JPH0993947A - Power unit - Google Patents

Power unit

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JPH0993947A
JPH0993947A JP7274689A JP27468995A JPH0993947A JP H0993947 A JPH0993947 A JP H0993947A JP 7274689 A JP7274689 A JP 7274689A JP 27468995 A JP27468995 A JP 27468995A JP H0993947 A JPH0993947 A JP H0993947A
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power
loop circuit
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Akira Matsumoto
晃 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power unit which can be downsized and also which can improve conversion efficiency and besides can reduce generated higher harmonic components. SOLUTION: This power unit is equipped with a capacitive element 4 capable of being connected to a DC power source 2, a first switching means 42 for forming a first closed loop circuit where at least the capacitive element 4 and the DC power source 2 are connected in series, a second switching means 4 for forming the second closed loop circuit including the series resonance circuit of at least the capacitive element 4 and the inductive element 43, and a switch control means for operating the first and second switching means 42 and 43 alternately. And, the circuit frequency based on the series resonance circuit, the switch is set to the frequency higher than the repeat frequency that the switch control means operates the first switching means 42, and when the second switch 41 is operated by the switch control means at least, AC power based on the resonance of the series resonance circuit is outputted from the second closed loop circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力を所定電
圧値の交流電力または直流電力に変換する電源装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for converting DC power into AC power or DC power having a predetermined voltage value.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の電源装置として、図16に示す
フライバック方式のスイッチングレギュレータが知られ
ている。スイッチングレギュレータ51は、直流電源5
2、トランス53、FET54、ダイオード55および
コンデンサ56を備えている。このスイッチングレギュ
レータ51では、所定のスイッチング周波数の制御信号
VContをFET54のゲートに入力すると、FET54
がそのスイッチング周波数でオン/オフを繰り返す。こ
の場合、FET54がオンすると、トランス53の一次
コイル53aに矩形波状の電圧が印加され、一般的には
三角波状の電流が流れて一次コイル53aにエネルギー
が蓄積される。次いで、FET54がオフになると一次
コイル53aに蓄積されたエネルギーが放出され、この
時に二次コイル53bに誘起電圧が発生し、この誘起電
圧に基づいて二次コイル53bに交流電流が流れる。こ
の電流がダイオード55およびコンデンサ56によって
整流・平滑されることによって直流電力が生成されてい
る。一方、近時のスイッチングレギュレータにおいては
装置の小型化が要望されている。このため、従来のスイ
ッチングレギュレータ51では、制御信号VContのスイ
ッチング周波数を高くすることによって、トランス53
の小型化を可能にし、この結果、装置全体の小型化を図
っている。
2. Description of the Related Art As this type of power supply device, a flyback type switching regulator shown in FIG. 16 is known. The switching regulator 51 uses the DC power supply 5
2, a transformer 53, a FET 54, a diode 55 and a capacitor 56. In this switching regulator 51, when a control signal VCont having a predetermined switching frequency is input to the gate of the FET 54, the FET 54
Turns on / off at that switching frequency. In this case, when the FET 54 is turned on, a rectangular wave voltage is applied to the primary coil 53a of the transformer 53, and generally a triangular wave current flows to accumulate energy in the primary coil 53a. Next, when the FET 54 is turned off, the energy accumulated in the primary coil 53a is released, an induced voltage is generated in the secondary coil 53b at this time, and an alternating current flows in the secondary coil 53b based on this induced voltage. DC current is generated by rectifying and smoothing this current by the diode 55 and the capacitor 56. On the other hand, in recent switching regulators, there is a demand for downsizing of devices. Therefore, in the conventional switching regulator 51, the transformer 53 is increased by increasing the switching frequency of the control signal VCont.
It is possible to reduce the size of the device, and as a result, the size of the entire device is reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
スイッチングレギュレータ51には以下の問題点があ
る。すなわち、スイッチング周波数を上げることによっ
て装置のより小型化を追求する場合、FET54のター
ンオンおよびターンオフ時における遅延時間によって生
じるスイッチングロスも大きくなり、この結果、変換効
率が低下してしまうという問題点がある。また、トラン
ス53に印加される電圧波形が矩形波状であるため、そ
の高調波成分の影響によるコアロスによってトランス5
3内での損失が大きくなり、装置の変換効率が低下して
しまうという問題点がある。さらに、その高調波成分が
不要輻射ノイズとして伝導・輻射するため、他の装置に
与える影響が大きいという問題点もある。
However, the conventional switching regulator 51 has the following problems. That is, when the device is further downsized by increasing the switching frequency, the switching loss caused by the delay time at the turn-on and turn-off of the FET 54 also becomes large, and as a result, the conversion efficiency is lowered. . In addition, since the voltage waveform applied to the transformer 53 is a rectangular wave, the transformer 5 is affected by the core loss due to the influence of its harmonic component.
There is a problem in that the loss within 3 becomes large and the conversion efficiency of the device decreases. Further, the harmonic component is conducted and radiated as unnecessary radiation noise, so that there is a problem that it has a great influence on other devices.

【0004】一方、トランス53に流れる電流波形また
はトランス53に印加される電圧波形を正弦波にするこ
とによる、いわゆる零電流スイッチングまたは零電圧ス
イッチングを可能にしてスイッチングロスを低下させる
ように構成した共振型スイッチング電源装置も存在す
る。しかし、この共振型スイッチング電源装置でも、ス
イッチングロスをまったくなくすことは不可能であり、
変換効率をある程度以上に高くすることができないとい
う問題点は依然として存在する。
On the other hand, by making the waveform of the current flowing through the transformer 53 or the waveform of the voltage applied to the transformer 53 a sine wave, so-called zero current switching or zero voltage switching is enabled to reduce the switching loss. Type switching power supplies also exist. However, even with this resonance type switching power supply device, it is impossible to eliminate switching loss at all.
There is still the problem that the conversion efficiency cannot be increased above a certain level.

【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、装置の小型化を図ることができると共に変
換効率を向上させ、しかも、発生する高調波成分を低減
させることができる電源装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the size of the device, improve the conversion efficiency, and reduce the generated harmonic component. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載の電源装置は、直流電源に接続可能な容量性
素子と、少なくとも容量性素子と直流電源とを直列接続
した第1の閉ループ回路を形成するための第1のスイッ
チ手段と、少なくとも容量性素子と誘導性素子との直列
共振回路を含む第2の閉ループ回路を形成するための第
2のスイッチ手段と、第1および第2のスイッチ手段を
交互に作動させるスイッチ制御手段とを備え、直列共振
回路に基づく回路周波数はスイッチ制御手段が第1のス
イッチ手段を作動する繰り返し周波数よりも高い周波数
に設定され、少なくともスイッチ制御手段によって第2
のスイッチが作動されたときに、直列共振回路の共振に
基づく交流電力を第2の閉ループ回路から出力すること
を特徴とする。なお、この場合、回路周波数とは、出力
される交流電力に負荷が接続されていないときは直列共
振回路の共振周波数をいい、負荷が接続されているとき
は直列共振回路に負荷を含めた固有周波数をいう。した
がって、本明細書では、この両者を含む意味で回路周波
数を用いている。
In order to achieve the above-mentioned object, a power supply device according to a first aspect of the present invention is a first power supply device in which a capacitive element connectable to a DC power supply and at least a capacitive element and a DC power supply are connected in series. First switch means for forming a closed loop circuit; second switch means for forming a second closed loop circuit including at least a series resonant circuit of a capacitive element and an inductive element; Switch control means for alternately activating the two switch means, wherein the circuit frequency based on the series resonance circuit is set to a frequency higher than the repetition frequency at which the switch control means operates the first switch means, and at least the switch control means. By the second
The second closed loop circuit outputs alternating current power based on the resonance of the series resonant circuit when the switch is activated. In this case, the circuit frequency means the resonance frequency of the series resonant circuit when the load is not connected to the output AC power, and the unique frequency including the load in the series resonant circuit when the load is connected. Refers to the frequency. Therefore, in this specification, the circuit frequency is used to include both.

【0007】この電源装置では、スイッチ制御手段が第
1のスイッチ手段を作動させると、容量性素子と直流電
源とを直列接続した第1の閉ループ回路が形成される。
このときには、直流電源からの電流が閉ループ回路内に
流れ込み、容量性素子にエネルギーが蓄積される。次い
で、スイッチ制御手段は、第1のスイッチ手段の作動を
停止し、第2のスイッチ手段を作動させる。これによ
り、容量性素子と誘導性素子との直列共振回路を含む第
2の閉ループ回路が形成される。この場合、第2の閉ル
ープ回路では、直列共振回路による共振状態になってお
り、エネルギーが蓄積されている容量性素子の一の端子
から、誘導性素子を介して他方の端子に向かって電荷が
移動する。すべての電荷が移動すると、逆に一の端子に
向かって電荷が移動する。この閉ループ回路では、これ
らの動作が次々と繰り返される。一方、この状態におい
て、例えば、容量性素子および誘導性素子のいずれか一
方の両端に負荷を接続すれば、回路周波数と等しい周波
数の交流電力が負荷に出力される。この場合、回路周波
数のほうが、第1のスイッチ手段と第2のスイッチ手段
の両者がそれぞれ1回作動する繰り返し周波数よりも高
いため、第1のスイッチ手段が1回作動すれば、容量性
素子の充放電が少なくとも1回以上行われる。つまり、
第1のスイッチ手段が1回作動すれば、交流電力を1周
期分以上出力することができる。このように、従来のス
イッチング電源装置がスイッチング周波数の1周期分に
相当する交流電力を出力する場合に、常に1回のスイッ
チングロスを生じるのに対し、この電源装置では、1回
のスイッチングロスを生じる間に、回路周波数の1周期
以上に相当する交流電力を出力することができる。この
結果、スイッチングロスを従来のスイッチング電源装置
に比べて低下させることができ、これにより変換効率を
向上させることができる。加えて、第2の閉ループ回路
が直列共振回路を形成しているため、この閉ループ回路
内を流れる電流は正弦波の共振波形になっており、この
ため、誘導性素子のコアロスを低下させることができる
と共に、ノイズの発生を極めて低下させることができ
る。
In this power supply device, when the switch control means operates the first switch means, a first closed loop circuit in which the capacitive element and the DC power supply are connected in series is formed.
At this time, the current from the DC power source flows into the closed loop circuit, and energy is stored in the capacitive element. The switch control means then deactivates the first switch means and activates the second switch means. As a result, a second closed loop circuit including a series resonance circuit of the capacitive element and the inductive element is formed. In this case, the second closed loop circuit is in a resonance state due to the series resonance circuit, and charge is transferred from one terminal of the capacitive element in which energy is stored to the other terminal through the inductive element. Moving. When all the charges move, on the contrary, the charges move toward one terminal. In this closed loop circuit, these operations are repeated one after another. On the other hand, in this state, for example, if a load is connected to both ends of either the capacitive element or the inductive element, AC power having a frequency equal to the circuit frequency is output to the load. In this case, since the circuit frequency is higher than the repetition frequency at which both the first switch means and the second switch means operate once, if the first switch means operates once, the capacitive element Charging / discharging is performed at least once. That is,
If the first switch means operates once, it is possible to output AC power for one cycle or more. As described above, when the conventional switching power supply device outputs AC power corresponding to one cycle of the switching frequency, one switching loss is always generated, whereas in this power supply device, one switching loss is generated. While it occurs, it is possible to output AC power corresponding to one cycle or more of the circuit frequency. As a result, the switching loss can be reduced as compared with the conventional switching power supply device, which can improve the conversion efficiency. In addition, since the second closed loop circuit forms a series resonance circuit, the current flowing in the closed loop circuit has a sinusoidal resonance waveform, which may reduce the core loss of the inductive element. In addition to that, the generation of noise can be significantly reduced.

【0008】請求項2記載の電源装置は、直流電源に接
続可能な誘導性素子と、少なくとも誘導性素子と直流電
源とを直列接続した第1の閉ループ回路を形成するため
の第1のスイッチ手段と、少なくとも誘導性素子と容量
性素子との直列共振回路を含む第2の閉ループ回路を形
成するための第2のスイッチ手段と、第2のスイッチ手
段に並列接続され第1のスイッチ手段が作動したときに
直流電源の直流電流の容量性素子への流入を阻止すると
共に第1のスイッチ手段が作動停止したときに誘導性素
子に蓄積されているエネルギーを容量性素子に移動させ
る電流制御手段と、第1および第2のスイッチ手段を交
互に作動させるスイッチ制御手段とを備え、直列共振回
路に基づく回路周波数はスイッチ制御手段が第1のスイ
ッチ手段を作動する繰り返し周波数よりも高い周波数に
設定され、少なくともスイッチ制御手段によって第2の
スイッチが作動されたときに、直列共振回路の共振に基
づく交流電力を第2の閉ループ回路から出力することを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power supply device in which a first switch means for forming an inductive element connectable to a DC power source and a first closed loop circuit in which at least the inductive element and the DC power source are connected in series. And a second switch means for forming a second closed loop circuit including at least a series resonance circuit of an inductive element and a capacitive element, and the first switch means which is connected in parallel to the second switch means. And a current control means for preventing the direct current of the DC power source from flowing into the capacitive element and for moving the energy stored in the inductive element to the capacitive element when the first switch means stops operating. , A switch control means for alternately activating the first and second switch means, wherein the circuit frequency based on the series resonant circuit is such that the switch control means activates the first switch means. It is set to a frequency higher than the repetition frequency, when the second switch is actuated by at least the switch control means, and outputs the AC power based on the resonance of the series resonant circuit from the second closed loop circuit.

【0009】この電源装置では、スイッチ制御手段が第
1のスイッチ手段を作動させると、誘導性素子と直流電
源とを直列接続した第1の閉ループ回路が形成される。
このときには、直流電源からの電流が閉ループ回路内に
流れ込み、誘導性素子にエネルギーが蓄積される。次い
で、スイッチ制御手段は、第1のスイッチ手段の作動を
停止し、これにより、誘導性素子に蓄積されているエネ
ルギーが電流制御手段によって容量性素子に移動させら
れる。次いで、スイッチ制御手段が、第2のスイッチ手
段を作動させ、これにより、誘導性素子と容量性素子と
の直列共振回路を含む第2の閉ループ回路が形成され
る。これ以降、請求項1記載の電源装置と同じようにし
て、交流電力が第2の閉ループ回路から出力されること
により、変換効率を向上させることができる。
In this power supply device, when the switch control means activates the first switch means, a first closed loop circuit in which an inductive element and a DC power supply are connected in series is formed.
At this time, the current from the DC power source flows into the closed loop circuit, and energy is stored in the inductive element. The switch control means then deactivates the first switch means, which causes the energy stored in the inductive element to be transferred to the capacitive element by the current control means. The switch control means then actuates the second switch means, thereby forming a second closed loop circuit including a series resonant circuit of the inductive element and the capacitive element. After that, the conversion efficiency can be improved by outputting the AC power from the second closed loop circuit in the same manner as the power supply device according to the first aspect.

【0010】請求項3記載の電源装置は、請求項2記載
の電源装置において、第2のスイッチ手段および電流制
御手段は、NチャンネルMOS−FETによって一体的
に構成されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the power source apparatus according to the second aspect, the second switch means and the current control means are integrally constructed by an N-channel MOS-FET. .

【0011】この電源装置では、NチャンネルMOS−
FET自身が有している内部ダイオードが電流制御手段
として機能し、NチャンネルMOS−FETのスイッチ
ング動作が第2のスイッチ手段を構成するため、簡易に
構成することができる。
In this power supply device, the N-channel MOS-
Since the internal diode of the FET itself functions as the current control means and the switching operation of the N-channel MOS-FET constitutes the second switch means, the configuration can be simplified.

【0012】請求項4記載の電源装置は、少なくとも誘
導性素子と容量性素子とから形成され直流電源に接続可
能な直列共振回路と、直列共振回路と直流電源とを直列
接続した第1の閉ループ回路を形成するための第1のス
イッチ手段と、少なくとも直列共振回路を含む第2の閉
ループ回路を形成するための第2のスイッチ手段と、第
1および第2のスイッチ手段を交互に作動させるスイッ
チ制御手段とを備え、直列共振回路に基づく回路周波数
はスイッチ制御手段が第1のスイッチ手段を作動する繰
り返し周波数よりも高い周波数に設定され、少なくとも
スイッチ制御手段によって第2のスイッチが作動された
ときに、直列共振回路の共振に基づく交流電力を第2の
閉ループ回路から出力することを特徴とする。
According to another aspect of the power supply apparatus of the present invention, a series resonance circuit formed of at least an inductive element and a capacitive element and connectable to a DC power supply, and a first closed loop in which the series resonance circuit and the DC power supply are connected in series. A first switch means for forming a circuit, a second switch means for forming a second closed loop circuit including at least a series resonant circuit, and a switch for alternately activating the first and second switch means. And a circuit frequency based on the series resonant circuit is set to a frequency higher than a repetition frequency at which the switch control means operates the first switch means, and at least when the second switch is operated by the switch control means. In addition, AC power based on the resonance of the series resonance circuit is output from the second closed loop circuit.

【0013】この電源装置では、請求項1記載の電源装
置と同様にして変換効率を向上させることができる。こ
の場合、この電源装置では、第1の閉ループ回路が形成
される際に、誘導性素子が、容量性素子に流れ込む電流
を所定値に制限することができる。
In this power supply device, the conversion efficiency can be improved in the same manner as the power supply device according to the first aspect. In this case, in this power supply device, the inductive element can limit the current flowing into the capacitive element to a predetermined value when the first closed loop circuit is formed.

【0014】請求項5記載の電源装置は、請求項1から
4のいずれかに記載の電源装置において、誘導性素子は
トランスの一次コイルであって、第2の閉ループ回路
は、トランスの二次コイルから交流電力を出力すること
を特徴とする。
A power supply device according to a fifth aspect is the power supply device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the inductive element is a primary coil of the transformer and the second closed loop circuit is a secondary coil of the transformer. It is characterized in that AC power is output from the coil.

【0015】この電源装置では、請求項1または2記載
の電源装置と同様にして変換効率を向上させることがで
きる。この場合、この電源装置では、第2の閉ループ回
路内に接続されているトランスの一次コイルに流れる電
流によって2次コイルに交流電圧または交流電力が誘起
されるため、第2の閉ループ回路と絶縁された回路に交
流電力を容易に出力することができる。
In this power supply device, the conversion efficiency can be improved similarly to the power supply device according to the first or second aspect. In this case, in this power supply device, an AC voltage or an AC power is induced in the secondary coil by the current flowing in the primary coil of the transformer connected in the second closed loop circuit, so that it is isolated from the second closed loop circuit. AC power can be easily output to the circuit.

【0016】請求項6記載の電源装置は、請求項1から
5のいずれかに記載の電源装置において、第1の閉ルー
プ回路は、直流電源から流れ込む電流を所定値に制限す
る電流制限手段を備えていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the power source apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the first closed loop circuit includes current limiting means for limiting a current flowing from the DC power source to a predetermined value. It is characterized by

【0017】この電源装置では、第1の閉ループ回路が
形成される際に、電流制限手段が、直流電源から容量性
素子および誘導性素子のいずれか一方の素子に流れ込む
電流値を所定値に制限する。このため、その素子に電荷
を蓄積するための時間と、第2の閉ループ回路の回路周
波数とを別個独立して設定することができるので、回路
設計を容易にすることができる。
In this power supply device, when the first closed loop circuit is formed, the current limiting means limits the current value flowing from the DC power supply to either one of the capacitive element and the inductive element to a predetermined value. To do. Therefore, the time for accumulating electric charges in the element and the circuit frequency of the second closed loop circuit can be set independently and independently, so that the circuit design can be facilitated.

【0018】請求項7記載の電源装置は、請求項6記載
の電源装置において、電流制限手段は、チョークコイル
であることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the power source apparatus according to the sixth aspect, the current limiting means is a choke coil.

【0019】この電源装置では、第1の閉ループ回路が
形成される際にいずれか一方の素子に流れる電流を制限
する手段がチョークコイルであるため、その流れる電流
に起因するロスを阻止する。
In this power supply device, since the choke coil is the means for limiting the current flowing through either one of the elements when the first closed loop circuit is formed, the loss caused by the flowing current is prevented.

【0020】請求項8記載の電源装置は、請求項1から
7のいずれかに記載の電源装置において、交流電力を整
流・平滑して直流電力に変換する整流・平滑手段を備え
ていることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the power source apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the power source apparatus further comprises rectifying / smoothing means for rectifying / smoothing the AC power to convert it into DC power. Characterize.

【0021】この電源装置では、整流・平滑手段によっ
て交流電力が直流電力に変換されるので、効率の良い直
流−直流コンバーターが提供される。
In this power supply device, AC power is converted into DC power by the rectifying / smoothing means, so that an efficient DC-DC converter is provided.

【0022】請求項9記載の電源装置は、請求項1から
8のいずれかに記載の電源装置において、交流電力の電
圧値および電流値の少なくとも一方を検出する検出手段
を備え、スイッチ制御手段は、検出手段の検出値に基づ
いて第1のスイッチ手段を作動させることを特徴とす
る。
A power supply device according to a ninth aspect is the power supply device according to any one of the first to eighth aspects, further comprising detection means for detecting at least one of a voltage value and a current value of the AC power, and the switch control means. The first switch means is operated based on the detection value of the detection means.

【0023】この電源装置では、第2の閉ループ回路内
の電荷が交流電力として負荷によって消費された場合に
は、第2の閉ループ回路から出力される交流電力の電圧
値または電流値が低下する。この場合、検出部が、それ
を検出し、スイッチ制御手段が、検出値に基づいて第1
のスイッチ手段を作動させる。これにより、第1の閉ル
ープ回路内に新たなエネルギーが蓄積され、第2のスイ
ッチ手段が作動することにより、新たなエネルギーに基
づく交流電力が出力される。このように、出力される交
流電力の電圧値または電流値に応じて、第1の閉ループ
回路内に直流電源の電荷に基づくエネルギーを自動的に
蓄積することができる。
In this power supply device, when the charge in the second closed loop circuit is consumed as AC power by the load, the voltage value or current value of the AC power output from the second closed loop circuit decreases. In this case, the detection unit detects it, and the switch control means determines the first value based on the detected value.
To activate the switch means. As a result, new energy is stored in the first closed loop circuit, and the second switch means is actuated to output AC power based on the new energy. In this way, energy based on the charge of the DC power supply can be automatically stored in the first closed loop circuit according to the voltage value or current value of the output AC power.

【0024】請求項10記載の電源装置は、請求項8記
載の電源装置において、直流電源の電圧値および電流値
の少なくとも一方を検出する検出手段を備え、スイッチ
制御手段は、検出手段の検出値に基づいて第1のスイッ
チ手段を作動させることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the power source apparatus according to the eighth aspect, there is provided detection means for detecting at least one of a voltage value and a current value of the DC power source, and the switch control means has a detection value of the detection means. The first switch means is operated based on

【0025】この電源装置では、請求項9記載の電源装
置とほぼ同様にして、第1の閉ループ回路内に直流電源
の電荷に基づくエネルギーを自動的に蓄積することがで
きる。この場合、この電源装置では、DC/DCコンバ
ータを構成するための整流・平滑手段を備えているた
め、その出力を検出すればよい。この結果、検出手段自
体の構成は、請求項9記載の電源装置と比較して簡易に
なる。
In this power supply device, almost the same as the power supply device according to the ninth aspect, it is possible to automatically store the energy based on the electric charge of the DC power supply in the first closed loop circuit. In this case, since this power supply device is provided with the rectifying / smoothing means for configuring the DC / DC converter, its output may be detected. As a result, the configuration of the detection means itself is simpler than that of the power supply device according to claim 9.

【0026】請求項11記載の電源装置は、請求項5に
それぞれ記載の第1のスイッチ手段によって形成される
第1の閉ループ回路と第2のスイッチ手段によって形成
される第2の閉ループ回路との組を複数備える閉ループ
回路群と、閉ループ回路群における第1および第2のス
イッチ手段を交互に作動させるスイッチ制御手段とを備
え、閉ループ回路群の各トランスの二次コイルは、環状
結線および星状結線のいずれかに接続されて交流電力を
出力するように構成され、スイッチ制御手段は、少なく
とも複数の組のそれぞれの第2のスイッチ手段の作動タ
イミングを互いにシフトすることを特徴とする。
A power supply device according to an eleventh aspect includes a first closed loop circuit formed by the first switch means according to the fifth aspect and a second closed loop circuit formed by the second switch means. A closed loop circuit group having a plurality of sets; and a switch control means for alternately activating the first and second switch means in the closed loop circuit group, wherein the secondary coil of each transformer of the closed loop circuit group has an annular connection and a star shape. The switch control means is configured to be connected to any one of the connections to output AC power, and the switch control means shifts the operation timings of at least the respective second switch means of the plurality of sets from each other.

【0027】この電源装置では、例えば、3つの第2の
閉ループ回路からそれぞれ出力される交流電力を用いる
ことにより、直流電力から三相交流電力に変換すること
ができる。このため、三相交流を三相モータなどに直接
供給することができる。
In this power supply device, for example, by using the AC power output from each of the three second closed loop circuits, the DC power can be converted into the three-phase AC power. Therefore, the three-phase alternating current can be directly supplied to the three-phase motor or the like.

【0028】請求項12記載の電源装置は、請求項11
記載の電源装置において、結線された各二次コイルに接
続されて交流電力を整流するための整流手段をさらに備
えていることを特徴とする。
A power supply device according to a twelfth aspect of the present invention is the power source device according to the eleventh aspect.
The power supply device described above is characterized by further comprising rectifying means for rectifying the AC power by being connected to each secondary coil connected.

【0029】この電源装置では、複数の第2の閉ループ
回路からそれぞれ出力された交流電力が整流手段によっ
て整流されて直流電力が生成される。この場合、各組に
おけるそれぞれの第2のスイッチ手段の作動タイミング
がスイッチ制御手段によって互いにシフトされている。
これにより、回路周波数成分がリプル電圧として互いに
シフトされた状態で直流電力に重畳されるため、例え
ば、平滑用コンデンサなどによってそのリプル電圧を容
易に除去することができる。
In this power supply device, the AC power output from each of the plurality of second closed loop circuits is rectified by the rectifying means to generate DC power. In this case, the operation timings of the respective second switch means in each set are mutually shifted by the switch control means.
As a result, the circuit frequency components are superimposed on the DC power in a state where they are shifted as ripple voltages, so that the ripple voltage can be easily removed by, for example, a smoothing capacitor.

【0030】請求項13記載の電源装置は、請求項11
または12記載の電源装置において、スイッチ制御手段
は、組の数で2πを除算した値の位相差で第2のスイッ
チ手段の作動タイミングを互いにシフトすることを特徴
とする。
A power supply device according to a thirteenth aspect is the eleventh aspect.
Alternatively, in the power supply device described in Item 12, the switch control means shifts the operation timings of the second switch means from each other by a phase difference of a value obtained by dividing 2π by the number of sets.

【0031】この電源装置では、直流電力が対称多相式
交流電力に変換される。また、この場合、整流手段によ
って整流された直流電力に重畳されたリプル電圧の成分
は、組の数で2πを除算した値の位相差毎に平均して現
れる。このため、例えば、組の数を多くすれば、平滑用
コンデンサを省略してそのまま直流電力として負荷に供
給することができる。また、組の数を少なくしても、小
容量の平滑用コンデンサによって容易にリプル電圧を除
去することができるため、装置の小型化を図ることがで
きる。
In this power supply device, DC power is converted into symmetrical polyphase AC power. Further, in this case, the component of the ripple voltage superimposed on the DC power rectified by the rectifying means appears on average for each phase difference of a value obtained by dividing 2π by the number of pairs. Therefore, for example, if the number of sets is increased, the smoothing capacitor can be omitted and the DC power can be directly supplied to the load. Further, even if the number of sets is reduced, the ripple voltage can be easily removed by the small-capacity smoothing capacitor, so that the device can be downsized.

【0032】請求項14記載の電源装置は、請求項11
から13のいずれかに記載の電源装置において、交流電
力の電圧値および電流値の少なくとも一方を検出する検
出手段を備え、スイッチ制御手段は、検出手段の検出値
に基づいて閉ループ回路群の各第1のスイッチ手段を作
動させることを特徴とする。
A power supply device according to a fourteenth aspect is the eleventh aspect.
13. The power supply device according to any one of 1 to 13, further comprising a detection unit that detects at least one of a voltage value and a current value of the AC power, and the switch control unit includes each of the closed loop circuit groups based on the detection value of the detection unit. It is characterized by activating one switch means.

【0033】この電源装置では、請求項9記載の電源装
置とほぼ同様にして、各第1の閉ループ回路内に直流電
源の電荷に基づくエネルギーをそれぞれ自動的に蓄積す
ることができる。
In this power supply device, substantially the same as the power supply device according to the ninth aspect, it is possible to automatically store the energy based on the electric charge of the DC power supply in each first closed loop circuit.

【0034】請求項15記載の電源装置は、請求項1か
ら14のいずれかに記載の電源装置において、第1の閉
ループ回路は、直流電源への電流の逆流を阻止する逆流
電流阻止手段を備えていることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the power source apparatus according to any one of the first to fourteenth aspects, the first closed loop circuit includes a backflow current blocking means for blocking a backflow of current to the DC power supply. It is characterized by

【0035】この電源装置では、第1のスイッチ手段が
作動しているときに、第1の閉ループ回路内での電流の
流れの向きが一方向のみに定められることになる。この
ため、第1の閉ループ回路内に容量性素子と誘導性素子
との直列共振回路が形成される場合には、容量性素子に
蓄積される電荷に基づく電圧が理論的には直流電源の電
源電圧の2倍になる。この結果、第2のスイッチ手段に
よって第2の閉ループ回路が形成されたときに共振する
電力が大きくなり、より大きな交流電力を出力すること
ができる。
In this power supply device, the direction of current flow in the first closed loop circuit is determined only in one direction when the first switch means is operating. Therefore, when a series resonant circuit of a capacitive element and an inductive element is formed in the first closed loop circuit, the voltage based on the charge accumulated in the capacitive element is theoretically the power source of the DC power source. It is twice the voltage. As a result, the power that resonates when the second closed-loop circuit is formed by the second switch means becomes large, and a larger AC power can be output.

【0036】請求項16記載の電源装置は、請求項1か
ら15のいずれかに記載の電源装置において、スイッチ
制御部は、第1のスイッチ手段の作動時間と第2のスイ
ッチ手段の作動時間とのデューティ比を変化させること
を特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the power source apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, the switch control unit controls the operating time of the first switch means and the operating time of the second switch means. It is characterized in that the duty ratio of is changed.

【0037】この電源装置では、スイッチ制御部が、第
1およびスイッチ手段の作動周期を固定にしたままで、
第1のスイッチ手段の作動時間を変化させる。これによ
り、出力する交流電力量を自由に制御することができ
る。
In this power supply device, the switch control section keeps the operation cycles of the first and switch means fixed,
The operation time of the first switch means is changed. This allows the output AC power amount to be freely controlled.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電源装置の好適な実施の形態について説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a power supply according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0039】最初に、図1を参照して、具体的な電源装
置の回路について説明する。同図は、電源装置1のブロ
ック図を示しており、電源装置1は、直流電源2、トラ
ンス3、電荷蓄積用コンデンサ(容量性素子)4、FE
T(第1のスイッチ手段、第2のスイッチ手段)5,
6、ダイオード(逆流電流阻止手段)7、ダイオードブ
リッジ(整流手段)8、平滑用コンデンサ(平滑手段)
9、制御部(スイッチ制御手段)10および抵抗11〜
14を備えている。
First, a specific circuit of the power supply device will be described with reference to FIG. The figure shows a block diagram of the power supply device 1, which includes a DC power supply 2, a transformer 3, a charge storage capacitor (capacitive element) 4, and an FE.
T (first switch means, second switch means) 5,
6, diode (reverse current blocking means) 7, diode bridge (rectifying means) 8, smoothing capacitor (smoothing means)
9, control unit (switch control means) 10 and resistors 11 to 11
14 are provided.

【0040】この電源装置1では、制御部10から制御
信号VCont1が出力されると、FET6がオンし、直流
電源2、トランス3の一次コイル3a、電荷蓄積用コン
デンサ4、ダイオード7およびFET6の直列回路で構
成される電荷蓄積用の閉ループ回路(第1の閉ループ回
路)が形成される。この閉ループ回路では、電荷蓄積用
コンデンサ4に直流電源2からの電流が入力されて、そ
こに電荷が蓄積される。なお、電荷蓄積用コンデンサ4
に入力される電流値は、トランス3の一次コイル(誘導
性素子)3aのインダクタンス値によって所定値に制限
されている。一方、制御部10から制御信号VCont1の
出力が停止されると、FET6がオフし、電荷蓄積用の
閉ループ回路が、電荷蓄積用コンデンサ4に電荷が蓄積
された状態で開ループ回路になる。
In the power supply device 1, when the control signal VCont1 is output from the control unit 10, the FET 6 is turned on, and the DC power supply 2, the primary coil 3a of the transformer 3, the charge storage capacitor 4, the diode 7 and the FET 6 are connected in series. A closed loop circuit for charge storage (first closed loop circuit) is formed. In this closed loop circuit, the current from the DC power supply 2 is input to the charge storage capacitor 4, and the charge is stored there. The charge storage capacitor 4
The current value input to is limited to a predetermined value by the inductance value of the primary coil (inductive element) 3a of the transformer 3. On the other hand, when the output of the control signal VCont1 from the control unit 10 is stopped, the FET 6 is turned off, and the closed loop circuit for charge storage becomes an open loop circuit with the charge stored in the charge storage capacitor 4.

【0041】その後、制御部10から制御信号VCont2
が出力されると、FET5がオンし、トランス3の一次
コイル3a、電荷蓄積用コンデンサ4およびFET5の
直列回路で構成される電荷放出用の閉ループ回路(第2
の閉ループ回路)が新たに形成される。この閉ループ回
路では、トランス3の一次コイルと電荷蓄積用コンデン
サ4とで直列共振回路が形成されており、電荷蓄積用コ
ンデンサ4の電荷が蓄積されている端子4aから他の一
の端子4bに向かって電荷が移動する。一方、端子4b
に電荷が移動すると、逆に端子4aに向かって電荷が移
動する。これらの動作が次々と繰り返されることによ
り、トランス3の一次コイル3aに電流が流れ、この電
流によって誘起された誘起電圧または誘起電流である交
流信号がトランス3の二次コイル3bに現れる。この交
流信号は、ダイオードブリッジ8によって整流されると
共に平滑用コンデンサ9によって平滑されることによっ
て直流電力に変換される。このように、制御部10が制
御信号VCont1およびVCont2を所定の周期で繰り返し
て出力することにより、直流−交流インバータ装置が実
現される。なお、電荷放出用の閉ループ回路の回路周波
数は、主にトランス3の一次コイル3aのインダクタン
ス値と電荷蓄積用コンデンサ4の容量値とに基づいて定
められ、かつ、制御信号VCont1およびVCont2が出力
される繰り返し周波数よりも高い周波数になるように決
められている。また、制御信号VCont1およびVCont2
の繰り返し周波数は常に一定でなくてもよく、制御部1
0が、直流電力または交流電力の電圧または電流に基づ
く検出電圧(検出値)を検出し、検出電圧が所定の基準
電圧よりも上昇した時に、制御信号VCont2の出力を停
止することによってトランス3で伝達する交流電力を制
限するように構成してもよい。
After that, the control signal VCont2 is output from the control unit 10.
Is output, the FET 5 is turned on, and a closed loop circuit for discharging charges (second coil) formed by a series circuit of the primary coil 3a of the transformer 3, the charge storage capacitor 4, and the FET 5
Closed loop circuit) is newly formed. In this closed loop circuit, a series resonance circuit is formed by the primary coil of the transformer 3 and the charge storage capacitor 4, and the terminal 4a from which the charge of the charge storage capacitor 4 is stored goes to the other terminal 4b. The charge moves. On the other hand, terminal 4b
When the electric charge moves to, the electric charge moves to the terminal 4a. By repeating these operations one after another, a current flows in the primary coil 3a of the transformer 3, and an induced voltage induced by this current or an alternating current signal, which is an induced current, appears in the secondary coil 3b of the transformer 3. This AC signal is converted into DC power by being rectified by the diode bridge 8 and smoothed by the smoothing capacitor 9. In this way, the control unit 10 repeatedly outputs the control signals VCont1 and VCont2 at a predetermined cycle, whereby a DC-AC inverter device is realized. The circuit frequency of the closed loop circuit for discharging electric charges is determined mainly based on the inductance value of the primary coil 3a of the transformer 3 and the capacitance value of the electric charge storage capacitor 4, and the control signals VCont1 and VCont2 are output. It is determined that the frequency becomes higher than the repetition frequency. Also, control signals VCont1 and VCont2
Is not always constant, the control unit 1
0 detects a detection voltage (detection value) based on the voltage or current of DC power or AC power, and when the detection voltage rises above a predetermined reference voltage, the transformer 3 stops by outputting the control signal VCont2. It may be configured to limit the transmitted AC power.

【0042】次に、図4を参照して、電源装置1のより
具体的な動作について説明する。制御信号VCont1が制
御部10から出力されると、FET5がオンする(同図
(a)の符号15参照)。この状態では、電荷蓄積用の
閉ループ回路が形成され、電荷蓄積用コンデンサ4の端
子4bに対する端子4aの電圧(以下、「両端電圧」と
いう)は、同図(c)に示すように、直流電源2の電源
電圧Vinを超えた電圧まで上昇する。この場合、電荷蓄
積用コンデンサ4の両端電圧がVinよりも高くなるの
は、電荷蓄積用の閉ループ回路が、トランス3の一次コ
イル3aと電荷蓄積用コンデンサ4との直列共振回路を
形成しているためであり、理論的には、電圧Vinの2倍
にまで上昇する。しかし、トランス3の二次コイル側に
おける負荷や電荷蓄積用の閉ループ回路の負荷Qによっ
て、実際には、両端電圧は、電圧Vinの2倍以下にな
る。
Next, a more specific operation of the power supply device 1 will be described with reference to FIG. When the control signal VCont1 is output from the control unit 10, the FET 5 is turned on (see reference numeral 15 in FIG. 9A). In this state, a closed loop circuit for charge storage is formed, and the voltage of the terminal 4a with respect to the terminal 4b of the charge storage capacitor 4 (hereinafter, referred to as "both-end voltage") is as shown in FIG. 2 rises to a voltage exceeding the power supply voltage Vin. In this case, the voltage across the charge storage capacitor 4 becomes higher than Vin because the closed loop circuit for charge storage forms a series resonance circuit of the primary coil 3a of the transformer 3 and the charge storage capacitor 4. This is because, theoretically, the voltage rises to twice the voltage Vin. However, due to the load on the secondary coil side of the transformer 3 and the load Q of the closed loop circuit for charge storage, the voltage at both ends is actually less than twice the voltage Vin.

【0043】なお、この電源装置1では、両端電圧が電
圧Vinよりも高くなっても、ダイオード7が電流の逆流
を阻止するため、端子4aから直流電源2側には電流が
流れず、このため、電荷蓄積用コンデンサ4は、その高
い電圧が両端に印加された平衡状態を維持する。また、
この電荷蓄積動作においては、電荷蓄積用コンデンサ4
に電流が流れているときに、トランス3の二次コイル3
bの両端に、電荷蓄積用コンデンサ4とトランス3の一
次コイル3aの時定数に主に基づく回路周波数の1/2
周期分に相当する波形(同図(d)の符号16参照)が
現れ、電流が流れていない平衡状態では、二次コイル3
bの両端には、電圧は現れない。具体的には、充電の開
始時には、急峻な立ち上がり電圧が二次コイル3bに現
れ、その電圧値は徐々に低下する。次いで、電荷蓄積用
コンデンサ4に電荷が蓄積されて両端電圧が電圧Vinに
なると、直流電源2の直流電圧とコンデンサ4の両端電
圧とが等しくなるので、二次コイル3bの両端の電圧は
0Vになる。しかし、この状態では、トランス3の一次
コイル3aに未だ電流が流れてエネルギーが蓄積されて
いる状態になっているため、一次コイル3aによる電流
を流そうとする作用によってそのエネルギーが消滅する
まで電流が流れる。これにより、二次コイル3bの両端
に負電圧が現れる。そして、電荷蓄積用コンデンサ4に
流れる電流がまったくなくなり、一次コイル3aのエネ
ルギーが消滅し、充電電荷量が最大になった時に、二次
コイル3bの両端電圧は0Vになる。
In the power supply device 1, even if the voltage across the power supply device becomes higher than the voltage Vin, the diode 7 blocks the reverse flow of the current, so that no current flows from the terminal 4a to the DC power supply 2 side. The charge storage capacitor 4 maintains the equilibrium state in which the high voltage is applied to both ends. Also,
In this charge storage operation, the charge storage capacitor 4
The secondary coil 3 of the transformer 3 when current is flowing through
At both ends of b, 1/2 of the circuit frequency based mainly on the time constant of the charge storage capacitor 4 and the primary coil 3a of the transformer 3
In the equilibrium state in which a waveform corresponding to the period (see reference numeral 16 in FIG. 4D) appears and the current is not flowing, the secondary coil 3
No voltage appears across b. Specifically, at the start of charging, a steep rising voltage appears in the secondary coil 3b, and the voltage value gradually decreases. Next, when charge is accumulated in the charge storage capacitor 4 and the voltage across the capacitor reaches the voltage Vin, the DC voltage of the DC power supply 2 and the voltage across the capacitor 4 become equal, so the voltage across the secondary coil 3b becomes 0V. Become. However, in this state, the current is still flowing through the primary coil 3a of the transformer 3 and the energy is accumulated therein. Therefore, the current flowing by the primary coil 3a causes the current to flow until the energy disappears. Flows. As a result, a negative voltage appears across the secondary coil 3b. Then, when the current flowing through the charge storage capacitor 4 disappears, the energy of the primary coil 3a disappears and the amount of charge is maximized, the voltage across the secondary coil 3b becomes 0V.

【0044】次に、制御信号VCont1の出力が停止さ
れ、制御部10から制御信号VCont2が出力されると、
FET6がオンする(同図(b)の符号17参照)。こ
の状態では、電荷放出用の閉ループ回路が形成され、閉
ループ回路は、トランス3の一次コイル3aのインダク
タンスと電荷蓄積用コンデンサ4のキャパシタンスに基
づく共振回路を形成している。このため、電荷蓄積用コ
ンデンサ4の端子4aから端子4bに向かって回路周波
数の波形に応じた電流が流れ始める。具体的には、端子
4aから端子4bに向かって電流が流れ、両端電圧が0
Vになった状態でも、トランス3の一次コイル3aには
未だ電流が流れてエネルギーが蓄積されている状態にな
っているため、一次コイル3aによる電流を流そうとす
る作用によってそのエネルギーが消滅するまで電流が流
れる。これにより、端子4b側の電圧が端子4a側の電
圧よりも高くなる。端子4bに電流が流れ終わると、逆
に端子4aに向かって電流が流れ始め、最終的には、す
べての電荷が端子4aに向かって移動する。閉ループ回
路では、これらの共振動作が繰り返される。この際、ト
ランス3の二次コイルには、同図(c)の符号18で示
すような交流電流が流れ、この交流電流が交流電力とし
て二次コイル3bから出力される。この交流電力は、ダ
イオードブリッジ8により整流されると共に平滑用コン
デンサ9によって平滑されて直流電力になる。
Next, when the output of the control signal VCont1 is stopped and the control signal VCont2 is output from the control unit 10,
The FET 6 is turned on (see reference numeral 17 in FIG. 7B). In this state, a closed loop circuit for discharging charges is formed, and the closed loop circuit forms a resonance circuit based on the inductance of the primary coil 3a of the transformer 3 and the capacitance of the charge storage capacitor 4. Therefore, a current according to the waveform of the circuit frequency starts flowing from the terminal 4a of the charge storage capacitor 4 to the terminal 4b. Specifically, a current flows from the terminal 4a to the terminal 4b, and the voltage at both ends is 0.
Even in the state of V, since the current still flows in the primary coil 3a of the transformer 3 and the energy is accumulated, the energy disappears by the action of the primary coil 3a trying to flow the current. Current flows up to. As a result, the voltage on the terminal 4b side becomes higher than the voltage on the terminal 4a side. When the current has finished flowing to the terminal 4b, on the contrary, the current starts to flow toward the terminal 4a, and finally all the charges move toward the terminal 4a. In the closed loop circuit, these resonance operations are repeated. At this time, an alternating current as indicated by reference numeral 18 in FIG. 6C flows through the secondary coil of the transformer 3, and this alternating current is output from the secondary coil 3b as alternating current power. This AC power is rectified by the diode bridge 8 and smoothed by the smoothing capacitor 9 to become DC power.

【0045】このように、FET5がオンしている期間
に、電荷放出用の閉ループ回路で共振している電力に基
づく交流電力が、少なくとも1周期分以上、トランス3
の二次コイルから出力される。これは、制御信号VCont
1の出力時間とVCont2の出力時間との和で表される1
周期において、FET5が1回スイッチングする1周期
の間に、およそ共振周波数と等しい周波数である回路周
波数の交流電力が1周期以上出力されることを意味す
る。このため、従来のスイッチング電源装置がスイッチ
ング周波数の1周期分に相当する交流電力を出力する場
合に、常に1回のスイッチングを行って1回のスイッチ
ングロスを生じるのに対し、この電源装置1では、1回
のスイッチングロスを生じる間に、回路周波数の交流電
力を1周期以上出力することができる。この結果、FE
T5が作動する1周期内に、例えば回路周波数のN周期
以上を出力すれば、スイッチングロスは、1/N以下に
なることを意味し、スイッチングロスを従来のスイッチ
ング電源装置に比べて大幅に低下させることができ、こ
れにより変換効率を向上させることができる。
As described above, while the FET 5 is on, the AC power based on the power resonating in the closed loop circuit for discharging charges is at least one cycle or more, and the transformer 3 is used.
Is output from the secondary coil of. This is the control signal VCont
1 represented by the sum of the output time of 1 and the output time of VCont2
In the cycle, it means that, during one cycle in which the FET 5 switches once, the AC power having the circuit frequency that is approximately equal to the resonance frequency is output for one cycle or more. Therefore, when the conventional switching power supply device outputs AC power corresponding to one cycle of the switching frequency, one switching operation is always performed to cause one switching loss. It is possible to output AC power having a circuit frequency for one cycle or more while one switching loss occurs. As a result, FE
If, for example, N cycles or more of the circuit frequency are output within one cycle in which T5 operates, it means that the switching loss becomes 1 / N or less, and the switching loss is significantly reduced compared to the conventional switching power supply device. It is possible to improve the conversion efficiency.

【0046】また、電荷放出用の閉ループ回路が直列共
振回路を形成しているため、閉ループ回路内で流れる電
流は正弦波の共振波形になっており、このため、トラン
ス3におけるコアロスを低下させることができると共
に、ノイズの発生を極めて低下させることができる。さ
らに、電荷放出用の閉ループ内の回路周波数を高くする
ことにより、トランス3の一次コイル3aのインダクタ
ンス値を小さくすることができ、この結果、トランスの
小型化を図ることができる。また、FET5,6は、オ
ンからオフ、およびオフからオンに変化する過渡期にお
いて、これらに印加される電圧または電流が値0または
値0に極めて近いレベルにある状態、いわゆるゼロボル
トまたはゼロアンペアスイッチングで作動する。このた
め、従来のパルス電圧・電流のスイッチングレギュレー
タのスイッチング動作と比べて、1回のスイッチングで
発生するスイッチングロスを小さくすることができる。
また、電荷放出用の閉ループ回路内にトランス3を使用
することによって、二次回路としてのダイオードブリッ
ジ8と一次回路としての直流電源2とを容易に絶縁する
ことができる。
Further, since the closed loop circuit for discharging electric charge forms a series resonance circuit, the current flowing in the closed loop circuit has a sinusoidal resonance waveform, which reduces the core loss in the transformer 3. In addition to the above, the generation of noise can be significantly reduced. Further, by increasing the circuit frequency in the closed loop for discharging charges, the inductance value of the primary coil 3a of the transformer 3 can be reduced, and as a result, the transformer can be downsized. Further, the FETs 5 and 6 are in a state in which a voltage or current applied to the FETs 5 and 6 is at a value 0 or at a level very close to the value 0 during a transition period in which the FETs 5 are changed from ON to OFF, and so-called zero volt or zero amp switching. Works with. Therefore, compared to the switching operation of the conventional pulse voltage / current switching regulator, it is possible to reduce the switching loss generated by one-time switching.
Further, by using the transformer 3 in the closed loop circuit for discharging electric charges, the diode bridge 8 as the secondary circuit and the DC power supply 2 as the primary circuit can be easily insulated.

【0047】また、この電源装置1では、FET6が作
動しているときに、電荷放出用の閉ループ回路内での電
流の流れの向きがダイオード7によって一方向のみに定
められているので、電荷蓄積用コンデンサ4とトランス
3の一次コイル3aとの直列共振回路によって、電荷蓄
積用コンデンサ4の両端電圧が理論的には直流電源2の
電源電圧Vinの2倍になる。この結果、FET5によっ
て電荷放出用の閉ループ回路が形成されたときに共振す
る電力が大きくなり、より大きな交流電力を出力するこ
とができる。
Further, in this power supply device 1, when the FET 6 is operating, the direction of current flow in the closed loop circuit for discharging charges is determined by the diode 7 in only one direction, so that charge accumulation The voltage across the charge storage capacitor 4 theoretically becomes twice the power supply voltage Vin of the DC power supply 2 due to the series resonance circuit of the working capacitor 4 and the primary coil 3a of the transformer 3. As a result, the electric power that resonates when the closed loop circuit for discharging electric charges is formed by the FET 5 becomes large, and a larger AC power can be output.

【0048】なお、図5には、図1におけるダイオード
7を短絡した(ダイオード7を省略したことと等価であ
る)場合の図4に対応する各部の信号波形をそれぞれ示
している。この場合、電荷蓄積用コンデンサ4に蓄積さ
れる電荷量が最大になると、電荷蓄積用コンデンサ4の
端子4aの両端電圧が電源電圧Vinよりも高くなるの
は、ダイオード7が接続されている場合と同じである。
しかし、この場合には、同図(c)の符号19で示すよ
うに、電荷蓄積用コンデンサ4の端子4aから直流電源
2を介して端子4bに向かって電流が流れる。そして、
端子4bに電荷が蓄積されると、逆に、端子4aに向か
って再び電流が流れ、これらの動作が繰り返し行われ
る。この場合の繰り返し周波数は、トランス3の一次コ
イル3aのインダクタンスと電荷蓄積用コンデンサ4の
キャパシタンスの直列共振回路の共振周波数とほぼ等し
い。そして、トランス3の二次コイル3bには、この共
振周波数とほぼ等しい周波数の交流電力が現れる。この
ように、ダイオード7を短絡した場合には、電荷放出用
の閉ループ回路が形成されている時のみならず、電荷蓄
積用の閉ループ回路が形成されている時にも、交流電力
を出力することが可能になる。
FIG. 5 shows the signal waveforms of the respective parts corresponding to FIG. 4 when the diode 7 in FIG. 1 is short-circuited (equivalent to the omission of the diode 7). In this case, when the amount of charge stored in the charge storage capacitor 4 becomes maximum, the voltage across the terminal 4a of the charge storage capacitor 4 becomes higher than the power supply voltage Vin when the diode 7 is connected. Is the same.
However, in this case, a current flows from the terminal 4a of the charge storage capacitor 4 to the terminal 4b via the DC power supply 2 as indicated by reference numeral 19 in FIG. And
When electric charge is accumulated in the terminal 4b, on the contrary, a current again flows toward the terminal 4a, and these operations are repeated. The repetition frequency in this case is substantially equal to the resonance frequency of the series resonance circuit of the inductance of the primary coil 3a of the transformer 3 and the capacitance of the charge storage capacitor 4. Then, in the secondary coil 3b of the transformer 3, AC power having a frequency substantially equal to this resonance frequency appears. As described above, when the diode 7 is short-circuited, the AC power can be output not only when the closed loop circuit for discharging the charge is formed but also when the closed loop circuit for the charge storage is formed. It will be possible.

【0049】さらに、制御部10は、FET5,6がそ
れぞれ作動する時間の1周期を変化させずに、それらの
作動時間のデューティ比を変化させることができる。こ
の場合には、出力する交流電力量を自由に制御すること
ができる。
Further, the control unit 10 can change the duty ratio of the operating times of the FETs 5 and 6 without changing one cycle of the operating time thereof. In this case, the output AC power amount can be freely controlled.

【0050】次に、電源装置1の変更実施形態につい
て、図6,7を参照して説明する。同図に示すように、
この電源装置31は、基本的には、図1における電源装
置1の電荷蓄積用の閉ループ回路と電荷放出用の閉ルー
プ回路の組を3つ備えているもの(閉ループ回路群に相
当する)であって、制御信号VCont1 およびVCont2 の
位相を120度ずつシフトすることによって、整流回路
の構成を簡易にしている。つまり、ダイオードブリッジ
32から出力される直流電力のリプル電圧のピークツー
ピーク値を小さくし、これにより整流用コンデンサ33
の容量値を小さくしたりなくしたりすることが可能にな
っている。なお、同図に示す構成要素のうち電源装置1
の構成要素と同一のものについては同一の符号を使用
し、その説明を省略する。
Next, a modified embodiment of the power supply device 1 will be described with reference to FIGS. As shown in the figure,
The power supply device 31 is basically provided with three sets of a closed loop circuit for charge storage and a closed loop circuit for charge discharge of the power supply device 1 in FIG. 1 (corresponding to a closed loop circuit group). By shifting the phases of the control signals VCont1 and VCont2 by 120 degrees, the structure of the rectifier circuit is simplified. That is, the peak-to-peak value of the ripple voltage of the DC power output from the diode bridge 32 is reduced, whereby the rectifying capacitor 33 is reduced.
It is possible to reduce or eliminate the capacity value of. Note that the power supply device 1 among the components shown in FIG.
The same reference numerals are used for the same components as those of the above, and the description thereof will be omitted.

【0051】電源装置31は、各トランス3の二次コイ
ル3bが環状接続されて閉ループ回路を形成すると共に
各二次コイル3bの各接続点がダイオードブリッジ(整
流手段)32の各ダイオードのアノードにそれぞれ接続
されている。この電源装置31では、3つの電荷放出用
の閉ループ回路からそれぞれ出力された交流電力がダイ
オードブリッジ32によって整流されて直流電力が生成
される。この場合、各組におけるそれぞれのFET5,
6の作動タイミングが、図7に示すように、制御部10
によって120゜ずつシフトされている。この結果、コ
ンデンサ33を取り除いたときのダイオードブリッジ3
2の出力には、図8に示すような直流電圧が出力され
る。この直流電圧は、電荷放出用の閉ループ回路におけ
る直列共振回路の回路周波数成分が120゜ずつシフト
されたリプル電圧が重畳されている。リプル電圧をさら
に減少させる場合、リプル周波数が高くリプル電流も小
さいため、小容量の平滑用コンデンサを出力端子間に並
列接続することにより、リプル電圧を容易に除去するこ
とができる。このため、電源装置31を小型化すること
ができると共に、小容量の平滑用コンデンサを使用すれ
ばよいので装置のコストダウンを図ることができる。
In the power supply device 31, the secondary coils 3b of each transformer 3 are annularly connected to form a closed loop circuit, and each connection point of each secondary coil 3b is connected to the anode of each diode of the diode bridge (rectifying means) 32. Each is connected. In this power supply device 31, the AC power output from each of the three closed loop circuits for discharging electric charge is rectified by the diode bridge 32 to generate DC power. In this case, each FET 5,
As shown in FIG. 7, the operation timing of 6 is the control unit 10
It is shifted by 120 degrees. As a result, the diode bridge 3 when the capacitor 33 is removed
A DC voltage as shown in FIG. 8 is output to the output of 2. A ripple voltage obtained by shifting the circuit frequency component of the series resonance circuit in the closed loop circuit for discharging charges by 120 ° is superimposed on the DC voltage. When the ripple voltage is further reduced, since the ripple frequency is high and the ripple current is small, it is possible to easily remove the ripple voltage by connecting a small-capacity smoothing capacitor in parallel between the output terminals. Therefore, the power supply device 31 can be downsized, and a smoothing capacitor having a small capacity may be used, so that the cost of the device can be reduced.

【0052】さらに、3つのトランス3,3,3を一体
的に、つまり、3つの一次コイル3aおよび二次コイル
3bを1つのコアに同時に巻き回して一体的に製造する
ことによって、トランスの製造コストをよりコストダウ
ンすることができる。なお、多少のリプル電圧が問題と
されない場合には、コンデンサ33を省略することもで
き、この場合には、電源装置のさらなる小型化を図るこ
とができる。なお、この実施形態では、3つの組を有す
る例について説明したが、4つ以上の組で構成すること
もできる。かかる場合には、制御部10は、制御信号V
Cont1およびVCont2を、組の数で2πを除算した値の
位相差毎に出力すればよい。組の数を多く構成した場
合、平滑用コンデンサ33を不要にすることができ、そ
のまま直流電力として負荷に供給することができる。さ
らに、ダイオードブリッジ32を使用しないで、直流−
交流変換装置として用いることもできる。また、各二次
コイル3bは星状に結線してもよい。
Further, the three transformers 3, 3, 3 are integrally manufactured, that is, the three primary coils 3a and the secondary coils 3b are simultaneously wound around one core to be manufactured integrally, thereby manufacturing the transformer. The cost can be further reduced. It should be noted that the capacitor 33 can be omitted if a slight ripple voltage is not a problem, and in this case, the power supply device can be further downsized. In addition, in this embodiment, an example having three groups has been described, but it is also possible to configure with four or more groups. In such a case, the control unit 10 controls the control signal V
It is sufficient to output Cont1 and VCont2 for each phase difference of a value obtained by dividing 2π by the number of pairs. When the number of sets is large, the smoothing capacitor 33 can be omitted and can be directly supplied to the load as DC power. Furthermore, without using the diode bridge 32, the DC-
It can also be used as an AC converter. Further, each secondary coil 3b may be connected in a star shape.

【0053】さらに、本発明に係る電源装置は、その構
成を適宜変更することができる。例えば、図2,3,お
よび9〜15に他の実施形態を示す動作原理図を示す。
なお、この場合、図1におけるFET5,6は等価回路
としてのスイッチ41,42でそれぞれ表し、制御部1
0はその記載を省略してある。また、トランス3も等価
回路としてのコイル43で表しているが、本発明は、交
流電力出力伝達手段として、トランスを用いずに、コイ
ルを用いてその両端から交流電力を取り出すように構成
することができる。また、電荷蓄積用コンデンサ4の両
端からも交流電力を取り出すように構成することができ
る。ただし、交流電力のみを出力するためには、図9に
示すように、コンデンサ47を介して取り出すことが好
ましい。さらに、図1においては、トランス3の一次コ
イル3aによって電荷蓄積用コンデンサ4に電荷を蓄積
する際の電流制限を行っているが、これに限らず、電流
制限用コイルを別個独立して設けてもよく、この場合の
電流制限用コイルを符号44で表している。この場合に
は、電荷蓄積用の素子に電荷を蓄積するための時間と、
電荷放出用の閉ループ回路の回路周波数とを別個独立し
て設定することができるので、回路設計を容易にするこ
とができいる。さらに、電流制限手段は、チョークコイ
ルに限定されず、抵抗などであってもよい。ただし、電
荷蓄積のために流れる電流に起因するロスを少なくする
ためには、チョークコイル(誘導性素子)であることが
好ましい。また、逆流素子用のダイオード7を設けるの
は任意であり、設ける場合にはその機能が発揮できる任
意の場所に接続することができる。これらの他の実施形
態においても、図1における実施形態に係る電源装置1
と同じように直流電力を交流電力に変換することができ
る。
Further, the structure of the power supply device according to the present invention can be changed as appropriate. For example, FIGS. 2, 3, and 9 to 15 show operation principle diagrams showing other embodiments.
In this case, the FETs 5 and 6 in FIG. 1 are represented by switches 41 and 42 as an equivalent circuit, respectively, and the control unit 1
The description of 0 is omitted. Further, the transformer 3 is also represented by the coil 43 as an equivalent circuit, but in the present invention, as the AC power output transmission means, a coil is used to take out AC power from both ends of the AC power output transmission means without using a transformer. You can Further, the AC power can be taken out from both ends of the charge storage capacitor 4. However, in order to output only the AC power, it is preferable to take out the AC power via the capacitor 47 as shown in FIG. Further, in FIG. 1, the primary coil 3a of the transformer 3 limits the current when the charge is stored in the charge storage capacitor 4, but the present invention is not limited to this, and the current limiting coil may be provided separately. The current limiting coil in this case is represented by reference numeral 44. In this case, the time for accumulating charges in the charge accumulation element,
Since the circuit frequency of the closed loop circuit for discharging charges can be set independently and independently, the circuit design can be facilitated. Furthermore, the current limiting means is not limited to the choke coil, and may be a resistor or the like. However, it is preferable to use a choke coil (inductive element) in order to reduce the loss due to the current flowing for charge storage. Further, it is optional to provide the diode 7 for the reverse current element, and when provided, the diode 7 can be connected to any place where the function can be exerted. Also in these other embodiments, the power supply device 1 according to the embodiment in FIG.
DC power can be converted into AC power in the same manner as.

【0054】さらに、図10に示すように、コイル43
に直流電源2に基づくエネルギーを蓄積する場合には、
スイッチ42をオフにした時に、コイル43には電流が
継続して流れ続けようとするためにコイル43の両端に
極めて大きな電圧が発生する。このため、スイッチ42
をオフにした時にコイル43に流れている電流、つまり
コイル43に蓄積されているエネルギーをエネルギー蓄
積手段に移動させる必要がある。したがって、同図に示
すように、ダイオード(電流制御手段)48をスイッチ
41に並列接続することにより、スイッチ42がオフに
なった時にコイル43、コンデンサ4およびダイオード
48の閉ループ回路が形成されるため、ダイオード48
は、コイル43に流れている電流の向きと同じ向きでエ
ネルギー蓄積手段としてのコンデンサ4に電流を流れ込
ませる。この結果、コイル43に蓄積されているエネル
ギーがコンデンサ4に蓄積される。その後、スイッチ4
1がオンしたときに、電荷放出用の閉ループ回路が形成
されてコイル43とコンデンサ4との直列共振回路が形
成される。また、ダイオード48は、同時に、スイッチ
42が作動した時に、直流電源2からの電流がコンデン
サ4に流れ込むのを防止している。さらに、図11に示
すように、ダイオード48とスイッチ41を、制御信号
VCont2に基づいて作動するNチャンネルMOS−FE
T49によって一体的に構成することができる。つま
り、NチャンネルMOS−FET49自身が有している
内部ダイオードがダイオード48として機能し、Nチャ
ンネルMOS−FET49のスイッチング動作がスイッ
チ41を構成する。この場合には、電荷放出用の閉ルー
プ回路を簡易に構成することができる。
Further, as shown in FIG.
When energy based on the DC power supply 2 is stored in
When the switch 42 is turned off, an extremely large voltage is generated across the coil 43 in order to keep the current flowing through the coil 43. Therefore, the switch 42
It is necessary to move the current flowing in the coil 43, that is, the energy stored in the coil 43 to the energy storage means when the power is turned off. Therefore, as shown in the figure, by connecting the diode (current control means) 48 in parallel to the switch 41, a closed loop circuit of the coil 43, the capacitor 4 and the diode 48 is formed when the switch 42 is turned off. , Diode 48
Causes the current to flow into the capacitor 4 as the energy storage means in the same direction as the direction of the current flowing in the coil 43. As a result, the energy stored in the coil 43 is stored in the capacitor 4. Then switch 4
When 1 is turned on, a closed loop circuit for discharging charges is formed and a series resonance circuit of the coil 43 and the capacitor 4 is formed. At the same time, the diode 48 prevents the current from the DC power supply 2 from flowing into the capacitor 4 when the switch 42 is activated. Further, as shown in FIG. 11, the diode 48 and the switch 41 are operated based on the control signal VCont2 to operate an N-channel MOS-FE.
It can be integrally configured by T49. That is, the internal diode of the N-channel MOS-FET 49 itself functions as the diode 48, and the switching operation of the N-channel MOS-FET 49 constitutes the switch 41. In this case, the closed loop circuit for discharging charges can be easily configured.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように本発明に係る電源装置によ
れば、第1のスイッチ手段のスイッチング時間と第2の
スイッチ手段のスイッチング時間の両者に基づく1周期
中に、第2の閉ループ回路内において、容量性素子の充
放電が少なくとも1回以上行われるため、1回のスイッ
チングで常に1回のスイッチングロスを生じる従来のス
イッチング電源と比べて、スイッチングロスを低下させ
て変換効率を向上させることができる。また、第2の閉
ループ回路における共振周波数および固有周波数を高い
周波数に設定することができるので、第2の閉ループ回
路内の誘導性素子を小型化することができる。さらに、
本発明に係る電源装置によれば、第2の閉ループ回路に
おいて誘導性素子を流れる電流波形が直列共振回路によ
って正弦波に維持されるので、高調波成分が極めて少な
く、この結果、誘導性素子のコアロスやノイズの発生を
殆どなくすことができる。
As described above, according to the power supply device of the present invention, the second closed loop circuit is formed during one cycle based on both the switching time of the first switch means and the switching time of the second switch means. In the above, since the capacitive element is charged and discharged at least once or more, the switching loss is reduced and the conversion efficiency is improved as compared with the conventional switching power supply in which one switching always causes one switching loss. be able to. Further, since the resonance frequency and the natural frequency in the second closed loop circuit can be set to high frequencies, the inductive element in the second closed loop circuit can be downsized. further,
According to the power supply device of the present invention, since the current waveform flowing through the inductive element in the second closed loop circuit is maintained as a sine wave by the series resonant circuit, the harmonic component is extremely small, and as a result, the inductive element The generation of core loss and noise can be almost eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る電源装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作原
理図である。
FIG. 2 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作原
理図である。
FIG. 3 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態に係る電源装置の動作を説明
するための各部の信号波形図であり、(a)はFET6
の動作タイミングを、(b)はFET5の動作タイミン
グを、(c)は電荷蓄積用コンデンサ4の両端電圧波形
を、(d)はトランス3の二次コイル3bの両端の電圧
をそれぞれ示している。
FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operation of the power supply device according to the embodiment of the present invention, FIG.
(B) shows the operation timing of the FET 5, (c) shows the voltage waveform across the charge storage capacitor 4, and (d) shows the voltage across the secondary coil 3b of the transformer 3. .

【図5】本発明の実施形態に係る電源装置においてダイ
オード7を短絡したときの動作を説明するための各部の
信号波形図であり、(a)はFET6の動作タイミング
を、(b)はFET5の動作タイミングを、(c)は電
荷蓄積用コンデンサ4の両端電圧波形を、(d)はトラ
ンス3の二次コイル3bの両端の電圧をそれぞれ示して
いる。
5A and 5B are signal waveform diagrams of respective parts for explaining the operation when the diode 7 is short-circuited in the power supply device according to the embodiment of the present invention, FIG. 5A is the operation timing of the FET 6, and FIG. (C) shows the voltage waveform across the charge storage capacitor 4, and (d) shows the voltage across the secondary coil 3b of the transformer 3.

【図6】本発明の変更実施形態に係る電源装置のブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram of a power supply device according to a modified embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係る電源装置における
制御信号の出力タイミング図である。
FIG. 7 is a timing diagram of output of control signals in the power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施形態に係る電源装置の出力波
形図である。
FIG. 8 is an output waveform diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作原
理図である。
FIG. 9 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作
原理図である。
FIG. 10 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図11】図10におけるダイオードおよびスイッチを
NチャンネルMOS−FETで一体的に構成した電源装
置の動作原理図である。
11 is an operation principle diagram of a power supply device in which the diode and the switch in FIG. 10 are integrally configured by an N-channel MOS-FET.

【図12】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作
原理図である。
FIG. 12 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図13】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作
原理図である。
FIG. 13 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作
原理図である。
FIG. 14 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図15】本発明の他の実施形態に係る電源装置の動作
原理図である。
FIG. 15 is an operation principle diagram of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

【図16】従来の電源装置の回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram of a conventional power supply device.

【符号の説明】 1 電源装置 2 直流電源 3 トランス 3a 一次コイル 3b 二次コイル 4 電荷蓄積用コンデンサ 5 FET 6 FET 7 ダイオード 8 ダイオードブリッジ 9 平滑用コンデンサ 10 制御部 31 電源装置 32 ダイオードブリッジ 41 スイッチ 42 スイッチ 43 コイル 44 コイル 48 ダイオード 49 NチャンネルMOS−FET[Explanation of Codes] 1 power supply device 2 DC power supply 3 transformer 3a primary coil 3b secondary coil 4 charge storage capacitor 5 FET 6 FET 7 diode 8 diode bridge 9 smoothing capacitor 10 control unit 31 power supply device 32 diode bridge 41 switch 42 Switch 43 Coil 44 Coil 48 Diode 49 N-channel MOS-FET

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源に接続可能な容量性素子と、少
なくとも当該容量性素子と前記直流電源とを直列接続し
た第1の閉ループ回路を形成するための第1のスイッチ
手段と、少なくとも前記容量性素子と誘導性素子との直
列共振回路を含む第2の閉ループ回路を形成するための
第2のスイッチ手段と、前記第1および第2のスイッチ
手段を交互に作動させるスイッチ制御手段とを備え、 前記直列共振回路に基づく回路周波数は前記スイッチ制
御手段が前記第1のスイッチ手段を作動する繰り返し周
波数よりも高い周波数に設定され、少なくとも前記スイ
ッチ制御手段によって前記第2のスイッチが作動された
ときに、前記直列共振回路の共振に基づく交流電力を前
記第2の閉ループ回路から出力することを特徴とする電
源装置。
1. A capacitive element connectable to a DC power source, first switch means for forming a first closed loop circuit in which at least the capacitive element and the DC power source are connected in series, and at least the capacitance. A second switch means for forming a second closed-loop circuit including a series resonance circuit of an inductive element and an inductive element, and switch control means for alternately activating the first and second switch means. A circuit frequency based on the series resonance circuit is set to a frequency higher than a repetition frequency at which the switch control means operates the first switch means, and at least when the second switch is operated by the switch control means. In addition, the power supply device is characterized in that AC power based on resonance of the series resonance circuit is output from the second closed loop circuit.
【請求項2】 直流電源に接続可能な誘導性素子と、少
なくとも当該誘導性素子と前記直流電源とを直列接続し
た第1の閉ループ回路を形成するための第1のスイッチ
手段と、少なくとも前記誘導性素子と容量性素子との直
列共振回路を含む第2の閉ループ回路を形成するための
第2のスイッチ手段と、当該第2のスイッチ手段に並列
接続され前記第1のスイッチ手段が作動したときに前記
直流電源の直流電流の前記容量性素子への流入を阻止す
ると共に前記第1のスイッチ手段が作動停止したときに
前記誘導性素子に蓄積されているエネルギーを前記容量
性素子に移動させる電流制御手段と、前記第1および第
2のスイッチ手段を交互に作動させるスイッチ制御手段
とを備え、 前記直列共振回路に基づく回路周波数は前記スイッチ制
御手段が前記第1のスイッチ手段を作動する繰り返し周
波数よりも高い周波数に設定され、少なくとも前記スイ
ッチ制御手段によって前記第2のスイッチが作動された
ときに、前記直列共振回路の共振に基づく交流電力を前
記第2の閉ループ回路から出力することを特徴とする電
源装置。
2. An inductive element connectable to a direct current power source, first switch means for forming a first closed loop circuit in which at least the inductive element and the direct current power source are connected in series, and at least the inductive element. A second switch means for forming a second closed-loop circuit including a series resonant circuit of a capacitive element and a capacitive element, and the first switch means when connected in parallel to the second switch means. A current for blocking the inflow of the direct current of the direct current power source into the capacitive element and for moving the energy stored in the inductive element to the capacitive element when the first switch means is deactivated. Control means and switch control means for alternately activating the first and second switch means, wherein the circuit frequency based on the series resonant circuit is the switch control means. The AC power based on the resonance of the series resonant circuit is set to a frequency higher than a repetition frequency for operating the first switch means, and at least when the second switch is operated by the switch control means. A power supply device characterized by outputting from a closed loop circuit of 2.
【請求項3】 前記第2のスイッチ手段および前記電流
制御手段は、NチャンネルMOS−FETによって一体
的に構成されていることを特徴とする請求項2記載の電
源装置。
3. The power supply device according to claim 2, wherein the second switch means and the current control means are integrally configured by an N-channel MOS-FET.
【請求項4】 少なくとも誘導性素子と容量性素子とか
ら形成され直流電源に接続可能な直列共振回路と、当該
直列共振回路と前記直流電源とを直列接続した第1の閉
ループ回路を形成するための第1のスイッチ手段と、少
なくとも前記直列共振回路を含む第2の閉ループ回路を
形成するための第2のスイッチ手段と、前記第1および
第2のスイッチ手段を交互に作動させるスイッチ制御手
段とを備え、 前記直列共振回路に基づく回路周波数は前記スイッチ制
御手段が前記第1のスイッチ手段を作動する繰り返し周
波数よりも高い周波数に設定され、少なくとも前記スイ
ッチ制御手段によって前記第2のスイッチが作動された
ときに、前記直列共振回路の共振に基づく交流電力を前
記第2の閉ループ回路から出力することを特徴とする電
源装置。
4. A series resonance circuit formed of at least an inductive element and a capacitive element and connectable to a DC power supply, and a first closed loop circuit in which the series resonance circuit and the DC power supply are connected in series. First switch means, second switch means for forming a second closed loop circuit including at least the series resonance circuit, and switch control means for alternately activating the first and second switch means. A circuit frequency based on the series resonant circuit is set to a frequency higher than a repetition frequency at which the switch control means operates the first switch means, and at least the second switch is operated by the switch control means. In this case, the AC power based on the resonance of the series resonance circuit is output from the second closed loop circuit. .
【請求項5】 前記誘導性素子はトランスの一次コイル
であって、前記第2の閉ループ回路は、前記トランスの
二次コイルから前記交流電力を出力することを特徴とす
る請求項1から4のいずれかに記載の電源装置。
5. The inductive element is a primary coil of a transformer, and the second closed loop circuit outputs the AC power from a secondary coil of the transformer. The power supply device according to any one.
【請求項6】 前記第1の閉ループ回路は、前記直流電
源から流れ込む電流を所定値に制限する電流制限手段を
備えていることを特徴とする請求項1から5のいずれか
に記載の電源装置。
6. The power supply device according to claim 1, wherein the first closed loop circuit includes a current limiting unit that limits a current flowing from the DC power supply to a predetermined value. .
【請求項7】 前記電流制限手段は、チョークコイルで
あることを特徴とする請求項6記載の電源装置。
7. The power supply device according to claim 6, wherein the current limiting means is a choke coil.
【請求項8】 前記交流電力を整流・平滑して直流電力
に変換する整流・平滑手段を備えていることを特徴とす
る請求項1から7のいずれかに記載の電源装置。
8. The power supply device according to claim 1, further comprising rectifying / smoothing means for rectifying / smoothing the AC power to convert it into DC power.
【請求項9】 前記交流電力の電圧値および電流値の少
なくとも一方を検出する検出手段を備え、前記スイッチ
制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて前記第1
のスイッチ手段を作動させることを特徴とする請求項1
から8のいずれかに記載の電源装置。
9. A detection unit for detecting at least one of a voltage value and a current value of the AC power, wherein the switch control unit is configured to detect the first value based on a detection value of the detection unit.
2. The switch means of claim 1 is operated.
The power supply device according to any one of 1 to 8.
【請求項10】 前記直流電力の電圧値および電流値の
少なくとも一方を検出する検出手段を備え、前記スイッ
チ制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて前記第
1のスイッチ手段を作動させることを特徴とする請求項
8記載の電源装置。
10. A detection means for detecting at least one of a voltage value and a current value of the DC power, wherein the switch control means operates the first switch means based on the detection value of the detection means. The power supply device according to claim 8, wherein
【請求項11】 請求項5にそれぞれ記載の前記第1の
スイッチ手段によって形成される前記第1の閉ループ回
路と前記第2のスイッチ手段によって形成される前記第
2の閉ループ回路との組を複数備える閉ループ回路群
と、当該閉ループ回路群における前記第1および第2の
スイッチ手段を交互に作動させるスイッチ制御手段とを
備え、前記閉ループ回路群の前記各トランスの二次コイ
ルは、環状結線および星状結線のいずれかに接続されて
交流電力を出力するように構成され、前記スイッチ制御
手段は、少なくとも前記複数の組のそれぞれの前記第2
のスイッチ手段の作動タイミングを互いにシフトするこ
とを特徴とする電源装置。
11. A plurality of sets of the first closed loop circuit formed by the first switch means and the second closed loop circuit formed by the second switch means according to claim 5, respectively. A closed loop circuit group, and switch control means for alternately activating the first and second switch means in the closed loop circuit group, wherein the secondary coil of each transformer of the closed loop circuit group has an annular connection and a star. Connected to any of the wire connections and configured to output AC power, the switch control means includes at least the second of each of the plurality of sets.
A power supply device characterized in that the operation timings of the switch means are shifted from each other.
【請求項12】 前記結線された各二次コイルに接続さ
れて前記交流電力を整流するための整流手段をさらに備
えていることを特徴とする請求項11記載の電源装置。
12. The power supply device according to claim 11, further comprising a rectifying unit connected to each of the secondary coils connected to each other to rectify the AC power.
【請求項13】 前記スイッチ制御手段は、前記組の数
で2πを除算した値の位相差で前記第2のスイッチ手段
の作動タイミングを互いにシフトすることを特徴とする
請求項11または12記載の電源装置。
13. The switch control means shifts the operation timings of the second switch means to each other by a phase difference of a value obtained by dividing 2π by the number of the sets. Power supply.
【請求項14】 前記交流電力の電圧値および電流値の
少なくとも一方を検出する検出手段を備え、前記スイッ
チ制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて前記閉
ループ回路群の各第1のスイッチ手段を作動させること
を特徴とする請求項11から13のいずれかに記載の電
源装置。
14. A detection means for detecting at least one of a voltage value and a current value of the AC power, wherein the switch control means includes each first switch of the closed loop circuit group based on the detection value of the detection means. Power supply device according to any of claims 11 to 13, characterized in that it activates the means.
【請求項15】 前記第1の閉ループ回路は、前記直流
電源への電流の逆流を阻止する逆流電流阻止手段を備え
ていることを特徴とする請求項1から14のいずれかに
記載の電源装置。
15. The power supply device according to claim 1, wherein the first closed loop circuit includes a backflow current blocking unit that blocks a backflow of current to the DC power supply. .
【請求項16】 前記スイッチ制御部は、前記第1のス
イッチ手段の作動時間と前記第2のスイッチ手段の作動
時間とのデューティ比を変化させることを特徴とする請
求項1から15のいずれかに記載の電源装置。
16. The switch control unit changes the duty ratio between the operating time of the first switch means and the operating time of the second switch means, as claimed in any one of claims 1 to 15. The power supply device according to.
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