JPH0662570A - 共振形dc−dcコンバータ - Google Patents
共振形dc−dcコンバータInfo
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- JPH0662570A JPH0662570A JP20658992A JP20658992A JPH0662570A JP H0662570 A JPH0662570 A JP H0662570A JP 20658992 A JP20658992 A JP 20658992A JP 20658992 A JP20658992 A JP 20658992A JP H0662570 A JPH0662570 A JP H0662570A
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- Japan
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- converter
- secondary side
- resonance
- circuit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】一般に直流電圧源として使用される共振形DC
−DCコンバータにおいて、共振回路の二次側を構成す
る各素子に要求される耐圧を低くする。 【構成】トランスTにより一次側と二次側とで絶縁され
た構造を有する共振回路R(一次側:直流電源E、スイ
ッチSW、ツェナーダイオードVZ 、インダクタLr ;
二次側:コンデンサCr1、Cr2、ダイオードD1 、
D2 )を備え、二次側の2個のコンデンサCr1、Cr2は
2直列に接続された構成となっている。2個のコンデン
サCr1、Cr2のそれぞれにかかる電圧を加算したもの
が、従来の1個のコンデンサCr にかかる電圧に等し
い。
−DCコンバータにおいて、共振回路の二次側を構成す
る各素子に要求される耐圧を低くする。 【構成】トランスTにより一次側と二次側とで絶縁され
た構造を有する共振回路R(一次側:直流電源E、スイ
ッチSW、ツェナーダイオードVZ 、インダクタLr ;
二次側:コンデンサCr1、Cr2、ダイオードD1 、
D2 )を備え、二次側の2個のコンデンサCr1、Cr2は
2直列に接続された構成となっている。2個のコンデン
サCr1、Cr2のそれぞれにかかる電圧を加算したもの
が、従来の1個のコンデンサCr にかかる電圧に等し
い。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に直流電圧源とし
て使用される共振形DC−DCコンバータに関する。
て使用される共振形DC−DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】図4に、従来の共振形DC−DCコンバ
ータの回路構成を示す。この回路は、トランスTにより
一次側と二次側とで絶縁された構造を有する共振回路R
(一次側:直流電源E、スイッチSW、ツェナーダイオ
ードVZ 、インダクタLr ;二次側:コンデンサCr 、
ダイオードD1 )と、該共振回路Rの出力電圧の直流成
分を取り出すローパスフィルタF(ダイオードD2 、イ
ンダクタLF 、コンデンサCF )とから構成されてい
る。なお、上記ツェナーダイオードVZ は、トランスT
の励磁電流をリセットするためのものである。また、ト
ランスTの巻数比を1:nとする。
ータの回路構成を示す。この回路は、トランスTにより
一次側と二次側とで絶縁された構造を有する共振回路R
(一次側:直流電源E、スイッチSW、ツェナーダイオ
ードVZ 、インダクタLr ;二次側:コンデンサCr 、
ダイオードD1 )と、該共振回路Rの出力電圧の直流成
分を取り出すローパスフィルタF(ダイオードD2 、イ
ンダクタLF 、コンデンサCF )とから構成されてい
る。なお、上記ツェナーダイオードVZ は、トランスT
の励磁電流をリセットするためのものである。また、ト
ランスTの巻数比を1:nとする。
【0003】上記構成からなる回路における軽負荷時と
最大負荷時の動作を、それぞれ図5(a)、(b)に示
す。例えば軽負荷時においては、まず、スイッチSWを
オンすると、インダクタLr とコンデンサCr とで共振
を起こそうとするので、インダクタLr を介して電流I
Lrが徐々に流れ始め、この電流ILrはピークを通過した
後にゼロになる。この間、コンデンサCr では充電が行
われ、電流ILrがゼロになった時点で、コンデンサCr
の充電電圧VCrは最大2nE(Eは直流電源Eの出力電
圧)となる。そして今度は、電流ILrが逆流しようとす
るが、この逆流はダイオードD1 によって阻止されるの
で、コンデンサCr に上記電圧2nEが保持され、一
方、トランスTの二次側コイルにかかる電圧VL2は2n
Eから−nVZ (VZ はツェナーダイオードVZ にかか
る電圧)へ急激に切り換わる。その後、ローパスフィル
タFの出力端に負荷(不図示)が接続されているので、
コンデンサCr は徐々に放電を開始する。コンデンサC
r の放電が終了した状態で、再度スイッチSWをオンす
る。以上の動作を繰り返すことで、ローパスフィルタF
の出力端からは、サイン波状の直流電圧が得られる。
最大負荷時の動作を、それぞれ図5(a)、(b)に示
す。例えば軽負荷時においては、まず、スイッチSWを
オンすると、インダクタLr とコンデンサCr とで共振
を起こそうとするので、インダクタLr を介して電流I
Lrが徐々に流れ始め、この電流ILrはピークを通過した
後にゼロになる。この間、コンデンサCr では充電が行
われ、電流ILrがゼロになった時点で、コンデンサCr
の充電電圧VCrは最大2nE(Eは直流電源Eの出力電
圧)となる。そして今度は、電流ILrが逆流しようとす
るが、この逆流はダイオードD1 によって阻止されるの
で、コンデンサCr に上記電圧2nEが保持され、一
方、トランスTの二次側コイルにかかる電圧VL2は2n
Eから−nVZ (VZ はツェナーダイオードVZ にかか
る電圧)へ急激に切り換わる。その後、ローパスフィル
タFの出力端に負荷(不図示)が接続されているので、
コンデンサCr は徐々に放電を開始する。コンデンサC
r の放電が終了した状態で、再度スイッチSWをオンす
る。以上の動作を繰り返すことで、ローパスフィルタF
の出力端からは、サイン波状の直流電圧が得られる。
【0004】このような共振形のコンバータでは、電流
ILrの立上りがサイン波状に緩やかになるので、スイッ
チSWによるスイッチングロスをかなり低く抑えること
ができるという利点を有している。
ILrの立上りがサイン波状に緩やかになるので、スイッ
チSWによるスイッチングロスをかなり低く抑えること
ができるという利点を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の共振形DC
−DCコンバータでは、図5(a)からも明らかなよう
に、ダイオードD1 には最大で2nE+nVZ もの大き
な電圧がかかり、よってダイオードD1 には非常に大き
な耐圧が要求されることになる。ところが、ダイオード
D1 の耐圧を大きくすると、そのリカバリータイムが増
加し、その結果、ダイオードD1 の熱損失が大きくな
り、また、一次側へのサージ電圧を誘起するといった問
題も起こってくる。
−DCコンバータでは、図5(a)からも明らかなよう
に、ダイオードD1 には最大で2nE+nVZ もの大き
な電圧がかかり、よってダイオードD1 には非常に大き
な耐圧が要求されることになる。ところが、ダイオード
D1 の耐圧を大きくすると、そのリカバリータイムが増
加し、その結果、ダイオードD1 の熱損失が大きくな
り、また、一次側へのサージ電圧を誘起するといった問
題も起こってくる。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、共振
回路の二次側を構成する各素子に要求される耐圧を低く
することの可能な共振形DC−DCコンバータを提供す
ることを目的とする。
回路の二次側を構成する各素子に要求される耐圧を低く
することの可能な共振形DC−DCコンバータを提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランスを介
して該トランスの一次側に配置されたインダクタと二次
側に配置されたコンデンサとを備えた共振回路を有する
共振形DC−DCコンバータにおいて、前記二次側のコ
ンデンサをn直列(nは2以上の整数)としたことを特
徴とするものである。
して該トランスの一次側に配置されたインダクタと二次
側に配置されたコンデンサとを備えた共振回路を有する
共振形DC−DCコンバータにおいて、前記二次側のコ
ンデンサをn直列(nは2以上の整数)としたことを特
徴とするものである。
【0008】
【作用】トランスの二次側には、n個のコンデンサが直
列に配置されるので、各コンデンサには、1個のコンデ
ンサのみを備えた従来の回路(図4参照)と比べ、その
1/nだけの電圧がかかる。従って、二次側に配置され
た上記各コンデンサの耐圧や、これら各コンデンサ毎に
必要とされる逆流阻止用のダイオード(図4のダイオー
ドD1 に相当)の耐圧は、従来の1/nで済むことにな
る。
列に配置されるので、各コンデンサには、1個のコンデ
ンサのみを備えた従来の回路(図4参照)と比べ、その
1/nだけの電圧がかかる。従って、二次側に配置され
た上記各コンデンサの耐圧や、これら各コンデンサ毎に
必要とされる逆流阻止用のダイオード(図4のダイオー
ドD1 に相当)の耐圧は、従来の1/nで済むことにな
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1に、本発明の共振形DC−DC
コンバータの一実施例の回路構成を示す。同図に示すよ
うに、本実施例の回路は、トランスTにより一次側と二
次側とで絶縁された構造を有する共振回路R(一次側:
直流電源E、スイッチSW、ツェナーダイオードVZ 、
インダクタLr ;二次側:コンデンサCr1、Cr2、ダイ
オードD1 、D2 )と、該共振回路Rの出力電圧の直流
成分を取り出すローパスフィルタF(ダイオードD3 、
インダクタLF 、コンデンサCF )とから構成されてい
る。そして、共振回路RにおけるトランスTの二次側
は、2直列に接続された構成となっている。すなわち、
トランスTの二次側コイルを二分割したもののそれぞれ
にコンデンサCr1、Cr2と逆流防止用のダイオード
D1 、D2 が接続され、更に2個のコンデンサCr1、C
r2が直列接続されている。なお、ここでは、図4に示し
た従来の回路と同特性を実現するために、トランスTの
それぞれの巻数比を1:n/2とし、かつ、Cr1=Cr2
=Cr (従来の回路の定数)としてある。その他の構成
は、図4に示した従来の回路と同一である。
しながら説明する。図1に、本発明の共振形DC−DC
コンバータの一実施例の回路構成を示す。同図に示すよ
うに、本実施例の回路は、トランスTにより一次側と二
次側とで絶縁された構造を有する共振回路R(一次側:
直流電源E、スイッチSW、ツェナーダイオードVZ 、
インダクタLr ;二次側:コンデンサCr1、Cr2、ダイ
オードD1 、D2 )と、該共振回路Rの出力電圧の直流
成分を取り出すローパスフィルタF(ダイオードD3 、
インダクタLF 、コンデンサCF )とから構成されてい
る。そして、共振回路RにおけるトランスTの二次側
は、2直列に接続された構成となっている。すなわち、
トランスTの二次側コイルを二分割したもののそれぞれ
にコンデンサCr1、Cr2と逆流防止用のダイオード
D1 、D2 が接続され、更に2個のコンデンサCr1、C
r2が直列接続されている。なお、ここでは、図4に示し
た従来の回路と同特性を実現するために、トランスTの
それぞれの巻数比を1:n/2とし、かつ、Cr1=Cr2
=Cr (従来の回路の定数)としてある。その他の構成
は、図4に示した従来の回路と同一である。
【0010】上記構成からなる本実施例の回路では、ト
ランスTの一次側から見ると、スイッチSWのオン、オ
フに従って、図5に示したような共振を伴う動作(この
動作については前述した通りなので、ここでは省略す
る)が、2つのコンデンサCr1、Cr2の並列回路とイン
ダクタLr との間で同時に起こる。すなわち、一次側か
ら見ると、コンデンサCr1とコンデンサCr2とは並列に
なっているので、スイッチSWのオンによりインダクタ
Lr に電流が流れると、2つのコンデンサCr1、Cr2に
も同時に同様な電流が流れるようになる。この時、トラ
ンスTの二次側だけを考えると、2つのコンデンサ
Cr1、Cr2のそれぞれの充電電圧を加算したものが二次
側全体の充電電圧となり、これは、図4に示した回路に
おける1個のコンデンサCr の充電電圧に等しい。
ランスTの一次側から見ると、スイッチSWのオン、オ
フに従って、図5に示したような共振を伴う動作(この
動作については前述した通りなので、ここでは省略す
る)が、2つのコンデンサCr1、Cr2の並列回路とイン
ダクタLr との間で同時に起こる。すなわち、一次側か
ら見ると、コンデンサCr1とコンデンサCr2とは並列に
なっているので、スイッチSWのオンによりインダクタ
Lr に電流が流れると、2つのコンデンサCr1、Cr2に
も同時に同様な電流が流れるようになる。この時、トラ
ンスTの二次側だけを考えると、2つのコンデンサ
Cr1、Cr2のそれぞれの充電電圧を加算したものが二次
側全体の充電電圧となり、これは、図4に示した回路に
おける1個のコンデンサCr の充電電圧に等しい。
【0011】従って、個々のコンデンサCr1、Cr2に
は、1個のコンデンサCr のみを備えた従来の回路(図
4)と比べ、その半分のみの電圧がかかり、その結果、
各コンデンサCr1、Cr2の耐圧および各ダイオード
D1 、D2 の耐圧は従来の半分(=nE+nVZ /2)
で済む。それに伴い、各ダイオードD1 、D2 のリカバ
リータイムが減少し、その結果、各ダイオードD1 、D
2 の熱損失が減少すると共に一次側へのサージ電圧の誘
起も減少する。
は、1個のコンデンサCr のみを備えた従来の回路(図
4)と比べ、その半分のみの電圧がかかり、その結果、
各コンデンサCr1、Cr2の耐圧および各ダイオード
D1 、D2 の耐圧は従来の半分(=nE+nVZ /2)
で済む。それに伴い、各ダイオードD1 、D2 のリカバ
リータイムが減少し、その結果、各ダイオードD1 、D
2 の熱損失が減少すると共に一次側へのサージ電圧の誘
起も減少する。
【0012】なお、上記実施例では二次側を2直列とし
たが、これに限らず、一般にn直列(nは2以上の整
数)とすることで、所期の目的を達成できる。n直列と
した場合には、各素子に必要な耐圧を1/nまで下げる
ことができる。
たが、これに限らず、一般にn直列(nは2以上の整
数)とすることで、所期の目的を達成できる。n直列と
した場合には、各素子に必要な耐圧を1/nまで下げる
ことができる。
【0013】また、トランスTを1個とせずに、一般に
m個(mはnの約数の1つ)を採用することが可能であ
る。m=2とした場合(2個のトランスT1 、T2 を備
えた場合)の一例を、図2に示す。
m個(mはnの約数の1つ)を採用することが可能であ
る。m=2とした場合(2個のトランスT1 、T2 を備
えた場合)の一例を、図2に示す。
【0014】更に、スイッチSWの数も、1個に限定さ
れるものではなく、i個(i=m)とすることが可能で
ある。i=m=2とした場合(2個のスイッチSW1 、
SW 2 を備えた場合)の一例を、図3に示す。このよう
にスイッチの数を増やすことで、各スイッチに要求され
る電流定格を下げることができる。
れるものではなく、i個(i=m)とすることが可能で
ある。i=m=2とした場合(2個のスイッチSW1 、
SW 2 を備えた場合)の一例を、図3に示す。このよう
にスイッチの数を増やすことで、各スイッチに要求され
る電流定格を下げることができる。
【0015】加えて、上記のようにi個のスイッチを設
けたものにおいて、i≧3であれば、各スイッチのオ
ン、オフのタイミングを少しずつずらすことで、共振回
路Rから出力されるリップル電流を減らして理想的な直
流波形に近づけることができるので、二次側のローパス
フィルタF用のインダクタLF およびコンデンサCF を
小型化することも可能となる。しかも、電源E側へのリ
ップル電流をも減少させることができるので、一次側に
もフィルタが設けられているような場合にも、このフィ
ルタを構成するインダクタやコンデンサの小型化を図る
ことができる。
けたものにおいて、i≧3であれば、各スイッチのオ
ン、オフのタイミングを少しずつずらすことで、共振回
路Rから出力されるリップル電流を減らして理想的な直
流波形に近づけることができるので、二次側のローパス
フィルタF用のインダクタLF およびコンデンサCF を
小型化することも可能となる。しかも、電源E側へのリ
ップル電流をも減少させることができるので、一次側に
もフィルタが設けられているような場合にも、このフィ
ルタを構成するインダクタやコンデンサの小型化を図る
ことができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、二次側のコンデンサを
n直列としたことにより、各コンデンサには従来の1/
nの電圧しかかからず、従って、二次側に配置される上
記各コンデンサやダイオードに要求される耐圧を従来の
1/nまで落とすことができる。その結果、上記ダイオ
ードのリカバリータイムを減少させて、熱損失や一次側
へのサージ電圧の誘起を抑えることができる。
n直列としたことにより、各コンデンサには従来の1/
nの電圧しかかからず、従って、二次側に配置される上
記各コンデンサやダイオードに要求される耐圧を従来の
1/nまで落とすことができる。その結果、上記ダイオ
ードのリカバリータイムを減少させて、熱損失や一次側
へのサージ電圧の誘起を抑えることができる。
【図1】本発明の共振形DC−DCコンバータの一実施
例の回路図である。
例の回路図である。
【図2】本発明の共振形DC−DCコンバータの他の実
施例の回路図である。
施例の回路図である。
【図3】本発明の共振形DC−DCコンバータの更に他
の実施例の回路図である。
の実施例の回路図である。
【図4】従来の共振形DC−DCコンバータの回路図で
ある。
ある。
【図5】上記従来の回路の動作を説明するための波形図
である。
である。
E 直流電源 SW、SW1 、SW2 スイッチ Lr インダクタ T、T1 、T2 トランス D1 、D2 ダイオード Cr1、Cr2 コンデンサ R 共振回路 F ローパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項1】トランスを介して該トランスの一次側に配
置されたインダクタと二次側に配置されたコンデンサと
を備えた共振回路を有する共振形DC−DCコンバータ
において、前記二次側のコンデンサをn直列(nは2以
上の整数)としたことを特徴とする共振形DC−DCコ
ンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20658992A JPH0662570A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 共振形dc−dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20658992A JPH0662570A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 共振形dc−dcコンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0662570A true JPH0662570A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16525909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20658992A Withdrawn JPH0662570A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 共振形dc−dcコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0662570A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012165492A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ダブルフォワード型dc/dcコンバータ |
JP2021132418A (ja) * | 2020-02-18 | 2021-09-09 | Tdk株式会社 | スイッチング電源装置 |
US11923284B2 (en) | 2017-03-27 | 2024-03-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wiring substrate and electronic module |
-
1992
- 1992-08-03 JP JP20658992A patent/JPH0662570A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012165492A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ダブルフォワード型dc/dcコンバータ |
US11923284B2 (en) | 2017-03-27 | 2024-03-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wiring substrate and electronic module |
JP2021132418A (ja) * | 2020-02-18 | 2021-09-09 | Tdk株式会社 | スイッチング電源装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |