JPH06351253A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH06351253A
JPH06351253A JP6045854A JP4585494A JPH06351253A JP H06351253 A JPH06351253 A JP H06351253A JP 6045854 A JP6045854 A JP 6045854A JP 4585494 A JP4585494 A JP 4585494A JP H06351253 A JPH06351253 A JP H06351253A
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JP
Japan
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circuit
switching
bridge circuits
power supply
bridge
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Application number
JP6045854A
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English (en)
Inventor
Ulf Gunnar Carlsson
グンナー カールソン ウルフ
Alex Florent Raymond Buffin
フロレント レイモンド バッフィン アレックス
Marcel Miller
ミラー マルセル
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用する変圧器の寸法及び価格を制限したま
ま電力を大きくする。 【構成】 4辺の各々にスイッチング素子9を有し、一
方の対向角間に変圧器の一次巻線19を有するブリッジ
回路7を少なくとも2つ有するスイッチングユニット3
3が少なくとも2つ並列に接続され、各スイッチングユ
ニット33においてブリッジ回路7を他方の対向角を以
って直列に接続し、この直列接続を、幹線電圧を直流電
圧に変換する入力回路1に接続し、各スイッチングユニ
ットにおいて変圧器コア121によりブリッジ回路の一
次巻線19を互いに結合し、各スイッチングユニットに
おいて前記変圧器コアを介して一次巻線に二次巻線12
3を結合し、各スイッチングユニットの二次巻線を互い
に直列に接続し、各スイッチングユニットのブリッジ回
路数を互いに同じにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、幹線から供給される幹
線電圧を所望の出力電圧に変換するスイッチング電源回
路であって、このスイッチング電源回路が a) 幹線電圧を直流電圧に変換する入力回路と、b)
少なくとも2つのブリッジ回路であって、各ブリッジ
回路が、制御電極を有するスイッチング素子を含む4つ
の分岐と、変圧器の一次巻線と、2つの入力端子とを具
えるこれらブリッジ回路と、c) 前記のスイッチング
素子の制御電極に接続された出力端子を有する制御信号
発生用制御回路と、d) 少なくとも1つの二次巻線を
有する出力回路と、e) 少なくとも2つのブリッジ回
路に共通であり、当該ブリッジ回路と関連する一次巻線
と、当該ブリッジ回路に共通な二次巻線とが設けられた
変圧器コアであって、一次巻線を互いに剛固に結合する
当該変圧器コアとを具えており、前記のブリッジ回路は
これらの入力端子を介して互いに直列に接続され、これ
らブリッジ回路が相俟って、2つの入力端子を有するス
イッチングユニットを構成し、これら2つの入力端子が
前記の入力回路に接続されている当該スイッチング電源
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上述した種類の電源回路は、フィリップ
ス社のカタログ "Philips Power Systems Catalog 1993
"の第22〜23頁に記載されており既知である。この
既知の電源回路は2つのブリッジ回路を有し、これらブ
リッジ回路の一次巻線は共通の変圧器コアを介して互い
に結合されている。その結果、これら一次巻線の両端間
の電圧は常に互いに同じであり、従ってこれら双方のブ
リッジ回路の入力電圧も互いに同じである。この電源回
路を入力回路を介して例えば3相幹線に接続する場合、
入力回路により生ぜしめられる直流電圧は比較的高い。
各ブリッジ回路の入力電圧はこの高い直流電圧の丁度半
分となる為、著しい高い電圧に適していない比較的廉価
な標準のスイッチング素子をブリッジ回路に用いること
ができる。電源回路により生ぜしめるべき電力は主とし
て変圧器における温度上昇によって制限される。電力を
高くするには、大型の変圧器を選択しうるが、この場合
電源回路の大きさ及び価格が不相応に増大する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
する変圧器の寸法及び価格を制限したまま、既知の電源
回路に比べて高い電力を生ぜしめるのに適した前述した
種類の電源回路を提供せんとするにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、幹線から供給
される幹線電圧を所望の出力電圧に変換するスイッチン
グ電源回路であって、このスイッチング電源回路が a) 幹線電圧を直流電圧に変換する入力回路と、b)
少なくとも2つのブリッジ回路であって、各ブリッジ
回路が、制御電極を有するスイッチング素子を含む4つ
の分岐と、変圧器の一次巻線と、2つの入力端子とを具
えるこれらブリッジ回路と、c) 前記のスイッチング
素子の制御電極に接続された出力端子を有する制御信号
発生用制御回路と、d) 少なくとも1つの二次巻線を
有する出力回路と、e) 少なくとも2つのブリッジ回
路に共通であり、当該ブリッジ回路と関連する一次巻線
と、当該ブリッジ回路に共通な二次巻線とが設けられた
変圧器コアであって、一次巻線を互いに剛固に結合する
当該変圧器コアとを具えており、前記のブリッジ回路は
これらの入力端子を介して互いに直列に接続され、これ
らブリッジ回路が相俟って、2つの入力端子を有するス
イッチングユニットを構成し、これら2つの入力端子が
前記の入力回路に接続されている当該スイッチング電源
回路において、互いに等しい個数のブリッジ回路を有す
る少なくとも2つのスイッチングユニットが設けられ、
これらスイッチングユニットの入力端子が電気的に並列
に接続され、前記のスイッチングユニットの各々と関連
する二次巻線が電気的に直列に接続されていることを特
徴とする。
【0005】本発明においては、任意の個数のスイッチ
ングユニットを電気的に並列に接続でき、二次巻線の直
列接続がすべての一次巻線に同じ電流を流すようにする
為、すべてのブリッジ回路が電源回路の全電力に同じ貢
献をする。
【0006】又、本発明は、幹線から供給される幹線電
圧を所望の出力電圧に変換するスイッチング電源回路で
あって、このスイッチング電源回路が a) 幹線電圧を直流電圧に変換する入力回路と、b)
少なくとも2つのブリッジ回路であって、各ブリッジ
回路が、制御電極を有するスイッチング素子を含む4つ
の分岐と、変圧器の一次巻線と、2つの入力端子とを具
えるこれらブリッジ回路と、c) 前記のスイッチング
素子の制御電極に接続された出力端子を有する制御信号
発生用制御回路と、d) 少なくとも1つの二次巻線を
有する出力回路と、e) 少なくとも2つのブリッジ回
路に共通であり、当該ブリッジ回路と関連する一次巻線
と、当該ブリッジ回路に共通な二次巻線とが設けられた
変圧器コアであって、一次巻線を互いに剛固に結合する
当該変圧器コアとを具えており、前記のブリッジ回路は
これらの入力端子を介して互いに直列に接続され、これ
らブリッジ回路が相俟って、2つの入力端子を有するス
イッチングユニットを構成し、これら2つの入力端子が
前記の入力回路に接続されている当該スイッチング電源
回路において、前記のスイッチングユニットと関連する
各ブリッジ回路が、別々の変圧器コア上に設けられた少
なくとも2つの一次巻線を有し、前記の各変圧器コア上
に二次巻線が設けられ、これら二次巻線が電気的に直列
に接続されていることを特徴とする。
【0007】この本発明の各ブリッジ回路は2つの変圧
器を有する為、電力を2倍にしうる。この場合も、すべ
ての一次巻線が同じ電流を流すようにされる。
【0008】以下図面につき説明するに、図1に線図的
に示す既知の電源回路は既知の入力回路1を有し、この
入力回路1には幹線電圧例えば380Vの3相電圧が3
つの入力端子3を経て供給され、この幹線電圧が電源回
路により所望の出力電圧に変換される。この場合入力回
路1は3相整流器を有している。入力回路は単相の幹線
に接続されるようにすることもでき、この場合この入力
回路は例えば米国特許第4916599号明細書に記載
されているように、2つの入力端子3と、平滑フィルタ
を有する又は有さない簡単なブリッジ整流器とを具えて
いる。入力回路1は直流電圧が得られる出力端子5を有
している。
【0009】電源回路は、同じ構造の2つのブリッジ回
路7をも具えている。各ブリッジ回路7は4つの分岐を
有し、各分岐は特にスイッチング素子9を有し、このス
イッチング素子はこの例ではMOSFETを以って構成
され、そのゲート11がスイッチング素子の制御電極と
して作用している。所望に応じ他の既知の型のスイッチ
ング素子、例えばバイポーラトランジスタや、通常のサ
イリスタや、GTOサイリスタを用いることもできる。
各ブリッジ回路7は2つの入力端子13を有し、各ブリ
ッジ回路の一方の入力端子が入力回路1の出力端子5に
接続されている。各ブリッジ回路7の2つの入力端子1
3間にはバッファとして作用するキャパシタ14が接続
されており、ブリッジ回路がその電源電圧をこのバッフ
ァから取出す。制御回路15はスイッチング素子9に対
する制御信号を発生する作用をする。これらの制御信号
は、スイッチング素子9の制御電極11に接続された制
御回路15の出力端子17を経て取出しうる。各ブリッ
ジ回路7は変圧器の一次巻線19をも有している。各ブ
リッジ回路7では、図1の左上側及び右下側に示すスイ
ッチング素子9が第1の対を構成し、他の2つのスイッ
チング素子9が第2の対を構成する。制御回路15は各
ブリッジ回路7において第1の対のスイッチング素子と
第2の対のスイッチング素子とが交互に導通するように
スイッチング素子を制御し、一次巻線19の電流方向が
交互に左から右に且つ右から左になるようにしている。
ブリッジ回路7及び制御回路15の適切な種々の例が既
知であり、例えば米国特許第4916599号明細書に
開示されている。
【0010】2つのブリッグ回路7の一次巻線19は共
通の変圧器コア121上に磁気的に結合されて設けられ
ており、この変圧器コア上には共通の二次巻線123も
設けられ、この二次巻線123が、整流回路125及び
フィルタ27,29と相俟って出力回路を構成し、この
出力回路の出力端子31に直流電圧が生じる。2つのブ
リッジ回路7の一次巻線19は変圧器コア121を介し
て互いに剛固に結合されている。この剛固な結合の為に
且つ2つの一次巻線19の巻回数が等しいという事実の
為に、2つの一次巻線の両端間の電圧もあらゆる条件の
下で互いに同じである。従って、2つのブリッジ回路に
より取出される電力も同じである。2つのブリッジ回路
7は電気的に直列に接続されている。すなわち、一方の
ブリッジ回路の正の入力端子が他方のブリッジ回路の負
の入力端子に接続されている。従って、ブリッジ回路7
の入力端子におけるバッファキャパシタ14も直列に接
続され、これらバッファキャパシタが容量性の分圧器を
構成する。2つの一次巻線19の両端間の電圧は常に互
いに同じであるという事実の結果、2つのバッファキャ
パシタ14の両端間の電圧も互いに等しい。このこと
は、特に入力回路1がその入力端子3を経て380Vの
3相幹線に接続されるようになっている場合に重要なこ
とである。この場合、入力回路1は出力端子5を経て5
40Vの直流電圧を生じる。この電圧は通常のMOSF
ETにとってあまりにも高すぎる為、各ブリッジ回路7
の入力電圧は入力回路1の出力電圧の丁度半分となるよ
うにするのが重要である。図2及び3に示すように共通
の変圧器コア121を介して相互接続された2つ以上の
ブリッジ回路7が相俟ってスイッチングユニットを構成
する。本発明によるこのようなスイッチングユニットは
高電力を生ぜしめるのに適した電源回路の基礎となりう
るものである。
【0011】
【実施例】図2は、2つのスイッチングユニット33を
有する電源回路の本発明実施例を線図的に示し、各スイ
ッチングユニット33が電気的に直列接続された2つの
ブリッジ回路7を有している。図面を簡単とするため
に、スイッチング素子9は簡単なスイッチとして記号的
に示してある。同じ理由で、入力回路1と制御回路15
とはこの図2に示してない。各スイッチングユニット3
3は、関連のブリッジ回路7の直列回路の第1及び最終
入力端子13と一致する2つの入力端子113を有す
る。スイッチングユニット33の入力端子113は接続
リード線35を経て電気的に並列に接続されており、ス
イッチングユニットの各々と関連する二次巻線123は
電気的に直列に接続されている。二次巻線123の直列
接続体は回路37に接続されている。この回路37は、
図1に示す例と同様に、整流回路を有するようにしうる
も、電源回路により交流電圧が供給される外部装置とす
ることもできる。
【0012】図2に示す実施例では、すべての一次巻線
19が二次巻線123と同様に同じ巻回数を有する。そ
の結果、すべての一次巻線19を流れる電流及びこれら
一次巻線19の両端間の電圧がそれぞれ互いに等しく、
すべてのブリッジ回路は電源回路が生じる電力に同じ貢
献を行なう。その結果、電源回路は、ブリッジ回路7が
1個である場合に比べて4倍の電力を生じうる。より高
い電力を望む場合には、スイッチングユニット33の1
個当りのブリッジ回路を一層多くするか、或いはより多
くのスイッチングユニットを所望通りに相互接続する
か、或いはこれらの双方を行なうことにより、ブリッジ
回路7の個数を容易に増やすことができる。
【0013】図3は、電気的に直列に接続された複数
(この場合2個)のブリッジ回路を有するスイッチング
ユニット33を具える本発明電源回路の他の実施例を示
す。この場合も、直列のブリッジ回路の第1ブリッジ回
路7の第1入力端子13と、直列のブリッジ回路の最終
(第2)ブリッジ回路の最終入力端子とがスイッチング
ユニット33の入力端子113を構成する。この電源回
路の図面表示も図2と同様に簡略化した。
【0014】図3に示す実施例では、スイッチングユニ
ット33の一部を形成する各ブリッジ回路7が、別々の
変圧器コア121上に設けた2つの一次巻線19を有す
る。これら変圧器コア121の各々は異なるブリッジ回
路7と関連する一次巻線(本例では2つの一次巻線)1
9に結合されている。これら変圧器コア121の各々に
は、二次巻線123が設けられ、これら二次巻線は電気
的に直列に接続されている。これら二次巻線の直列接続
体は回路37に接続されている。すべての一次巻線19
の巻回数はすべての二次巻線123の巻回数と同様に互
いに等しい。
【0015】図3に示す実施例では、すべての一次巻線
19を流れる電流及びこれら一次巻線の両端間の電圧は
図2の実施例に対して述べたのと同じ理由でそれぞれ互
いに等しい。しかし、本例では、各ブリッジ回路7が別
々の変圧器コア121上に設けられた2つの一次巻線1
9を有する為、各ブリッジ回路は図2の各ブリッジ回路
の2倍の電力を生じうる。従って、図2及び3に示す電
源回路によって生ぜしめられる電力はほぼ等しく、一
方、図3に示す電源回路の素子(スイッチング素子9)
の個数は少なくて足り、従って図3の電源回路は廉価と
なり、しかも一層小型となる。本例のブリッジ回路7の
個数も所望に応じ増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源回路の基礎となる既知の電源回路
を示す回路図である。
【図2】本発明による電源回路の第1実施例を示す回路
図である。
【図3】本発明による電源回路の第2実施例を示す回路
図である。
【符号の説明】
1 入力回路 3 入力回路の入力端子 5 入力回路の出力端子 7 ブリッジ回路 9 スイッチング素子 14 キャパシタ 15 制御回路 19 変圧器の一次巻線 33 スイッチングユニット 121 変圧器コア 123 変圧器の二次巻線
フロントページの続き (72)発明者 アレックス フロレント レイモンド バ ッフィン ベルギー国 ベーエ−1300 リマル クロ ド ロトン 1 (72)発明者 マルセル ミラー ベルギー国 ベーエ−1180 ブリュッセル アヴェニュ シルキュラー 144−ベー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 幹線から供給される幹線電圧を所望の出
    力電圧に変換するスイッチング電源回路であって、この
    スイッチング電源回路が a) 幹線電圧を直流電圧に変換する入力回路(1)
    と、 b) 少なくとも2つのブリッジ回路(7)であって、
    各ブリッジ回路が、制御電極(11)を有するスイッチ
    ング素子(9)を含む4つの分岐と、変圧器の一次巻線
    (19)と、2つの入力端子(13)とを具えるこれら
    ブリッジ回路と、 c) 前記のスイッチング素子の制御電極に接続された
    出力端子(17)を有する制御信号発生用制御回路(1
    5)と、 d) 少なくとも1つの二次巻線(123)を有する出
    力回路と、 e) 少なくとも2つのブリッジ回路に共通であり、当
    該ブリッジ回路と関連する一次巻線と、当該ブリッジ回
    路に共通な二次巻線とが設けられた変圧器コア(12
    1)であって、一次巻線を互いに剛固に結合する当該変
    圧器コア(121)と を具えており、前記のブリッジ回路はこれらの入力端子
    を介して互いに直列に接続され、これらブリッジ回路が
    相俟って、2つの入力端子(113)を有するスイッチ
    ングユニット(33)を構成し、これら2つの入力端子
    が前記の入力回路に接続されている当該スイッチング電
    源回路において、 互いに等しい個数のブリッジ回路(7)を有する少なく
    とも2つのスイッチングユニット(33)が設けられ、
    これらスイッチングユニットの入力端子(113)が電
    気的に並列に接続され、前記のスイッチングユニットの
    各々と関連する二次巻線(123)が電気的に直列に接
    続されていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. 【請求項2】 幹線から供給される幹線電圧を所望の出
    力電圧に変換するスイッチング電源回路であって、この
    スイッチング電源回路が a) 幹線電圧を直流電圧に変換する入力回路(1)
    と、 b) 少なくとも2つのブリッジ回路(7)であって、
    各ブリッジ回路が、制御電極(11)を有するスイッチ
    ング素子(9)を含む4つの分岐と、変圧器の一次巻線
    (19)と、2つの入力端子(13)とを具えるこれら
    ブリッジ回路と、 c) 前記のスイッチング素子の制御電極に接続された
    出力端子(17)を有する制御信号発生用制御回路(1
    5)と、 d) 少なくとも1つの二次巻線(123)を有する出
    力回路と、 e) 少なくとも2つのブリッジ回路に共通であり、当
    該ブリッジ回路と関連する一次巻線と、当該ブリッジ回
    路に共通な二次巻線とが設けられた変圧器コア(12
    1)であって、一次巻線を互いに剛固に結合する当該変
    圧器コア(121)と を具えており、前記のブリッジ回路はこれらの入力端子
    を介して互いに直列に接続され、これらブリッジ回路が
    相俟って、2つの入力端子(113)を有するスイッチ
    ングユニット(33)を構成し、これら2つの入力端子
    が前記の入力回路に接続されている当該スイッチング電
    源回路において、 前記のスイッチングユニット(33)と関連する各ブリ
    ッジ回路が、別々の変圧器コア(121)上に設けられ
    た少なくとも2つの一次巻線(19)を有し、前記の各
    変圧器コア上に二次巻線(123)が設けられ、これら
    二次巻線が電気的に直列に接続されていることを特徴と
    するスイッチング電源回路。
JP6045854A 1993-03-19 1994-03-16 スイッチング電源回路 Pending JPH06351253A (ja)

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NL93200812:1 1993-03-19

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