JPH10285915A - スナバエネルギー回生回路 - Google Patents
スナバエネルギー回生回路Info
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- JPH10285915A JPH10285915A JP9093289A JP9328997A JPH10285915A JP H10285915 A JPH10285915 A JP H10285915A JP 9093289 A JP9093289 A JP 9093289A JP 9328997 A JP9328997 A JP 9328997A JP H10285915 A JPH10285915 A JP H10285915A
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- reactor
- diode
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング周波数を高くするとロスが過大
となり、しかもスナバエネルギーの回生効率が低いので
変換器の効率が向上しない。 【解決手段】 スイッチング素子３のオフ時のターンオ
フエネルギーを第１のコンデンサ７に蓄え、スイッチン
グ素子３のオン時に第１のコンデンサ７に蓄えられたエ
ネルギーをリアクトル逆起電圧を利用して第２のコンデ
ンサ１２に移動し、スイッチング素子３のオフ時に第２
のコンデンサ１２に蓄えられたエネルギーをリアクトル
逆起電圧の反転したときの電圧を利用して直流電源に回
生する。
となり、しかもスナバエネルギーの回生効率が低いので
変換器の効率が向上しない。 【解決手段】 スイッチング素子３のオフ時のターンオ
フエネルギーを第１のコンデンサ７に蓄え、スイッチン
グ素子３のオン時に第１のコンデンサ７に蓄えられたエ
ネルギーをリアクトル逆起電圧を利用して第２のコンデ
ンサ１２に移動し、スイッチング素子３のオフ時に第２
のコンデンサ１２に蓄えられたエネルギーをリアクトル
逆起電圧の反転したときの電圧を利用して直流電源に回
生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョッパ回路を構
成するスイッチング素子のスナバエネルギー回生回路に
関する。
成するスイッチング素子のスナバエネルギー回生回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】昇圧チョッパ回路について、図９、図１
０を参照して説明する。図９は昇圧チョッパの回路構成
図であり、図１０はその動作波形図である。ここで、Ｉ
ＧＢＴ３がオフする時刻ｔ１付近を拡大した図１０
（ｂ）に着目すると、時刻ｔ１〜ｔ１１の間はＩＧＢＴ
のターンオフ期間でＶCEの電圧とＩｃの電流が同時に存
在する期間であり、このロスがターンオフロスとなり、
変換器の効率低下とＩＧＢＴの信頼性劣化の大きな要因
となっている。
０を参照して説明する。図９は昇圧チョッパの回路構成
図であり、図１０はその動作波形図である。ここで、Ｉ
ＧＢＴ３がオフする時刻ｔ１付近を拡大した図１０
（ｂ）に着目すると、時刻ｔ１〜ｔ１１の間はＩＧＢＴ
のターンオフ期間でＶCEの電圧とＩｃの電流が同時に存
在する期間であり、このロスがターンオフロスとなり、
変換器の効率低下とＩＧＢＴの信頼性劣化の大きな要因
となっている。
【０００３】従来の昇圧チョッパ回路に用いられるスナ
バ回路について、図１１を参照してその構成と作用を説
明する。昇圧チョッパ回路は、直流電源１とリアクトル
２とスイッチング素子（ＩＧＢＴ）３とダイオード４と
コンデンサ５とからなり、スナバ回路は、ＩＧＢＴ３の
両端にダイオード６とコンデンサ７とを直列に接続し、
ダイオード６とコンデンサ７との接続点は抵抗８を介し
てコンデンサ５の正電位側に接続される。
バ回路について、図１１を参照してその構成と作用を説
明する。昇圧チョッパ回路は、直流電源１とリアクトル
２とスイッチング素子（ＩＧＢＴ）３とダイオード４と
コンデンサ５とからなり、スナバ回路は、ＩＧＢＴ３の
両端にダイオード６とコンデンサ７とを直列に接続し、
ダイオード６とコンデンサ７との接続点は抵抗８を介し
てコンデンサ５の正電位側に接続される。
【０００４】この回路のスナバ動作を説明する。コンデ
ンサ７は抵抗８を介してコンデンサ５の電圧に充電され
ており、ＩＧＢＴ３がオン状態からオフ動作に移行する
と、ＩＧＢＴ３に流れていた電流がダイオード６−コン
デンサ７の回路を通って流れ、コンデンサ７をコンデン
サ５の電圧以上に充電し、この過充電されたエネルギー
がコンデンサ７から抵抗８を介してコンデンサ５に放電
する。コンデンサ７への過充電は、図１１の破線で示し
た浮遊インダクタンス分９、１０が存在するために発生
する。
ンサ７は抵抗８を介してコンデンサ５の電圧に充電され
ており、ＩＧＢＴ３がオン状態からオフ動作に移行する
と、ＩＧＢＴ３に流れていた電流がダイオード６−コン
デンサ７の回路を通って流れ、コンデンサ７をコンデン
サ５の電圧以上に充電し、この過充電されたエネルギー
がコンデンサ７から抵抗８を介してコンデンサ５に放電
する。コンデンサ７への過充電は、図１１の破線で示し
た浮遊インダクタンス分９、１０が存在するために発生
する。
【０００５】このようにＩＧＢＴ３に流れていた電流を
スナバコンデンサ７に一部移行することによりＩＧＢＴ
３のサージ電圧を抑制し、スイッチングロスを低減する
ことができる。
スナバコンデンサ７に一部移行することによりＩＧＢＴ
３のサージ電圧を抑制し、スイッチングロスを低減する
ことができる。
【０００６】次に、降圧チョッパ回路に用いられるスナ
バ回路について図１２を参照して説明する。降圧チョッ
パ回路は、直流電源１とスイッチング素子（ＩＧＢＴ）
３とダイオード４とリアクトル２とコンデンサ５とから
なり、スナバ回路は、ＩＧＢＴ３の両端にコンデンサ７
とダイオード６とを直列に接続し、コンデンサ７とダイ
オード６との接続点は抵抗８を介して直流電源１の負側
に接続される。
バ回路について図１２を参照して説明する。降圧チョッ
パ回路は、直流電源１とスイッチング素子（ＩＧＢＴ）
３とダイオード４とリアクトル２とコンデンサ５とから
なり、スナバ回路は、ＩＧＢＴ３の両端にコンデンサ７
とダイオード６とを直列に接続し、コンデンサ７とダイ
オード６との接続点は抵抗８を介して直流電源１の負側
に接続される。
【０００７】この作用は、ＩＧＢＴ３のターンオフ時の
サージ電圧をコンデンサ７とダイオード６との直列回路
で吸収し、コンデンサ７の過剰エネルギーを直流電源１
に回生しながら抵抗８を介して放電する。
サージ電圧をコンデンサ７とダイオード６との直列回路
で吸収し、コンデンサ７の過剰エネルギーを直流電源１
に回生しながら抵抗８を介して放電する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のスナバ方式に
は、次の問題点が存在する。先ず、１つ目は、スナバコ
ンデンサに充電された過剰エネルギーは抵抗を介して回
生されるが、抵抗が存在するため回生効率が低くなる。
もう１つは、スナバコンデンサが当初から電源電圧と同
電位に充電されているのでスナバ効果が少ない。
は、次の問題点が存在する。先ず、１つ目は、スナバコ
ンデンサに充電された過剰エネルギーは抵抗を介して回
生されるが、抵抗が存在するため回生効率が低くなる。
もう１つは、スナバコンデンサが当初から電源電圧と同
電位に充電されているのでスナバ効果が少ない。
【０００９】この２点の問題があるので、スイッチング
周波数を高くするとスイッチングロスが過大となり、し
かもスナバエネルギーの回生率が低いので変換器の効率
が向上せず、スイッチング素子の責務も高くなる。
周波数を高くするとスイッチングロスが過大となり、し
かもスナバエネルギーの回生率が低いので変換器の効率
が向上せず、スイッチング素子の責務も高くなる。
【００１０】よって、本発明は、スナバエネルギーの回
生効率を向上させると共に、スナバコンデンサ電圧を低
電圧まで放電させることにより、スイッチング素子の責
務を低減し、且つスイッチングロスを低減し変換器の効
率を向上させることを目的とする。
生効率を向上させると共に、スナバコンデンサ電圧を低
電圧まで放電させることにより、スイッチング素子の責
務を低減し、且つスイッチングロスを低減し変換器の効
率を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るスナバエネルギー回生回路
では、スイッチング素子のオフ時のターンオフエネルギ
ーを第１のコンデンサに蓄え、スイッチング素子のオン
時に第１のコンデンサに蓄えられたエネルギーをリアク
トル逆起電圧を利用して第２のコンデンサに移動し、ス
イッチング素子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられ
たエネルギーをリアクトル逆起電圧の反転したときの電
圧を利用して直流電源に回生する。
に、本発明の請求項１に係るスナバエネルギー回生回路
では、スイッチング素子のオフ時のターンオフエネルギ
ーを第１のコンデンサに蓄え、スイッチング素子のオン
時に第１のコンデンサに蓄えられたエネルギーをリアク
トル逆起電圧を利用して第２のコンデンサに移動し、ス
イッチング素子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられ
たエネルギーをリアクトル逆起電圧の反転したときの電
圧を利用して直流電源に回生する。
【００１２】本発明の請求項２に係るスナバエネルギー
回生回路では、リアクトルに２次巻線を設け、スイッチ
ング素子のオフ時のターンオフエネルギーを第１のコン
デンサに蓄え、スイッチング素子のオン時に第１のコン
デンサに蓄えられたエネルギーを２次巻線のリアクトル
逆起電圧を利用して第２のコンデンサに移動し、スイッ
チング素子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられたエ
ネルギーを２次巻線のリアクトル逆起電圧の反転したと
きの電圧を利用して直流電源に回生する。
回生回路では、リアクトルに２次巻線を設け、スイッチ
ング素子のオフ時のターンオフエネルギーを第１のコン
デンサに蓄え、スイッチング素子のオン時に第１のコン
デンサに蓄えられたエネルギーを２次巻線のリアクトル
逆起電圧を利用して第２のコンデンサに移動し、スイッ
チング素子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられたエ
ネルギーを２次巻線のリアクトル逆起電圧の反転したと
きの電圧を利用して直流電源に回生する。
【００１３】本発明の請求項３に係るスナバエネルギー
回生回路では、リアクトルに２次巻線を有する補助リア
クトルを設け、スイッチング素子のオフ時のターンオフ
エネルギーを第１のコンデンサに蓄え、スイッチング素
子のオン時に第１のコンデンサに蓄えられたエネルギー
を２次巻線のリアクトル逆起電圧を利用して第２のコン
デンサに移動し、スイッチング素子のオフ時に第２のコ
ンデンサに蓄えられたエネルギーを２次巻線のリアクト
ル逆起電圧の反転したときの電圧を利用して直流電源に
回生する。
回生回路では、リアクトルに２次巻線を有する補助リア
クトルを設け、スイッチング素子のオフ時のターンオフ
エネルギーを第１のコンデンサに蓄え、スイッチング素
子のオン時に第１のコンデンサに蓄えられたエネルギー
を２次巻線のリアクトル逆起電圧を利用して第２のコン
デンサに移動し、スイッチング素子のオフ時に第２のコ
ンデンサに蓄えられたエネルギーを２次巻線のリアクト
ル逆起電圧の反転したときの電圧を利用して直流電源に
回生する。
【００１４】本発明の請求項４に係るスナバエネルギー
回生回路では、第２のコンデンサに第１のリアクトルを
直列に接続し、第２のコンデンサと第１のリアクトルと
の共振回路により第１のコンデンサから第２のコンデン
サへのエネルギーの移行を容易に行うことができる。
回生回路では、第２のコンデンサに第１のリアクトルを
直列に接続し、第２のコンデンサと第１のリアクトルと
の共振回路により第１のコンデンサから第２のコンデン
サへのエネルギーの移行を容易に行うことができる。
【００１５】本発明の請求項５に係るスナバエネルギー
回生回路では、第１のコンデンサの容量と第２のコンデ
ンサの容量とを等しくすることで、完全共振状態とな
り、第１のコンデンサの全エネルギーを第２のコンデン
サに移行することができる。
回生回路では、第１のコンデンサの容量と第２のコンデ
ンサの容量とを等しくすることで、完全共振状態とな
り、第１のコンデンサの全エネルギーを第２のコンデン
サに移行することができる。
【００１６】本発明の請求項６に係るスナバエネルギー
回生回路では、第１のコンデンサの容量よりも第２のコ
ンデンサの容量を大きくすることで共振が不十分な場合
でも第１のコンデンサから第２のコンデンサへのエネル
ギーの移行を容易に行うことができる。
回生回路では、第１のコンデンサの容量よりも第２のコ
ンデンサの容量を大きくすることで共振が不十分な場合
でも第１のコンデンサから第２のコンデンサへのエネル
ギーの移行を容易に行うことができる。
【００１７】本発明の請求項７に係るスナバエネルギー
回生回路では、チョッパ回路を昇圧チョッパ回路とした
もので、チョッパ回路を昇圧チョッパ回路としても同様
に作用する本発明の請求項８に係るスナバエネルギー回
生回路では、チョッパ回路を降圧チョッパ回路としたも
ので、チョッパ回路を降圧チョッパ回路としても同様に
作用する本発明の請求項９に係るスナバエネルギー回生
回路では、チョッパ回路を昇降圧チョッパ回路としたも
ので、チョッパ回路を昇降圧チョッパ回路としても同様
に作用する
回生回路では、チョッパ回路を昇圧チョッパ回路とした
もので、チョッパ回路を昇圧チョッパ回路としても同様
に作用する本発明の請求項８に係るスナバエネルギー回
生回路では、チョッパ回路を降圧チョッパ回路としたも
ので、チョッパ回路を降圧チョッパ回路としても同様に
作用する本発明の請求項９に係るスナバエネルギー回生
回路では、チョッパ回路を昇降圧チョッパ回路としたも
ので、チョッパ回路を昇降圧チョッパ回路としても同様
に作用する
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態の構成図であり、従来と同一要素については
同一符号を付し説明を省略する。
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態の構成図であり、従来と同一要素については
同一符号を付し説明を省略する。
【００１９】ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間にダイ
オード６と第１のコンデンサ７とを接続し、ダイオード
６と第１のコンデンサ７との接続点はダイオード１１を
介して第２のコンデンサ１２、リアクトル分（リーケー
ジリアクトル）１３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを
通って直流電源１の正側に接続される。また、ダイオー
ド１１と第２のコンデンサ１２との接続点はダイオード
１４を介してコンデンサ５に電流の流れる方向に接続さ
れる。
オード６と第１のコンデンサ７とを接続し、ダイオード
６と第１のコンデンサ７との接続点はダイオード１１を
介して第２のコンデンサ１２、リアクトル分（リーケー
ジリアクトル）１３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを
通って直流電源１の正側に接続される。また、ダイオー
ド１１と第２のコンデンサ１２との接続点はダイオード
１４を介してコンデンサ５に電流の流れる方向に接続さ
れる。
【００２０】本発明の動作を図２、図３を参照しながら
説明する。図２は本発明の動作波形図であり、ＩＧＢＴ
３がターンオフ、ターンオンする時刻ｔ１、ｔ２の部分
を拡大して示している。
説明する。図２は本発明の動作波形図であり、ＩＧＢＴ
３がターンオフ、ターンオンする時刻ｔ１、ｔ２の部分
を拡大して示している。
【００２１】ＩＧＢＴ３がターンオフを開始する時刻ｔ
１では、スナバコンデンサである第１のコンデンサ７の
電圧ＶC1は零からスタートすると仮定して説明する。時
刻ｔ１において、ＩＧＢＴ３がオフを開始するとコレク
タ電流Ｉｃが減少し始め、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
CEが上昇し始めると電流の一部がダイオード６−コンデ
ンサ７のルートに分流しコンデンサ７の電圧ＶC1が上昇
し始める。
１では、スナバコンデンサである第１のコンデンサ７の
電圧ＶC1は零からスタートすると仮定して説明する。時
刻ｔ１において、ＩＧＢＴ３がオフを開始するとコレク
タ電流Ｉｃが減少し始め、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
CEが上昇し始めると電流の一部がダイオード６−コンデ
ンサ７のルートに分流しコンデンサ７の電圧ＶC1が上昇
し始める。
【００２２】時刻ｔ１１において、コレクタ電流Ｉｃが
零になると電流は全てコンデンサ７を充電するルートに
転流し、コンデンサ７の電圧ＶC1の傾斜が急になるので
同様にコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEも急速に上昇す
る。時刻Ｔ１２において、コンデンサ７の充電が完了
し、過剰電圧分はダイオード１１−ダイオード１４−コ
ンデンサ５のルートで回生しながら放電する。
零になると電流は全てコンデンサ７を充電するルートに
転流し、コンデンサ７の電圧ＶC1の傾斜が急になるので
同様にコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEも急速に上昇す
る。時刻Ｔ１２において、コンデンサ７の充電が完了
し、過剰電圧分はダイオード１１−ダイオード１４−コ
ンデンサ５のルートで回生しながら放電する。
【００２３】よって、時刻ｔ１２においてリアクトル２
Ａに流れていた電流は全てダイオード４のルートに転流
する。この様子を示したのが図３（ａ）で、この状態で
リアクトル２Ａの右端はダイオード４を介して電圧＋Ｅ
２にクランプされているのでリアクトル２Ｂの右端も＋
Ｅ２となる。
Ａに流れていた電流は全てダイオード４のルートに転流
する。この様子を示したのが図３（ａ）で、この状態で
リアクトル２Ａの右端はダイオード４を介して電圧＋Ｅ
２にクランプされているのでリアクトル２Ｂの右端も＋
Ｅ２となる。
【００２４】次にＩＧＢＴ３がターンオンを開始する時
刻ｔ２について説明する。ＩＧＢＴ３がオンすると、リ
アクトル２Ａの右端はＩＧＢＴ３により零電圧にクラン
プされ、同時に２次巻線リアクトル２Ｂの右端も零電圧
になるので、コンデンサ７の電荷はダイオード１１−コ
ンデンサ１２−リアクトル分１３−リアクトル２Ｂ−リ
アクトル２Ａ−ＩＧＢＴ３の回路で急速に第２のコンデ
ンサ１２に移動する。この様子を示したのが図３（ｂ）
である。但し、リアクトル２Ｂ−リアクトル２Ａのルー
トはリアクトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるので
リアクトル分１３のみが有効に動作する。
刻ｔ２について説明する。ＩＧＢＴ３がオンすると、リ
アクトル２Ａの右端はＩＧＢＴ３により零電圧にクラン
プされ、同時に２次巻線リアクトル２Ｂの右端も零電圧
になるので、コンデンサ７の電荷はダイオード１１−コ
ンデンサ１２−リアクトル分１３−リアクトル２Ｂ−リ
アクトル２Ａ−ＩＧＢＴ３の回路で急速に第２のコンデ
ンサ１２に移動する。この様子を示したのが図３（ｂ）
である。但し、リアクトル２Ｂ−リアクトル２Ａのルー
トはリアクトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるので
リアクトル分１３のみが有効に動作する。
【００２５】時刻ｔ２１において、コンデンサ７とコン
デンサ１２の容量が同じ場合、コンデンサ７からコンデ
ンサ１２にエネルギーがリアクトル分１３との共振によ
り移動する。時刻ｔ２１の状態が図３（ｃ）に示されて
いる。
デンサ１２の容量が同じ場合、コンデンサ７からコンデ
ンサ１２にエネルギーがリアクトル分１３との共振によ
り移動する。時刻ｔ２１の状態が図３（ｃ）に示されて
いる。
【００２６】次に、ＩＧＢＴ３をオフさせると図２の時
刻ｔ１の状態に移行し、コンデンサ７が充電を開始しコ
レクタ−エミッタ間電圧ＶCEが上昇すると図３（ｄ）の
ようにリアクトル２Ａの右端が上昇してＥ２に達し、リ
アクトル２Ｂの右端も同様にＥ２に達するので、コンデ
ンサ１２の電荷はダイオード１４−コンデンサ５の回路
で回生され、コンデンサ１２の電圧が零になるとリアク
トル２Ａをエネルギーがコンデンサ５に移る昇圧チョッ
パとして動作する。
刻ｔ１の状態に移行し、コンデンサ７が充電を開始しコ
レクタ−エミッタ間電圧ＶCEが上昇すると図３（ｄ）の
ようにリアクトル２Ａの右端が上昇してＥ２に達し、リ
アクトル２Ｂの右端も同様にＥ２に達するので、コンデ
ンサ１２の電荷はダイオード１４−コンデンサ５の回路
で回生され、コンデンサ１２の電圧が零になるとリアク
トル２Ａをエネルギーがコンデンサ５に移る昇圧チョッ
パとして動作する。
【００２７】以上説明したように第１の実施の形態によ
れば、リアクトルに低容量の２次巻線を設け、わずかな
コンデンサとダイオードを追加するのみで、高効率でス
イッチング素子の責務を低減することにより信頼性の向
上した変換器のスナバエネルギー回生回路となる。
れば、リアクトルに低容量の２次巻線を設け、わずかな
コンデンサとダイオードを追加するのみで、高効率でス
イッチング素子の責務を低減することにより信頼性の向
上した変換器のスナバエネルギー回生回路となる。
【００２８】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図４は、降圧チョッパ回路に適用した例であ
る。ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に第１のコンデ
ンサ７とダイオード６とを接続し、第１のコンデンサ７
とダイオード６との接続点はダイオード１１を介して第
２のコンデンサ１２、リアクトル分（リーケージリアク
トル）１３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを通ってコ
ンデンサ５の正側に接続される。また、ダイオード１１
と第２のコンデンサ１２との接続点はダイオード１４を
介してコンデンサ５の負側に接続される。
明する。図４は、降圧チョッパ回路に適用した例であ
る。ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に第１のコンデ
ンサ７とダイオード６とを接続し、第１のコンデンサ７
とダイオード６との接続点はダイオード１１を介して第
２のコンデンサ１２、リアクトル分（リーケージリアク
トル）１３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを通ってコ
ンデンサ５の正側に接続される。また、ダイオード１１
と第２のコンデンサ１２との接続点はダイオード１４を
介してコンデンサ５の負側に接続される。
【００２９】第２の実施の形態の動作を図５を参照して
説明する。ＩＧＢＴ３がオフすると、電流がコンデンサ
７−ダイオード６に流れるのでコンデンサ７がスナバエ
ネルギーを吸収して充電する。コンデンサ７の充電が完
了すると、ダイオード４が導通してリアクトル２Ａの左
端が零となり、リアクトル２Ｂの左端も零となるのでコ
ンデンサ１２の電荷も零となる。この様子を示したのが
図５（ａ）である。
説明する。ＩＧＢＴ３がオフすると、電流がコンデンサ
７−ダイオード６に流れるのでコンデンサ７がスナバエ
ネルギーを吸収して充電する。コンデンサ７の充電が完
了すると、ダイオード４が導通してリアクトル２Ａの左
端が零となり、リアクトル２Ｂの左端も零となるのでコ
ンデンサ１２の電荷も零となる。この様子を示したのが
図５（ａ）である。
【００３０】ＩＧＢＴ３がオンすると、コンデンサ７の
電荷はＩＧＢＴ３−リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂ−
リアクトル分１３−コンデンサ１２−ダイオード１１の
回路で共振的に放電し、コンデンサ１２の右端を正に充
電する。この様子を示したのが図５（ｂ）である。但
し、但し、リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂのルートは
リアクトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるのでリア
クトル分１３のみが有効に動作する。
電荷はＩＧＢＴ３−リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂ−
リアクトル分１３−コンデンサ１２−ダイオード１１の
回路で共振的に放電し、コンデンサ１２の右端を正に充
電する。この様子を示したのが図５（ｂ）である。但
し、但し、リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂのルートは
リアクトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるのでリア
クトル分１３のみが有効に動作する。
【００３１】そして、コンデンサ７が零電圧になった時
点で図５（ｃ）の状態となる。ＩＧＢＴ３がオフする
と、図５（ｄ）のように、ダイオード４が導通し、リア
クトル２Ａの左端が零電位となりリアクトル２Ｂの左端
の零電位になるので、コンデンサ１２の電荷はダイオー
ド１４を通って矢印の回路でコンデンサ５に回生され、
コンデンサ５の電圧が零になった時点で図５（ａ）の状
態に移行する。尚、スナバエネルギーのコンデンサ７へ
の充電は同時に進行する。
点で図５（ｃ）の状態となる。ＩＧＢＴ３がオフする
と、図５（ｄ）のように、ダイオード４が導通し、リア
クトル２Ａの左端が零電位となりリアクトル２Ｂの左端
の零電位になるので、コンデンサ１２の電荷はダイオー
ド１４を通って矢印の回路でコンデンサ５に回生され、
コンデンサ５の電圧が零になった時点で図５（ａ）の状
態に移行する。尚、スナバエネルギーのコンデンサ７へ
の充電は同時に進行する。
【００３２】次に第３の実施の形態について説明する。
図６は、昇降圧チョッパ回路に適用した例である。ＩＧ
ＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に第１のコンデンサ７と
ダイオード６とを接続し、第１のコンデンサ７とダイオ
ード６との接続点はダイオード１１を介して第２のコン
デンサ１２、リアクトル分（リーケージリアクトル）１
３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを通ってコンデンサ
５の正側に接続される。また、ダイオード１１と第２の
コンデンサ１２との接続点はダイオード１４を介してコ
ンデンサ５の負側に接続される。
図６は、昇降圧チョッパ回路に適用した例である。ＩＧ
ＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に第１のコンデンサ７と
ダイオード６とを接続し、第１のコンデンサ７とダイオ
ード６との接続点はダイオード１１を介して第２のコン
デンサ１２、リアクトル分（リーケージリアクトル）１
３、リアクトル２Ａの２次巻線２Ｂを通ってコンデンサ
５の正側に接続される。また、ダイオード１１と第２の
コンデンサ１２との接続点はダイオード１４を介してコ
ンデンサ５の負側に接続される。
【００３３】第３の実施の形態の動作を図７を参照して
説明する。ＩＧＢＴ３がオフすると、電流がコンデンサ
７−ダイオード６に流れるのでコンデンサ７がスナバエ
ネルギーを吸収して充電する。コンデンサ７の充電が完
了すると、リアクトル２Ａ−ダイオード４の回路が導通
する。この様子を示したのが図７（ａ）である。
説明する。ＩＧＢＴ３がオフすると、電流がコンデンサ
７−ダイオード６に流れるのでコンデンサ７がスナバエ
ネルギーを吸収して充電する。コンデンサ７の充電が完
了すると、リアクトル２Ａ−ダイオード４の回路が導通
する。この様子を示したのが図７（ａ）である。
【００３４】ＩＧＢＴ３がオンすると、コンデンサ７の
電荷はＩＧＢＴ３−リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂ−
リアクトル分１３−コンデンサ１２−ダイオード１１の
回路で共振的に放電し、コンデンサ１２の端を正に充電
する。この様子を示したのが図７（ｂ）である。但し、
但し、リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂのルートはリア
クトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるのでリアクト
ル分１３のみが有効に動作する。
電荷はＩＧＢＴ３−リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂ−
リアクトル分１３−コンデンサ１２−ダイオード１１の
回路で共振的に放電し、コンデンサ１２の端を正に充電
する。この様子を示したのが図７（ｂ）である。但し、
但し、リアクトル２Ａ−リアクトル２Ｂのルートはリア
クトルの鉄心の磁束を打ち消す方向にあるのでリアクト
ル分１３のみが有効に動作する。
【００３５】そして、コンデンサ７が零電圧になった時
点で図７（ｃ）の状態となる。ＩＧＢＴ３がオフする
と、図７（ｄ）のように、コンデンサ１２の電荷はリア
クトル２Ｂを通って矢印の回路でコンデンサ５に回生さ
れ、コンデンサ５の電圧が零になった時点で図７（ａ）
の状態に移行する。尚、スナバエネルギーのコンデンサ
７への充電は同時に進行する。
点で図７（ｃ）の状態となる。ＩＧＢＴ３がオフする
と、図７（ｄ）のように、コンデンサ１２の電荷はリア
クトル２Ｂを通って矢印の回路でコンデンサ５に回生さ
れ、コンデンサ５の電圧が零になった時点で図７（ａ）
の状態に移行する。尚、スナバエネルギーのコンデンサ
７への充電は同時に進行する。
【００３６】次に第４の実施の形態について説明する。
図８は、リアクトル２の容量が大きな場合の構成図であ
る。リアクトル２の容量が大きくなるとスナバエネルギ
ーは数％であるので、小容量の第２のリアクトル２０
（１次巻線を２０Ａ、２次巻線を２０Ｂとする）をリア
クトル２と並列に接続して、リアクトル逆起電圧を検出
することでコストや構造上有利になることがある。
図８は、リアクトル２の容量が大きな場合の構成図であ
る。リアクトル２の容量が大きくなるとスナバエネルギ
ーは数％であるので、小容量の第２のリアクトル２０
（１次巻線を２０Ａ、２次巻線を２０Ｂとする）をリア
クトル２と並列に接続して、リアクトル逆起電圧を検出
することでコストや構造上有利になることがある。
【００３７】また、以上の説明では、ＮチャンネルＩＧ
ＢＴを使用した回路について説明したが、本発明は素子
には無関係でＰチャンネル型素子や負電源や他のチョッ
パ回路でもリアクトルを使用する場合でも共通して利用
できることは説明するまでもない。
ＢＴを使用した回路について説明したが、本発明は素子
には無関係でＰチャンネル型素子や負電源や他のチョッ
パ回路でもリアクトルを使用する場合でも共通して利用
できることは説明するまでもない。
【００３８】また、リーケージリアクトル分１３が小さ
い場合には、別のリアクトルを設けることも有効であ
り、更に、共振が不十分な場合には第２のコンデンサ１
２＞第１のコンデンサ７に選ぶことで電荷の移行が容易
となる。
い場合には、別のリアクトルを設けることも有効であ
り、更に、共振が不十分な場合には第２のコンデンサ１
２＞第１のコンデンサ７に選ぶことで電荷の移行が容易
となる。
【００３９】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、スイッ
チング素子のオフ時のターンオフエネルギーを第１のコ
ンデンサに蓄え、スイッチング素子のオン時に第１のコ
ンデンサに蓄えられたエネルギーをリアクトル逆起電圧
を利用して第２のコンデンサに移動し、スイッチング素
子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられたエネルギー
をリアクトル逆起電圧の反転したときの電圧を利用して
直流電源に回生することにより、簡単な回路で高効率で
スイッチング素子の信頼性の高いスナバエネルギー回生
回路を構成することができる。
チング素子のオフ時のターンオフエネルギーを第１のコ
ンデンサに蓄え、スイッチング素子のオン時に第１のコ
ンデンサに蓄えられたエネルギーをリアクトル逆起電圧
を利用して第２のコンデンサに移動し、スイッチング素
子のオフ時に第２のコンデンサに蓄えられたエネルギー
をリアクトル逆起電圧の反転したときの電圧を利用して
直流電源に回生することにより、簡単な回路で高効率で
スイッチング素子の信頼性の高いスナバエネルギー回生
回路を構成することができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態の構成図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の動作波形図。
【図３】 本発明の第１の実施の形態の動作説明図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態の構成図。
【図５】 本発明の第２の実施の形態の動作説明図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態の構成図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態の動作説明図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態の構成図。
【図９】 昇圧チョッパ回路の構成図。
【図１０】 昇圧チョッパ回路の動作波形図。
【図１１】 従来の昇圧チョッパ回路の構成図。
【図１２】 従来の降圧チョッパ回路の構成図。
１・・・直流電源 ２・・・リアクトル ２Ａ・・・リアクトル１次巻線 ２Ｂ・・・リアクトル２次巻線 ３・・・ＩＧＢＴ ４、６、１１、１４・・・ダイオード ５、７、１２・・・コンデンサ １３・・・リアクトル分 ２０・・・第２のリアクトル
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の直流電圧源とスイッチング素子と
リアクトルとダイオードと第２の直流電圧源とからなる
チョッパ回路に設けられたスナバエネルギー回生回路に
おいて、前記スイッチング素子の両端に第１のダイオー
ドと第１のコンデンサとを接続し、前記第１のダイオー
ドと前記第１のコンデンサとの接続点と前記リアクトル
の一端との間に第２のダイオードと第２のコンデンサと
を接続し、前記第２のダイオードと前記第２のコンデン
サとの接続点と前記第２の直流電圧源との間に第３のダ
イオードを接続したことを特徴とするスナバエネルギー
回生回路。 - 【請求項２】 第１の直流電圧源とスイッチング素子と
リアクトルとダイオードと第２の直流電圧源とからなる
チョッパ回路に設けられたスナバエネルギー回生回路に
おいて、前記リアクトルに一端が前記リアクトルに接続
された２次巻線を設け、前記スイッチング素子の両端に
第１のダイオードと第１のコンデンサとを接続し、前記
第１のダイオードと前記第１のコンデンサとの接続点と
前記２次巻線の他端との間に第２のダイオードと第２の
コンデンサとを接続し、前記第２のダイオードと前記第
２のコンデンサとの接続点と前記第２の直流電圧源との
間に第３のダイオードを接続したことを特徴とするスナ
バエネルギー回生回路。 - 【請求項３】 第１の直流電圧源とスイッチング素子と
リアクトルとダイオードと第２の直流電圧源とからなる
チョッパ回路に設けられたスナバエネルギー回生回路に
おいて、前記リアクトルの両端に２次巻線を有する補助
リアクトルを設け、前記スイッチング素子の両端に第１
のダイオードと第１のコンデンサとを接続し、前記第１
のダイオードと前記第１のコンデンサとの接続点と前記
２次巻線の他端との間に第２のダイオードと第２のコン
デンサとを接続し、前記第２のダイオードと前記第２の
コンデンサとの接続点と前記第２の直流電圧源との間に
第３のダイオードを接続したことを特徴とするスナバエ
ネルギー回生回路。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記第２のコン
デンサに第１のリアクトルを直列に接続したことを特徴
とするスナバエネルギー回生回路。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記第１のコン
デンサの容量と前記第２のコンデンサの容量とを等しく
したことを特徴とするスナバエネルギー回生回路。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記第１のコン
デンサの容量よりも前記第２のコンデンサの容量を大き
くしたことを特徴とするスナバエネルギー回生回路。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記チョッパ回
路を昇圧チョッパ回路としたことを特徴とするスナバエ
ネルギー回生回路。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記チョッパ回
路を降圧チョッパ回路としたことを特徴とするスナバエ
ネルギー回生回路。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のスナバエネルギー回生回路において、前記チョッパ回
路を昇降圧チョッパ回路としたことを特徴とするスナバ
エネルギー回生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093289A JPH10285915A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | スナバエネルギー回生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093289A JPH10285915A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | スナバエネルギー回生回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285915A true JPH10285915A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14078249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9093289A Pending JPH10285915A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | スナバエネルギー回生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285915A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100346563C (zh) * | 2004-03-25 | 2007-10-31 | 南京航空航天大学 | 采用无损吸收和具有耦合绕组的升压电感的隔离升压变压器 |
| JP2008099421A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2008099422A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2008099423A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| AT509698A1 (de) * | 2010-04-06 | 2011-10-15 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Umformer mit spartransformator |
| AT506362B1 (de) * | 2008-02-06 | 2012-05-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Gleichspannungswandler mit spartransformator |
| WO2015079538A1 (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 株式会社安川電機 | Ｄｃ－ｄｃコンバータ |
| US20220294345A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Dc-dc converter and vehicle |
-
1997
- 1997-04-11 JP JP9093289A patent/JPH10285915A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100346563C (zh) * | 2004-03-25 | 2007-10-31 | 南京航空航天大学 | 采用无损吸收和具有耦合绕组的升压电感的隔离升压变压器 |
| JP2008099421A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
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| JP2008099423A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Honda Motor Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| AT506362B1 (de) * | 2008-02-06 | 2012-05-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Gleichspannungswandler mit spartransformator |
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| WO2015079538A1 (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 株式会社安川電機 | Ｄｃ－ｄｃコンバータ |
| US9876423B2 (en) | 2013-11-28 | 2018-01-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | DC-to-DC converter |
| US20220294345A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Dc-dc converter and vehicle |
| US11936297B2 (en) * | 2021-03-10 | 2024-03-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | DC-DC converter including first and second coils magnetically coupled such that current flows through second coil in forward direction of diode by mutual induction as current flowing through first coil from intermediate terminal to output terminal increases and vehicle |
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