JPH0574192U - 直流／直流変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １次直流電圧を入力端子に接続する際に極性
を逆接続したときの保護回路を改良した直流／直流変換
装置を提供するにある。 【構成】 １次直流電圧が入力される一対の入力端子
と、保護抵抗及びコンデンサが並列に接続された並列回
路がスイッチ素子と直列に接続されて先の入力端子の間
に接続された第１直列回路と、トランスの１次巻線がス
イッチング素子と直列に接続されて先の並列回路に並列
に接続された第２直列回路と、アノードが入力端子の正
極側に接続されたダイオードと制限抵抗とが直列に接続
されて先のスイッチ素子に並列に接続された保護回路
と、先の１次直流電圧の投入後所定時間を経過して先の
スイッチ素子を制御する制御回路と、先のスイッチング
素子を開閉するスイッチング回路とを有し、先のトラン
スの２次巻線から２次直流電圧を得るようにしたもので
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、１次直流電圧を一旦交流電圧に変換して直流的に絶縁し再度２次直 流電圧に変換する直流／直流変換装置に係り、特に、１次直流電圧を入力端子に 接続する際に極性を逆接続したときの保護回路を改良した直流／直流変換装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の直流／直流変換装置の構成を示す回路図である。Ｅ_Sは直流電圧 Ｅ１を有する直流電源である。この直流電源Ｅ_SはスイッチＳＷ１を介して入力 端子Ｔ１、Ｔ２に接続されている。

【０００３】 この入力端子Ｔ１、Ｔ２には、フューズＦ１、ダイオードＤ１、制限抵抗Ｒ１ 、保護抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路ＰＣ１が直列に接続された直列回 路ＳＣ１が直列に接続されている。

【０００４】 さらに、制限抵抗Ｒ１の両端にはサイリスタＱ１が並列に接続されている。こ のダイオードＤ１は正極性の入力端子Ｔ１側をアノードとする極性で接続されて いる。

【０００５】 この並列回路ＰＣ１の両端にはトランスＴＲの１次巻線Ｎ１とＭＯＳ形ＦＥＴ で構成されたスイッチ素子Ｑ２が直列に接続された直列回路ＳＣ２が接続されて いる。そして、このスイッチ素子Ｑ２の制御端子であるゲートにはスイッチング 回路ＳＷＣからスイッチ素子Ｑ２をオン／オフ制御する制御電圧Ｖ_C1が印加され ている。

【０００６】 このトランスＴＲの２次巻線Ｎ２に発生した交流電圧はダイオードＤ２、Ｄ３ で整流されてインダクタンスＬ１とコンデンサＣ２で平滑されて出力端子Ｔ３、 Ｔ４に直流電圧Ｅ２として出力される。

【０００７】 また、トランスＴＲの３次巻線Ｎ３に発生した交流電圧はダイオードＤ４、Ｄ ５で整流されてインダクタンスＬ２とコンデンサＣ３で平滑されて抵抗Ｒ３を介 してサイリスタＱ１のゲートに印加され、サイリスタＱ１を開閉制御する。

【０００８】 次に、以上のように構成された直流／直流変換装置の動作について説明する。 まず、直流電源Ｅ_Sが図４に示すように正しい極性で接続された場合について説 明する。

【０００９】 外部のスイッチＳＷ１をオンすると、当初はコンデンサＣ１の両端の電圧はゼ ロであるので、サイリスタＱ１のゲート電流は流れずサイリスタＱ１はオフ状態 にある。

【００１０】 したがって、入力電流Ｉ₁はダイオードＤ１、制限抵抗Ｒ１を流れコンデンサ Ｃ１を充電する。制限抵抗Ｒ１はコンデンサＣ１の静電容量が大きいので、電源 投入の際に発生す突入電流を制限する。

【００１１】 コンデンサＣ１の端子電圧が上昇すると、スイッチング回路ＳＷＣによる制御 電圧Ｖ_C1によりスイッチ素子Ｑ２がオン／オフを開始し、２次側と３次側のコン デンサＣ２とＣ３を充電する。

【００１２】 コンデンサＣ３の電圧が所定の値に達すると抵抗Ｒ３を介してサイリスタＱ１ のゲートにゲート電流を流してサイリスタＱ１をオンさせる。 サイリスタＱ１がオンになると、制限抵抗Ｒ１を流れていた入力電流Ｉ₁は大 部分がサイリスタＱ１側を流れるようになり制限抵抗Ｒ１でのムダな損失を低減 させる。

【００１３】 次に、直流電源Ｅ_Sが入力端子Ｔ１、Ｔ２に逆極性で接続された場合は、保護 抵抗Ｒ２を介してダイオードＤ１に逆極性の直流電源Ｅ_Sが印加されるので，直 列回路ＳＣ１には電流が流れず逆極性保護が達成される。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、以上のような直流／直流変換装置は、ダイオードＤ１には定常 状態でも入力電流Ｉ₁が流れるので、（入力電流Ｉ₁）Ｘ（順方向電圧）の電力が このダイオードＤ１で常時消費されていることとなり、このため発熱が大きくな ると放熱板を取り付けるなどの複雑な構成にしなければならないという問題があ る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、以上の課題を解決するための構成として、１次直流電圧が入力され る一対の入力端子と、保護抵抗及びコンデンサが並列に接続された並列回路がス イッチ素子と直列に接続されて先の入力端子の間に接続された第１直列回路と、 トランスの１次巻線がスイッチング素子と直列に接続されて先の並列回路に並列 に接続された第２直列回路と、アノードが入力端子の正極側に接続されたダイオ ードと制限抵抗とが直列に接続されて先のスイッチ素子に並列に接続された保護 回路と、先の１次直流電圧の投入後所定時間を経過して先のスイッチ素子を制御 する制御回路と、先のスイッチング素子を開閉するスイッチング回路とを有し、 先のトランスの２次巻線から２次直流電圧を得るようにしたものである。

【００１６】

【作 用】

一対の入力端子には１次直流電圧が入力される。これにより、アノードが入力 端子の正極側に接続されたダイオードと制限抵抗を介して保護抵抗及びコンデン サが並列に接続された並列回路に入力電流が流されてコンデンサの両端の電圧が 上昇する。

【００１７】 コンデンサの両端の電圧が上昇すると、スイッチング回路から出力される制御 電圧によりスイッチング素子がオン／オフを繰り返してトランスの２次巻線に交 流電圧を発生させこれにより２次直流電圧を出力させる。

【００１８】 同時に、コンデンサの両端の電圧の上昇により、これを検出してスイッチ素子 をオンとして保護回路側からスイッチ素子側に転流させる。これにより、ダイオ ードと制限抵抗に流れる電流を大幅に低減させ、定常状態で発生する不要な電力 消費を避けることができる。逆極性の電圧印加に対してはダイオードがこれを阻 止する。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。図１は本考案の１実施例 の構成を示す回路図である。なお、図４に示す従来の直流／直流変換装置と同一 の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。

【００２０】 入力端子Ｔ１、Ｔ２には、フューズＦ１、スイッチ素子Ｑ１、保護抵抗Ｒ２と コンデンサＣ１との並列回路ＰＣ１が直列に接続された直列回路ＳＣ３が構成さ れている。

【００２１】 入力端子Ｔ１側がアノードになるように接続されたダイオードＤ６と制限抵抗 Ｒ４とが直列に接続された保護回路ＰＲＣがスイッチ素子Ｑ１の両端に並列に接 続されている。その他の構成は、ほぼ図４に示す直流／直流変換装置と同一の構 成である。

【００２２】 以上の構成によれば、直流電源Ｅ_Sが正常に接続されているときは、スイッチ ＳＷ１をオンにすると、フューズＦ１、スイッチ素子Ｑ１、保護抵抗Ｒ２とコン デンサＣ１との並列回路ＰＣ１に入力電流Ｉ₁が流れる。

【００２３】 これにより、並列回路ＰＣ１の両端の電圧が上昇し、さらにスイッチング回路 ＳＷＣから制御電圧Ｖ_C1がスイッチ素子Ｑ２のゲートに印加されてオン／オフさ れ、２次巻線Ｎ２、３次巻線Ｎ３にそれぞれ交流電圧を発生させる。

【００２４】 ２次巻線Ｎ２に発生された交流電圧は整流されて２次の直流電圧Ｅ２とされ、 ３次巻線Ｎ３に発生された交流電圧は整流され、抵抗Ｒ３を介してサイリスタＱ １をオンにする。

【００２５】 サイリスタＱ１がオンになると、これまで保護回路ＰＲＣに流れていた入力電 流Ｉ₁はサイリスタＱ１側に転流し、以後サイリスタＱ１に流れ続ける。このた め、定常状態では殆ど保護回路ＰＲＣに電流が流れず、ダイオードＤ６、制限抵 抗Ｒ４での電力損失を伴うことはない。

【００２６】 また、直流電源Ｅ_Sが逆極性で接続されたときは、ダイオードＤ６、保護抵抗 Ｒ２で電流の流れが阻止され、電圧が確立することはない。 図２は本考案の他の実施例の構成を示す部分回路図である。この場合はサイリ スタＱ１の代りにリレーを用いた例を示している。

【００２７】 入力端子Ｔ１、Ｔ２には、フューズＦ１を介してリレーＲＬが接続され、その 接点であるスイッチＳＷ２は保護回路ＰＲＣの両端に接続されている。フューズ Ｆ１、スイッチＳＷ２、並列回路ＰＣ１は直列に接続されて直列回路ＳＣ４を構 成する。

【００２８】 この場合は、スイッチＳＷ１をオンにした後、リレーＲＬには動作の遅れがあ るので、スイッチＳＷ２がオンするときにはコンデンサＣ１はある程度充電され ており、制限抵抗Ｒ４で電源投入の際の突入電流を図１に示す場合に比べて小さ くすることができる。

【００２９】 スイッチＳＷ２がオンになると入力電流Ｉ₁はスイッチＳＷ２を流れ、保護回 路ＰＲＣには流れなくなる。スイッチＳＷ２のオン抵抗は極めて小さいので、こ の入力電流Ｉ₁によるスイッチＳＷ２での損失は小さい。

【００３０】 図１に示すサイリスタＱ１の場合は、アノード・カソード間に１Ｖ前後の電圧 が発生するので、一部保護回路ＰＲＣに電流が流れ、対応する電力損失が生じる が、図２の場合はこれに比べて電力損失が小さい。

【００３１】 図３は本考案の第３の実施例を示す部分実施例の構成を示す。この場合はスイ ッチ素子としてＦＥＴＱ３を用いた例を示している。 保護回路ＰＲＣの両端にはサイリスタＱ１の代りにＦＥＴのドレインとソース が接続され、そのゲートは３次巻線Ｎ３に発生する交流電圧を整流した電圧で制 御される。

【００３２】 動作は図１に示す場合と同様であるが、サイリスタＱ１はそのアノード・カソ ード間に１Ｖ前後の電圧がありエネルギーロスを生じるが、ＦＥＴはそのオン抵 抗が数１０ｍΩと小さいものがあり、よりエネルギーロスを小さくできる。

【００３３】

【考案の効果】

以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によれば、電源が定常状態 に達したときにダイオードに並列に接続したスイッチ素子をオンにしてダイオー ドに入力電流が流れないように構成したので、ダイオードでの消費電力を極めて 小さくすることができ、全体として直流／直流変換装置の効率を向上させること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例の構成を示す回路図である。

【図２】図１に示す実施例の一部を変形した構成を示す
部分回路図である。

【図３】図１に示す実施例の一部を変形した構成を示す
他の部分回路図である。

【図４】従来の直流／直流変換装置の構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

Ｅ_S 直流電源 Ｑ１ サイリスタ Ｑ２ スイッチ素子 Ｑ３ ＦＥＴ ＴＲ トランス ＰＲＣ 保護回路 ＰＣ１ 並列回路 ＳＣ１〜ＳＣ４ 直列回路 Ｒ１、Ｒ４ 制限抵抗 Ｒ２ 保護抵抗 ＳＷＣ スイッチング回路 ＲＬ リレー ＳＷ２ スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】１次直流電圧が入力される一対の入力端子
   と、保護抵抗及びコンデンサが並列に接続された並列回
   路がスイッチ素子と直列に接続されて前記入力端子の間
   に接続された第１直列回路と、トランスの１次巻線がス
   イッチング素子と直列に接続されて前記並列回路に並列
   に接続された第２直列回路と、アノードが入力端子の正
   極側に接続されたダイオードと制限抵抗とが直列に接続
   されて前記スイッチ素子に並列に接続された保護回路
   と、前記１次直流電圧の投入後所定時間を経過して前記
   スイッチ素子を制御する制御回路と、前記スイッチング
   素子を開閉するスイッチング回路とを有し、前記トラン
   スの２次巻線から２次直流電圧を得ることを特徴とする
   直流／直流変換装置。