型スイッチング電源においては、電圧共振
用のコンデンサ9.10を半導体スイッチ3.4の両端
に接続した構成としており、入力電圧Viを2分割する
分割コンデンサ1.2には、第4図(ト)に示すように
常に電流が流れているため、分割コンデンサに流れる実
効電流が大きくなってしまう、したがって、発熱をおさ
えるなめには分割コンデンサ1.2には許容リプル電流
の大きい大型のコンデンサが必要となり、装置の小型化
を妨げる要因となっていた。
本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成されたもので
あり、入力電圧を2分割する分割コンデンサの実効電流
を低減することにより、装置の小型化が可能な電圧共振
型スイッチング電源を提供することを目的としたもので
ある。
く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明の構成は、2つの半導
体スイッチと電圧共振用のインダクタ及びコンデンサか
らなるLC共振回路とを備えたハフブリッジタイプの電
圧共振型スイッチング電源において、前記電圧共振用の
コンデンサを入力電圧を2分割する2つの分割コンデン
サの中点と前記2つの半導体スイッチの中点との間に設
け、前記2つの半導体スイッチがオフの時に前記電圧共
振用のインダクタと前記電圧共振用のコンデンサの間に
ループ電流が生じるように構成したことを特徴とするも
のである。
く作用〉 本発明によると、電圧共振用のコンデンサを入力電圧を
2分割する2つの分割コンデンサの中点と2つの半導体
スイッチの中点との間に設けた構成とすることにより、
入力電圧を2分割する分割コンデンサに流れる電流の実
効値が小さくなるため、許容リプル電流の小さい小型の
コンデンサが使用でき、装置を小型とすることができる
〈実施例〉 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係わるハーフブリッジタイプの電圧共
振型スイッチング電源の一実施例を示す構成図である。
なお、第1図において第3図と同一要素には同一符号を
付して重複する説明は省略するが、第1図と第3図との
相違点は、電圧共振用のコンデンサを第3図においては
半導体スイッチ3.4の両端に接続しているのに対し、
第1図においては分割コンデンサ1.2の中点と半導体
スイッチ3.4の中点との間にコンデンサ21を接続さ
せた構成としている点である。
このような構成において、その動作は1次側の電流形成
がある期間で異なる点、即ち分割コンデンサに電流が流
れない期間を持つ点を除いて第3図の装置と同様である
ため、簡略して説明する。
第2図は第4図の動作波形図中に示したt1〜t5の期
間を4つの動作モードに分けて、1次側の電流形成の状
態を説明するための動作モード図である。第2図におい
て、(イ)図に示すt1〜t2の期間では、NO3FE
T3.4は共にオフされた状態であり、電圧共振用コン
デンサ21とインダクタ11で構成される閉ループで共
振状態となる。
この期間では分割コンデンサー、2には電流は流れてい
ない、(ロ)図に示すt2〜taの期間では、寄生ダイ
オード8がオンし、電圧共振用コンデンサ21の両端電
圧は入力電圧Viを分割コンデンサ1.2により分割し
た電圧に一定に保持されている状態であり、分割コンデ
ンサー、2を流れる電流Id1、Id2がインダクタ1
1に流れこむ。
(ハ)図に示すt −、−t4の期間では、MO3FE
T4がオンした状態であり、(ロ)図の期間と同様に分
割コンデンサー、2を流れる電流Id1、Id2がイン
ダクタ11に流れこむ、(ニ)図に示すt4〜t5の期
間では、再びNO3FET 3.4が共にオフとなり、
(イ)図の期間と同様の共振状態となり、分割コンデン
サ1.2には電流は流れない、したがって、分割コンデ
ンサ1及び2に流れる電流は、第4図(ト)に示す斜線
部分を除いた不連続な波形となり、又、電圧共振用コン
デンサ21に流れる不連続な波形の電流は、電圧共振用
コンデンサが1個になるため、その大きさが(チ)図に
示す斜線部分を含めた波形のように、2倍の大きさの波
形となる。したがって、分割コンデンサ1.2に流れる
電流の実効値は、第4図(ト)に示す斜線の部分だけ少
なくなるため、分割コンデンサ1.2の発熱が小さくな
り、許容リプル電流の小さな小型のコンデンサを使用す
ることができる。
なお、上記実施例において、半導体スイッチ3.4とし
てNO3FETを用いたが、これに限るものではない。
〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本発明に
よれば、入力電圧を2分割する分割コンデンサに流れる
電流の実効値を小さくすることができるので、許容リプ
ル電流の小さい小型のコンデンサが使用でき、装置を小
型化することができる。又、従来2個必要としていた電
圧共振用のコンデンサを1個にできるため、部品点数を
少なくすることができる等の利点を持つハーフブリッジ
タイプの電圧共振型スイッチング電源を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるハーフブリッジタイプの電圧共
振型スイッチング電源の一実施例を示す構成図、第2図
は第1図装置の1次側の電流形成の状態を説明するため
の動作モード図、第3図は従来例の構成図、第4図は第
1図及び第3図の動作を説明するための動作波形図であ
る。 1.2・・・分割コンデンサ、3.4・・・半導体スイ
ッチ、11・・・電圧共振用のインダクタ、21・・・
電圧共振用コンデンサ、Vi・・・入力電圧、VO・・
・出力電圧。 石1図 1 Z ケr腔1コンテ〉”づ′ 21  転共千匙用コンチン゛ワ 、3.4ニ一!’4体スイ、7チ  //、  イン7
”ワヌV7.入ね電圧  Vo  圧力電圧 五5J i−門 第Z (A) 1+≦t;<trzの期間 ! 乙 (ハ) ta二t;<t4の調gn■ 図 (ロ) v?≦汐くWへ期青 (ニ) h≦t<tsの甚ぜn −ト 続 補 正 書(方式) 1、事件の表示 特願平1 246917号 2、発明の名称 電圧共振型スイッチング電源 3、補正する者 名 称 横河電機株式会社 4、代 理 人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2つの半導体スイッチと電圧共振用のインダクタ及びコ
    ンデンサからなるLC共振回路とを備えたハーフブリッ
    ジタイプの電圧共振型スイッチング電源において、 前記電圧共振用のコンデンサを入力電圧を2分割する2
    つの分割コンデンサの中点と前記2つの半導体スイッチ
    の中点との間に設け、前記2つの半導体スイッチがオフ
    の時に前記電圧共振用のインダクタと前記電圧共振用の
    コンデンサの間にループ電流が生じるように構成したこ
    とを特徴とする電圧共振型スイッチング電源。
JP1246917A 1989-09-22 1989-09-22 電圧共振型スイッチング電源 Granted JPH03109615A (ja)

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JP1246917A JPH03109615A (ja) 1989-09-22 1989-09-22 電圧共振型スイッチング電源

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Publications (2)

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JPH03109615A true JPH03109615A (ja) 1991-05-09
JPH0582150B2 JPH0582150B2 (ja) 1993-11-17

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5635679A (en) * 1979-08-28 1981-04-08 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Power supply

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5635679A (en) * 1979-08-28 1981-04-08 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Power supply
JPS6196784U (ja) * 1979-08-28 1986-06-21

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JPH0582150B2 (ja) 1993-11-17

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