JPH078138B2 - スイッチング素子回路 - Google Patents
スイッチング素子回路Info
- Publication number
- JPH078138B2 JPH078138B2 JP11710689A JP11710689A JPH078138B2 JP H078138 B2 JPH078138 B2 JP H078138B2 JP 11710689 A JP11710689 A JP 11710689A JP 11710689 A JP11710689 A JP 11710689A JP H078138 B2 JPH078138 B2 JP H078138B2
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- JP
- Japan
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- switching element
- transformer
- capacitor
- primary winding
- circuit
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トランジスタ等のスイッチング素子と変圧
器の一次巻線とを直列にして直流電源に接続し上記変圧
器の２次巻線から出力を取出すようにしたスイッチング
素子回路に関するものである。
器の一次巻線とを直列にして直流電源に接続し上記変圧
器の２次巻線から出力を取出すようにしたスイッチング
素子回路に関するものである。
第３図は例えばCQ出版株式会社昭和60年４月20日発行
「スチッチング・レギュレータ設計ノウハウ」P.175に
記載されたこの種従来のスイッチング素子回路を示す回
路図である。図において、（１）は直流電源、（２）は
直流電源（１）に接続されたコンデンサ、（３）はスイ
ッチング素子としてのトランジスタで、変圧器（４）の
１次巻線（4a）と直列になって直流電源（１）に接続さ
れている。（５）は変圧器（４）の２次巻線（4b）の回
路に挿入された整流ダイオード、（６）はトランジスタ
（３）のベースに入力信号を送出するパルス発生器であ
る。そして、変圧器（４）の一次巻線（4a）にはスナバ
回路を構成するツェナーダイオード（７）、コンデンサ
（８）およびダイオード（９）が接続されている。
「スチッチング・レギュレータ設計ノウハウ」P.175に
記載されたこの種従来のスイッチング素子回路を示す回
路図である。図において、（１）は直流電源、（２）は
直流電源（１）に接続されたコンデンサ、（３）はスイ
ッチング素子としてのトランジスタで、変圧器（４）の
１次巻線（4a）と直列になって直流電源（１）に接続さ
れている。（５）は変圧器（４）の２次巻線（4b）の回
路に挿入された整流ダイオード、（６）はトランジスタ
（３）のベースに入力信号を送出するパルス発生器であ
る。そして、変圧器（４）の一次巻線（4a）にはスナバ
回路を構成するツェナーダイオード（７）、コンデンサ
（８）およびダイオード（９）が接続されている。
次に動作を、各部の波形を示す第４図とともに説明す
る。先ず、時刻ｔ＝t1で入力信号Vinが立上ると、トラ
ンジスタ（３）は直ちにターンオンして直流電源（１）
から変圧器（４）の１次巻線（4a）に電流が流入し、そ
の２次巻線（4b）から整流ダイオード（５）を通じて出
力信号V0が立上る。なお、コンデンサ（８）の電圧Vc2
は常にツェナーダイオード（７）の動作電圧に保たれて
いる。
る。先ず、時刻ｔ＝t1で入力信号Vinが立上ると、トラ
ンジスタ（３）は直ちにターンオンして直流電源（１）
から変圧器（４）の１次巻線（4a）に電流が流入し、そ
の２次巻線（4b）から整流ダイオード（５）を通じて出
力信号V0が立上る。なお、コンデンサ（８）の電圧Vc2
は常にツェナーダイオード（７）の動作電圧に保たれて
いる。
次に、時刻ｔ＝t2で入力信号Vinが零となると、トラン
ジスタ（３）は直ちにターンオフし、それまでに変圧器
（４）に蓄積されていた励磁エネルギーによりダイオー
ド（９）を介してツェナーダイオード（７）にその動作
電圧以上の電圧がかかり、この結果ツェナーダイオード
（７）にツェナー電流I ZDが流れて上記励磁エネルギー
を消費する。ここで、トランジスタ（３）のコレクタ−
エミッタ間に発生する素子間電圧V CEが電源電圧即ち、
コンデンサ（２）の電圧Vc1とコンデンサ（８）の電圧V
c2との和により高くなる分はコンデンサ（８）で吸収さ
れる。
ジスタ（３）は直ちにターンオフし、それまでに変圧器
（４）に蓄積されていた励磁エネルギーによりダイオー
ド（９）を介してツェナーダイオード（７）にその動作
電圧以上の電圧がかかり、この結果ツェナーダイオード
（７）にツェナー電流I ZDが流れて上記励磁エネルギー
を消費する。ここで、トランジスタ（３）のコレクタ−
エミッタ間に発生する素子間電圧V CEが電源電圧即ち、
コンデンサ（２）の電圧Vc1とコンデンサ（８）の電圧V
c2との和により高くなる分はコンデンサ（８）で吸収さ
れる。
そして、時刻ｔ＝t3でツェナー電流I ZDが零になり上記
励磁エネルギーが消費されてしまうと、変圧器（４）は
リセットされ、トランジスタ（３）の次のターンオン動
作に備える状態になる訳である。
励磁エネルギーが消費されてしまうと、変圧器（４）は
リセットされ、トランジスタ（３）の次のターンオン動
作に備える状態になる訳である。
従来のスイッチング素子回路は以上のように構成され、
変圧器（４）に蓄積された励磁エネルギーをツェナーダ
イオード（７）に消費させるのでその分電力損失となっ
て効率が低下する。更に、スナバ回路のコンデンサ
（８）が常に高い電圧レベルに充電されており、その分
トランジスタ（３）のターンオフ時における素子間電圧
V CEの上昇を抑制する効果が小さいものとなる。
変圧器（４）に蓄積された励磁エネルギーをツェナーダ
イオード（７）に消費させるのでその分電力損失となっ
て効率が低下する。更に、スナバ回路のコンデンサ
（８）が常に高い電圧レベルに充電されており、その分
トランジスタ（３）のターンオフ時における素子間電圧
V CEの上昇を抑制する効果が小さいものとなる。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、効率を低下させることなく、かつ素子間電圧
の上昇抑制効果が大きいスイッチング素子回路を得るこ
とを目的とする。
たもので、効率を低下させることなく、かつ素子間電圧
の上昇抑制効果が大きいスイッチング素子回路を得るこ
とを目的とする。
この発明に係るスイッチング素子回路は、変圧器の１次
巻線とスイッチング素子との直列体に並列に接続され、
上記スイッチング素子のオフ期間に充電され上記スイッ
チング素子のオン期間に放電して上記変圧器の２次巻線
に出力を誘起せしめるコンデンサと、このコンデンサと
直列となって上記直流電源との間に接続され、上記スイ
ッチング素子のオフ期間に上記コンデンサに充電電流を
供給する定電流回路と、上記変圧器の１次巻線とスイッ
チング素子との接続点と上記直流電源との間に接続さ
れ、上記スイッチング素子のオン期間に蓄積された上記
変圧器の励磁エネルギーによる１次巻線の電流を上記ス
イッチング素子のオフ期間に上記コンデンサを介して上
記直流電源に放流して上記励磁エネルギーを回生せしめ
るダイオードとを備えたものである。
巻線とスイッチング素子との直列体に並列に接続され、
上記スイッチング素子のオフ期間に充電され上記スイッ
チング素子のオン期間に放電して上記変圧器の２次巻線
に出力を誘起せしめるコンデンサと、このコンデンサと
直列となって上記直流電源との間に接続され、上記スイ
ッチング素子のオフ期間に上記コンデンサに充電電流を
供給する定電流回路と、上記変圧器の１次巻線とスイッ
チング素子との接続点と上記直流電源との間に接続さ
れ、上記スイッチング素子のオン期間に蓄積された上記
変圧器の励磁エネルギーによる１次巻線の電流を上記ス
イッチング素子のオフ期間に上記コンデンサを介して上
記直流電源に放流して上記励磁エネルギーを回生せしめ
るダイオードとを備えたものである。
スイッチング素子のオフ期間において、コンデンサは定
電流回路により充電される。そして、スイッチング素子
がターンオンすると、上記コンデンサに充電された電荷
は変圧器の一次巻線とスイッチング素子とを経て放電
し、変圧器の２次巻線に出力を誘起する。次に、スイッ
チング素子がターンオフすると、それまでに変圧器に蓄
積された励磁エネルギーはダイオードおよびコンデンサ
を介して直流電源側に回生される。
電流回路により充電される。そして、スイッチング素子
がターンオンすると、上記コンデンサに充電された電荷
は変圧器の一次巻線とスイッチング素子とを経て放電
し、変圧器の２次巻線に出力を誘起する。次に、スイッ
チング素子がターンオフすると、それまでに変圧器に蓄
積された励磁エネルギーはダイオードおよびコンデンサ
を介して直流電源側に回生される。
第１図はこの発明の一実施例によるスイッチング素子回
路を示す回路図である。図において、（１）ないし
（６）は従来と同一のものであるので説明を省略する。
（10）はトランジスタ（３）と変圧器（４）の一次巻線
（4a）との直列体と並列に、即ち、第１図において、ト
ランジスタ（３）のエミッタ端子と一次巻線（4a）の上
方端子との間に接続されたコンデンサ、（11）はコンデ
ンサ（10）と直列になって直流電源（１）との間に、即
ち、第１図のおいて両コンデンサ（２）および（10）の
プラス側端子の間に接続された定電流回路で、コンデン
サ（10）の電圧Vc3がコンデンサ（２）の電圧Vc1より低
くなると定電流を出力してコンデンサ（10）を充電す
る。（12）はトランジスタ（３）と一次巻線（4a）との
接続点とコンデンサ（２）のプラス側端子との間に図示
の極性で接続されたダイオードである。
路を示す回路図である。図において、（１）ないし
（６）は従来と同一のものであるので説明を省略する。
（10）はトランジスタ（３）と変圧器（４）の一次巻線
（4a）との直列体と並列に、即ち、第１図において、ト
ランジスタ（３）のエミッタ端子と一次巻線（4a）の上
方端子との間に接続されたコンデンサ、（11）はコンデ
ンサ（10）と直列になって直流電源（１）との間に、即
ち、第１図のおいて両コンデンサ（２）および（10）の
プラス側端子の間に接続された定電流回路で、コンデン
サ（10）の電圧Vc3がコンデンサ（２）の電圧Vc1より低
くなると定電流を出力してコンデンサ（10）を充電す
る。（12）はトランジスタ（３）と一次巻線（4a）との
接続点とコンデンサ（２）のプラス側端子との間に図示
の極性で接続されたダイオードである。
次に動作を第２図の特性図を含めて説明する。従来と同
様、先ず、時刻ｔ＝t1で入力信号Vinが立上ると、トラ
ンジスタ（３）は直ちにターンオンし、それまでに充電
されていたコンデンサ（10）の電圧Vc3が変圧器（４）
の一次巻線（4a）に印加される。従って、コンデンサ
（10）は放電して変圧器（４）の２次巻線（4b）に出力
を誘起する。
様、先ず、時刻ｔ＝t1で入力信号Vinが立上ると、トラ
ンジスタ（３）は直ちにターンオンし、それまでに充電
されていたコンデンサ（10）の電圧Vc3が変圧器（４）
の一次巻線（4a）に印加される。従って、コンデンサ
（10）は放電して変圧器（４）の２次巻線（4b）に出力
を誘起する。
次に、時刻ｔ＝t2で入力信号Vinが零となると、トラン
ジスタ（３）は直ちにターンオフする。この結果、変圧
器（４）の１次巻線（4a）には、それまでに変圧器
（４）に蓄積されていた励磁エネルギーにより両コンデ
ンサ（２）および（10）の差電圧Vc1−Vc3を越える電圧
が発生し、ダイオード（12）が通流して（電流I D）上
記励磁エネルギーが直流電源（１）側へ回生されること
になる。時刻ｔ＝t203でこの直流電源（１）側への回生
電流は零となり、以後、コンデンサ（10）への充電が開
始される。時刻ｔ＝t23で励磁エネルギーがなくなる
と、変圧器１次電流IL、ダイオード電流IDが共に零にな
る。以後、定電流回路（11）からの電流Iiによるコンデ
ンサ（10）の充電が続き、その電圧Vc3が直流電源
（１）、従ってコンデンサ（２）の電圧に等しくなった
時刻ｔ＝t3で充電を終了する。
ジスタ（３）は直ちにターンオフする。この結果、変圧
器（４）の１次巻線（4a）には、それまでに変圧器
（４）に蓄積されていた励磁エネルギーにより両コンデ
ンサ（２）および（10）の差電圧Vc1−Vc3を越える電圧
が発生し、ダイオード（12）が通流して（電流I D）上
記励磁エネルギーが直流電源（１）側へ回生されること
になる。時刻ｔ＝t203でこの直流電源（１）側への回生
電流は零となり、以後、コンデンサ（10）への充電が開
始される。時刻ｔ＝t23で励磁エネルギーがなくなる
と、変圧器１次電流IL、ダイオード電流IDが共に零にな
る。以後、定電流回路（11）からの電流Iiによるコンデ
ンサ（10）の充電が続き、その電圧Vc3が直流電源
（１）、従ってコンデンサ（２）の電圧に等しくなった
時刻ｔ＝t3で充電を終了する。
以上のように、変圧器（４）に蓄積された励磁エネルギ
ーは電源側へ回生されるので効率が向上する。更に、従
来のツェナーダイオードのような定電圧素子を含まない
ので、直流電源１の容量が十分大きくその電圧が一定で
あると仮定すると、トランジスタ（３）のターンオフ時
における素子間電圧VCEもほとんど上昇することはな
い。なお、上記実施例ではスイッチング素子としてトラ
ンジスタ（３）を使用した場合について説明したが、こ
れに限らず例えばFETであってもよい。また、上記した
定電流回路（11）は抵抗で構成する回路をも包含するも
のとする。
ーは電源側へ回生されるので効率が向上する。更に、従
来のツェナーダイオードのような定電圧素子を含まない
ので、直流電源１の容量が十分大きくその電圧が一定で
あると仮定すると、トランジスタ（３）のターンオフ時
における素子間電圧VCEもほとんど上昇することはな
い。なお、上記実施例ではスイッチング素子としてトラ
ンジスタ（３）を使用した場合について説明したが、こ
れに限らず例えばFETであってもよい。また、上記した
定電流回路（11）は抵抗で構成する回路をも包含するも
のとする。
この発明は以上のように構成されているので、変圧器に
蓄積された励磁エネルギーは電力損失となることなく電
源側に回生されスイッチング素子回路としての効率が向
上する。更に、スイッチング素子のターンオフ後もほと
んど過電圧を生じることはない。
蓄積された励磁エネルギーは電力損失となることなく電
源側に回生されスイッチング素子回路としての効率が向
上する。更に、スイッチング素子のターンオフ後もほと
んど過電圧を生じることはない。
第１図はこの発明の一実施例によるスイッチング素子回
路を示す回路図、第２図はその動作を説明する波形図、
第３図は従来のスイッチング素子回路を示す回路図、第
４図は第３図の回路の動作を説明する波形図である。 図において、（１）は直流電源、（２）（10）はコンデ
ンサ、（３）はスイッチング素子としてのトランジス
タ、（４）は変圧器、（4a）および（4b）は変圧器
（４）のそれぞれ１次巻線および２次巻線、（11）は定
電流回路、（12）はダイオードである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
路を示す回路図、第２図はその動作を説明する波形図、
第３図は従来のスイッチング素子回路を示す回路図、第
４図は第３図の回路の動作を説明する波形図である。 図において、（１）は直流電源、（２）（10）はコンデ
ンサ、（３）はスイッチング素子としてのトランジス
タ、（４）は変圧器、（4a）および（4b）は変圧器
（４）のそれぞれ１次巻線および２次巻線、（11）は定
電流回路、（12）はダイオードである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】変圧器の１次巻線とスイッチング素子とを
直列にして直流電源に接続し、上記スイッチング素子を
オンオフすることにより、上記変圧器の２次巻線から出
力を取出すものにおいて、 上記変圧器の１次巻線とスイッチング素子との直列体に
並列に接続され、上記スイッチング素子のオフ期間に充
電され上記スイッチング素子のオン期間に放電して上記
変圧器の２次巻線に出力を誘起せしめるコンデンサと、
このコンデンサと直列となって上記直流電源との間に接
続され、上記スイッチング素子のオフ期間に上記コンデ
ンサに充電電流を供給する定電流回路と、上記変圧器の
１次巻線とスイッチング素子との接続点と上記直流電源
との間に接続され、上記スイッチング素子のオン期間に
蓄積された上記変圧器の励磁エネルギーによる１次巻線
の電流を上記スイッチング素子のオフ期間に上記コンデ
ンサを介して上記直流電源に放流して上記励磁エネルギ
ーを回生せしめるダイオードとを備えたことを特徴とす
るスイッチング素子回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11710689A JPH078138B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | スイッチング素子回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11710689A JPH078138B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | スイッチング素子回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02299462A JPH02299462A (ja) | 1990-12-11 |
| JPH078138B2 true JPH078138B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=14703552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11710689A Expired - Fee Related JPH078138B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | スイッチング素子回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078138B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0744825B2 (ja) * | 1992-02-07 | 1995-05-15 | 株式会社東芝 | スナバ回生装置 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP11710689A patent/JPH078138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02299462A (ja) | 1990-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |