JPH07123707A - Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converter - Google Patents
Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converterInfo
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- JPH07123707A JPH07123707A JP29887393A JP29887393A JPH07123707A JP H07123707 A JPH07123707 A JP H07123707A JP 29887393 A JP29887393 A JP 29887393A JP 29887393 A JP29887393 A JP 29887393A JP H07123707 A JPH07123707 A JP H07123707A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、DC/DCコンバータ
ーのスイッチング損失を極小に押さえ、かつスナバ回路
損をゼロとするための部分共振回路単位を付加したこと
を特徴とする発明に関することである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an invention characterized by adding a partial resonance circuit unit for minimizing the switching loss of a DC / DC converter and reducing snubber circuit loss to zero. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のPWMチョッパによるDC/DC
コンバータの主スイッチは、例えばハード(強制)スイ
ッチングモードにより、オンオフ制御され、スイッチン
グ損失が大きくDC/DCコンバータの高周波化が困難
であった。又、電磁ノイズレベルが高く適用範囲に制約
があった。2. Description of the Related Art DC / DC by a conventional PWM chopper
The main switch of the converter is ON / OFF controlled by, for example, a hard (forced) switching mode, and switching loss is large, and it is difficult to increase the frequency of the DC / DC converter. Moreover, the electromagnetic noise level was high and the application range was limited.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
様に、ハード(強制)スイッチングモードによるDC/
DCコンバータは、スイッチ素子のターンオン、ターン
オフ時に発生する電圧ストレス(dv/dt値)電流ス
トレス(di/dt値)及びスイッチング損失が大き
く、スイッチング周波数の高周波化に伴い、スイッチン
グ損失が増大し、電圧サージ及び電流サージが発生しや
すくDC/DCコンバータの小型、軽量化及び低損失
化、さらに低電磁ノイズレベル化に限界があった。As described in the prior art, DC / DC in the hard (forced) switching mode is used.
The DC converter has large voltage stress (dv / dt value) current stress (di / dt value) and switching loss that occur when the switch element is turned on and off, and the switching loss increases as the switching frequency becomes higher. Surge and current surge are liable to occur, and there is a limit to downsizing, weight reduction and loss reduction of the DC / DC converter, and further reduction of electromagnetic noise level.
【0004】しかるに本発明は、DC/DCコンバータ
のスイッチ素子のスイッチング損失を低減することによ
り、スイッチング周波数の高周波化を計り、電源機器の
小型、軽量化、低損失化、低電磁ノイズ化を同時に実現
することを目的とするところのものである。However, according to the present invention, by reducing the switching loss of the switching element of the DC / DC converter, the switching frequency can be increased, and at the same time, the power supply equipment can be reduced in size, weight, loss, and electromagnetic noise. It is intended to be realized.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】しかるに本発明の主要構
成要素を説明すると、電源Eより主スイッチング部を
介して、チョークコイルL、コンデンサC、フライホイ
ールダイオードDからなる平滑回路を設けたPWMチ
ョッパDC/DCコンバータに於いて、主スイッチング
部を部分共振タイミング制御する補助スイッチ素子S
aは、転流電圧供給用高周波トランスT、逆流防止ダイ
オードD1を直列に電源Eに結んである。To explain the main components of the present invention, a PWM chopper provided with a smoothing circuit composed of a choke coil L, a capacitor C and a flywheel diode D from a power source E via a main switching section. In the DC / DC converter, an auxiliary switch element S for controlling the partial resonance timing of the main switching part
In a, a high-frequency transformer T for supplying a commutation voltage and a backflow prevention diode D1 are connected in series to a power source E.
【0006】前記トランスTの分割点Pより共振用イン
ダクターLr、共振用コンデンサCrを電源Eのマイナ
ス部に結んでトランス共振回路を構成することにより主
スイッチはターンON時に電圧電流ゼロ動作、ターンO
FF時はゼロ電圧動作をすることを特徴とする部分共振
型定周波PWM制御DC/DCコンバーターに関するも
のである。By connecting the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Cr to the minus portion of the power source E from the division point P of the transformer T to form a transformer resonance circuit, the main switch operates at zero voltage and current at turn-on and turn-on at O.
The present invention relates to a partial resonance type constant frequency PWM control DC / DC converter which is characterized by zero voltage operation during FF.
【0007】また、共振用インダクタLrは、高周波ト
ランスTの寄生リーケージインダクタとして利用するこ
とができるのでトランスTに含めることも出来る。Since the resonance inductor Lr can be used as a parasitic leakage inductor of the high frequency transformer T, it can be included in the transformer T.
【0008】[0008]
【動作】本発明のDC/DCコンバータの動作モード
を、図2、図3により、以下に説明する。[Operation] The operation mode of the DC / DC converter of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0009】まず、補助スイッチ素子Sa ON、主ス
イッチ素子So OFFの に固定され、その分割点PからインダクタLrを通して
流れる電流ilrは平滑インダクタに流れているチョー
ク入力フィルタの電流Ioを超えるまでコンデンサCr
両端電圧VcrはフライホイールダイオードDの順方向
電圧にクランプされる。First, the auxiliary switch element Sa ON and the main switch element So OFF The current ilr flowing from the dividing point P through the inductor Lr is fixed to the capacitor Cr until it exceeds the current Io of the choke input filter flowing in the smoothing inductor.
The voltage Vcr between both ends is clamped to the forward voltage of the flywheel diode D.
【0010】次にモード2では、ilrがIoを超える
と共振コンデンサCrに充電電流icr=ilr−Io
が流れ、Vcrが共振の弧を描き上昇を行う。Next, in mode 2, when ilr exceeds Io, the charging current icr = ilr-Io in the resonance capacitor Cr.
Flows and Vcr draws an arc of resonance and rises.
【0011】次にモード3では、Vcrが電源Eの電圧
に到達すると、ダイオードDoが導通し、Lrのエネル
ギーはEに回生されると共に負荷に供給される。Next, in mode 3, when Vcr reaches the voltage of the power source E, the diode Do is rendered conductive, and the energy of Lr is regenerated to E and supplied to the load.
【0012】本モード3の区間内に主スイッチ素子So
を導通する。Within the section of Mode 3, the main switching element So is
To conduct.
【0013】なお、この時には主スイッチ素子Soが導
通する直前は、電圧電流共に0Vである。At this time, both the voltage and the current are 0 V immediately before the main switch element So is turned on.
【0014】次にモード4に於いて、主スイッチ素子S
oの電流は、0Aから徐々に立ち上がり、負荷に供給を
行う。Next, in mode 4, the main switching element S
The current of o gradually rises from 0 A and supplies the load.
【0015】次にモード5の区間は、トランスTの二次
電流が先に0となり、トランスTの寄生リーケージイン
ダクタンスによる一次側のリンギングを防止する為に設
けている。Next, in the section of mode 5, the secondary current of the transformer T first becomes 0, and it is provided to prevent ringing on the primary side due to the parasitic leakage inductance of the transformer T.
【0016】また、ダイオードDrはリーケージインダ
クタのリセットである。The diode Dr is for resetting the leakage inductor.
【0017】次にモード6では、モード5までの部分共
振主スイッチ素子Soのターンオンが終了し、補助スイ
ッチ素子SaをOFFし、主スイッチ素子Soを通して
負荷側に電流を供給する。Next, in mode 6, turn-on of the partial resonance main switching element So up to mode 5 is completed, the auxiliary switching element Sa is turned off, and current is supplied to the load side through the main switching element So.
【0018】次にモード7では、主スイッチ素子Soは
コンデンサCrがある為、ゼロボルトスイッチモードで
ターンオフが行われる。Next, in mode 7, since the main switching element So has the capacitor Cr, it is turned off in the zero volt switching mode.
【0019】次にモード8は、スイッチ素子SoのOF
F期間で、Lの回生電流がフライホイールダイオードD
を通して負荷に供給される区間である。Next, the mode 8 is the OF of the switching element So.
During period F, regenerative current of L is flywheel diode D
Is a section that is supplied to the load through.
【0020】以上の様に、主スイッチ素子Soのターン
オン時は電圧ゼロ、電流ゼロでターンオフ時は電圧ゼ
ロ、補助スイッチ素子Saはターンオン、ターンオフ時
共に電流ゼロの動作モードとなり、主スイッチ素子、補
助スイッチ素子に印加されない。As described above, when the main switch element So is turned on, the voltage is zero, when the current is zero and when it is turned off, the voltage is zero, and when the auxiliary switch element Sa is turned on and off, the current mode is zero. Not applied to the switch element.
【0021】このことににより、スイッチング損失の極
小化、スイッチ素子へのストレスが低減される。As a result, the switching loss is minimized and the stress on the switch element is reduced.
【0022】[0022]
【実施例】実施例について図面を参照すると、図4にお
いて、Vrは基準電圧、Aは誤差増幅器、Fは発振回
路、Pはパルス幅変調回路、Bは遅延シーケンス回路で
あり、トランスTに適当な寄生リーケージインダクタン
スを持たせることにより、共振用インダクタを形成して
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings for an embodiment, in FIG. 4, Vr is a reference voltage, A is an error amplifier, F is an oscillation circuit, P is a pulse width modulation circuit, and B is a delay sequence circuit, which is suitable for a transformer T. A resonant inductor is formed by providing such parasitic leakage inductance.
【0023】出力電圧を基準電圧Vrと比較し、誤差増
幅器Aで、パルス幅変調回路Pにフィードバックし、遅
延シーケンス回路Bを通じて主スイッチング素子Q2、
補助スイッチング素子Q1を駆動することにより、出力
電圧が一定した低ノイズで高性能な部分共振型定周波P
WM制御DC/DCコンバータを構成しているものであ
る。The output voltage is compared with the reference voltage Vr, the error amplifier A feeds it back to the pulse width modulation circuit P, and the delay sequence circuit B feeds the main switching element Q 2 ,
By driving the auxiliary switching element Q 1 , a low-noise, high-performance partial resonance constant frequency P with a constant output voltage
It constitutes a WM-controlled DC / DC converter.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【0025】定周波PWM制御が容易に実現でき、出力
電圧もしくは出力電流のフィードバック信号により、安
定した定電制御や定電流制御が自在にできる他、従来の
制御用ICの導入ができる。Constant frequency PWM control can be easily realized, and stable constant current control and constant current control can be freely performed by a feedback signal of an output voltage or an output current, and a conventional control IC can be introduced.
【0026】なお本発明は降圧型変換を対象としている
が、昇圧型、フォワード型への拡張も可能である。The present invention is intended for step-down conversion, but can be expanded to step-up type and forward type.
【0027】また大容量の高周波リンクDC/DCコン
バータ、高力率コンバータ、スイッチングレギュレー
タ、UPS、アクティブフィルタ、バッテリー充電器、
高圧放電燈用高周波電子安定器等が小型、高効率、低ノ
イズに製作できるため、産業上をはじめ、情報機器用、
航空宇宙用等において有用な発明である。A large capacity high frequency link DC / DC converter, high power factor converter, switching regulator, UPS, active filter, battery charger,
High-frequency electronic ballasts for high-pressure discharge lamps can be manufactured in a small size, with high efficiency and low noise.
It is a useful invention for aerospace applications.
【図1】本発明の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention.
【図2】本発明の回路の各助作モード図である。FIG. 2 is a diagram of each auxiliary mode of the circuit of the present invention.
【図3】本発明の回路定常動作波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of steady-state circuit operation of the present invention.
【図4】本発明の実施回路例図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an implementation circuit of the present invention.
【符号の説明】 主スイッチング部 平滑回路 E 電源 So 主スイッチ素子 Sa 補助スイッチ素子 T トランス D フライホイールダイオード C コンデンサ Cr 共振コンデンサ D1 逆流防止タイオード Dr ダイオード Lr 共振用インダクタ R 負荷 Vr 基準電圧 A 誤差増幅器 F 発振回路 P パルス幅変調回路 B 遅延シーケンス回路[Explanation of symbols] Main switching unit Smoothing circuit E Power source So Main switching device Sa Auxiliary switching device T Transformer D Flywheel diode C Capacitor Cr Resonance capacitor D1 Backflow prevention tire diode Dr diode Lr Resonance inductor R Load Vr Reference voltage A Error amplifier F Oscillation circuit P Pulse width modulation circuit B Delay sequence circuit
Claims (1)
て、チョークコイルL、平滑コンデンサC、フライホイ
ールダイオードDからなる平滑回路を設けた部分共振
PWM制御DC/DCコンバータに於いて、主スイッチ
ング部を部分共振制御する補助スイッチング素子Sa
は、トランスT、逆流防止ダイオードD1を直列に電源
Eに結んである。前記トランスTの分割点Pより共振用
インダクタLr、共振用コンデンサーCrを電源Eのマ
イナス部に結んで共振回路を構成することにより主スイ
ッチはターンON時に電圧電流ゼロ動作、ターンOFF
時はゼロ電圧動作をすることを特徴とする部分共振型定
周波PWMDC/DCコンバーターに関するものであ
る。1. A partial resonance PWM control DC / DC converter provided with a smoothing circuit composed of a choke coil L, a smoothing capacitor C and a flywheel diode D from a DC power source E via a main switching part. Switching element Sa for controlling partial resonance of
Has a transformer T and a backflow prevention diode D1 connected in series to a power source E. By connecting the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Cr to the negative portion of the power source E from the division point P of the transformer T to form a resonance circuit, the main switch operates at zero voltage and current when turned on, and turns off.
The present invention relates to a partial resonance type constant frequency PWM DC / DC converter which is characterized by operating at zero voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29887393A JPH07123707A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29887393A JPH07123707A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07123707A true JPH07123707A (en) | 1995-05-12 |
Family
ID=17865293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29887393A Pending JPH07123707A (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07123707A (en) |
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- 1993-10-21 JP JP29887393A patent/JPH07123707A/en active Pending
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