JPH041591B2 - - Google Patents
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- JPH041591B2 JPH041591B2 JP27833785A JP27833785A JPH041591B2 JP H041591 B2 JPH041591 B2 JP H041591B2 JP 27833785 A JP27833785 A JP 27833785A JP 27833785 A JP27833785 A JP 27833785A JP H041591 B2 JPH041591 B2 JP H041591B2
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- voltage
- power supply
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- power
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は入力電圧が数百Ｖと高い直流電圧の電
力変換装置（例えばDC／DCコンバータ、インバ
ータなど）におけるスイツチング素子の過電圧保
護回路に関する。 なお以下各図の説明において同一の符号は同一
または相当部分を示す。
力変換装置（例えばDC／DCコンバータ、インバ
ータなど）におけるスイツチング素子の過電圧保
護回路に関する。 なお以下各図の説明において同一の符号は同一
または相当部分を示す。
この種の電力変換装置の１種である２石式
DC／DCコンバータとして従来、リンギングチヨ
ーク方式と呼ばれる第３図に示す回路のものが知
られている。同図のようにこの回路は直流電源０
１、トランス５を駆動するスイツチング素子１と
スイツチング素子２、スイツチング素子１，２が
OFFしたときにフリーホイーリング機能をもつ
ダイオード３と４、トランスの２次側電圧を整流
するダイオード６、平滑機能をもつコンデンサ
７、スイツチング素子１，２を駆動し出力電圧を
一定に制御する制御回８とによつて構成される。
なおこの例ではスイツチング素子１，２としてパ
ワートランジスタを用いている。 第４図は第３図の回路の各部動作波形を示し、
１，２は各スイツチング素子１，２に対し制御回
路８から供給されるベース電流IB1，IB2を、３，
４は各素子１，２のコレクタ・エミツタ間電圧
（CE間電圧とも略す）VCE1，VCE2を、５はトラン
ス５の一次電圧V1を、６はトランス５の一次電
流I1を、また７はトランス５の二次電流I2をそれ
ぞれ示している。同図において、期間Ａではスイ
ツチング素子１，２を同時にON状態にし、期間
Ｂではスイツチング素子１，２を同時にOFF状
態にする。このような期間Ａ，Ｂが交互に繰返さ
れる。 期間Ａにおいては、スイツチング素子１，２が
同時にON状態になるので、トランス５の巻線に
は第３図の実線矢印の向きに電圧が発生し（１次
電圧V1は第４図５参照）、１次巻線には第４図の
６に示すような１次電流I1が流れる。しかし２次
側はダイオード６で阻止しているので電流は流れ
ない。 期間Ａより期間Ｂの状態に移ると、スイツチン
グ素子１，２が同時にOFF状態になるので、ト
ランス５の巻線には第３図の点線矢印に示す向き
に電圧が発生し（１次電圧V2は第４図５参照）、
トランスの２次巻線から第４図７に示すような２
次電流I2がダイオード６を通して流れる。 しかしながらスイツチング素子１，２がOFF
する時には、トランス５の漏洩インダクタンス及
びトランス部配線のインダクタンスのエネルギが
ダイオード３，４を通して電源０１側に急速に回
生されるので、直流電源０１内及び電源ライン０
２，０３内の漂遊インダクタンスのために電源ラ
イン上のａ，ｂ点（第３図）間の電圧は定常の電
源電圧VSより跳上り、スイツチング素子１，２
には電源電圧とこの跳上り電圧との和が印加され
ることになる。 従つて例えば直流電源０１の電圧VSが高く、
スイツチング素子１，２の耐圧がこの電源電圧に
対して余裕を持てない場合、電源電圧がさらに過
大となつたとき、これに前記の跳上り電圧が加わ
るとスイツチング素子を破壊してしまう惧れがあ
る。また充分余裕を持つた耐圧の素子を使用する
とコストが高くなるといつた問題点がある。
DC／DCコンバータとして従来、リンギングチヨ
ーク方式と呼ばれる第３図に示す回路のものが知
られている。同図のようにこの回路は直流電源０
１、トランス５を駆動するスイツチング素子１と
スイツチング素子２、スイツチング素子１，２が
OFFしたときにフリーホイーリング機能をもつ
ダイオード３と４、トランスの２次側電圧を整流
するダイオード６、平滑機能をもつコンデンサ
７、スイツチング素子１，２を駆動し出力電圧を
一定に制御する制御回８とによつて構成される。
なおこの例ではスイツチング素子１，２としてパ
ワートランジスタを用いている。 第４図は第３図の回路の各部動作波形を示し、
１，２は各スイツチング素子１，２に対し制御回
路８から供給されるベース電流IB1，IB2を、３，
４は各素子１，２のコレクタ・エミツタ間電圧
（CE間電圧とも略す）VCE1，VCE2を、５はトラン
ス５の一次電圧V1を、６はトランス５の一次電
流I1を、また７はトランス５の二次電流I2をそれ
ぞれ示している。同図において、期間Ａではスイ
ツチング素子１，２を同時にON状態にし、期間
Ｂではスイツチング素子１，２を同時にOFF状
態にする。このような期間Ａ，Ｂが交互に繰返さ
れる。 期間Ａにおいては、スイツチング素子１，２が
同時にON状態になるので、トランス５の巻線に
は第３図の実線矢印の向きに電圧が発生し（１次
電圧V1は第４図５参照）、１次巻線には第４図の
６に示すような１次電流I1が流れる。しかし２次
側はダイオード６で阻止しているので電流は流れ
ない。 期間Ａより期間Ｂの状態に移ると、スイツチン
グ素子１，２が同時にOFF状態になるので、ト
ランス５の巻線には第３図の点線矢印に示す向き
に電圧が発生し（１次電圧V2は第４図５参照）、
トランスの２次巻線から第４図７に示すような２
次電流I2がダイオード６を通して流れる。 しかしながらスイツチング素子１，２がOFF
する時には、トランス５の漏洩インダクタンス及
びトランス部配線のインダクタンスのエネルギが
ダイオード３，４を通して電源０１側に急速に回
生されるので、直流電源０１内及び電源ライン０
２，０３内の漂遊インダクタンスのために電源ラ
イン上のａ，ｂ点（第３図）間の電圧は定常の電
源電圧VSより跳上り、スイツチング素子１，２
には電源電圧とこの跳上り電圧との和が印加され
ることになる。 従つて例えば直流電源０１の電圧VSが高く、
スイツチング素子１，２の耐圧がこの電源電圧に
対して余裕を持てない場合、電源電圧がさらに過
大となつたとき、これに前記の跳上り電圧が加わ
るとスイツチング素子を破壊してしまう惧れがあ
る。また充分余裕を持つた耐圧の素子を使用する
とコストが高くなるといつた問題点がある。
この発明は前記の問題点を除去し、直流電源電
圧の過電圧に対してスイツチング素子を保護する
回路を提供することを目的とする。
圧の過電圧に対してスイツチング素子を保護する
回路を提供することを目的とする。
この発明の要点は、電源電圧の過電圧を検出し
て、トランスを駆動するスイツチング素子を
OFFさせ、更にこのOFF状態で、分圧抵抗を使
つてスイツチング素子に印加される電圧を均等化
し、スイツチング素子を保護するようにした点に
ある。 換言すれは本発明の要点は、トランス１次巻線
の両端をそれぞれ直流電源ライン間に開閉接続す
るスイツチング素子（パワートランジスタなど）
を備え、トランスの２次巻線から変換電力を取出
す変換装置（DC／DCコンバータなど）におい
て、 前記１次巻線の両端と直流電源ラインとの間に
設けられ、前記スイツチング素子の全てをオフし
た状態における１次巻線の電位を直流電源ライン
間のほぼ中央の電位に保持する少なくとも２つの
抵抗と、直流電源ライン間の電圧が所定値を越え
たことを判別し、前記スイツチング素子の全てを
オフする手段（過電圧検出器、制御回路など）
と、を備えるようにした点にある。
て、トランスを駆動するスイツチング素子を
OFFさせ、更にこのOFF状態で、分圧抵抗を使
つてスイツチング素子に印加される電圧を均等化
し、スイツチング素子を保護するようにした点に
ある。 換言すれは本発明の要点は、トランス１次巻線
の両端をそれぞれ直流電源ライン間に開閉接続す
るスイツチング素子（パワートランジスタなど）
を備え、トランスの２次巻線から変換電力を取出
す変換装置（DC／DCコンバータなど）におい
て、 前記１次巻線の両端と直流電源ラインとの間に
設けられ、前記スイツチング素子の全てをオフし
た状態における１次巻線の電位を直流電源ライン
間のほぼ中央の電位に保持する少なくとも２つの
抵抗と、直流電源ライン間の電圧が所定値を越え
たことを判別し、前記スイツチング素子の全てを
オフする手段（過電圧検出器、制御回路など）
と、を備えるようにした点にある。
以下第１図及び第２図に基づいて本発明の実施
例を説明する。第１図は本発明の一実施例として
の回路図で第３図に対応し、第２図は同じく第１
図の動作を説明する波形図で第４図に対応する。 第１図においては、第３図に対しさらに、スイ
ツチング素子１，２がOFFしている時には等分
の電圧が印加されるようにダイオード３，４と並
列に抵抗９，１０をもうけ、かつ電源電圧が過大
になつたことを検出する過電圧検出器１１を設け
たものである。抵抗９，１０は等しい抵抗値と
し、損失を小さくするために高抵抗値とするが、
スイツチング素子の漏洩電流分を無視しうるよう
に素子の抵抗値より充分小さい値とする。 なおこの抵抗９，１０はそれぞれスイツチング
素子１，２と並列に設けることもできる。また個
数は２個に限定されるものではなく讃えば電源ラ
イン０２，０３間に等しい値の２個直列の抵抗を
２組接続し、この直列抵抗の各中点（中央の接続
点）をそれぞれトランス５と１次巻線の各端につ
ないでもよい。 次に第２図において０は電源電圧VSの定常波
形である。第２図の期間Ａは第４図の場合と同様
である。期間Ｂは基本的には第４図の場合と同様
であるが、負極電流、即ち２次電流I2が小さく、
図示してないがこの期間Ｂ中に０となる場合、ま
たは後述の期間Ｃ、つまり過大な電源電圧VSの
検出に基づいて時点ｔ１でスイツチング素子１，
２をOFFしたのち２次電流I2が０となつた時点ｔ
２以後において素子１，２には等しい電圧（電源
電圧VSの1/2）が印加される点が異なる。 但し期間Ｂ又はＣにおいて２次電流I2が流れて
いる間は、トランス５の１次巻線の両端にはコン
デンサ７の両端電圧に対応する第１図の実線矢印
と逆向きの電圧V1が発生しており、この値はダ
イオード３，４の導通の有無にかかわらず電源電
圧VSに等しいかまたはこれをやや下回る値であ
り、１次巻線の両端の電位はそれぞれ当該の端に
接続されたダイオード側の電源ラインの電位より
大きくへだたることはない。従つてこのときの素
子１，２の両端電圧はほぼ電源電圧VSに等しい。 さて期間Ｂ又はＣにおいて２次電流I2が０とな
つたのち、第３図の回路で図示していないがスイ
ツチング素子１と２の漏洩抵抗分のバラツキによ
つて素子毎の印加電圧にアンバランスが生じてく
る。これに対し第１図の回路では、抵抗９，１０
の値は高抵抗ではあつても、素子１，２の漏洩抵
抗（素子のOFF時の洩れ電流によつて定まる抵
抗）より充分小さく、このためトランス５の１次
巻線の電位は素子１，２の漏洩抵抗の値と無関係
に、この抵抗９，１０によつて電源ライン０２，
０３間電位のほぼ中央点の電位に維持され、従つ
てスイツチング素子１，２の両端電圧は電源電圧
VSの1/2となるものである。 次にスイツチング素子１，２が同時にOFFし
た瞬間にはトランス５の１次巻線にはその漏洩イ
ンダクタンスを含む全インダクタンスによつて第
１図の実線矢印の向きと逆方向の電圧が発生し、
ダイオード３，４が導通してトランスの１次巻線
の両端電位はそれぞれ電源ライン０２，０３上の
ａ，ｂ点の電位に等しくなる。従つてスイツチン
グ素子１，２にはａ，ｂ点間の電圧が印加される
が、これは前述のように直流電源０１の定常電源
電圧VSに対し跳上り電圧が加わつたものとなる。 この素子１，２の印加電圧を安全な値に保つた
め、制御回路１１は過電圧検出器１１を介し電源
ライン０２，０３間の定常電圧VSを監視し、第
２図時点ｔ１のように期間Ａ（素子１，２のON
期間）に定常の電源電圧VSの値が所定の限界電
圧VMに対して達したときは素子１，２に与える
べきベース電流IB1，IB2を断つものである。この
後の期間はＣで示されているが動作的には期間Ｂ
と同じである。 以上の実施例では２石式の電力変換装置につい
て述べたが、本発明はこれに限定されず４石式の
DC／DCコンバータ又は４石式の単相インバータ
に対しても適用可能であることは明らかである。
例を説明する。第１図は本発明の一実施例として
の回路図で第３図に対応し、第２図は同じく第１
図の動作を説明する波形図で第４図に対応する。 第１図においては、第３図に対しさらに、スイ
ツチング素子１，２がOFFしている時には等分
の電圧が印加されるようにダイオード３，４と並
列に抵抗９，１０をもうけ、かつ電源電圧が過大
になつたことを検出する過電圧検出器１１を設け
たものである。抵抗９，１０は等しい抵抗値と
し、損失を小さくするために高抵抗値とするが、
スイツチング素子の漏洩電流分を無視しうるよう
に素子の抵抗値より充分小さい値とする。 なおこの抵抗９，１０はそれぞれスイツチング
素子１，２と並列に設けることもできる。また個
数は２個に限定されるものではなく讃えば電源ラ
イン０２，０３間に等しい値の２個直列の抵抗を
２組接続し、この直列抵抗の各中点（中央の接続
点）をそれぞれトランス５と１次巻線の各端につ
ないでもよい。 次に第２図において０は電源電圧VSの定常波
形である。第２図の期間Ａは第４図の場合と同様
である。期間Ｂは基本的には第４図の場合と同様
であるが、負極電流、即ち２次電流I2が小さく、
図示してないがこの期間Ｂ中に０となる場合、ま
たは後述の期間Ｃ、つまり過大な電源電圧VSの
検出に基づいて時点ｔ１でスイツチング素子１，
２をOFFしたのち２次電流I2が０となつた時点ｔ
２以後において素子１，２には等しい電圧（電源
電圧VSの1/2）が印加される点が異なる。 但し期間Ｂ又はＣにおいて２次電流I2が流れて
いる間は、トランス５の１次巻線の両端にはコン
デンサ７の両端電圧に対応する第１図の実線矢印
と逆向きの電圧V1が発生しており、この値はダ
イオード３，４の導通の有無にかかわらず電源電
圧VSに等しいかまたはこれをやや下回る値であ
り、１次巻線の両端の電位はそれぞれ当該の端に
接続されたダイオード側の電源ラインの電位より
大きくへだたることはない。従つてこのときの素
子１，２の両端電圧はほぼ電源電圧VSに等しい。 さて期間Ｂ又はＣにおいて２次電流I2が０とな
つたのち、第３図の回路で図示していないがスイ
ツチング素子１と２の漏洩抵抗分のバラツキによ
つて素子毎の印加電圧にアンバランスが生じてく
る。これに対し第１図の回路では、抵抗９，１０
の値は高抵抗ではあつても、素子１，２の漏洩抵
抗（素子のOFF時の洩れ電流によつて定まる抵
抗）より充分小さく、このためトランス５の１次
巻線の電位は素子１，２の漏洩抵抗の値と無関係
に、この抵抗９，１０によつて電源ライン０２，
０３間電位のほぼ中央点の電位に維持され、従つ
てスイツチング素子１，２の両端電圧は電源電圧
VSの1/2となるものである。 次にスイツチング素子１，２が同時にOFFし
た瞬間にはトランス５の１次巻線にはその漏洩イ
ンダクタンスを含む全インダクタンスによつて第
１図の実線矢印の向きと逆方向の電圧が発生し、
ダイオード３，４が導通してトランスの１次巻線
の両端電位はそれぞれ電源ライン０２，０３上の
ａ，ｂ点の電位に等しくなる。従つてスイツチン
グ素子１，２にはａ，ｂ点間の電圧が印加される
が、これは前述のように直流電源０１の定常電源
電圧VSに対し跳上り電圧が加わつたものとなる。 この素子１，２の印加電圧を安全な値に保つた
め、制御回路１１は過電圧検出器１１を介し電源
ライン０２，０３間の定常電圧VSを監視し、第
２図時点ｔ１のように期間Ａ（素子１，２のON
期間）に定常の電源電圧VSの値が所定の限界電
圧VMに対して達したときは素子１，２に与える
べきベース電流IB1，IB2を断つものである。この
後の期間はＣで示されているが動作的には期間Ｂ
と同じである。 以上の実施例では２石式の電力変換装置につい
て述べたが、本発明はこれに限定されず４石式の
DC／DCコンバータ又は４石式の単相インバータ
に対しても適用可能であることは明らかである。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれ
ば、直流電源電圧の異常な過電圧を検出してスイ
ツチング素子をOFFさせ、更にOFF時にスイツ
チング素子にかかる電源電圧を分圧抵抗を介して
等分にしたことにより低い耐圧のスイツチング素
子を選択することができる効果がある。
ば、直流電源電圧の異常な過電圧を検出してスイ
ツチング素子をOFFさせ、更にOFF時にスイツ
チング素子にかかる電源電圧を分圧抵抗を介して
等分にしたことにより低い耐圧のスイツチング素
子を選択することができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例としての回路図、第
２図は同じく第１図の動作を説明するための波形
図、第３図は従来の回路図の例で第１図に対応
し、第４図は第３図の動作を説明する波形図で第
２図に対応する。 ０１：直流電源、０２，０３：電源ライン、
１，２：スイツチング素子、３，４：ダイオー
ド、５：トランス、８：制御回路、９，１０：抵
抗、１１：過電圧検出器。
２図は同じく第１図の動作を説明するための波形
図、第３図は従来の回路図の例で第１図に対応
し、第４図は第３図の動作を説明する波形図で第
２図に対応する。 ０１：直流電源、０２，０３：電源ライン、
１，２：スイツチング素子、３，４：ダイオー
ド、５：トランス、８：制御回路、９，１０：抵
抗、１１：過電圧検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ トランスの１次巻線の両端をそれぞれ直流電
源ライン間に開閉接続するスイツチング素子を備
え、トランスの２次巻線から変換電力を取出す変
換装置において、 前記１次巻線の両端と直流電源ラインとの間に
設けられ、前記スイツチング素子の全てをオフし
た状態における１次巻線の電位を直流電源ライン
間のほぼ中央の電位に保持する少なくとも２つの
抵抗と、直流電源ライン間の電圧が所定値を越え
たことを判別し、前記スイツチング素子の全てを
オフする手段と、を備えたことを特徴とする電力
変換装置の過電圧保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27833785A JPS62138063A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 電力変換装置の過電圧保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27833785A JPS62138063A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 電力変換装置の過電圧保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138063A JPS62138063A (ja) | 1987-06-20 |
| JPH041591B2 true JPH041591B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=17595925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27833785A Granted JPS62138063A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 電力変換装置の過電圧保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138063A (ja) |
-
1985
- 1985-12-11 JP JP27833785A patent/JPS62138063A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62138063A (ja) | 1987-06-20 |
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