JPH09312973A - Dc-dc converter - Google Patents
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- JPH09312973A JPH09312973A JP18722196A JP18722196A JPH09312973A JP H09312973 A JPH09312973 A JP H09312973A JP 18722196 A JP18722196 A JP 18722196A JP 18722196 A JP18722196 A JP 18722196A JP H09312973 A JPH09312973 A JP H09312973A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、直流電源から絶
縁された直流電力を取り出す直流−直流変換装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC / DC converter for extracting DC power insulated from a DC power supply.
【0002】[0002]
【従来の技術】図24に1石フォワード型直流−直流変
換装置の従来例を示す。同図に示すように、直流電源1
の正極側端子には変圧器4の一次巻線41とリセット巻
線42との接続点が、変圧器4の一次巻線41の他方の
端子と直流電源1の負極側端子間には半導体スイッチ素
子2Aが、変圧器4のリセット巻線42の他方の端子と
直流電源1の負極側端子間にはダイオード3Aが、変圧
器4の二次巻線43には整流回路5が、整流回路5には
平滑フィルタ(平滑回路)6がそれぞれ接続されて構成
されている。2. Description of the Related Art FIG. 24 shows a conventional example of a one-stone forward type DC-DC converter. As shown in FIG.
Is connected to the primary winding 41 and the reset winding 42 of the transformer 4, and a semiconductor switch is provided between the other terminal of the primary winding 41 of the transformer 4 and the negative terminal of the DC power supply 1. The element 2A has a diode 3A between the other terminal of the reset winding 42 of the transformer 4 and the negative terminal of the DC power supply 1, the rectifying circuit 5 in the secondary winding 43 of the transformer 4, and the rectifying circuit 5 Are connected to smoothing filters (smoothing circuits) 6.
【0003】図25に図24の動作波形を示す(図24
のような回路とその動作は、例えば1984年誠文堂新
光社発行「スイッチングレギュレータの設計方法とパワ
ーデバイスの使いかた」18〜19頁,95〜99頁の
記載等により良く知られている)。いま、半導体スイッ
チ素子2Aがオンの期間に変圧器4を正方向に励磁
し、整流回路5および平滑フィルタ6を介して負荷に直
流電力を供給する。これに対し、半導体スイッチ素子2
Aがオフの期間には変圧器4の励磁エネルギーが、リ
セット巻線42およびダイオード3Aを介して直流電源
1に回生される。FIG. 25 shows operation waveforms of FIG. 24 (see FIG. 24).
Such a circuit and its operation are well known, for example, as described on pages 18 to 19 and 95 to 99 of "Method of designing switching regulator and usage of power device" issued by Seibundou Shinkosha in 1984. ). Now, while the semiconductor switch element 2A is on, the transformer 4 is excited in the positive direction, and DC power is supplied to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing filter 6. On the other hand, the semiconductor switch element 2
The excitation energy of the transformer 4 is regenerated to the DC power supply 1 through the reset winding 42 and the diode 3A while A is off.
【0004】図24の回路では、半導体スイッチ素子2
Aのターンオフ時、半導体スイッチ素子2Aのはね上が
り電圧を抑制するとともに、電圧上昇率(dv/dt)
を小さくしてスイッチング損失を低減するため、半導体
スイッチ素子2Aに対しダイオード71とコンデンサ7
2とを直列接続し、ダイオード71に並列に放電抵抗7
3を接続したスナバ回路7を並列に接続している。これ
により、コンデンサ72が吸収したエネルギーは、次に
半導体スイッチ素子2Aがオンしている期間に、放電抵
抗73へ放出される。In the circuit of FIG. 24, the semiconductor switching device 2
When A is turned off, the jumping voltage of the semiconductor switch element 2A is suppressed and the voltage rising rate (dv / dt)
To reduce the switching loss by reducing the diode 71 and the capacitor 7 to the semiconductor switch element 2A.
2 is connected in series with the diode 71 in parallel with the discharge resistor 7
The snubber circuit 7 to which 3 is connected is connected in parallel. As a result, the energy absorbed by the capacitor 72 is released to the discharge resistor 73 while the semiconductor switch element 2A is next turned on.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図24の回路において
は、スナバコンデンサが吸収したエネルギーは、次に半
導体スイッチ素子がオンしたとき、放電抵抗へ放出され
損失となる。いま、放電抵抗の損失をP、スナバコンデ
ンサの静電容量をC、直流電源の電圧をE、変圧器のリ
セット電圧をVr、半導体スイッチ素子のはね上がり電
圧をΔV、半導体スイッチ素子の動作周波数をfとする
と、 P=(1/2)×C×(E+Vr+ΔV)2 ×f となる。したがって、直流電源の電圧E、変圧器のリセ
ット電圧Vrおよび半導体スイッチ素子の動作周波数f
が高くなると、放電抵抗における発生損失が大きくなる
ため、大形で高価なスナバ回路が必要となるだけでな
く、装置の変換効率が低下するという問題がある。した
がって、この発明の課題はスナバ回路を大形化せず、装
置の変換効率を低下させないようにすることにある。In the circuit of FIG. 24, the energy absorbed by the snubber capacitor is released to the discharge resistor when the semiconductor switch element is turned on next, resulting in a loss. Now, the loss of the discharge resistance is P, the capacitance of the snubber capacitor is C, the voltage of the DC power source is E, the reset voltage of the transformer is Vr, the rising voltage of the semiconductor switch element is ΔV, and the operating frequency of the semiconductor switch element is f. Then, P = (1/2) × C × (E + Vr + ΔV) 2 × f. Therefore, the voltage E of the DC power supply, the reset voltage Vr of the transformer, and the operating frequency f of the semiconductor switch element
The higher the value becomes, the more the generated loss in the discharge resistance becomes, so that not only a large and expensive snubber circuit is required, but also the conversion efficiency of the device decreases. Therefore, an object of the present invention is to prevent the snubber circuit from being enlarged and the conversion efficiency of the device from being reduced.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項1の発明では直流電源と、一次側にリセッ
ト巻線を持つ変圧器と、この変圧器の二次側に接続され
る整流回路と、その整流出力を平滑化する平滑回路とか
らなり、直流電源から絶縁された直流電力を取り出す直
流−直流変換装置において、第1のダイオードの一方の
端子と第1の半導体スイッチ素子の一方の端子とを直列
接続した第1の直列アームと、第2の半導体スイッチ素
子の一方の端子と第2のダイオードの一方の端子とを直
列接続した第2の直列アームと、第1のスナバ回路とを
それぞれ並列に接続するとともに、前記変圧器一次巻線
のリセット巻線を接続していない側の端子を前記第1の
直列アームの接続点に、また、前記変圧器リセット巻線
の一次巻線を接続していない側の端子を前記第2の直列
アームの接続点に、さらには、前記直流電源を変圧器の
一次巻線とリセット巻線の接続点と前記第1の半導体ス
イッチ素子と前記第2のダイオードの接続点との間に並
列に、それぞれ接続する。In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, a DC power source, a transformer having a reset winding on the primary side, and a secondary side of the transformer are connected. A rectifying circuit and a smoothing circuit for smoothing the rectified output, and in a DC-DC converter for extracting DC power insulated from a DC power supply, one terminal of a first diode and a first semiconductor switch element. A first series arm in which one of the terminals is connected in series, a second series arm in which one terminal of the second semiconductor switch element and one terminal of the second diode are connected in series, and a first series arm A snubber circuit is connected in parallel with each other, a terminal of the transformer primary winding on the side not connected to the reset winding is connected to a connection point of the first series arm, and a transformer reset winding Connect primary winding The terminal on the side not connected is the connection point of the second series arm, and the DC power supply is the connection point of the primary winding and the reset winding of the transformer, the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element. Connected in parallel with the connection point of the diode.
【0007】請求項1の発明の如くすることにより、第
1の半導体スイッチ素子のターンオフ時、第1のスナバ
回路を構成するコンデンサは(E+Vr)にクランプさ
れるため、第1のスナバ回路が吸収するエネルギーP1
は、 P1=(1/2)×C×ΔV2 ×f と、小さくなる。また、第1の半導体スイッチ素子がオ
ンしている期間に第2のスイッチ素子をオンさせること
により、第1のスナバ回路が吸収したエネルギーP1を
負荷に放出することができる。According to the invention of claim 1, when the first semiconductor switch element is turned off, the capacitor constituting the first snubber circuit is clamped to (E + Vr), so that the first snubber circuit is absorbed. Energy P1
Becomes smaller as P1 = (1/2) × C × ΔV 2 × f. Further, by turning on the second switch element while the first semiconductor switch element is on, the energy P1 absorbed by the first snubber circuit can be released to the load.
【0008】請求項2の発明では、請求項1の発明に対
し、スナバダイオードとスナバコンデンサとを直列接続
した第2のスナバ回路を前記第1の半導体スイッチ素子
と並列に、また、補助ダイオードと補助リアクトルとの
直列回路に補助コンデンサを直列接続した補助回路を前
記スナバダイオードと並列に、さらに、回生用ダイオー
ドを前記直列回路と前記補助コンデンサとの接続点と前
記第2の半導体スイッチ素子の並列接続点との間にそれ
ぞれ接続して構成する。According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the invention, a second snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series is provided in parallel with the first semiconductor switching element, and an auxiliary diode is provided. An auxiliary circuit in which an auxiliary capacitor is connected in series to a series circuit with an auxiliary reactor is connected in parallel with the snubber diode, and a regeneration diode is connected in parallel between the connection point between the series circuit and the auxiliary capacitor and the second semiconductor switch element. It is configured by connecting each to the connection point.
【0009】請求項2の発明の如くすることにより、第
1の半導体スイッチ素子のターンオフ時、スナバコンデ
ンサによって第1の半導体スイッチ素子の電圧上昇率を
抑制し、スイッチング損失を低減する。次に、第1の半
導体スイッチ素子がオンの期間に、スナバコンデンサに
蓄えられている電荷を補助回路で吸収し、補助コンデン
サに移す。さらに、第1の半導体スイッチ素子がオフし
ている期間に、補助コンデンサに蓄えられている電荷
を、回生ダイオードを介して第1のスナバ回路に移す。
そして、第1の半導体スイッチ素子がオンしている期間
は、第2の半導体スイッチ素子をオンすることで、第1
のスナバ回路に吸収したエネルギーを負荷に放出する。According to the second aspect of the present invention, when the first semiconductor switching element is turned off, the snubber capacitor suppresses the voltage increase rate of the first semiconductor switching element and reduces the switching loss. Next, while the first semiconductor switch element is on, the charge stored in the snubber capacitor is absorbed by the auxiliary circuit and transferred to the auxiliary capacitor. Further, while the first semiconductor switch element is off, the electric charge stored in the auxiliary capacitor is transferred to the first snubber circuit via the regenerative diode.
Then, while the first semiconductor switch element is on, the first semiconductor switch element is turned on to turn on the first semiconductor switch element.
The energy absorbed in the snubber circuit of is released to the load.
【0010】請求項3の発明では、請求項1または2の
発明で、第2の半導体スイッチ素子のオン期間を、第1
のスナバ回路を構成するコンデンサの静電容量と変圧器
の漏れインダクタンスとで決まる共振周波数のほぼ1/
2とする。これにより、第2の半導体スイッチ素子に
は、第1のスナバ回路を構成するコンデンサの静電容量
と変圧器の漏れインダクタンスとで決まる周期の正弦波
状の電流が流れるが、そのオン期間を共振周期の約1/
2とし、ターンオフ時の0A付近で電流を遮断すること
により、スイッチング損失を低減する。According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the ON period of the second semiconductor switch element is set to the first period.
Of the resonance frequency determined by the capacitance of the capacitor and the leakage inductance of the transformer that make up the snubber circuit of
Let it be 2. As a result, a sinusoidal current having a cycle determined by the capacitance of the capacitor and the leakage inductance of the transformer that form the first snubber circuit flows through the second semiconductor switching element, but the ON period is the resonance cycle. About 1 /
2, the switching loss is reduced by cutting off the current near 0 A at turn-off.
【0011】請求項4の発明では、第1のダイオードと
第1の半導体スイッチ素子とを直列接続した第1の直列
アームと、第2の半導体スイッチ素子と第2のダイオー
ドとを直列接続した第2の直列アームと、直流電源とを
互いに並列に接続し、変圧器一次巻線を前記第1の直列
アームの直列接続点と、前記第2の直列アームの直列接
続点との間に接続するとともに、変圧器の二次巻線には
整流回路、この整流回路には平滑回路をそれぞれ接続し
てなる直流−直流変換装置において、前記第1の半導体
スイッチ素子と第2の半導体スイッチ素子のそれぞれ
に、スナバダイオードとスナバコンデンサとを直列接続
したスナバ回路をそれぞれ並列に、また、前記スナバダ
イオードのそれぞれには補助ダイオードと補助リアクト
ルとを直列接続した直列回路に補助コンデンサを直列接
続した補助回路を並列に、さらに回生ダイオードを前記
直列回路と前記補助コンデンサとの接続点と、前記第
1,第2の直列アームの並列接続点との間にそれぞれ接
続して構成する。According to a fourth aspect of the invention, there is provided a first series arm having a first diode and a first semiconductor switch element connected in series, and a second series switch having a second semiconductor switch element and a second diode connected in series. Two series arms and a DC power source are connected in parallel with each other, and a transformer primary winding is connected between the series connection point of the first series arm and the series connection point of the second series arm. In addition, in a DC-DC converter in which a rectifier circuit is connected to the secondary winding of the transformer and a smoothing circuit is connected to the rectifier circuit, the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element are respectively , A snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series, respectively, and an auxiliary diode and an auxiliary reactor are connected in series to each of the snubber diodes. An auxiliary circuit in which an auxiliary capacitor is connected in series to the column circuit is connected in parallel, and a regenerative diode is further provided between the connection point of the series circuit and the auxiliary capacitor and the parallel connection point of the first and second series arms. Connect and configure.
【0012】請求項5の発明では、半導体スイッチ素子
とダイオードとを逆並列接続した2組のスイッチング素
子を直列接続した第1の直列アームと、コンデンサを直
列接続した第2の直列アームと、直流電源とを互いに並
列に接続し、変圧器一次巻線を前記第1の直列アームの
直列接続点と、前記第2の直列アームの直列接続点との
間に接続するとともに、変圧器の二次巻線には整流回
路、この整流回路には平滑回路をそれぞれ接続してなる
直流−直流変換装置において、前記スイッチング素子の
それぞれには、スナバダイオードとスナバコンデンサと
を直列接続したスナバ回路を並列に、また、前記スナバ
ダイオードのそれぞれには、補助ダイオードと補助リア
クトルとを直列接続した直列回路に補助コンデンサを直
列接続した補助回路を並列に、さらに回生ダイオードを
前記直列回路と前記補助コンデンサとの接続点と、前記
第1,第2の直列アームの並列接続点との間にそれぞれ
接続して構成する。According to the invention of claim 5, a first series arm in which two sets of switching elements in which a semiconductor switch element and a diode are connected in anti-parallel are connected in series, a second series arm in which a capacitor is connected in series, and a direct current A power supply is connected in parallel with each other, a transformer primary winding is connected between a series connection point of the first series arm and a series connection point of the second series arm, and a secondary winding of the transformer is connected. In a DC-DC converter in which a winding has a rectifying circuit and a smoothing circuit is connected to the rectifying circuit, a snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series is provided in parallel with each of the switching elements. , An auxiliary circuit in which an auxiliary capacitor is connected in series to a series circuit in which an auxiliary diode and an auxiliary reactor are connected in series to each of the snubber diodes. In parallel, further a regeneration diode and the series circuit and the connection point between the auxiliary capacitor, constituting respectively connected between the parallel connection point of said first, second series arm.
【0013】請求項6の発明では、半導体スイッチ素子
とダイオードとを逆並列接続した2組のスイッチング素
子を直列接続した第1の直列アームと、コンデンサを直
列接続した第2の直列アームと、直流電源とを互いに並
列に接続し、変圧器一次巻線を前記第1の直列アームの
直列接続点と、前記第2の直列アームの直列接続点との
間に接続するとともに、変圧器の二次巻線には整流回
路、この整流回路には平滑回路をそれぞれ接続してなる
直流−直流変換装置において、前記スイッチング素子と
前記変圧器一次巻線の接続点との間に補助リアクトルを
それぞれ直列に、前記スイッチング素子のそれぞれに
は、スナバダイオードとスナバコンデンサとを直列接続
したスナバ回路を並列に、補助ダイオードと補助コンデ
ンサとを直列接続した補助回路を前記スナバ回路の直列
接続点と前記補助リアクトルと前記変圧器一次巻線の接
続点との接続点間に、回生ダイオードを前記補助回路の
直列接続点と前記第1,第2の直列アームの並列接続点
間にそれぞれ接続して構成する。In a sixth aspect of the present invention, a first series arm in which two sets of switching elements in which a semiconductor switch element and a diode are connected in anti-parallel are connected in series, a second series arm in which a capacitor is connected in series, and a direct current A power supply is connected in parallel with each other, a transformer primary winding is connected between a series connection point of the first series arm and a series connection point of the second series arm, and a secondary winding of the transformer is connected. In a DC-DC converter in which a rectifying circuit is connected to the winding and a smoothing circuit is connected to the rectifying circuit, auxiliary reactors are connected in series between the switching element and the connection point of the transformer primary winding. , A snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series is connected in parallel to each of the switching elements, and an auxiliary diode and an auxiliary capacitor are connected in series. An auxiliary circuit is provided between the series connection point of the snubber circuit and the connection point between the auxiliary reactor and the connection point of the transformer primary winding, and a regenerative diode is provided between the series connection point of the auxiliary circuit and the first and second series. It is configured by connecting the parallel connection points of the arms.
【0014】上記請求項4〜6の発明では、半導体スイ
ッチ素子のターンオフ時には、スナバコンデンサによっ
て上記半導体スイッチ素子の電圧上昇率を抑制し、スイ
ッチング損失を低減させる。次に、半導体スイッチ素子
がオンしている期間には、上記スナバコンデンサに蓄え
られている電荷を補助回路で吸収し、補助コンデンサに
移す。その後、半導体スイッチ素子がオフしている期間
に、この補助コンデンサに蓄えられている電荷を、回生
ダイオードを介して直流電源に回生することで、スナバ
回路での発生損失を低減させる。In the inventions of claims 4 to 6, when the semiconductor switch element is turned off, the snubber capacitor suppresses the rate of voltage rise of the semiconductor switch element and reduces the switching loss. Next, while the semiconductor switch element is on, the charge stored in the snubber capacitor is absorbed by the auxiliary circuit and transferred to the auxiliary capacitor. Thereafter, while the semiconductor switch element is off, the charge accumulated in the auxiliary capacitor is regenerated to the DC power source through the regenerative diode, thereby reducing the loss generated in the snubber circuit.
【0015】請求項7の発明では、第1のダイオードの
一方の端子と第1の半導体スイッチ素子の一方の端子と
を直列接続した第1の直列アームと、第2の半導体スイ
ッチ素子の一方の端子と第2のダイオードの一方の端子
とを直列接続した第2の直列アームと、第1のスナバ回
路とをそれぞれ並列に接続するとともに、中間端子を備
えた変圧器一次巻線の一方の端子を前記第1の直列アー
ムの直列接続点に、前記変圧器一次巻線の他方の端子を
前記第2の直列アームの直列接続点にそれぞれ接続し、
また、直流電源を3端子スイッチの第1の端子と前記第
1の半導体スイッチ素子と前記第2のダイオードとの並
列接続点間に、前記3端子スイッチの第2の端子を前記
変圧器の中間端子に、前記3端子スイッチの第3の端子
を前記第1のダイオードと前記第2の半導体スイッチ素
子との並列接続点間にそれぞれ接続し、さらには、入力
電圧検出回路を前記直流電源と並列に、制御回路を前記
入力電圧検出回路と前記3端子スイッチとの間に、前記
変圧器の二次端子を整流回路に、この整流回路を平滑フ
ィルタにそれぞれ接続している。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first series arm in which one terminal of the first diode and one terminal of the first semiconductor switching element are connected in series, and one of the second semiconductor switching element. A second series arm in which a terminal and one terminal of a second diode are connected in series and a first snubber circuit are respectively connected in parallel, and one terminal of a transformer primary winding having an intermediate terminal To the series connection point of the first series arm, and the other terminal of the transformer primary winding to the series connection point of the second series arm,
The DC power supply is connected between the first terminal of the three-terminal switch and the parallel connection point of the first semiconductor switch element and the second diode, and the second terminal of the three-terminal switch is connected to the middle of the transformer. A third terminal of the three-terminal switch is connected to a terminal between parallel connection points of the first diode and the second semiconductor switch element, and an input voltage detection circuit is connected in parallel with the DC power supply. The control circuit is connected between the input voltage detection circuit and the three-terminal switch, the secondary terminal of the transformer is connected to a rectifying circuit, and the rectifying circuit is connected to a smoothing filter.
【0016】請求項8の発明では、第1の半導体スイッ
チ素子の一方の端子と第2の半導体スイッチ素子の一方
の端子とを直列接続した第1の直列アームと、第3の半
導体スイッチ素子の一方の端子と第4の半導体スイッチ
素子の一方の端子とを直列接続した第2の直列アーム
と、第1のスナバ回路とをそれぞれ並列に接続するとと
もに、中間端子を備えた変圧器一次巻線の一方の端子を
前記第1の直列アームの直列接続点に、前記変圧器一次
巻線の他方の端子を前記第2の直列アームの直列接続点
にそれぞれ接続し、また、直流電源を3端子スイッチの
第1の端子と前記第1の半導体スイッチ素子と前記第3
の半導体スイッチ素子との並列接続点間に、前記3端子
スイッチの第2の端子を前記変圧器の中間端子に、前記
3端子スイッチの第3の端子を前記第2の半導体スイッ
チ素子と前記第4の半導体スイッチ素子との並列接続点
間にそれぞれ接続し、さらには、入力電圧検出回路を前
記直流電源と並列に、制御回路を前記入力電圧検出回路
と前記3端子スイッチとの間に、前記変圧器の二次端子
を整流回路に、この整流回路を平滑フィルタにそれぞれ
接続している。According to another aspect of the present invention, there is provided a first series arm in which one terminal of the first semiconductor switching element and one terminal of the second semiconductor switching element are connected in series, and the third semiconductor switching element. A second primary arm in which one terminal and one terminal of a fourth semiconductor switching element are connected in series and a first snubber circuit are connected in parallel, and a transformer primary winding having an intermediate terminal is provided. One terminal is connected to a series connection point of the first series arm, the other terminal of the transformer primary winding is connected to a series connection point of the second series arm, and a DC power supply is connected to three terminals. A first terminal of a switch, the first semiconductor switch element, and the third
The second terminal of the three-terminal switch is the intermediate terminal of the transformer, and the third terminal of the three-terminal switch is the second semiconductor switching element and the No. 4, the semiconductor switch element is connected in parallel to each other, and an input voltage detection circuit is connected in parallel with the DC power supply, and a control circuit is connected between the input voltage detection circuit and the three-terminal switch. The secondary terminal of the transformer is connected to the rectifier circuit, and this rectifier circuit is connected to the smoothing filter.
【0017】上記請求項7の発明においては、第1のス
ナバダイオードと第1のスナバコンデンサとを直列接続
した第2のスナバ回路を前記第1の半導体スイッチ素子
と並列に、第1の補助ダイオードと第1の補助リアクト
ルとを直列接続した第1の直列回路と第1の補助コンデ
ンサとを直列接続した第1の補助回路を前記第1のスナ
バダイオードと並列に、第1の回生ダイオードを前記第
1の直列回路と第1の補助コンデンサとの接続点と前記
第1のダイオードと前記第2の半導体スイッチ素子との
並列接続点間に、第2のスナバダイオードと第2のスナ
バコンデンサとを直列接続した第3のスナバ回路を前記
第2の半導体スイッチ素子と並列に、第2の補助ダイオ
ードと第2の補助リアクトルとを直列接続した第2の直
列回路と第2の補助コンデンサとを直列接続した第2の
補助回路を前記第2のスナバダイオードと並列に、第2
の回生ダイオードを前記第2の直列回路と第2の補助コ
ンデンサとの接続点と前記第2のダイオードと前記第1
の半導体スイッチ素子との並列接続点間に、それぞれ接
続することができる(請求項9の発明)。In the invention of claim 7, a second snubber circuit in which a first snubber diode and a first snubber capacitor are connected in series is provided in parallel with the first semiconductor switch element, and a first auxiliary diode is provided. And a first auxiliary reactor connected in series with a first series circuit in which a first auxiliary capacitor and a first auxiliary capacitor are connected in series, the first auxiliary circuit is connected in parallel with the first snubber diode, and the first regenerative diode is connected to the first regenerative diode. A second snubber diode and a second snubber capacitor are provided between a connection point between the first series circuit and the first auxiliary capacitor and a parallel connection point between the first diode and the second semiconductor switch element. A second series circuit in which a third snubber circuit connected in series is connected in parallel with the second semiconductor switch element, and a second auxiliary diode and a second auxiliary reactor are connected in series and a second auxiliary circuit. A second auxiliary circuit connected in series with a capacitor in parallel with the second snubber diode, a second
A regenerative diode, a connection point between the second series circuit and a second auxiliary capacitor, the second diode and the first auxiliary circuit.
Can be connected between the parallel connection points with the semiconductor switch element of (invention of claim 9).
【0018】上記請求項8の発明においては、第1のス
ナバダイオードと第1のスナバコンデンサとを直列接続
した第2のスナバ回路を前記第1の半導体スイッチ素子
と並列に、第1の補助ダイオードと第1の補助リアクト
ルとを直列接続した第1の直列回路と第1の補助コンデ
ンサとを直列接続した第1の補助回路を前記第1のスナ
バダイオードと並列に、第1の回生ダイオードと第1の
回生リアクトルとを直列接続した第1の回生回路を前記
第1の直列回路と前記第1の補助コンデンサとの接続点
と前記第2の半導体スイッチ素子と第4の半導体スイッ
チ素子との並列接続点間に、第2のスナバダイオードと
第2のスナバコンデンサとを直列接続した第3のスナバ
回路を前記第2の半導体スイッチ素子と並列に、第2の
補助ダイオードと第2の補助リアクトルとを直列接続し
た第2の直列回路と第2の補助コンデンサとを直列接続
した第2の補助回路を前記第2のスナバダイオードと並
列に、第2の回生ダイオードと第2の回生リアクトルと
を直列接続した第2の回生回路を前記第2の直列回路と
前記第2の補助コンデンサとの接続点と前記第1の半導
体スイッチ素子と第3の半導体スイッチ素子との並列接
続点間に、前記第2の直列アームについても上記と同じ
く、第4のスナバ回路、第5のスナバ回路、第3の補助
回路、第4の補助回路、第3の回生回路および第4の回
生回路をそれぞれ接続することができる(請求項10の
発明)。In the above invention, the second snubber circuit in which the first snubber diode and the first snubber capacitor are connected in series is provided in parallel with the first semiconductor switch element, and the first auxiliary diode is provided. And a first auxiliary reactor connected in series, and a first auxiliary circuit in which a first auxiliary capacitor and a first auxiliary capacitor are connected in series, in parallel with the first snubber diode, and a first regenerative diode and a first auxiliary circuit. A first regenerative circuit, in which a first regenerative reactor is connected in series, is provided in parallel with a connection point between the first series circuit and the first auxiliary capacitor, the second semiconductor switch element, and the fourth semiconductor switch element. A third snubber circuit, in which a second snubber diode and a second snubber capacitor are connected in series, is provided between the connection points in parallel with the second semiconductor switch element, and a second auxiliary diode is provided. A second series circuit in which a second auxiliary reactor is connected in series and a second auxiliary circuit in which a second auxiliary capacitor is connected in series, and a second regenerative diode and a second auxiliary circuit in parallel with the second snubber diode. A second regenerative circuit in which a regenerative reactor is connected in series is connected to a connection point between the second series circuit and the second auxiliary capacitor, and a parallel connection point between the first semiconductor switching element and the third semiconductor switching element. In the meanwhile, the fourth series circuit, the fifth series circuit, the third series circuit, the fourth series circuit, the fourth series circuit, the third series circuit, the third series circuit, and the fourth series circuit are also used for the second series arm. Can be respectively connected (the invention of claim 10).
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態を示す回路図である。図24に示す従来例からスナバ
回路7を省き、ダイオード3Bの一方の端子を変圧器一
次巻線41と半導体スイッチ素子2Aとの接続点に、半
導体スイッチ素子2Bの一方の端子を変圧器リセット巻
線42とダイオード3Aとの接続点に、ダイオード3B
の他方の端子を半導体スイッチ素子2Bの他方の端子
に、スナバ回路13をダイオード3Bと半導体スイッチ
素子2Bとの並列接続点と半導体スイッチ素子2Aとダ
イオード3Aの並列接続点との間にそれぞれ接続して構
成する。図3に図1の動作波形を示す。なお、図1の直
流出力動作は図24の場合と同様なので、以下では相違
点のみを説明する。すなわち、半導体スイッチ素子2A
がターンオフしたとき、スナバ回路13が変圧器4の漏
れインダクタンスおよび配線インダクタンスに蓄えられ
たエネルギーを、ダイオード3Bを介して吸収する。次
に、半導体スイッチ素子2Aと半導体スイッチ素子2B
が同時にオンしている期間に、スナバ回路13に蓄え
られている電荷を、スナバ回路13→半導体スイッチ素
子2B→変圧器リセット巻線42→直流電源1の経路で
放電し、スナバ回路13で吸収したエネルギーを負荷に
放出する。つまり、ダイオード3Bはスナバダイオード
の役目を果たし、半導体スイッチ素子2Bは電力回生用
として作用する。図2に図1の変形例を示す。これは、
直流電源1の正極側端子を半導体スイッチ素子2Aとダ
イオード3Aとの接続点に、また、直流電源1の負極側
端子を変圧器一次巻線41と変圧器リセット巻線42と
の接続点にそれぞれ接続した点が特徴で、機能的には図
1と全く同じなので詳細は省略する。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The snubber circuit 7 is omitted from the conventional example shown in FIG. 24, one terminal of the diode 3B is connected to the connection point between the transformer primary winding 41 and the semiconductor switching element 2A, and one terminal of the semiconductor switching element 2B is connected to the transformer reset winding. At the connection point between the line 42 and the diode 3A, the diode 3B
And the snubber circuit 13 is connected between the parallel connection point of the diode 3B and the semiconductor switch element 2B and the parallel connection point of the semiconductor switch element 2A and the diode 3A, respectively. Configure. FIG. 3 shows the operation waveforms of FIG. Since the DC output operation of FIG. 1 is the same as that of FIG. 24, only the differences will be described below. That is, the semiconductor switch element 2A
Is turned off, the snubber circuit 13 absorbs the energy stored in the leakage inductance and the wiring inductance of the transformer 4 via the diode 3B. Next, the semiconductor switch element 2A and the semiconductor switch element 2B
The charges accumulated in the snubber circuit 13 are discharged through the path of the snubber circuit 13 → the semiconductor switch element 2B → the transformer reset winding 42 → the DC power supply 1 while the snubber circuit 13 absorbs the electric charge stored in the snubber circuit 13 during the period when the The released energy is released to the load. That is, the diode 3B functions as a snubber diode, and the semiconductor switch element 2B acts as a power regeneration device. FIG. 2 shows a modification of FIG. this is,
The positive electrode side terminal of the DC power supply 1 is a connection point between the semiconductor switch element 2A and the diode 3A, and the negative electrode side terminal of the DC power supply 1 is a connection point between the transformer primary winding 41 and the transformer reset winding 42. It is characterized in that it is connected, and since it is functionally the same as that in FIG. 1, its details are omitted.
【0020】図4はこの発明の第2の実施の形態を示す
回路図、図6はその動作説明図である。図1との相違点
は、スナバダイオード71とスナバコンデンサ72を直
列接続したスナバ回路7を半導体スイッチ素子2Aと並
列に、また、補助ダイオード81と補助リアクトル82
を直列接続した直列回路と補助コンデンサ83とを直列
接続した補助回路8をスナバダイオード71と並列に、
さらに、回生ダイオード9を上記直列回路と補助コンデ
ンサ83の接続点と、ダイオード3Bと半導体スイッチ
素子2Bとの接続点間に接続した点にある。つまり、図
1および図2に示す例では、スナバ回路13により吸収
したエネルギーを負荷に放出するようにしているため、
スナバ回路13では損失は殆ど発生しないが、半導体ス
イッチ素子2Aのターンオフ時の電圧上昇率を抑制する
ことができない。図4に示すものは、この問題を解決し
得るようにするものである。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an operation explanation diagram thereof. The difference from FIG. 1 is that a snubber circuit 7 in which a snubber diode 71 and a snubber capacitor 72 are connected in series is provided in parallel with the semiconductor switch element 2A, and an auxiliary diode 81 and an auxiliary reactor 82 are provided.
Is connected in series with the snubber diode 71.
Further, the regenerative diode 9 is connected between the connection point between the series circuit and the auxiliary capacitor 83 and the connection point between the diode 3B and the semiconductor switch element 2B. That is, in the example shown in FIGS. 1 and 2, since the energy absorbed by the snubber circuit 13 is released to the load,
Although the snubber circuit 13 causes almost no loss, it cannot suppress the rate of voltage increase when the semiconductor switch element 2A is turned off. The one shown in FIG. 4 is intended to solve this problem.
【0021】図6を参照して、半導体スイッチ素子2A
に並列接続されたスナバコンデンサ72の、電荷のエネ
ルギー回生動作につき説明する。いま、半導体スイッチ
素子2Aがターンオフする時、スナバコンデンサ72が
半導体スイッチ素子2Aの電圧上昇率を抑制する。次
に、半導体スイッチ素子2Aがオンしている期間,
に、スナバコンデンサ72に蓄えられた電荷を、スナバ
コンデンサ72→補助ダイオード81→補助リアクトル
82→補助コンデンサ83→半導体スイッチ素子2Aの
経路で、補助リアクトル82および補助コンデンサ83
に放電する。スナバコンデンサ72が0Vまで放電する
と、補助リアクトル82に蓄えられたエネルギーによ
り、補助リアクトル82→補助コンデンサ83→スナバ
ダイオード71→補助ダイオード81の経路で電流が流
れ、補助コンデンサ83にエネルギーを移す。さらに、
半導体スイッチ素子2Aがオフの期間に、補助コンデ
ンサ83に蓄えられた電荷を、補助コンデンサ83→回
生ダイオード9→スナバ回路13→直流電源1→変圧器
一次巻線41の経路でスナバ回路13へと放出する。そ
して、半導体スイッチ素子2Aと2Bが同時にオンして
いる期間に、スナバ回路13に蓄えられている電荷
を、スナバ回路13→半導体スイッチ素子2B→変圧器
リセット巻線42→直流電源1の経路で放電し、スナバ
回路13で吸収したエネルギーを負荷に放出する。図5
に図4の変形例を示す。すなわち、直流電源1の正極側
端子を半導体スイッチ2Aとダイオード3Aとの接続点
に、直流電源1の負極側端子を変圧器一次巻線41と変
圧器リセット巻線42との接続点にそれぞれ接続する他
は図4に示すものと全く同じなので、説明は省略する。Referring to FIG. 6, semiconductor switch element 2A
A charge energy regenerating operation of the snubber capacitor 72 connected in parallel with the above will be described. Now, when the semiconductor switching element 2A is turned off, the snubber capacitor 72 suppresses the voltage increase rate of the semiconductor switching element 2A. Next, while the semiconductor switch element 2A is on,
In addition, the charge stored in the snubber capacitor 72 is transferred to the auxiliary reactor 82 and the auxiliary capacitor 83 through the path of the snubber capacitor 72 → the auxiliary diode 81 → the auxiliary reactor 82 → the auxiliary capacitor 83 → the semiconductor switch element 2A.
To discharge. When the snubber capacitor 72 is discharged to 0 V, the energy stored in the auxiliary reactor 82 causes a current to flow in the route of the auxiliary reactor 82 → the auxiliary capacitor 83 → the snubber diode 71 → the auxiliary diode 81, and the energy is transferred to the auxiliary capacitor 83. further,
While the semiconductor switch element 2A is off, the charge accumulated in the auxiliary capacitor 83 is transferred to the snubber circuit 13 through the path of the auxiliary capacitor 83 → regenerative diode 9 → snubber circuit 13 → DC power supply 1 → transformer primary winding 41. discharge. Then, while the semiconductor switch elements 2A and 2B are turned on at the same time, the charge accumulated in the snubber circuit 13 is transferred through the path of the snubber circuit 13 → the semiconductor switch element 2B → the transformer reset winding 42 → the DC power source 1. It discharges and releases the energy absorbed by the snubber circuit 13 to the load. FIG.
4 shows a modification of FIG. That is, the positive terminal of the DC power supply 1 is connected to the connection point between the semiconductor switch 2A and the diode 3A, and the negative terminal of the DC power supply 1 is connected to the connection point between the transformer primary winding 41 and the transformer reset winding 42. The description is omitted because it is exactly the same as that shown in FIG.
【0022】以上、いずれの例においても、半導体スイ
ッチ素子2Bのオン期間、半導体スイッチ素子2Bに
は、スナバ回路13を構成するコンデンサの静電容量
と、変圧器4の漏れインダクタンスとによって決まる周
期の正弦波状の電流が流れる。そこで、半導体スイッチ
素子2Bのオン期間を、コンデンサの静電容量と変圧器
の漏れインダクタンスで決まる共振周期の約1/2(図
6に示す期間参照)とし、半導体スイッチ素子2Bの
ターンオフ時、0A付近で電流を遮断する。これによ
り、半導体スイッチ素子2Bのターンオフ時のスイッチ
ング損失を低減することができる。In any of the above examples, during the ON period of the semiconductor switching element 2B, the semiconductor switching element 2B has a period determined by the capacitance of the capacitor forming the snubber circuit 13 and the leakage inductance of the transformer 4. A sinusoidal current flows. Therefore, the ON period of the semiconductor switching element 2B is set to about 1/2 of the resonance cycle determined by the capacitance of the capacitor and the leakage inductance of the transformer (see the period shown in FIG. 6), and when the semiconductor switching element 2B is turned off, 0A is applied. Cut off the current in the vicinity. As a result, it is possible to reduce the switching loss when the semiconductor switch element 2B is turned off.
【0023】また、図4,図5はいずれも1石フォワー
ド型コンバータにスナバ回路,補助回路および回生ダイ
オードを付加したものであるが、2石フォワード型やハ
ーフブリッジ型のコンバータへの適用も考えられる。図
7は2石フォワード型に適用したもので、その基本回路
に対して、スナバダイオード71とスナバコンデンサ7
2を直列接続したスナバ回路7を半導体スイッチ素子2
Aと並列に、また、補助ダイオード81と補助リアクト
ル82とを直列接続した第1の直列回路に補助コンデン
サ83を直列接続した補助回路8をスナバダイオード7
1と並列に、さらに、回生ダイオード9を上記第1の直
列回路と補助コンデンサ83との接続点と、直流電源1
の正極側端子との間にそれぞれ接続して構成される。同
様に、スナバダイオード101とスナバコンデンサ10
2を直列接続したスナバ回路10を半導体スイッチ素子
2Bと並列に、また、補助ダイオード111と補助リア
クトル112とを直列接続した第2の直列回路に補助コ
ンデンサ113を直列接続した補助回路11をスナバダ
イオード101と並列に、さらに、回生ダイオード12
を上記第2の直列回路と補助コンデンサ113との接続
点と、直流電源1の負極側端子との間にそれぞれ接続し
て構成される。In each of FIGS. 4 and 5, a snubber circuit, an auxiliary circuit and a regenerative diode are added to the one-stone forward type converter, but application to a two-stone forward type or half-bridge type converter is also considered. To be FIG. 7 is applied to the two-stone forward type, and a snubber diode 71 and a snubber capacitor 7 are used for the basic circuit.
The semiconductor switching element 2 is a snubber circuit 7 in which 2 are connected in series.
The auxiliary circuit 8 in which the auxiliary capacitor 83 is connected in series to the snubber diode 7 is connected in parallel with A and the first series circuit in which the auxiliary diode 81 and the auxiliary reactor 82 are connected in series.
1 in parallel with the regenerative diode 9 at the connection point between the first series circuit and the auxiliary capacitor 83, and the DC power supply 1
Is connected to the positive electrode side terminal. Similarly, the snubber diode 101 and the snubber capacitor 10
The snubber diode 10 is a snubber diode in which a snubber circuit 10 in which two are connected in series is connected in parallel with the semiconductor switch element 2B, and an auxiliary capacitor 113 is connected in series in a second series circuit in which an auxiliary diode 111 and an auxiliary reactor 112 are connected in series. In parallel with 101, a regenerative diode 12
Are connected between the connection point between the second series circuit and the auxiliary capacitor 113 and the negative terminal of the DC power supply 1, respectively.
【0024】図10に図7の動作波形を示す。ここで
は、半導体スイッチ素子2Aに付属するスナバコンデン
サ72の電荷エネルギーの回生動作について説明する。
半導体スイッチ素子2Aがターンオフするとき、スナバ
コンデンサ72が半導体スイッチ素子2Aの電圧上昇率
を抑制する。次に、半導体スイッチ素子2Aがオンして
いる期間に、スナバコンデンサ72に蓄えられている
電荷をスナバコンデンサ72→補助ダイオード81→補
助リアクトル82→補助コンデンサ83→半導体スイッ
チ素子2Aの経路で、補助リアクトル82および補助コ
ンデンサ83に放電する。スナバコンデンサ72が0V
まで放電すると期間に移行し、補助リアクトル82に
蓄えられたエネルギーにより、補助リアクトル82→補
助コンデンサ83→スナバダイオード71→補助ダイオ
ード81の経路で電流が流れ、補助コンデンサ83にエ
ネルギーを移す。次に、半導体スイッチ素子2Aがオフ
の期間に、補助コンデンサ83に蓄えられている電荷
は、補助コンデンサ83→回生ダイオード9→直流電源
1→回生ダイオード12→補助コンデンサ11→変圧器
一次巻線41の経路で放電し、直流電源1にエネルギー
を回生する。半導体スイッチ素子2Bに付属するスナバ
回路10,補助回路11および回生ダイオード12につ
いても、上記と同様に動作する。FIG. 10 shows the operation waveforms of FIG. Here, a charge energy regenerating operation of the snubber capacitor 72 attached to the semiconductor switch element 2A will be described.
When the semiconductor switch element 2A is turned off, the snubber capacitor 72 suppresses the rate of voltage increase of the semiconductor switch element 2A. Next, while the semiconductor switch element 2A is turned on, the charge accumulated in the snubber capacitor 72 is supplemented by the snubber capacitor 72 → auxiliary diode 81 → auxiliary reactor 82 → auxiliary capacitor 83 → semiconductor switch element 2A. The reactor 82 and the auxiliary capacitor 83 are discharged. Snubber capacitor 72 is 0V
When it is discharged up to the period, the period shifts, and the energy stored in the auxiliary reactor 82 causes a current to flow in the route of the auxiliary reactor 82 → the auxiliary capacitor 83 → the snubber diode 71 → the auxiliary diode 81, and the energy is transferred to the auxiliary capacitor 83. Next, while the semiconductor switch element 2A is off, the charge accumulated in the auxiliary capacitor 83 is stored in the auxiliary capacitor 83 → regenerative diode 9 → DC power supply 1 → regenerative diode 12 → auxiliary capacitor 11 → transformer primary winding 41. To discharge energy to the DC power supply 1 and regenerate energy. The snubber circuit 10, the auxiliary circuit 11, and the regenerative diode 12 attached to the semiconductor switch element 2B also operate in the same manner as above.
【0025】図8はハーフブリッジ型に適用したもの
で、その基本回路に対して、スナバダイオード71とス
ナバコンデンサ72とを直列接続したスナバ回路7を半
導体スイッチ素子2Aと並列に、また、補助ダイオード
81と補助リアクトル82とを直列接続した第1の直列
回路に、補助コンデンサ83を直列接続した補助回路8
をスナバダイオード71と並列に、さらに、回生ダイオ
ード9を上記第1の直列回路と補助コンデンサ83との
接続点と、直流電源1の正極側端子との間にそれぞれ接
続して構成されている。同様に、スナバダイオード10
1とスナバコンデンサ102を直列接続したスナバ回路
10を半導体スイッチ素子2Bと並列に、また、補助ダ
イオード111と補助リアクトル112とを直列接続し
た第2の直列回路に、補助コンデンサ113を直列接続
した補助回路11をスナバダイオード101と並列に、
さらに、回生ダイオード12を上記第2の直列回路と補
助コンデンサ113との接続点と、直流電源1の負極側
端子との間にそれぞれ接続して構成される。FIG. 8 is applied to a half-bridge type, in which a snubber circuit 7 in which a snubber diode 71 and a snubber capacitor 72 are connected in series to the basic circuit is connected in parallel with the semiconductor switch element 2A and an auxiliary diode. Auxiliary circuit 8 in which an auxiliary capacitor 83 is connected in series to a first series circuit in which 81 and an auxiliary reactor 82 are connected in series.
In parallel with the snubber diode 71, and the regenerative diode 9 is connected between the connection point between the first series circuit and the auxiliary capacitor 83 and the positive terminal of the DC power supply 1. Similarly, the snubber diode 10
1 and the snubber capacitor 102 are connected in series to the snubber circuit 10 in parallel with the semiconductor switch element 2B, and the auxiliary diode 111 and the auxiliary reactor 112 are connected in series to the second series circuit. The circuit 11 in parallel with the snubber diode 101,
Further, the regenerative diode 12 is connected between the connection point between the second series circuit and the auxiliary capacitor 113 and the negative terminal of the DC power supply 1, respectively.
【0026】図11に図8の動作波形を示す。ここで
は、半導体スイッチ素子2Aに付属するスナバコンデン
サ72の電荷エネルギーの回生動作について説明する。
半導体スイッチ素子2Aがターンオフするとき、スナバ
コンデンサ72が半導体スイッチ素子2Aの電圧上昇率
を抑制する。次に、半導体スイッチ素子2Aがオンして
いる期間に、スナバコンデンサ72に蓄えられている
電荷をスナバコンデンサ72→補助ダイオード81→補
助リアクトル82→補助コンデンサ83→半導体スイッ
チ素子2Aの経路で、補助リアクトル82および補助コ
ンデンサ83に放電する。スナバコンデンサ72が0V
まで放電すると期間に移行し、補助リアクトル82に
蓄えられたエネルギーにより、補助リアクトル82→補
助コンデンサ83→スナバダイオード71→補助ダイオ
ード81の経路で電流が流れ、補助コンデンサ83にエ
ネルギーを移す。次に、半導体スイッチ素子2Aがオフ
の期間に、補助コンデンサ83に蓄えられている電荷
は、補助コンデンサ83→回生ダイオード9→直流電源
1→コンデンサ31A→変圧器一次巻線41の経路で放
電し、コンデンサ31Aにエネルギーを回生する。コン
デンサ31Aに蓄えられた電荷は、半導体スイッチ素子
2Bがオンの期間〜に変圧器4を介して負荷に放出
される。半導体スイッチ素子2Bに付属するスナバ回路
10,補助回路11および回生ダイオード12について
も、上記と同様に動作する。FIG. 11 shows the operation waveforms of FIG. Here, a charge energy regenerating operation of the snubber capacitor 72 attached to the semiconductor switch element 2A will be described.
When the semiconductor switch element 2A is turned off, the snubber capacitor 72 suppresses the rate of voltage increase of the semiconductor switch element 2A. Next, while the semiconductor switch element 2A is turned on, the charge accumulated in the snubber capacitor 72 is supplemented by the snubber capacitor 72 → auxiliary diode 81 → auxiliary reactor 82 → auxiliary capacitor 83 → semiconductor switch element 2A. The reactor 82 and the auxiliary capacitor 83 are discharged. Snubber capacitor 72 is 0V
When it is discharged up to the period, the period shifts, and the energy stored in the auxiliary reactor 82 causes a current to flow in the route of the auxiliary reactor 82 → the auxiliary capacitor 83 → the snubber diode 71 → the auxiliary diode 81, and transfers the energy to the auxiliary capacitor 83. Next, while the semiconductor switch element 2A is off, the charge accumulated in the auxiliary capacitor 83 is discharged through the path of the auxiliary capacitor 83 → regenerative diode 9 → DC power supply 1 → capacitor 31A → transformer primary winding 41. , Regenerates energy to the capacitor 31A. The electric charge stored in the capacitor 31A is discharged to the load via the transformer 4 during the period when the semiconductor switch element 2B is on. The snubber circuit 10, the auxiliary circuit 11, and the regenerative diode 12 attached to the semiconductor switch element 2B also operate in the same manner as above.
【0027】図9に図8の変形例を示す。半導体スイッ
チ素子2Aと変圧器一次巻線41の接続点との間に補助
リアクトル82を、スナバダイオード71とスナバコン
デンサ72とを直列接続したスナバ回路7を半導体スイ
ッチ素子2Aと並列に、また、補助ダイオード81と補
助コンデンサ83とを直列接続した第3の直列回路をス
ナバダイオード71とスナバコンデンサ72との接続点
と、補助リアクトル82と変圧器一次巻線41の接続点
との間に、さらに、回生ダイオード9を上記第3の直列
回路の接続点と、直流電源1の正極側端子との間にそれ
ぞれ接続して構成される。同様に、半導体スイッチ素子
2Bと変圧器一次巻線41の接続点との間に補助リアク
トル112を、スナバダイオード101とスナバコンデ
ンサ102とを直列接続したスナバ回路10を半導体ス
イッチ素子2Bと並列に、また、補助ダイオード111
と補助コンデンサ113とを直列接続した第4の直列回
路をスナバダイオード101とスナバコンデンサ102
との接続点と、補助リアクトル112と変圧器一次巻線
41の接続点との間に、さらに、回生ダイオード12を
上記第4の直列回路の接続点と、直流電源1の負極側端
子との間にそれぞれ接続して構成される。この例は、図
8に示すものでは、例えば無負荷時などでスナバコンデ
ンサ72に電荷が充分に蓄えられていない状態において
半導体スイッチ素子2Bがオンすると、スナバコンデン
サ72を充電するため半導体スイッチ素子2Bに過大な
電流が流れる。この例は、かかる不都合を生じさせない
ようにするものである。FIG. 9 shows a modification of FIG. An auxiliary reactor 82 is provided between the semiconductor switch element 2A and the connection point of the transformer primary winding 41, a snubber circuit 7 in which a snubber diode 71 and a snubber capacitor 72 are connected in series is provided in parallel with the semiconductor switch element 2A, and an auxiliary A third series circuit in which the diode 81 and the auxiliary capacitor 83 are connected in series is provided between the connection point between the snubber diode 71 and the snubber capacitor 72 and the connection point between the auxiliary reactor 82 and the transformer primary winding 41. The regenerative diode 9 is connected between the connection point of the third series circuit and the positive terminal of the DC power supply 1, respectively. Similarly, the auxiliary reactor 112 is provided between the semiconductor switch element 2B and the connection point of the transformer primary winding 41, and the snubber circuit 10 in which the snubber diode 101 and the snubber capacitor 102 are connected in series is provided in parallel with the semiconductor switch element 2B. In addition, the auxiliary diode 111
The fourth series circuit in which the capacitor and the auxiliary capacitor 113 are connected in series is a snubber diode 101 and a snubber capacitor 102.
Between the connection point between the auxiliary reactor 112 and the primary winding 41 of the transformer, and the connection point of the fourth series circuit of the regenerative diode 12 and the negative terminal of the DC power supply 1. It is configured by connecting between each. In this example, as shown in FIG. 8, when the semiconductor switch element 2B is turned on in a state in which the snubber capacitor 72 does not sufficiently store electric charges, for example, when there is no load, the semiconductor switch element 2B is charged to charge the snubber capacitor 72. An excessive current flows through. This example is intended to prevent such inconvenience.
【0028】以上では、直流電源電圧をほぼ一定として
扱っているため、電圧の異なるものには適用できなくな
るという問題が残されている。この点について、以下に
説明する。図26に従来の2石フォワード型直流−直流
変換装置の従来例を示す。すなわち、直流電源1の正極
側端子には半導体スイッチ2Bの一方の端子とダイオー
ド3Bの一方の端子が、また、直流電源1の負極側端子
には半導体スイッチ2Aの一方の端子とダイオード3A
の一方の端子が、半導体スイッチ2Bの他方の端子には
変圧器4の一次巻線41の一方の端子とダイオード3A
の他方の端子が、ダイオード3Bの他方の端子には半導
体スイッチ2Aの他方の端子と変圧器4の一次巻線41
の他方の端子が、さらに、変圧器4の二次巻線43には
整流回路5が、整流回路5には平滑フィルタ6がそれぞ
れ接続されている。図26の動作波形を図28に示す。
半導体スイッチ2Aおよび2Bをオンしている期間に
変圧器4を正方向に励磁し、整流回路5および平滑フィ
ルタ6を介して負荷に電力を供給する。次に、半導体ス
イッチ2A,2Bをオフしている期間に、変圧器4の
励磁エネルギーが変圧器一次巻線41およびダイオード
3A,3Bを介して直流電源1に回生される。In the above, since the DC power supply voltage is treated as being almost constant, there remains a problem that it cannot be applied to different voltage. This will be described below. FIG. 26 shows a conventional example of a conventional two-stone forward type DC-DC converter. That is, one terminal of the semiconductor switch 2B and one terminal of the diode 3B are connected to the positive terminal of the DC power supply 1, and one terminal of the semiconductor switch 2A and the diode 3A are connected to the negative terminal of the DC power supply 1.
One terminal of the primary switch 41 of the transformer 4 and the diode 3A are connected to the other terminal of the semiconductor switch 2B.
The other terminal of the semiconductor switch 2A and the primary winding 41 of the transformer 4 are connected to the other terminal of the diode 3B.
Further, the rectifying circuit 5 is connected to the secondary winding 43 of the transformer 4, and the smoothing filter 6 is connected to the rectifying circuit 5. The operation waveforms of FIG. 26 are shown in FIG.
While the semiconductor switches 2A and 2B are on, the transformer 4 is excited in the positive direction, and power is supplied to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing filter 6. Next, the excitation energy of the transformer 4 is regenerated to the DC power supply 1 via the transformer primary winding 41 and the diodes 3A and 3B while the semiconductor switches 2A and 2B are turned off.
【0029】図27にフルブリッジ型直流−直流変換装
置の従来例を示す。同図において、直流電源1の正極側
端子には半導体スイッチ2C,2Dの一方の端子が、直
流電源1の負極側端子には半導体スイッチ2A,2Bの
一方の端子が、半導体スイッチ2Dの他方の端子には変
圧器4の一次巻線41の一方の端子と半導体スイッチ2
Bの他方の端子が、半導体スイッチ2Cの他方の端子に
は半導体スイッチ2Aの他方の端子と変圧器4の一次巻
線41の他方の端子が、変圧器4の二次巻線43には整
流回路5が、整流回路5には平滑フィルタ6がそれぞれ
接続されている。図27の動作波形を図29に示す。半
導体スイッチ2A,2Dをオンしている期間に変圧器
4を正方向に励磁し、整流回路5および平滑フィルタ6
を介して負荷に直流電力を供給する。次に、半導体スイ
ッチ2B,2Cをオンしている期間に変圧器4を負方
向に励磁し、整流回路5および平滑フィルタ6を介して
負荷に直流電力を供給する。FIG. 27 shows a conventional example of a full-bridge type DC-DC converter. In the figure, one terminal of the semiconductor switches 2C and 2D is connected to the positive terminal of the DC power supply 1, one terminal of the semiconductor switches 2A and 2B is connected to the negative terminal of the DC power supply 1, and the other terminal of the semiconductor switch 2D is connected to the other terminal. The terminals include one terminal of the primary winding 41 of the transformer 4 and the semiconductor switch 2
The other terminal of B, the other terminal of the semiconductor switch 2A and the other terminal of the primary winding 41 of the transformer 4 are connected to the other terminal of the semiconductor switch 2C, and the secondary winding 43 of the transformer 4 is rectified. The circuit 5 and the smoothing filter 6 are connected to the rectifier circuit 5, respectively. The operation waveforms of FIG. 27 are shown in FIG. While the semiconductor switches 2A and 2D are on, the transformer 4 is excited in the positive direction, and the rectifier circuit 5 and the smoothing filter 6 are excited.
DC power is supplied to the load via. Next, while the semiconductor switches 2B and 2C are on, the transformer 4 is excited in the negative direction, and DC power is supplied to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing filter 6.
【0030】図26の場合、直流電源1の最大電圧をE
d1,最小電圧をEd2、電圧がEd1のときの半導体
スイッチ2A,2Bがオンしている期間をTS1、電圧
がEd2のときの半導体スイッチ2A,2Bがオンして
いる期間をTS2、半導体スイッチ2A,2Bに流れる
電流をi、このときの半導体スイッチ2A,2Bの電圧
降下をVSとすると、半導体スイッチ2A,2Bがオン
している期間に発生する導通損失PONは、 PON=2×(VS×i×TON) となる。また、出力電圧が一定の場合はTS1<TS2
となり、直流電源電圧がEd2のときは半導体スイッチ
における導通損失が増加する。また、変圧器の巻数比を
n1:n2、変圧器の二次巻線43に発生する電圧をV
T2とすると、 VT2=Ed×n2/n1 となる。整流回路を構成するダイオードは直流電源電圧
がEd1の場合においても耐圧を越えないように選定さ
れるが、耐圧の高いダイオードは発生損失が大きく高価
であるという問題がある。In the case of FIG. 26, the maximum voltage of the DC power supply 1 is E
d1, the minimum voltage is Ed2, the period when the semiconductor switches 2A and 2B are on when the voltage is Ed1, is TS1, and the period when the semiconductor switches 2A and 2B are on when the voltage is Ed2 is TS2, and the semiconductor switch 2A. , 2B is i and the voltage drop of the semiconductor switches 2A and 2B at this time is VS, the conduction loss PON generated during the period when the semiconductor switches 2A and 2B are on is PON = 2 × (VS × i × TON). When the output voltage is constant, TS1 <TS2
Therefore, when the DC power supply voltage is Ed2, the conduction loss in the semiconductor switch increases. In addition, the turns ratio of the transformer is n1: n2, and the voltage generated in the secondary winding 43 of the transformer is V
If T2, then VT2 = Ed × n2 / n1. The diodes forming the rectifier circuit are selected so as not to exceed the withstand voltage even when the DC power supply voltage is Ed1, but a diode with a high withstand voltage has a problem that the generated loss is large and the cost is high.
【0031】直流電源を単相交流(AC)電源100V
または200Vから、ダイオード整流器により全波整流
して得る例について具体的に説明する。AC100Vの
場合Ed2=90V、AC200Vの場合Ed1=18
0Vとなる。このとき、TS2≒2×TS1となり、A
C200Vの場合と比較してAC100Vの場合の半導
体スイッチの導通損失は約2倍となる。また、変圧器の
巻数比を1:1とすると、整流器を構成するダイオード
は180V以上の耐圧のものを選定するようにする。こ
の点は図27の場合も同様で、直流電源電圧が低い場合
はそれが高い場合に比べて、半導体スイッチ2A,2
B,2Cおよび2Dの導通損失が増加し、また、整流回
路を構成するダイオードは直流電源電圧が最大の場合で
も耐圧を越えないように選定しなければならない。つま
り、従来の直流−直流変換装置では、直流電源電圧の変
動によって発生損失が大きくなり、整流回路を構成する
ダイオードに耐圧が大きく高価なものを要するという問
題が残されている。The DC power supply is a single-phase alternating current (AC) power supply 100V.
Alternatively, an example of full-wave rectification from 200 V by a diode rectifier will be specifically described. Ed2 = 90V for AC100V, Ed1 = 18 for AC200V
It becomes 0V. At this time, TS2≈2 × TS1 and A
The conduction loss of the semiconductor switch in the case of AC100V is about double that in the case of C200V. Further, when the turns ratio of the transformer is 1: 1, the diode composing the rectifier is selected to have a withstand voltage of 180V or higher. This point is the same as in the case of FIG. 27, and when the DC power supply voltage is low compared to when it is high, the semiconductor switches 2A, 2
The conduction loss of B, 2C, and 2D increases, and the diode forming the rectifier circuit must be selected so as not to exceed the withstand voltage even when the DC power supply voltage is maximum. That is, in the conventional DC-DC converter, the generated loss becomes large due to the fluctuation of the DC power supply voltage, and there remains a problem that the diode forming the rectifier circuit has a large withstand voltage and is expensive.
【0032】上記のような問題を回避することが可能な
電圧適応型の直流−直流変換装置について、以下に説明
する。図12はかかる実施の形態(第5の実施の形態)
を示す回路図である。図26との相違点は、変圧器4の
一次巻線41の一方の端子をダイオード3Bと半導体ス
イッチ2Aとの直列接続点に、変圧器4の一次巻線42
の一方の端子を半導体スイッチ2Bとダイオード3Aと
の直列接続点に、スナバ回路13をダイオード3Bと半
導体スイッチ2Bとの並列接続点と半導体スイッチ2A
とダイオード3Aとの並列接続点間に、直流電源1の正
極側端子をスイッチ30の一方の端子に、直流電源1の
負極側端子を半導体スイッチ2Aとダイオード3Aとの
並列接続点に、スイッチ30の第1の端子30Aを変圧
器4の中間端子に、スイッチ30の第2の端子30Bを
ダイオード3Bと半導体スイッチ2Bとの並列接続点
に、入力電圧検出回路40を直流電源1と並列に、制御
回路50を入力電圧検出回路40とスイッチ30との間
に、それぞれ接続して構成した点にある。A voltage adaptive DC-DC converter capable of avoiding the above problems will be described below. FIG. 12 shows such an embodiment (fifth embodiment).
FIG. The difference from FIG. 26 is that one terminal of the primary winding 41 of the transformer 4 is connected to the series connection point of the diode 3B and the semiconductor switch 2A, and the primary winding 42 of the transformer 4 is connected.
One terminal is connected in series with the semiconductor switch 2B and the diode 3A, and the snubber circuit 13 is connected in parallel with the diode 3B and the semiconductor switch 2B and the semiconductor switch 2A.
And the diode 3A in parallel, the positive terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30, the negative terminal of the DC power supply 1 is connected in parallel to the semiconductor switch 2A and the diode 3A, and the switch 30 is connected. The first terminal 30A is the intermediate terminal of the transformer 4, the second terminal 30B of the switch 30 is the parallel connection point of the diode 3B and the semiconductor switch 2B, and the input voltage detection circuit 40 is the DC power supply 1 in parallel. The control circuit 50 is connected between the input voltage detection circuit 40 and the switch 30, respectively.
【0033】図12の構成において、直流電源1の電圧
を入力電圧検出回路40により検出し、検出値が所定値
以上になると制御回路50により、スイッチ30を端子
30B側に接続する。この場合は図26と同じ2石コン
バータ構成となり、図26と同様の動作が行なわれる。
これに対し、上記検出値が所定値以下のときは、スイッ
チ30は端子30A側に接続され、図1と同様の1石コ
ンバータ構成となる。図20に図12でスイッチ30を
30A側に接続した場合の動作波形を示す。すなわち、
この回路の直流出力動作は、半導体スイッチ2Aをオン
している期間に変圧器4を正方向に励磁し、整流回路
5および平滑回路6を介して負荷に直流電力を供給す
る。次に、半導体スイッチ2Aをオフしている期間に
変圧器4の励磁エネルギーが、変圧器一次巻線42およ
びダイオード3Aを介して直流電源1に回生される。な
お、巻線42は1石コンバータの場合はリセット巻線と
して作用し、2石コンバータの場合は一次巻線として作
用することになる。In the configuration of FIG. 12, the voltage of the DC power supply 1 is detected by the input voltage detection circuit 40, and when the detected value exceeds a predetermined value, the control circuit 50 connects the switch 30 to the terminal 30B side. In this case, the two-stone converter configuration is the same as that in FIG. 26, and the same operation as in FIG. 26 is performed.
On the other hand, when the detected value is less than or equal to the predetermined value, the switch 30 is connected to the terminal 30A side, and the one-stone converter configuration similar to that of FIG. FIG. 20 shows operation waveforms when the switch 30 is connected to the 30A side in FIG. That is,
The DC output operation of this circuit excites the transformer 4 in the positive direction while the semiconductor switch 2A is on, and supplies DC power to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing circuit 6. Next, the excitation energy of the transformer 4 is regenerated to the DC power supply 1 via the transformer primary winding 42 and the diode 3A while the semiconductor switch 2A is off. The winding 42 acts as a reset winding in the case of a one-stone converter, and acts as a primary winding in the case of a two-stone converter.
【0034】ここで、第1のスナバ回路13によるエネ
ルギー回生動作について説明する。半導体スイッチ2A
がターンオフしたとき、第1のスナバ回路13が変圧器
4の漏れインダクタンスおよび配線インダクタンスに蓄
えられたエネルギーを、ダイオード3Bを介して吸収す
る。次に、半導体スイッチ2Aおよび2Bが同時にオン
している期間に、第1のスナバ回路13に蓄えられて
いる電荷を、第1のスナバ回路13→半導体スイッチ2
B→変圧器一次巻線42→直流電源1の経路で放電し、
第1のスナバ回路13で吸収したエネルギーを変圧器4
の二次側に放出する。図13に図12の変形例を示す。
図12との相違点は、直流電源1の正極端子を半導体ス
イッチ2Aとダイオード3Aとの並列接続点に、直流電
源1の負極端子をスイッチ30の一方の端子にそれぞれ
接続した点にある。ただし、その動作は図12と全く同
様なので、説明は省略する。Here, the energy regeneration operation by the first snubber circuit 13 will be described. Semiconductor switch 2A
Is turned off, the first snubber circuit 13 absorbs the energy stored in the leakage inductance and the wiring inductance of the transformer 4 via the diode 3B. Next, while the semiconductor switches 2A and 2B are turned on at the same time, the electric charge stored in the first snubber circuit 13 is transferred to the first snubber circuit 13 → the semiconductor switch 2
B → Primary winding 42 of transformer → Discharge in the path of DC power supply 1,
The energy absorbed by the first snubber circuit 13 is transferred to the transformer 4
To the secondary side of. FIG. 13 shows a modification of FIG.
The difference from FIG. 12 is that the positive electrode terminal of the DC power supply 1 is connected to the semiconductor switch 2A and the diode 3A in parallel, and the negative electrode terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30. However, since the operation is exactly the same as that in FIG. 12, the description will be omitted.
【0035】図14に電圧適応型の直流−直流変換装置
の第2の実施の形態(第6の実施の形態)を示す。これ
は、図27の従来例に対応するもので、その相違点は、
変圧器4の一次巻線41の一方の端子を半導体スイッチ
2Aと半導体スイッチ2Cとの直列接続点に、変圧器4
の一次巻線42の一方の端子を半導体スイッチ2Bと半
導体スイッチ2Dとの直列接続点に、スナバ回路13を
半導体スイッチ2Cと半導体スイッチ2Dとの並列接続
点と半導体スイッチ2Aと半導体スイッチ2Bとの並列
接続点間に、直流電源1の正極側端子をスイッチ30の
一方の端子に、直流電源1の負極側端子を半導体スイッ
チ2Aと半導体スイッチ2Bとの並列接続点に、スイッ
チ30の第1の端子30Aを変圧器4の中間端子に、ス
イッチ30の第2の端子30Bを半導体スイッチ2Cと
半導体スイッチ2Dとの並列接続点に、入力電圧検出回
路40を直流電源1と並列に、制御回路50を入力電圧
検出回路40とスイッチ30との間に、それぞれ接続し
て構成した点にある。FIG. 14 shows a second embodiment (sixth embodiment) of a voltage adaptive DC / DC converter. This corresponds to the conventional example of FIG. 27, and the difference is that
One terminal of the primary winding 41 of the transformer 4 is connected to the series connection point of the semiconductor switch 2A and the semiconductor switch 2C, and the transformer 4
One terminal of the primary winding 42 of the semiconductor switch 2B and the semiconductor switch 2D is connected in series, the snubber circuit 13 is connected in parallel between the semiconductor switch 2C and the semiconductor switch 2D, the semiconductor switch 2A and the semiconductor switch 2B. Between the parallel connection points, the positive electrode side terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30, the negative electrode side terminal of the DC power supply 1 is connected to the parallel connection point of the semiconductor switches 2A and 2B, and the first terminal of the switch 30 is connected. The terminal 30A is the intermediate terminal of the transformer 4, the second terminal 30B of the switch 30 is the parallel connection point of the semiconductor switches 2C and 2D, the input voltage detection circuit 40 is in parallel with the DC power supply 1, and the control circuit 50 Is connected between the input voltage detection circuit 40 and the switch 30, respectively.
【0036】図14の回路も、直流電源1の電圧を入力
電圧検出回路40により検出し、検出値が所定値以上に
なると制御回路50により、スイッチ30を端子30B
側に接続する。この場合は図27と同じフルブリッジ構
成となり、図27と同様の動作が行なわれる。これに対
し、上記検出値が所定値以下のときは、スイッチ30は
端子30A側に接続され、プッシュプル構成となる。図
21に図14でスイッチ30を30A側に接続した場合
の動作波形を示す。すなわち、この回路の直流出力動作
は、半導体スイッチ2Aをオンしている期間に変圧器
4を正方向に励磁し、整流回路5および平滑回路6を介
して負荷に直流電力を供給する。次に、半導体スイッチ
2Bをオンしている期間に変圧器4を負方向に励磁
し、整流回路5および平滑回路6を介して負荷に直流電
力を供給する。In the circuit of FIG. 14 as well, the voltage of the DC power supply 1 is detected by the input voltage detection circuit 40, and when the detected value exceeds a predetermined value, the control circuit 50 causes the switch 30 to switch to the terminal 30B.
To the side. In this case, the same full bridge configuration as in FIG. 27 is obtained, and the same operation as in FIG. 27 is performed. On the other hand, when the detected value is less than or equal to the predetermined value, the switch 30 is connected to the terminal 30A side and has a push-pull configuration. FIG. 21 shows operation waveforms when the switch 30 is connected to the 30A side in FIG. That is, in the DC output operation of this circuit, the transformer 4 is excited in the positive direction while the semiconductor switch 2A is turned on, and DC power is supplied to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing circuit 6. Next, while the semiconductor switch 2B is on, the transformer 4 is excited in the negative direction, and DC power is supplied to the load via the rectifier circuit 5 and the smoothing circuit 6.
【0037】ここで、第1のスナバ回路13によるエネ
ルギー回生動作について説明する。半導体スイッチ2A
がターンオフしたとき、第1のスナバ回路13が変圧器
4の漏れインダクタンスおよび配線インダクタンスに蓄
えられたエネルギーを、半導体スイッチ2Cと逆並列接
続されたダイオードを介して吸収する。次に、半導体ス
イッチ2Aおよび2Dが同時にオンしている期間に、
第1のスナバ回路13に蓄えられている電荷を、第1の
スナバ回路13→半導体スイッチ2D→変圧器一次巻線
42→直流電源1の経路で放電し、第1のスナバ回路1
3で吸収したエネルギーを変圧器4の二次側に放出す
る。また、半導体スイッチ2Bのターンオフ時、および
半導体スイッチ2Bと2Cが同時にオンしている期間に
ついても上記と同様の動作が行なわれる。図15に図1
4の変形例を示す。図14との相違点は、直流電源1の
正極端子を半導体スイッチ2Aと2Bとの並列接続点
に、直流電源1の負極端子をスイッチ30の一方の端子
にそれぞれ接続した点にある。ただし、その動作は図1
4と全く同様なので、説明は省略する。Here, the energy regeneration operation by the first snubber circuit 13 will be described. Semiconductor switch 2A
Is turned off, the first snubber circuit 13 absorbs the energy stored in the leakage inductance and the wiring inductance of the transformer 4 via the diode connected in anti-parallel with the semiconductor switch 2C. Next, while the semiconductor switches 2A and 2D are simultaneously turned on,
The electric charge stored in the first snubber circuit 13 is discharged through the path of the first snubber circuit 13 → the semiconductor switch 2D → the transformer primary winding 42 → the DC power source 1, and the first snubber circuit 1 is discharged.
The energy absorbed in 3 is released to the secondary side of the transformer 4. Further, the same operation as described above is performed when the semiconductor switch 2B is turned off and during the period when the semiconductor switches 2B and 2C are simultaneously turned on. FIG. 1 is shown in FIG.
4 shows a modified example. The difference from FIG. 14 is that the positive electrode terminal of the DC power supply 1 is connected in parallel to the semiconductor switches 2A and 2B, and the negative electrode terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30. However, the operation is
Since it is exactly the same as 4, the description is omitted.
【0038】図16は、図12に示す半導体スイッチの
ターンオフ時の電圧上昇率を抑制し得る回路例(第7の
実施の形態)である。図12との相違点は、スナバダイ
オード142とスナバコンデンサ141を直列接続した
第2のスナバ回路14を半導体スイッチ素子2Aと並列
に、また、補助ダイオード151と補助リアクトル15
2を直列接続した直列回路と補助コンデンサ153とを
直列接続した補助回路15をスナバダイオード142と
並列に、さらに、回生ダイオード154を上記直列回路
と補助コンデンサ153の接続点と、ダイオード3Bと
半導体スイッチ素子2Bとの並列接続点間にそれぞれ接
続し、加えて、半導体スイッチ素子2Bについても第3
のスナバ回路16,補助回路17および回生ダイオード
174を接続した点にある。FIG. 16 shows an example of a circuit (seventh embodiment) capable of suppressing the rate of voltage rise when the semiconductor switch shown in FIG. 12 is turned off. The difference from FIG. 12 is that the second snubber circuit 14 in which the snubber diode 142 and the snubber capacitor 141 are connected in series is provided in parallel with the semiconductor switch element 2A, and the auxiliary diode 151 and the auxiliary reactor 15 are provided.
An auxiliary circuit 15 in which a series circuit in which 2 is connected in series and an auxiliary capacitor 153 are connected in series is arranged in parallel with the snubber diode 142, and a regenerative diode 154 is connected to the connection point between the series circuit and the auxiliary capacitor 153, the diode 3B and a semiconductor switch. The semiconductor switching device 2B is connected to the parallel connection point with the device 2B, respectively, and in addition,
The snubber circuit 16, the auxiliary circuit 17, and the regenerative diode 174 are connected.
【0039】図22に図16のスイッチ30を端子30
A側に接続した場合の動作波形を示す。その直流出力動
作については図12と同様なので、ここでは半導体スイ
ッチ素子2Aに付属するスナバコンデンサ141のエネ
ルギー回生動作について説明する。半導体スイッチ素子
2Aがターンオフしたとき、スナバコンデンサ141が
半導体スイッチ素子2Aの電圧上昇率を抑制する。次
に、半導体スイッチ素子2Aがオンしている期間〜
にスナバコンデンサ141に蓄えられている電荷を、ス
ナバコンデンサ141→補助ダイオード151→補助リ
アクトル152→補助コンデンサ153→半導体スイッ
チ素子2Aの経路で補助リアクトル152および補助コ
ンデンサ153に放電する。スナバコンデンサ141が
0Vまで放電すると、補助リアクトル152に蓄えられ
たエネルギーにより、補助リアクトル152→補助コン
デンサ153→スナバダイオード142→補助ダイオー
ド151の経路で電流が流れ、補助コンデンサ153に
エネルギーを移す。さらに、半導体スイッチ素子2Aが
オフの期間に、補助コンデンサ153に蓄えられた電
荷は、補助コンデンサ153→回生ダイオード154→
第1のスナバ回路13→回生ダイオード174→補助コ
ンデンサ173→変圧器一次巻線42→変圧器一次巻線
41の経路で第1のスナバ回路13に放出する。そし
て、半導体スイッチ素子2Aと2Bが同時にオンしてい
る期間からに、第1のスナバ回路13に蓄えられて
いる電荷を、第1のスナバ回路13→半導体スイッチ素
子2B→変圧器一次巻線42→直流電源1の経路で放電
し、第1のスナバ回路13で吸収したエネルギーを負荷
に放出する。なお、以上のような動作は、半導体スイッ
チ素子2Bに付属するスナバコンデンサ161のエネル
ギー回生動作についても同様である。図17に図16の
変形例を示す。図16との相違点は、直流電源1の正極
端子を半導体スイッチ素子2Aとダイオード3Aとの並
列接続点に、直流電源1の負極端子をスイッチ30の一
方の端子にそれぞれ接続した点にある。ただし、その動
作は図16と全く同様なので、説明は省略する。FIG. 22 shows the switch 30 of FIG.
The operation waveforms when connected to the A side are shown. Since the DC output operation is the same as that in FIG. 12, the energy regeneration operation of the snubber capacitor 141 attached to the semiconductor switch element 2A will be described here. When the semiconductor switch element 2A is turned off, the snubber capacitor 141 suppresses the voltage increase rate of the semiconductor switch element 2A. Next, the period during which the semiconductor switch element 2A is on
The electric charge stored in the snubber capacitor 141 is discharged to the auxiliary reactor 152 and the auxiliary capacitor 153 along the path of the snubber capacitor 141 → the auxiliary diode 151 → the auxiliary reactor 152 → the auxiliary capacitor 153 → the semiconductor switch element 2A. When the snubber capacitor 141 is discharged to 0V, the energy stored in the auxiliary reactor 152 causes a current to flow in the route of the auxiliary reactor 152 → the auxiliary capacitor 153 → the snubber diode 142 → the auxiliary diode 151, and the energy is transferred to the auxiliary capacitor 153. Furthermore, while the semiconductor switch element 2A is off, the charge stored in the auxiliary capacitor 153 is stored in the auxiliary capacitor 153 → regenerative diode 154 →
Discharge to the first snubber circuit 13 through the path of the first snubber circuit 13 → regenerative diode 174 → auxiliary capacitor 173 → transformer primary winding 42 → transformer primary winding 41. Then, from the period when the semiconductor switching elements 2A and 2B are simultaneously turned on, the electric charge accumulated in the first snubber circuit 13 is transferred to the first snubber circuit 13 → the semiconductor switching element 2B → the transformer primary winding 42. → Discharges in the path of the DC power supply 1 and releases the energy absorbed by the first snubber circuit 13 to the load. The above operation is the same as the energy regenerating operation of the snubber capacitor 161 attached to the semiconductor switch element 2B. FIG. 17 shows a modification of FIG. The difference from FIG. 16 is that the positive electrode terminal of the DC power supply 1 is connected to the semiconductor switching element 2A and the diode 3A in parallel, and the negative electrode terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30. However, since the operation is exactly the same as that in FIG. 16, the description is omitted.
【0040】図18は、図14で半導体スイッチのター
ンオフ時の電圧上昇率を抑制する回路例(この発明の第
8の実施の形態)である。図14との相違点は、スナバ
ダイオード142とスナバコンデンサ141を直列接続
した第2のスナバ回路14を半導体スイッチ素子2Aと
並列に、また、補助ダイオード151と補助リアクトル
152を直列接続した直列回路と補助コンデンサ153
とを直列接続した補助回路15をスナバダイオード14
2と並列に、さらに、回生ダイオード182と回生リア
クトル181とを直列接続した回生回路18を上記直列
回路と補助コンデンサ153との直列接続点と半導体ス
イッチ2Cと2Dとの並列接続点間に、半導体スイッチ
2Bについては、スナバ回路19,補助回路20および
回生回路21を、半導体スイッチ2Cについては、スナ
バ回路22,補助回路23および回生回路24を、ま
た、半導体スイッチ2Dについては、スナバ回路25,
補助回路26および回生回路27を、上記と同様にそれ
ぞれ接続した点にある。FIG. 18 shows an example of a circuit (the eighth embodiment of the present invention) for suppressing the rate of voltage rise at the time of turning off the semiconductor switch in FIG. The difference from FIG. 14 is that a second snubber circuit 14 in which a snubber diode 142 and a snubber capacitor 141 are connected in series is arranged in parallel with the semiconductor switch element 2A, and an auxiliary diode 151 and an auxiliary reactor 152 are connected in series. Auxiliary capacitor 153
The auxiliary circuit 15 in which is connected in series is a snubber diode 14
2 and a regenerative circuit 18 in which a regenerative diode 182 and a regenerative reactor 181 are connected in series, between the series connection point of the series circuit and the auxiliary capacitor 153 and the parallel connection point of the semiconductor switches 2C and 2D. For the switch 2B, the snubber circuit 19, the auxiliary circuit 20, and the regenerative circuit 21, for the semiconductor switch 2C, the snubber circuit 22, the auxiliary circuit 23, and the regenerative circuit 24, and for the semiconductor switch 2D, the snubber circuit 25,
The auxiliary circuit 26 and the regenerative circuit 27 are connected to each other as described above.
【0041】図23に図18のスイッチ30を端子30
A側に接続した場合の動作波形を示す。その直流出力動
作については図14と同様なので、ここでは半導体スイ
ッチ素子2Aに付属するスナバコンデンサ141のエネ
ルギー回生動作について説明する。半導体スイッチ素子
2Aがターンオフしたとき、スナバコンデンサ141が
半導体スイッチ素子2Aの電圧上昇率を抑制する。次
に、半導体スイッチ素子2Aがオンしている期間,
にスナバコンデンサ141に蓄えられている電荷を、ス
ナバコンデンサ141→補助ダイオード151→補助リ
アクトル152→補助コンデンサ153→半導体スイッ
チ素子2Aの経路で補助リアクトル152および補助コ
ンデンサ153に放電する。スナバコンデンサ141が
0Vまで放電すると、補助リアクトル152に蓄えられ
たエネルギーにより、補助リアクトル152→補助コン
デンサ153→スナバダイオード142→補助ダイオー
ド151の経路で電流が流れ、補助コンデンサ153に
エネルギーを移す。さらに、半導体スイッチ素子2Bと
2Cがオンしている期間からに、補助コンデンサ1
53に蓄えられた電荷は、補助コンデンサ153→回生
リアクトル181→回生ダイオード182→半導体スイ
ッチ素子2Cの経路で回生リアクトル181に放出す
る。そして、半導体スイッチ素子2Cがオフしている期
間に、回生リアクトル181に蓄えられているエネル
ギーは、回生リアクトル181→回生ダイオード182
→第1のスナバ回路13→回生ダイオード272→回生
リアクトル271→補助コンデンサ263→変圧器一次
巻線42→変圧器一次巻線41→補助コンデンサ153
の経路で電流を流し、第1のスナバ回路13にエネルギ
ーを放出する。最後に、半導体スイッチ素子2Aと2D
が同時にオンしている期間からに、第1のスナバ回
路13に蓄えられている電荷を、第1のスナバ回路13
→半導体スイッチ素子2D→変圧器一次巻線42→直流
電源1の経路で放電し、第1のスナバ回路13で吸収し
たエネルギーを負荷に放出する。なお、以上のような動
作は、半導体スイッチ素子2Bに付属するスナバコンデ
ンサ191、半導体スイッチ素子2Cに付属するスナバ
コンデンサ221、および半導体スイッチ素子2Dに付
属するスナバコンデンサ251の各エネルギー回生動作
についても同様である。図19に図18の変形例を示
す。図18との相違点は、直流電源1の正極側端子を半
導体スイッチ素子2Aと半導体スイッチ素子2Bとの並
列接続点に、直流電源1の負極側端子をスイッチ30の
一方の端子にそれぞれ接続した点にある。ただし、その
動作は図18と全く同様なので、説明は省略する。In FIG. 23, the switch 30 of FIG.
The operation waveforms when connected to the A side are shown. Since the DC output operation is the same as that in FIG. 14, the energy regeneration operation of the snubber capacitor 141 attached to the semiconductor switch element 2A will be described here. When the semiconductor switch element 2A is turned off, the snubber capacitor 141 suppresses the voltage increase rate of the semiconductor switch element 2A. Next, while the semiconductor switch element 2A is on,
The electric charge stored in the snubber capacitor 141 is discharged to the auxiliary reactor 152 and the auxiliary capacitor 153 along the path of the snubber capacitor 141 → the auxiliary diode 151 → the auxiliary reactor 152 → the auxiliary capacitor 153 → the semiconductor switch element 2A. When the snubber capacitor 141 is discharged to 0V, the energy stored in the auxiliary reactor 152 causes a current to flow in the route of the auxiliary reactor 152 → the auxiliary capacitor 153 → the snubber diode 142 → the auxiliary diode 151, and the energy is transferred to the auxiliary capacitor 153. Furthermore, from the period when the semiconductor switch elements 2B and 2C are on, the auxiliary capacitor 1
The electric charge stored in 53 is discharged to the regenerative reactor 181 through the route of the auxiliary capacitor 153 → regenerative reactor 181 → regenerative diode 182 → semiconductor switch element 2C. Then, while the semiconductor switch element 2C is off, the energy stored in the regenerative reactor 181 is regenerative reactor 181 → regenerative diode 182.
→ First snubber circuit 13 → Regenerative diode 272 → Regenerative reactor 271 → Auxiliary capacitor 263 → Transformer primary winding 42 → Transformer primary winding 41 → Auxiliary capacitor 153
An electric current is caused to flow through the path to release energy to the first snubber circuit 13. Finally, semiconductor switch elements 2A and 2D
The charges accumulated in the first snubber circuit 13 are transferred from the period when the first snubber circuits 13 are simultaneously turned on.
→ Semiconductor switch element 2D → Transformer primary winding 42 → Discharges in the path of the DC power supply 1 and releases the energy absorbed by the first snubber circuit 13 to the load. The above operation is the same for each energy regenerating operation of the snubber capacitor 191 attached to the semiconductor switching element 2B, the snubber capacitor 221 attached to the semiconductor switching element 2C, and the snubber capacitor 251 attached to the semiconductor switching element 2D. Is. FIG. 19 shows a modification of FIG. The difference from FIG. 18 is that the positive electrode side terminal of the DC power supply 1 is connected to the parallel connection point of the semiconductor switch element 2A and the semiconductor switching element 2B, and the negative electrode side terminal of the DC power supply 1 is connected to one terminal of the switch 30. In point. However, since the operation is exactly the same as that in FIG. 18, the description will be omitted.
【0042】[0042]
【発明の効果】請求項1〜3の発明によれば、スナバ回
路に蓄えられたエネルギーを直流電源に回生するかまた
は負荷に放出するようにしたので、スナバ回路では損失
が殆ど発生しないようになる。また、請求項4〜6の発
明によれば、半導体スイッチ素子のターンオフ時の電圧
上昇率を低減できるので、スイッチング損失および発熱
が低減するという利点が得られる。その結果、装置の変
換効率が向上し、放熱のための冷却装置を小形にできる
という利点がもたらされる。また、請求項7,8の発明
によれば、直流電源の電圧が一定値以下の場合は1石フ
ォワードコンバータまたはプッシュプル型コンバータと
して動作し、変圧器の巻線比が(n11+n12):n
2からn11:n2に変わるため、直流電源電圧が低い
場合でも半導体スイッチ素子がオンしている期間の変化
があまりないことにより、導通損失が低減する。また、
直流電源電圧が一定値以上の場合、変圧器二次巻線に発
生する電圧は、Ed×n2/(n11+n12)となる
ため、整流回路を構成するダイオードは、従来のものに
比べて耐圧の低いものを選定することができ、安価とな
る。さらに、請求項9,10の発明のように、請求項
7,8の発明に対してスナバ回路,補助回路および回生
回路を付加することにより、スナバ回路では損失が殆ど
発生しなくなるだけでなく、半導体スイッチ素子のター
ンオフ時に発生するスイッチング損失および発熱が低減
するという利点も得られる。その結果、装置の変換効率
が向上し、放熱のための冷却装置を小形化することがで
きる。According to the inventions of claims 1 to 3, the energy stored in the snubber circuit is regenerated to the DC power source or discharged to the load, so that the snubber circuit causes almost no loss. Become. Further, according to the inventions of claims 4 to 6, the rate of voltage rise at the time of turning off the semiconductor switch element can be reduced, so that there is an advantage in that switching loss and heat generation are reduced. As a result, there is an advantage that the conversion efficiency of the device is improved and a cooling device for heat radiation can be downsized. Further, according to the inventions of claims 7 and 8, when the voltage of the DC power supply is below a certain value, it operates as a one-stone forward converter or a push-pull converter, and the winding ratio of the transformer is (n11 + n12): n.
Since it changes from 2 to n11: n2, there is little change in the period during which the semiconductor switch element is on even when the DC power supply voltage is low, and conduction loss is reduced. Also,
When the DC power supply voltage is equal to or higher than a certain value, the voltage generated in the secondary winding of the transformer is Ed × n2 / (n11 + n12), so that the diode composing the rectifier circuit has a lower withstand voltage than the conventional one. It is possible to select one and it is cheap. Furthermore, as in the inventions of claims 9 and 10, by adding a snubber circuit, an auxiliary circuit and a regenerative circuit to the inventions of claims 7 and 8, not only is the snubber circuit almost free of loss, There is also an advantage that the switching loss and heat generation that occur when the semiconductor switch element is turned off are reduced. As a result, the conversion efficiency of the device is improved, and the cooling device for heat dissipation can be downsized.
【図1】この発明による第1の実施の形態を示す回路図
である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment according to the present invention.
【図2】図1の変形例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図3】図1,図2の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of FIGS. 1 and 2;
【図4】この発明による第2の実施の形態を示す回路図
である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment according to the present invention.
【図5】図4の変形例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図6】図4,図5の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of FIGS. 4 and 5;
【図7】この発明による第3の実施の形態を示す回路図
である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a third embodiment according to the present invention.
【図8】この発明による第4の実施の形態を示す回路図
である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a fourth embodiment according to the present invention.
【図9】図8の変形例を示す回路図である。9 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図10】図7の動作説明図である。10 is an explanatory diagram of the operation of FIG.
【図11】図8,図9の動作説明図である。FIG. 11 is an operation explanatory diagram of FIGS. 8 and 9;
【図12】この発明による第5の実施の形態を示す回路
図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a fifth embodiment according to the present invention.
【図13】図12の変形例を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図14】この発明による第6の実施の形態を示す回路
図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a sixth embodiment according to the present invention.
【図15】図14の変形例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図16】この発明による第7の実施の形態を示す回路
図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a seventh embodiment according to the present invention.
【図17】図16の変形例を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図18】この発明による第8の実施の形態を示す回路
図である。FIG. 18 is a circuit diagram showing an eighth embodiment according to the present invention.
【図19】図18の変形例を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram showing a modified example of FIG.
【図20】図12,13の動作説明図である。FIG. 20 is an operation explanatory diagram of FIGS. 12 and 13;
【図21】図14,15の動作説明図である。FIG. 21 is an operation explanatory diagram of FIGS. 14 and 15;
【図22】図16,17の動作説明図である。22 is an explanatory diagram of the operation of FIGS.
【図23】図18,19の動作説明図である。FIG. 23 is an operation explanatory diagram of FIGS.
【図24】第1の従来例を示す回路図である。FIG. 24 is a circuit diagram showing a first conventional example.
【図25】図24の動作説明図である。25 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 24.
【図26】第2の従来例を示す回路図である。FIG. 26 is a circuit diagram showing a second conventional example.
【図27】第3の従来例を示す回路図である。FIG. 27 is a circuit diagram showing a third conventional example.
【図28】図26の動作説明図である。28 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 26.
【図29】図27の動作説明図である。29 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 27. FIG.
1…直流電源、2A,2B,2C,2D…半導体スイッ
チ素子、3A,3B…ダイオード、4…変圧器、5…整
流回路、6…平滑回路(平滑フィルタ)、7,10,1
3,14,16,19,22,25…スナバ回路、8,
11,15,17,20,23,26…補助回路、9,
12,154,174,182,212,242,27
2…回生ダイオード、18,21,24,27…回生回
路、30…スイッチ、30A,30B…スイッチ30の
端子、31A,32A…コンデンサ、40…入力電圧検
出回路、41…変圧器一次巻線、42…変圧器リセット
巻線、43…変圧器二次巻線、50…制御回路、71,
101,142,162,192,222,252…ス
ナバダイオード、72,102,141,161,19
1,221,251…スナバコンデンサ、73…放電抵
抗、81,111,151,171,201,231,
261…補助ダイオード、82,112,152,17
2,202,232,262…補助リアクトル、11
3,153,173,203,233,263…補助コ
ンデンサ、181,211,241,271…回生リア
クトル。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply, 2A, 2B, 2C, 2D ... Semiconductor switch element, 3A, 3B ... Diode, 4 ... Transformer, 5 ... Rectifier circuit, 6 ... Smoothing circuit (smoothing filter), 7, 10, 1
3, 14, 16, 19, 22, 25 ... Snubber circuit, 8,
11, 15, 17, 20, 23, 26 ... Auxiliary circuit, 9,
12,154,174,182,212,242,27
2 ... Regenerative diode, 18, 21, 24, 27 ... Regenerative circuit, 30 ... Switch, 30A, 30B ... Switch 30 terminal, 31A, 32A ... Capacitor, 40 ... Input voltage detection circuit, 41 ... Transformer primary winding, 42 ... Transformer reset winding, 43 ... Transformer secondary winding, 50 ... Control circuit, 71,
101, 142, 162, 192, 222, 252 ... Snubber diode, 72, 102, 141, 161, 19
1, 211, 251 ... Snubber capacitors, 73 ... Discharge resistors, 81, 111, 151, 171, 201, 231,
261 ... Auxiliary diode, 82, 112, 152, 17
2,202,232,262 ... Auxiliary reactor, 11
3, 153, 173, 203, 233, 263 ... Auxiliary capacitors, 181, 211, 241, 271 ... Regenerative reactor.
Claims (10)
つ変圧器と、この変圧器の二次側に接続される整流回路
と、その整流出力を平滑化する平滑回路とからなり、直
流電源から絶縁された直流電力を取り出す直流−直流変
換装置において、 第1のダイオードの一方の端子と第1の半導体スイッチ
素子の一方の端子とを直列接続した第1の直列アーム
と、第2の半導体スイッチ素子の一方の端子と第2のダ
イオードの一方の端子とを直列接続した第2の直列アー
ムと、第1のスナバ回路とをそれぞれ並列に接続すると
ともに、前記変圧器一次巻線のリセット巻線を接続して
いない側の端子を前記第1の直列アームの接続点に、ま
た、前記変圧器リセット巻線の一次巻線を接続していな
い側の端子を前記第2の直列アームの接続点に、さらに
は、前記直流電源を変圧器の一次巻線とリセット巻線の
接続点と前記第1の半導体スイッチ素子と前記第2のダ
イオードの接続点との間に並列に、それぞれ接続したこ
とを特徴とする直流−直流変換装置。1. A direct current power source, a transformer having a reset winding on the primary side, a rectifier circuit connected to the secondary side of the transformer, and a smoothing circuit for smoothing the rectified output thereof. In a DC-DC converter for extracting DC power isolated from a power supply, a first series arm in which one terminal of a first diode and one terminal of a first semiconductor switch element are connected in series, and a second series arm A second series arm, in which one terminal of the semiconductor switch element and one terminal of the second diode are connected in series, and a first snubber circuit are connected in parallel, and the primary winding of the transformer is reset. A terminal on the side not connected to the winding is connected to the connection point of the first series arm, and a terminal on the side not connected to the primary winding of the transformer reset winding is connected to the second series arm. At the connection point, The direct current power supply is connected in parallel between a connection point between the primary winding and the reset winding of the transformer and a connection point between the first semiconductor switch element and the second diode, respectively. -DC converter.
を直列接続した第2のスナバ回路を前記第1の半導体ス
イッチ素子と並列に、また、補助ダイオードと補助リア
クトルとの直列回路に補助コンデンサを直列接続した補
助回路を前記スナバダイオードと並列に、さらに、回生
用ダイオードを前記直列回路と前記補助コンデンサとの
接続点と前記第2の半導体スイッチ素子の並列接続点と
の間にそれぞれ接続したことを特徴とする請求項1に記
載の直流−直流変換装置。2. A second snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series is connected in parallel with the first semiconductor switch element, and an auxiliary capacitor is connected in series in a series circuit of an auxiliary diode and an auxiliary reactor. An auxiliary circuit is connected in parallel with the snubber diode, and a regenerative diode is connected between a connection point of the series circuit and the auxiliary capacitor and a parallel connection point of the second semiconductor switch element. The DC-DC converter according to claim 1.
間を、前記第1のスナバ回路を構成するコンデンサの静
電容量と前記変圧器の漏れインダクタンスとで決まる共
振周期のほぼ1/2とすることを特徴とする請求項1ま
たは2のいずれかに記載の直流−直流変換装置。3. The ON period of the second semiconductor switching element is set to be approximately 1/2 of the resonance period determined by the capacitance of the capacitor forming the first snubber circuit and the leakage inductance of the transformer. The DC-DC converter according to claim 1 or 2, characterized in that.
チ素子とを直列接続した第1の直列アームと、第2の半
導体スイッチ素子と第2のダイオードとを直列接続した
第2の直列アームと、直流電源とを互いに並列に接続
し、変圧器一次巻線を前記第1の直列アームの直列接続
点と、前記第2の直列アームの直列接続点との間に接続
するとともに、変圧器の二次巻線には整流回路、この整
流回路には平滑回路をそれぞれ接続してなる直流−直流
変換装置において、 前記第1の半導体スイッチ素子と第2の半導体スイッチ
素子のそれぞれに、スナバダイオードとスナバコンデン
サとを直列接続したスナバ回路をそれぞれ並列に、ま
た、前記スナバダイオードのそれぞれには補助ダイオー
ドと補助リアクトルとを直列接続した直列回路に補助コ
ンデンサを直列接続した補助回路を並列に、さらに回生
ダイオードを前記直列回路と前記補助コンデンサとの接
続点と、前記第1,第2の直列アームの並列接続点との
間にそれぞれ接続したことを特徴とする直流−直流変換
装置。4. A first series arm in which a first diode and a first semiconductor switch element are connected in series, and a second series arm in which a second semiconductor switch element and a second diode are connected in series. , A DC power source are connected in parallel with each other, and a transformer primary winding is connected between a series connection point of the first series arm and a series connection point of the second series arm, and A DC-DC converter in which a rectifying circuit is connected to the secondary winding and a smoothing circuit is connected to the rectifying circuit, wherein a snubber diode is provided in each of the first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element. A snubber circuit in which a snubber capacitor is connected in series is connected in parallel, and each of the snubber diodes is connected in series with an auxiliary diode and an auxiliary reactor in an auxiliary capacitor. An auxiliary circuit in which the sensors are connected in series is connected in parallel, and a regenerative diode is connected between the connection point of the series circuit and the auxiliary capacitor and the parallel connection point of the first and second series arms. Characteristic DC-DC converter.
並列接続した2組のスイッチング素子を直列接続した第
1の直列アームと、コンデンサを直列接続した第2の直
列アームと、直流電源とを互いに並列に接続し、変圧器
一次巻線を前記第1の直列アームの直列接続点と、前記
第2の直列アームの直列接続点との間に接続するととも
に、変圧器の二次巻線には整流回路、この整流回路には
平滑回路をそれぞれ接続してなる直流−直流変換装置に
おいて、 前記スイッチング素子のそれぞれには、スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとを直列接続したスナバ回路を並
列に、また、前記スナバダイオードのそれぞれには、補
助ダイオードと補助リアクトルとを直列接続した直列回
路に補助コンデンサを直列接続した補助回路を並列に、
さらに回生ダイオードを前記直列回路と前記補助コンデ
ンサとの接続点と、前記第1,第2の直列アームの並列
接続点との間にそれぞれ接続したことを特徴とする直流
−直流変換装置。5. A first series arm in which two sets of switching elements in which a semiconductor switch element and a diode are connected in anti-parallel are connected in series, a second series arm in which a capacitor is connected in series, and a DC power supply are parallel to each other. The transformer primary winding is connected between the series connection point of the first series arm and the series connection point of the second series arm, and the secondary winding of the transformer is rectified. A circuit, a DC-DC converter in which smoothing circuits are connected to the rectifier circuit, wherein each of the switching elements includes a snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series, and the snubber circuit is connected in parallel. In each of the diodes, in parallel, an auxiliary circuit in which an auxiliary capacitor is connected in series to a series circuit in which an auxiliary diode and an auxiliary reactor are connected in series,
Further, the regenerative diode is connected between a connection point of the series circuit and the auxiliary capacitor and a parallel connection point of the first and second series arms, respectively.
並列接続した2組のスイッチング素子を直列接続した第
1の直列アームと、コンデンサを直列接続した第2の直
列アームと、直流電源とを互いに並列に接続し、変圧器
一次巻線を前記第1の直列アームの直列接続点と、前記
第2の直列アームの直列接続点との間に接続するととも
に、変圧器の二次巻線には整流回路、この整流回路には
平滑回路をそれぞれ接続してなる直流−直流変換装置に
おいて、 前記スイッチング素子と前記変圧器一次巻線の接続点と
の間に補助リアクトルをそれぞれ直列に、前記スイッチ
ング素子のそれぞれには、スナバダイオードとスナバコ
ンデンサとを直列接続したスナバ回路を並列に、補助ダ
イオードと補助コンデンサとを直列接続した補助回路を
前記スナバ回路の直列接続点と前記補助リアクトルと前
記変圧器一次巻線の接続点との接続点間に、回生ダイオ
ードを前記補助回路の直列接続点と前記第1,第2の直
列アームの並列接続点間にそれぞれ接続したことを特徴
とする直流−直流変換装置。6. A first series arm in which two sets of switching elements in which a semiconductor switch element and a diode are connected in antiparallel are connected in series, a second series arm in which a capacitor is connected in series, and a DC power source are parallel to each other. The transformer primary winding is connected between the series connection point of the first series arm and the series connection point of the second series arm, and the secondary winding of the transformer is rectified. Circuit, a DC-DC converter in which smoothing circuits are connected to the rectifier circuit, respectively, in which auxiliary reactors are respectively connected in series between the switching element and the connection point of the transformer primary winding, Each of them has a snubber circuit in which a snubber diode and a snubber capacitor are connected in series, and an auxiliary circuit in which an auxiliary diode and an auxiliary capacitor are connected in series. A regenerative diode is provided between the series connection point of the circuit and the connection point of the auxiliary reactor and the connection point of the transformer primary winding, and the series connection point of the auxiliary circuit and the parallel connection point of the first and second series arms. A DC-DC converter characterized by being connected to each other.
半導体スイッチ素子の一方の端子とを直列接続した第1
の直列アームと、第2の半導体スイッチ素子の一方の端
子と第2のダイオードの一方の端子とを直列接続した第
2の直列アームと、第1のスナバ回路とをそれぞれ並列
に接続するとともに、中間端子を備えた変圧器一次巻線
の一方の端子を前記第1の直列アームの直列接続点に、
前記変圧器一次巻線の他方の端子を前記第2の直列アー
ムの直列接続点にそれぞれ接続し、また、直流電源を3
端子スイッチの第1の端子と前記第1の半導体スイッチ
素子と前記第2のダイオードとの並列接続点間に、前記
3端子スイッチの第2の端子を前記変圧器の中間端子
に、前記3端子スイッチの第3の端子を前記第1のダイ
オードと前記第2の半導体スイッチ素子との並列接続点
間にそれぞれ接続し、さらには、入力電圧検出回路を前
記直流電源と並列に、制御回路を前記入力電圧検出回路
と前記3端子スイッチとの間に、前記変圧器の二次端子
を整流回路に、この整流回路を平滑フィルタにそれぞれ
接続したことを特徴とする直流−直流変換装置。7. A first circuit in which one terminal of a first diode and one terminal of a first semiconductor switching element are connected in series.
And a second series arm in which one terminal of the second semiconductor switch element and one terminal of the second diode are connected in series, and the first snubber circuit is connected in parallel. One terminal of the transformer primary winding with an intermediate terminal at the series connection point of the first series arm,
The other terminal of the transformer primary winding is connected to the series connection point of the second series arm, and a DC power supply is
Between the parallel connection point of the first terminal of the terminal switch, the first semiconductor switch element and the second diode, the second terminal of the three-terminal switch to the intermediate terminal of the transformer, the three terminals A third terminal of the switch is connected between parallel connection points of the first diode and the second semiconductor switch element, and further, an input voltage detection circuit is connected in parallel with the DC power supply, and a control circuit is connected to the control circuit. A DC-DC converter, wherein a secondary terminal of the transformer is connected to a rectifier circuit and the rectifier circuit is connected to a smoothing filter between an input voltage detection circuit and the three-terminal switch.
と第2の半導体スイッチ素子の一方の端子とを直列接続
した第1の直列アームと、第3の半導体スイッチ素子の
一方の端子と第4の半導体スイッチ素子の一方の端子と
を直列接続した第2の直列アームと、第1のスナバ回路
とをそれぞれ並列に接続するとともに、中間端子を備え
た変圧器一次巻線の一方の端子を前記第1の直列アーム
の直列接続点に、前記変圧器一次巻線の他方の端子を前
記第2の直列アームの直列接続点にそれぞれ接続し、ま
た、直流電源を3端子スイッチの第1の端子と前記第1
の半導体スイッチ素子と前記第3の半導体スイッチ素子
との並列接続点間に、前記3端子スイッチの第2の端子
を前記変圧器の中間端子に、前記3端子スイッチ7第3
の端子を前記第2の半導体スイッチ素子と前記第4の半
導体スイッチ素子との並列接続点間にそれぞれ接続し、
さらには、入力電圧検出回路を前記直流電源と並列に、
制御回路を前記入力電圧検出回路と前記3端子スイッチ
との間に、前記変圧器の二次端子を整流回路に、この整
流回路を平滑フィルタにそれぞれ接続したことを特徴と
する直流−直流変換装置。8. A first series arm in which one terminal of a first semiconductor switching element and one terminal of a second semiconductor switching element are connected in series, one terminal of a third semiconductor switching element and a first series arm. The second series arm in which one terminal of the semiconductor switch element of 4 is connected in series and the first snubber circuit are respectively connected in parallel, and one terminal of the transformer primary winding having an intermediate terminal is connected to the second series arm. The other terminal of the transformer primary winding is connected to the series connection point of the first series arm, and the DC power source is connected to the first connection point of the three-terminal switch. Terminal and the first
The second terminal of the three-terminal switch as the intermediate terminal of the transformer, and the three-terminal switch 7
The terminals of the second semiconductor switch element and the fourth semiconductor switch element are respectively connected in parallel,
Furthermore, an input voltage detection circuit in parallel with the DC power supply,
A DC-DC converter, wherein a control circuit is connected between the input voltage detection circuit and the three-terminal switch, the secondary terminal of the transformer is connected to a rectifying circuit, and the rectifying circuit is connected to a smoothing filter. .
コンデンサとを直列接続した第2のスナバ回路を前記第
1の半導体スイッチ素子と並列に、第1の補助ダイオー
ドと第1の補助リアクトルとを直列接続した第1の直列
回路と第1の補助コンデンサとを直列接続した第1の補
助回路を前記第1のスナバダイオードと並列に、第1の
回生ダイオードを前記第1の直列回路と第1の補助コン
デンサとの接続点と前記第1のダイオードと前記第2の
半導体スイッチ素子との並列接続点間に、第2のスナバ
ダイオードと第2のスナバコンデンサとを直列接続した
第3のスナバ回路を前記第2の半導体スイッチ素子と並
列に、第2の補助ダイオードと第2の補助リアクトルと
を直列接続した第2の直列回路と第2の補助コンデンサ
とを直列接続した第2の補助回路を前記第2のスナバダ
イオードと並列に、第2の回生ダイオードを前記第2の
直列回路と第2の補助コンデンサとの接続点と前記第2
のダイオードと前記第1の半導体スイッチ素子との並列
接続点間に、それぞれ接続したことを特徴とする請求項
7に記載の直流−直流変換装置。9. A second snubber circuit, in which a first snubber diode and a first snubber capacitor are connected in series, is provided in parallel with the first semiconductor switch element, and a first auxiliary diode and a first auxiliary reactor are provided. Is connected in series with a first auxiliary circuit in which a first series circuit including a first auxiliary circuit and a first auxiliary capacitor connected in series is connected in parallel to the first snubber diode, and a first regenerative diode is connected to the first series circuit in the first series circuit. A third snubber in which a second snubber diode and a second snubber capacitor are connected in series between a connection point with the first auxiliary capacitor and a parallel connection point between the first diode and the second semiconductor switch element. A second series circuit in which a second auxiliary diode and a second auxiliary reactor are connected in series and a second auxiliary capacitor are connected in series, and a circuit is connected in parallel with the second semiconductor switching element. The second auxiliary circuit is connected in parallel with the second snubber diode, and the second regenerative diode is connected to the connection point between the second series circuit and the second auxiliary capacitor and the second auxiliary circuit.
8. The DC-DC converter according to claim 7, wherein the diode and the first semiconductor switch element are connected in parallel to each other.
バコンデンサとを直列接続した第2のスナバ回路を前記
第1の半導体スイッチ素子と並列に、第1の補助ダイオ
ードと第1の補助リアクトルとを直列接続した第1の直
列回路と第1の補助コンデンサとを直列接続した第1の
補助回路を前記第1のスナバダイオードと並列に、第1
の回生ダイオードと第1の回生リアクトルとを直列接続
した第1の回生回路を前記第1の直列回路と前記第1の
補助コンデンサとの接続点と前記第2の半導体スイッチ
素子と第4の半導体スイッチ素子との並列接続点間に、
第2のスナバダイオードと第2のスナバコンデンサとを
直列接続した第3のスナバ回路を前記第2の半導体スイ
ッチ素子と並列に、第2の補助ダイオードと第2の補助
リアクトルとを直列接続した第2の直列回路と第2の補
助コンデンサとを直列接続した第2の補助回路を前記第
2のスナバダイオードと並列に、第2の回生ダイオード
と第2の回生リアクトルとを直列接続した第2の回生回
路を前記第2の直列回路と前記第2の補助コンデンサと
の接続点と前記第1の半導体スイッチ素子と第3の半導
体スイッチ素子との並列接続点間に、前記第2の直列ア
ームについても上記と同じく、第4のスナバ回路、第5
のスナバ回路、第3の補助回路、第4の補助回路、第3
の回生回路および第4の回生回路をそれぞれ接続したこ
とを特徴とする請求項8に記載の直流−直流変換装置。10. A second snubber circuit, in which a first snubber diode and a first snubber capacitor are connected in series, is provided in parallel with the first semiconductor switching device, and a first auxiliary diode and a first auxiliary reactor are provided. And a first auxiliary circuit in which a first auxiliary circuit in which a first auxiliary circuit and a first auxiliary capacitor are connected in series are connected in parallel with the first snubber diode.
The first regenerative circuit in which the regenerative diode and the first regenerative reactor are connected in series, the connection point between the first series circuit and the first auxiliary capacitor, the second semiconductor switch element, and the fourth semiconductor. Between the parallel connection point with the switch element,
A third snubber circuit, in which a second snubber diode and a second snubber capacitor are connected in series, is connected in parallel with the second semiconductor switch element, and a second auxiliary diode and a second auxiliary reactor are connected in series. A second auxiliary circuit in which a second series circuit and a second auxiliary capacitor are connected in series is connected in parallel with the second snubber diode, and a second regenerative diode and a second regenerative reactor are connected in series. A regenerative circuit is provided between the connection point of the second series circuit and the second auxiliary capacitor and the parallel connection point of the first semiconductor switch element and the third semiconductor switch element with respect to the second series arm. The same as above, the fourth snubber circuit, the fifth
Snubber circuit, third auxiliary circuit, fourth auxiliary circuit, third
9. The DC-DC converter according to claim 8, wherein the regenerative circuit and the fourth regenerative circuit are connected.
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WO2005053141A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-09 | Sanken, Electric, Co., Ltd. | Switching power supply apparatus |
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US7466565B2 (en) | 2005-06-30 | 2008-12-16 | Tdk Corporation | Switching power supply unit and voltage detection circuit |
US8077482B2 (en) | 2006-06-01 | 2011-12-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | DC-DC converter |
WO2022180811A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | Tdk株式会社 | Drive circuit |
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1996
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US7298631B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-11-20 | Sanken Electric Co., Ltd. | Switching power source apparatus |
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