JPH0795766A - Power supply unit - Google Patents
Power supply unitInfo
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- JPH0795766A JPH0795766A JP14243292A JP14243292A JPH0795766A JP H0795766 A JPH0795766 A JP H0795766A JP 14243292 A JP14243292 A JP 14243292A JP 14243292 A JP14243292 A JP 14243292A JP H0795766 A JPH0795766 A JP H0795766A
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- diode
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電源装置、特にスイッ
チング・レギュレータのスナバ回路におけるロスを少な
くするようにした電源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device capable of reducing loss in a snubber circuit of a switching regulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、工業用のみならず家庭用電化製品
においても２００Ｖ系の機器が普及し始めている。自動
車等移動車両においても２００Ｖ系機器の使用が要望さ
れる様になり、バッテリ電源２４Ｖ，９６Ｖ等を基にＤ
Ｃ２８０Ｖに昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ、すなわ
ち、例えば昇圧型チョッパ方式のレギュレータを用いた
電源で対処している。2. Description of the Related Art In recent years, 200V type devices have begun to spread not only in industrial use but also in household electric appliances. The use of 200V equipment is required even in mobile vehicles such as automobiles, and D is based on battery power sources of 24V and 96V.
A DC-DC converter that boosts the voltage to C280V, that is, a power supply using a booster chopper type regulator, for example, is used.
【０００３】図３は従来の昇圧型チョッパ方式のレギュ
レータの構成図を示している。同図において、１は第１
のチョークコイル、２はパワーＦＥＴトランジスタ、３
はダイオード、４，５はコンデンサ、６はダイオード、
７は抵抗、８は入力端子、９は出力端子を表している。FIG. 3 shows a block diagram of a conventional step-up type chopper type regulator. In the figure, 1 is the first
Choke coil, 2 is a power FET transistor, 3
Is a diode, 4, 5 are capacitors, 6 is a diode,
7 is a resistor, 8 is an input terminal, and 9 is an output terminal.
【０００４】スイッチング素子として動作するパワーＦ
ＥＴトランジスタ２のドレインとソースとの間にはダイ
オード６、抵抗７及びコンデンサ５で構成されたスナバ
回路が接続されており、パワーＦＥＴトランジスタ２が
オフになったときチョークコイル１に発生する逆起電力
をダイオード６を介してコンデンサ５に吸収させ、パワ
ーＦＥＴトランジスタ２のサージ電圧による破壊を防止
している。Power F operating as a switching element
A snubber circuit composed of a diode 6, a resistor 7 and a capacitor 5 is connected between the drain and the source of the ET transistor 2, and a counter electromotive force generated in the choke coil 1 when the power FET transistor 2 is turned off. Power is absorbed by the capacitor 5 via the diode 6 to prevent the power FET transistor 2 from being destroyed by the surge voltage.
【０００５】なお、パワーＦＥＴトランジスタ２がオン
の期間には、入力端子８に印加された電圧によりチョー
クコイル１、パワーＦＥＴトランジスタ２を通って電流
が流れ、チョークコイル１にエネルギーを蓄積させる。
この期間のときコンデンサ４に充電された電圧が出力端
子９に供給される。パワーＦＥＴトランジスタ２がオフ
の期間には、上記パワーＦＥＴトランジスタ２がオンの
期間中にチョークコイル１に蓄積されたエネルギーによ
る電圧及び入力端子８に印加された電圧とが重畳されて
ダイオード３を介してコンデンサ４を充電すると共に、
出力端子９にその重畳された電圧を供給する。従って出
力端子９には入力端子８に印加された電圧が昇圧されて
供給される。While the power FET transistor 2 is on, current flows through the choke coil 1 and the power FET transistor 2 due to the voltage applied to the input terminal 8 to accumulate energy in the choke coil 1.
During this period, the voltage charged in the capacitor 4 is supplied to the output terminal 9. During the period in which the power FET transistor 2 is off, the voltage due to the energy accumulated in the choke coil 1 and the voltage applied to the input terminal 8 during the period in which the power FET transistor 2 is on are superposed and passed through the diode 3. While charging the capacitor 4
The superimposed voltage is supplied to the output terminal 9. Therefore, the voltage applied to the input terminal 8 is boosted and supplied to the output terminal 9.
【０００６】出力端子９から出力される電圧の昇圧は、
パワーＦＥＴトランジスタ２がオンオフするデューティ
比によって定まり、当該パワーＦＥＴトランジスタ２を
オンオフさせる制御信号の周波数を出力端子９の出力電
圧に応じて変化させることにより、出力端子９の出力電
圧が定電圧化される。Boosting the voltage output from the output terminal 9
The output voltage of the output terminal 9 is made constant by changing the frequency of the control signal for turning the power FET transistor 2 on and off depending on the duty ratio of turning on and off the power FET transistor 2. It
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示さ
れたパワーＦＥＴトランジスタ２に対する従来のスナバ
回路では、パワーＦＥＴトランジスタ２のオフ時にコン
デンサ５に蓄積されたサージ電圧ＶP による電荷が当該
パワーＦＥＴトランジスタ２のオン期間に抵抗７を介し
て放電され、抵抗７でＰ＝1/2 ＣＶP 2 ｆの電力が消費
される。ここで、Ｃはコンデンサ５の容量、ｆはパワー
ＦＥＴトランジスタ２がオンオフする周波数である。By the way, in the conventional snubber circuit for the power FET transistor 2 shown in FIG. 3, the charge due to the surge voltage V P accumulated in the capacitor 5 when the power FET transistor 2 is turned off is the power concerned. The FET transistor 2 is discharged through the resistor 7 during the ON period, and the resistor 7 consumes P = 1/2 CV P 2 f of power. Here, C is the capacitance of the capacitor 5, and f is the frequency at which the power FET transistor 2 turns on and off.
【０００８】今、Ｃ＝0.1 μＦ，ｆ＝１５ＫＨｚ，ＶP
＝５００Ｖとすると、抵抗７で発熱消費される電力Ｐは
Ｐ＝１８７Ｗにもなり、この電力がすべて無効電力とな
って消費されるばかりではなく、周波数ｆが高くなれば
なる程変換効率が悪くなり、抵抗７もこの消費電力に見
合った容量のものを使用しなければならない欠点があっ
た。Now, C = 0.1 μF, f = 15 KHz, V P
= 500V, the power P generated by heat generated by the resistor 7 is P = 187W, and not only this power is consumed as reactive power but also consumed, the conversion efficiency becomes worse as the frequency f becomes higher. In addition, there is a drawback that the resistor 7 must have a capacity corresponding to the power consumption.
【０００９】また、パワーＦＥＴトランジスタ２がオフ
となり、ダイオード３に逆電圧が印加されるとき、同図
図示の矢印方向にショート電流が当該ダイオード３の逆
回復時間中に流れるが、このショート電流によるロスも
大きい欠点があった。When the power FET transistor 2 is turned off and a reverse voltage is applied to the diode 3, a short-circuit current flows in the direction of the arrow in the figure during the reverse recovery time of the diode 3, which is caused by the short-circuit current. Loss also had a big drawback.
【００１０】本発明は、上記の欠点を解決することを目
的としており、スナバ回路で消費される電力を小さくす
ると共に、ダイオードの逆回復時間中に流れるショート
電流によるロスも小さくする様にして変換効率の良い、
しかもノイズの発生の少なくなる電源装置を提供するこ
とを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to reduce the power consumed in the snubber circuit and also to reduce the loss due to the short current flowing during the reverse recovery time of the diode. Efficient,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a power supply device in which noise is reduced.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電源装置は第１のチョークコイルとダイ
オードのアノード側とを直列接続し、その両者の接続点
とアースとの間にスイッチング素子を設けると共に、当
該スイッチング素子に対し並列にコンデンサを含んだス
ナバ回路を備え、さらに上記ダイオードのカソード側と
アースとの間に平滑用のコンデンサが接続された昇圧型
チョッパ方式のレギュレータにおいて、上記スイッチン
グ素子がオフのとき、上記第１のチョークコイルに発生
するサージ電圧で上記スナバ回路のコンデンサに充電さ
れる電荷を、第２のチョークコイルと振動防止用ダイオ
ードとの直列回路を介して上記平滑用のコンデンサに充
電する構成としたこと、そして上記第２のチョークコイ
ルはアモルファスを鉄心としていること、また第１のチ
ョークコイルとダイオードのアノード側とを直列接続
し、その両者の接続点とアースとの間にスイッチング素
子を設けると共に、当該スイッチング素子に対し並列に
コンデンサを含んだスナバ回路を備え、さらに上記ダイ
オードのカソード側とアースとの間に平滑用のコンデン
サが接続された昇圧型チョッパ方式のレギュレータにお
いて、上記スイッチング素子がオフのとき、上記第１の
チョークコイルに発生するサージ電圧で上記スナバ回路
のコンデンサに充電される電荷を、第２のチョークコイ
ルと振動防止用ダイオードとの直列回路を介して上記平
滑用のコンデンサに充電する構成とすると共に、上記ス
イッチング素子がオンのとき、上記ダイオードの逆電流
を阻止する可飽和リアクトルを上記ダイオードのカソー
ド側に設けられていること、さらに上記第２のチョーク
コイルはアモルファスを鉄心としていることを特徴とし
ている。In order to achieve the above object, the power supply device of the present invention has a first choke coil and an anode side of a diode connected in series, and a connection point between the first choke coil and the diode and ground. In a step-up type chopper type regulator in which a switching element is provided, a snubber circuit including a capacitor is provided in parallel with the switching element, and a smoothing capacitor is connected between the cathode side of the diode and the ground. When the switching element is off, the charge charged in the capacitor of the snubber circuit by the surge voltage generated in the first choke coil is transferred through the series circuit of the second choke coil and the vibration prevention diode. The smoothing capacitor is charged, and the second choke coil is amorphous. An iron core is used, and the first choke coil and the anode side of the diode are connected in series, and a switching element is provided between the connection point between them and ground, and a capacitor is included in parallel with the switching element. In a step-up chopper type regulator having a snubber circuit and further having a smoothing capacitor connected between the cathode side of the diode and the ground, the first choke coil is generated when the switching element is off. The charge charged in the capacitor of the snubber circuit by the surge voltage is charged in the smoothing capacitor via the series circuit of the second choke coil and the vibration prevention diode, and the switching element is turned on. , The saturable reactor that blocks the reverse current of the diode is That is provided on the cathode side of the diode, further the second choke coil is characterized in that as a core of amorphous.
【００１２】[0012]
【実施例】図１は本発明の一実施例構成を示しており、
符号１ないし６，８，９は図３のものに対応している。
１０は第２のチョークコイル、１１は振動防止ダイオー
ド、１２は可飽和リアクトルであり、チョークコイル１
０とダイオード１１との直列回路が、ダイオード６とコ
ンデンサ５との接続点とコンデンサ４の陽極側との間に
接続され、可飽和リアクトル１２はダイオード３とコン
デンサ４の陽極側との間に接続されている。FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention.
Reference numerals 1 to 6, 8 and 9 correspond to those in FIG.
Reference numeral 10 is a second choke coil, 11 is a vibration prevention diode, and 12 is a saturable reactor.
A series circuit of 0 and the diode 11 is connected between the connection point of the diode 6 and the capacitor 5 and the anode side of the capacitor 4, and the saturable reactor 12 is connected between the diode 3 and the anode side of the capacitor 4. Has been done.
【００１３】パワーＦＥＴトランジスタ２がオフになる
と、チョークコイル１に逆起電力が発生するが、当該逆
起電力のサージ電圧ＶP はダイオード６を介してコンデ
ンサ５を充電させる。当該コンデンサ５に蓄積されるエ
ネルギーはコンデンサ５の容量をＣとしたとき1/2 ＣＶ
P 2 で表される。当該コンデンサ５の充電電圧ＶP は出
力端子９の電圧、すなわちコンデンサ４の電圧Ｖ0 より
高いので、チョークコイル１０、ダイオード１１を介し
てコンデンサ４を充電させ、1/2 Ｃ（ＶP 2 −Ｖ0 2 ）
のエネルギーがチョークコイル１０に回生される。When the power FET transistor 2 is turned off, a counter electromotive force is generated in the choke coil 1. The surge voltage V P of the counter electromotive force charges the capacitor 5 via the diode 6. The energy stored in the capacitor 5 is 1/2 CV when the capacity of the capacitor 5 is C.
It is represented by P 2 . Since the charging voltage V P of the capacitor 5 is higher than the voltage of the output terminal 9, that is, the voltage V 0 of the capacitor 4, the capacitor 4 is charged via the choke coil 10 and the diode 11, and 1/2 C (V P 2 − V 0 2 )
Energy is regenerated in the choke coil 10.
【００１４】この場合のエネルギーの損失はチョークコ
イル１０の鉄損によるものが大部分を占めるので、当該
チョークコイル１０の鉄心にアモルファスを使用し、鉄
損によるロスを少なくするようにしている。Since most of the energy loss in this case is due to iron loss of the choke coil 10, amorphous is used for the iron core of the choke coil 10 to reduce the loss due to iron loss.
【００１５】また可飽和リアクトル１２の接続によっ
て、パワーＦＥＴトランジスタ２がオンとなったときの
ダイオード３の逆電流が阻止され、当該ダイオード３内
での損失が防止される。なおパワーＦＥＴトランジスタ
２がオフの期間の定常時には、当該可飽和リアクトル１
２は飽和状態となるので、その損失を低く抑えることが
できる。The connection of the saturable reactor 12 blocks the reverse current of the diode 3 when the power FET transistor 2 is turned on and prevents the loss in the diode 3. It should be noted that when the power FET transistor 2 is off, the saturable reactor 1 is in a steady state.
Since No. 2 is in a saturated state, its loss can be suppressed low.
【００１６】従って、本発明の場合のスナバ回路のロス
は上記の理由により非常に少なくなり、パワーＦＥＴト
ランジスタ２がオンオフに制御される周波数ｆによって
はスナバ回路内での損失があまり変化しなくなり、高周
波でのスイッチングを可能にする。Therefore, the loss of the snubber circuit in the case of the present invention is very small for the above reason, and the loss in the snubber circuit does not change much depending on the frequency f at which the power FET transistor 2 is controlled to be turned on and off. Enables switching at high frequencies.
【００１７】図１の回路構成の昇圧及び定電圧化は図３
の場合と同じであるので、その動作説明は省略する。以
上の説明ではスイッチング素子としてパワーＦＥＴトラ
ンジスタを例にして説明してきたが、他のスイッチング
素子、例えばバイポーラ型ＭＯＳＦＥＴ（ＩＧＢＴ）等
についても本発明が同様に適用される。The step-up and constant-voltage conversion of the circuit configuration of FIG.
Since it is the same as the case of 1, the description of its operation is omitted. In the above description, the power FET transistor is taken as an example of the switching element, but the present invention is similarly applied to other switching elements such as a bipolar MOSFET (IGBT).
【００１８】図２は本発明が用いられたＤＣ−ＤＣコン
バータの一実施例構成を示している。同図において、図
１のものと同一のものは同一符号が付されている。１３
はトランジスタモジュールであり、当該トランジスタモ
ジュール１３には２個のパワーＭＯＳＦＥＴトランジス
タと２個のフリーホイールダイオードとをペアで格納し
ており、その内の１組のペアとダイオードとを使用して
組み立てている。当該トランジスタモジュール１３の端
子Ｇ１とＥ１とを保護のため短絡し、端子Ｇ２とＥ２と
の間にパワーＭＯＳＦＥＴトランジスタ２をオンオフさ
せる制御信号が入力される。FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of a DC-DC converter in which the present invention is used. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Thirteen
Is a transistor module, and the transistor module 13 stores two power MOSFET transistors and two freewheel diodes in a pair, and assembles using one pair and the diode among them. There is. A control signal for shorting the terminals G1 and E1 of the transistor module 13 for protection and turning on / off the power MOSFET transistor 2 is input between the terminals G2 and E2.
【００１９】入力端子８にＤＣ８０〜１２０Ｖを入力す
ると、出力端子９からＤＣ２８０Ｖに変換された直流電
圧が出力される。従って２００Ｖ系の電気機器を使用す
ることができる。When DC 80 to 120V is input to the input terminal 8, a DC voltage converted to DC 280V is output from the output terminal 9. Therefore, it is possible to use an electric device of 200V system.
【００２０】上記トランジスタモジュール１３に替え、
個々の部品を用いて組み立てても良いことは言うまでも
ない。Instead of the above transistor module 13,
It goes without saying that they may be assembled using individual parts.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、ス
イッチング素子のスナバ回路のロスが大幅に減少し、ダ
イオードのショート電流によるロスも少なくなるので、
変換効率が向上する。As described above, according to the present invention, the loss of the snubber circuit of the switching element is greatly reduced, and the loss due to the short circuit current of the diode is also reduced.
The conversion efficiency is improved.
【００２２】また可聴周波数以上の周波数でスイッチン
グさせることができるので、ノイズを気にすることがな
くなる。アモルファスを鉄心に使用することにより、小
型軽量となる。Further, since switching can be performed at a frequency higher than the audible frequency, noise is not a concern. By using amorphous for the iron core, it becomes smaller and lighter.
【００２３】自動車等に搭載することにより、２００Ｖ
系の家庭用電気機器を使用することが可能となる。200 V when mounted on an automobile
It becomes possible to use household electric appliances of the system.
【図１】本発明の一実施例構成である。FIG. 1 is a configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明が用いられたＤＣ−ＤＣコンバータの一
実施例構成である。FIG. 2 is a configuration of an embodiment of a DC-DC converter in which the present invention is used.
【図３】従来の昇圧型チョッパ方式のレギュレータの構
成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional step-up chopper type regulator.
１ チョークコイル ２ パワーＦＥＴトランジスタ ３ ダイオード ４，５ コンデンサ ６ ダイオード ７ 抵抗 ８ 入力端子 ９ 出力端子 １０ チョークコイル １１ ダイオード １２ 可飽和リアクトル 1 choke coil 2 power FET transistor 3 diode 4,5 capacitor 6 diode 7 resistor 8 input terminal 9 output terminal 10 choke coil 11 diode 12 saturable reactor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 勲 新潟県長岡市北山町４丁目463番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Isao Takahashi 4-46-3 Kitayama-cho, Nagaoka City, Niigata Prefecture
Claims (4)
ノード側とを直列接続し、その両者の接続点とアースと
の間にスイッチング素子を設けると共に、当該スイッチ
ング素子に対し並列にコンデンサを含んだスナバ回路を
備え、さらに上記ダイオードのカソード側とアースとの
間に平滑用のコンデンサが接続された昇圧型チョッパ方
式のレギュレータにおいて、 上記スイッチング素子がオフのとき、上記第１のチョー
クコイルに発生するサージ電圧で上記スナバ回路のコン
デンサに充電される電荷を、第２のチョークコイルと振
動防止用ダイオードとの直列回路を介して上記平滑用の
コンデンサに充電する構成としたことを特徴とする電源
装置。1. A snubber in which a first choke coil and an anode side of a diode are connected in series, a switching element is provided between a connection point of the first choke coil and the ground, and a capacitor is included in parallel with the switching element. A step-up chopper type regulator having a circuit and further comprising a smoothing capacitor connected between the cathode side of the diode and the ground, and a surge generated in the first choke coil when the switching element is off. A power supply device characterized in that electric charges charged in the capacitor of the snubber circuit by voltage are charged in the smoothing capacitor through a series circuit of a second choke coil and a vibration prevention diode.
スを鉄心としていることを特徴とする請求項１記載の電
源装置。2. The power supply device according to claim 1, wherein the second choke coil has an amorphous iron core.
ノード側とを直列接続し、その両者の接続点とアースと
の間にスイッチング素子を設けると共に、当該スイッチ
ング素子に対し並列にコンデンサを含んだスナバ回路を
備え、さらに上記ダイオードのカソード側とアースとの
間に平滑用のコンデンサが接続された昇圧型チョッパ方
式のレギュレータにおいて、 上記スイッチング素子がオフのとき、上記第１のチョー
クコイルに発生するサージ電圧で上記スナバ回路のコン
デンサに充電される電荷を、第２のチョークコイルと振
動防止用ダイオードとの直列回路を介して上記平滑用の
コンデンサに充電する構成とすると共に、 上記スイッチング素子がオンのとき、上記ダイオードの
逆電流を阻止する可飽和リアクトルを上記ダイオードの
カソード側に設けられていることを特徴とする電源装
置。3. A snubber in which a first choke coil and an anode side of a diode are connected in series, a switching element is provided between a connection point of the first choke coil and the ground, and a capacitor is provided in parallel with the switching element. A step-up chopper type regulator having a circuit and further comprising a smoothing capacitor connected between the cathode side of the diode and the ground, and a surge generated in the first choke coil when the switching element is off. A voltage is used to charge the capacitor of the snubber circuit to the capacitor for smoothing through the series circuit of the second choke coil and the vibration prevention diode, and the switching element is turned on. At this time, a saturable reactor that blocks the reverse current of the diode is connected to the diode. Power supply, characterized in that provided in the over de side.
スを鉄心としていることを特徴とする請求項３記載の電
源装置。4. The power supply device according to claim 3, wherein the second choke coil has an amorphous iron core.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14243292A JPH0795766A (en) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Power supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14243292A JPH0795766A (en) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Power supply unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0795766A true JPH0795766A (en) | 1995-04-07 |
Family
ID=15315179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14243292A Pending JPH0795766A (en) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Power supply unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0795766A (en) |
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