JPH0382366A

JPH0382366A - 複合共振形コンバータ

Info

Publication number: JPH0382366A
Application number: JP21407289A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 和雄小林; Hisao Shimizu; 久雄清水; Katsuhiko Nishimura; 西村　勝彦
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-04-08
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0828969B2

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、トランスの一次側と二次側とに共振回路を設
けた複合共振形コンバータに関するものである。

共振形コンバータは、共振電圧或いは共振電流の零の期
間に於いてスイッチングを行うことにより、スイッチン
グ損失を低減することができるものであり、トランスの
一次側或いは二次側に共振回路を設けるものである。こ
のような共振形コンバータの効率を更に向上することが
要望されている。

〔従来の技術〕

従来例の共振形コンバータは、例えば、第３図に示す構
成を有するものであり、同図に於いて、３１はトランス
、３２はスイッチング・トランジスタ、３３は整流ダイ
オード、３４はフライホィール・ダイオード、３５はイ
ンダクタンス４０とコンデンサ４１とからなる平滑回路
、３６は平滑回路の出力電圧と設定電圧との差を検出し
て周波数を制御する周波数制御回路、３７は一次側の共
振回路を構成する為のコンデンサ、３８は電源、３９は
スイッチング・トランジスタ３２のソース・ドレイン間
の出力容量、４２は負荷を示す。

トランス３１の一次巻線の励磁インダクタンスと、コン
デンサ３７の容量及びスイッチング・トランジスタ３２
の出力容量３９とにより共振回路を構威し、周波数制御
回路３６の出力信号によりスイッチング・トランジスタ
３２のスイッチングを制御し、スイッチング・トランジ
スタ３２がオンの期間に於いてトランス３１の一次巻線
に電源３８から電流を供給し、トランス３１の二次巻線
の誘起電圧を整流ダイオード３３により整流し、その整
流出力を平滑回路３５により平滑化して負荷４２に供給
し、その平滑回路３５の出力電圧と設定電圧とを周波数
制御回路３６に於いて比較し、その差に対応してスイッ
チング・トランジスタ３２のスイッチング周波数を制御
し、出力電圧を安定化するものである。

第４図は第３図の共振形コンバータの動作説明図であり
、（ａ）は周波数制御回路３６からスイッチング・トラ
ンジスタ３２のゲートに加えられるゲート・ソース間電
圧ｖａｓ、（ｂ）はスイッチング・トランジスタ３２の
ドレイン・ソース間電圧Ｖ　Ｄ　Ｓ　％Ｅは電源３８の
電圧を示す。（Ｃ）はスイッチング・トランジスタ３２
のドレイン電流Ｉ　ｎ　、（ｄ）は整流ダイオード３３
に印加される電圧ＶＤＩ、（ｅ）は整流ダイオード３３
に流れる電流１．を示す。

ゲート・ソース間電圧ｖＧｓがローレベルとなると、ス
イッチング・トランジスタ３２はオフとなり、トランス
３１の一次側の共振回路による正弦波の半波の共振電圧
が、スイッチング・トランジスタ３２に（ｂ）に示すよ
うに印加される。又整流ダイオード３３には、フライホ
ィール・ダイオード３４を介して（ｄ）に示すような電
圧が印加される。

又ゲート・ソース間電圧ＶＧ３がハイレベルとなると、
スイッチング・トランジスタ３２はオンとなり、（Ｃ）
に示す電流りが流れる。それにより、整流ダイオード３
３には、（ｅ）に示す電流１０１が流れる。

このような電圧共振に於いては、スイッチング・トラン
ジスタ３２のオフ幅を一定とし、オン幅を可変して出力
電力を制御することになるので、平滑回路３５の出力電
圧が設定電圧より上昇すると、周波数制御回路３６は、
スイッチング・トランジスタ３２のスイッチング周波数
を上昇させることになり、反対に平滑回路３５の出力電
圧が設定電圧より降下すると、周波数制御回路３６は、
スイッチング周波数を低下させて、出力電圧の安定化を
図ることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来例の共振形コンバータに於いては、一次側の
電圧共振により、スイッチング・トランジスタ３２を零
電圧スイッチングを可能として、スイッチング損失を低
減しているものであるが、トランス３１の二次側の整流
ダイオード３３に流れる電流Ｉ□は、第４図の（ｅ）に
示すように、方形波となり、この整流ダイオード３３に
於けるスイッチング損失及びノイズが生じることになる
。

本発明は、前述の二次側に於けるスイッチング損失も低
減して、効率を向上させると共に低ノイズのコンバータ
を実現することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の複合共振形コンバータは、トランスの一次側を
電圧共振、二次側を電流共振としたものであり、第１図
を参照して説明する。

トランスｌと一次巻線にスイッチング・トランジスタ２
を接続し、トランス１の二次巻線に整流ダイオード３と
フライホィール・ダイオード４とを接続し、整流ダイオ
ード３による整流出力を平滑化する平滑回路５を接続し
、この平滑回路５の出力電圧と設定電圧との差を検出し
てスイッチング・トランジスタ２のスイッチング周波数
を制御する周波数制御回路６を接続し、トランス１の一
次巻線の励磁インダクタンスと、スイッチング・トラン
ジスタ２の出力容量とコンデンサ７の容量とにより共振
回路を構威し、スイッチング・トランジスタ２に正弦波
の半波状の共振電圧が印加される共振形コンバータに於
いて、トランス１の二次巻線の漏れインダクタンスとフ
ライホィール・ダイオード４に並列に接続したコンデン
サ８とにより共振回路を構威し、整流ダイオード３に正
弦波の半波状の共振電流を流すものである。

〔作用〕

トランス１の一次巻線の励磁インダクタンスとコンデン
サ７及びスイッチング・トランジスタ２の出力容量９と
により共振回路を構成し、スイッチング・トランジスタ
２の零電圧スイッチングを可能とし、又トランス１の二
次巻線の漏れインダクタンスとコンデンサ８とにより共
振回路を構威し、整流ダイオード３に正弦波の半波の共
振電流を流し、整流ダイオード３の零電流スイッチング
を可能とするものである。この場合、最大負荷時に、正
弦波の半波の共振電流が流れるように設定するもので、
それによって、最大負荷時の整流ダイオード３による損
失及びノイズを低減することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例の要部回路図であり、トランス
１の一次巻線に電界効果トランジスタ等のスイッチング
・トランジスタ２を接続し、このトランス１の一次巻線
の励磁インダクタンスと、スイッチング・トランジスタ
２のドレイン・ソース間の出力容Ｉ９とコンデンサ７と
により共振回路を構威し、周波数制御回路６によりスイ
ッチング・トランジスタ２のオン、オフが制御されて、
電源１３からトランス１の一次巻線に供給される電流が
オン、オフされる。

又トランス１の二次巻線に整流ダイオード３とフライホ
ィール・ダイオード４とを接続し、整流ダイオード３の
整流出力を、インダクタンス１０とコンデンサ１１とか
らなる平滑回路５により平滑化して負荷１２に直流電圧
を印加する。又フライホィール・ダイオード４に並列に
コンデンサ８を接続し、このコンデンサ８とトランス１
の二次巻線の漏れインダクタンスとにより共振回路を構
成する。

周波数制御回路６は、従来例と同様に、平滑回路５の出
力電圧と設定電圧との差を検出し、出力電圧が設定電圧
となるように、スイッチング・トランジスタ２のスイッ
チング周波数を制御するものである。

第２図は本発明の実施例の動作説明図であり、（ａ）は
スイッチング・トランジスタ２のゲート・ソース間電圧
Ｖ　ＯＭ　ｓ（ロ）はスイッチング・トランジスタ２の
ドレイン・ソース間電圧Ｖｏｓ１（Ｃ）はスイッチング
・トランジスタ２のドレイン電流Ｉ！＋、（ｄ）は整流
ダイオード３に流れる電流１１１１、（ｅ）は整流ダイ
オード３に印加される電圧Ｖｌｌを示す。

スイッチング・トランジスタ２のゲート・ソース間電圧
ＶａＳがローレベルの時、スイッチング・トランジスタ
２はオフとなり、ドレイン電流Ｉ。

及び整流ダイオード３に流れる電流■□は、（Ｃ）。

（ｄ）に示すように零となる。又トランスｌの一次巻線
の励磁インダクタンスと、スイッチング・トランジスタ
２の出力容量９及びコンデンサ７の容量とによる共振回
路により、スイッチング・トランジスタ２のドレイン・
ソース電圧ＶａＳは、（ロ）に示すように、正弦波の半
波状の共振電圧となる。即ち、スイッチング・トランジ
スタ２の零電圧スイッチングを行わせることができる。

又ゲート・ソース間電圧■。３がハイレベルの時に、ス
イッチング・トランジスタ２はオンとなって、ドレイン
電流！。は（Ｃ）に示すように流れる。

又スイッチング・トランジスタ２のドレイン・ソース間
電圧ｖｌ１．は、（ロ）に示すように、はぼ零となる。

又負荷１２を許容最大値負荷電流が供給される状態とし
た時に、整流ダイオード３に流れる電流Ｉｎ−よ、トラ
ンス１の二次巻線の漏れインダクタンスとコンデンサ８
とによる共振回路により、（ｄ）に示すように、正弦波
の半波状の共振電流となる。この電流■□が零の時の整
流ダイオード３に印加される電圧Ｖ□は、（ｅ）に示す
ように、正弦波の半波状の電圧となる。

整流ダイオード３に流れる電流■、が、正弦波の半波状
の共振電流となるから、この電流１．が零の時に、整流
ダイオード３のスイッチングを行うことができる。従っ
て、スイッチング損失及びノイズを低減することができ
る。

本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、種々付加変更することができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、トランス１の一次巻線
の励磁インダクタンスと、スイッチング・トランジスタ
２の出力容量９及びコンデンサ７の容量により共振回路
を構成し、そのトランス１の二次巻線の漏れインダクタ
ンスとコンデンサ８の容量とにより共振回路を構成して
、複合共振構成とし、トランス１の一次側は電圧共振に
より、スイッチング・トランジスタ２を零電圧スイッチ
ングで動作させ、トランス１の二次側は電流共振により
、整流ダイオード３を零電流スイッチングで動作させる
ことができる。従って、スイッチング損失を低減できる
から、効率を向上することができると共に低ノイズのコ
ンバータを実現でき、数ＭＨｚのスイッチング周波数と
することも容易となり、高周波化による小型化を図るこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部回路図、第２図は本発明
の実施例の動作説明図、第３図は従来例の要部回路図、
第４図は従来例の動作説明図である。１はトランス、２はスイッチング・トランジスタ、３は
整流ダイオード、４はフライホィール・ダイオード、５
は平滑回路、６は周波数制御回路、７は一次側共振回路
のコンデンサ、８は二次側共振回路のコンデンサである
。

Claims

【特許請求の範囲】トランス（１）の一次巻線にスイッチング・トランジス
タ（２）を接続し、該トランス（１）の二次巻線に整流
ダイオード（３）とフライホィール・ダイオード（４）
とを接続し、前記整流ダイオード（３）による整流出力
を平滑化する平滑回路（５）を接続し、該平滑回路（５
）の出力電圧と設定電圧との差を検出して前記スイッチ
ング・トランジスタ（２）のスイッチング周波数を制御
する周波数制御回路（６）を接続し、前記トランス（１
）の一次巻線の励磁インダクタンスと、前記スイッチン
グ・トランジスタ（２）の出力容量とコンデンサ（７）
の容量とにより共振回路を構成し、前記スイッチング・
トランジスタ（２）に正弦波の半波状の共振電圧が印加
されるコンバータに於いて、前記トランス（１）の二次巻線の漏れインダクタンスと
前記フライホィール・ダイオード（４）に並列接続した
コンデンサ（８）とにより共振回路を構成し、前記整流
ダイオード（３）に正弦波の半波状の共振電流を流すことを特徴とする複合共振形コンバータ。