JPH0662570A - 共振形dc−dcコンバータ - Google Patents

共振形dc−dcコンバータ

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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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JP
Japan
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capacitor
converter
secondary side
resonance
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20658992A
Other languages
English (en)
Inventor
Kouichi Makinose
公一 牧野瀬
Yasuyuki Mizobuchi
康之 溝渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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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
2 )を備え、二次側の2個のコンデンサCr1、Cr2
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

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【0004】このような共振形のコンバータでは、電流
Lr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
1 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。
【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。
【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。
【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
1 、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
r に電流が流れると、2つのコンデンサCr1、Cr2
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
r1、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
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
1 、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。
【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。
【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。
【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
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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図4】従来の共振形DC−DCコンバータの回路図で
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。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP20658992A 1992-08-03 1992-08-03 共振形dc−dcコンバータ Withdrawn JPH0662570A (ja)

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JP20658992A JPH0662570A (ja) 1992-08-03 1992-08-03 共振形dc−dcコンバータ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
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Effective date: 19991005