JPH11262189A - 磁気結合マルチバイブレータ - Google Patents

磁気結合マルチバイブレータ

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JPH11262189A
JPH11262189A JP10080318A JP8031898A JPH11262189A JP H11262189 A JPH11262189 A JP H11262189A JP 10080318 A JP10080318 A JP 10080318A JP 8031898 A JP8031898 A JP 8031898A JP H11262189 A JPH11262189 A JP H11262189A
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JP
Japan
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series circuit
winding
parallel
capacitors
resistor
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Pending
Application number
JP10080318A
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English (en)
Inventor
Katsunobu Sugimori
勝宣 杉森
Hiroshi Sakamoto
浩 坂本
Kosuke Harada
耕介 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11262189A publication Critical patent/JPH11262189A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5383Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement
    • H02M7/53832Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement in a push-pull arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路構成が簡単で、消費電力も少なく、ノイ
ズに強い可変周波数発振回路を実現する。 【解決手段】 2つのダイオード1と2より成る直列回
路と、2つのコンデンサ3と4より成る直列回路とを並
列接続して全波倍電圧整流回路を構成し、2つのスイッ
チ素子5と6との直列回路を前記コンデンサ3と4より
成る直列回路に並列接続すると共に、2つのスイッチ素
子5と6を交互にオン・オフ制御する飽和巻線、制御巻
線、ゲート駆動巻線を夫々備えた第1と第2の可飽和ト
ランス8と9を設け、さらに、2つのコンデンサ3と4
の中間接続点と2つのスイッチ素子5と6の中間接続点
間に1次巻線30を有する高周波出力トランス29を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用充電
器を構成するコンバータ、およびその他一般用コンバー
タにおける出力電圧・電流制御に好適な可変周波数磁気
発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車の2次電池を充電させる充電
装置としては、高周波トランスの電磁誘導を利用した非
接触式の充電装置が開発されており、この充電装置の中
核部を構成するコンバータとしては、PFC(Power Fa
ctor Correction)コンバータとDC−DCコンバータを
一体化した通称ワンコンバータが使用されている。この
コンバータを構成する複数のスイッチ素子のオン・オフ
制御においては、周波数が一定であると負荷電流によっ
て出力電圧が大幅に変化するので、出力電圧制御のため
に周波数制御を行う必要があった。
【0003】このため、ワンコンバータを構成する複数
のスイッチ素子を交互にオン・オフ制御する制御回路
は、可変周波数制御の機能を備えたものである必要があ
り、V/Fコンバータの出力パルスによってフリップフ
ロップを駆動させ、コンバータ内のスイッチ素子を駆動
させており、図3に示す通りである。図3において、V
/Fコンバータ101の出力パルスによってF/F10
2を駆動させ、F/F102のセット出力とリセット出
力によってスイッチ素子103と104を交互にオン・
オフ制御し、パルストランス107の2次出力巻線から
コンバータを構成する複数のスイッチ素子を交互にオン
・オフ制御する駆動信号を送出させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したV/Fコンバ
ータとフリップフロップとを使用して可変周波数制御を
行う方法では、回路構成が複雑であり、消費電力も多
く、ノイズにも弱い欠点があった。また、2つのトラン
ジスタと2つの可飽和インダクタを使用した回路も実用
されているが、発振周波数が低く、数百KHzの周波数
に対応できるものではなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術の欠点を解消するために、飽和巻線、制御巻線およ
びゲート駆動巻線を夫々備えた2組の可飽和トランス
と、前記ゲート駆動巻線によって交互にオン・オフ制御
される2つのスイッチ素子、および高周波出力トランス
によって磁気結合マルチバイブレータを構成し、電気自
動車用充電器を構成するコンバータのスイッチ素子を前
記出力トランスの2次巻線によって直接駆動させるよう
にした。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気結合マル
チバイブレータの実施例を図面を参照しながら説明す
る。図1は、本発明に係る磁気結合マルチバイブレータ
の回路構成を示すブロック図である。直列接続した2つ
のダイオード1と2の両端は、直列接続した2つのコン
デンサ3と4の両端に並列接続してあり、ダイオード1
と2およびコンデンサ3と4の夫々の中間接続点は交流
電源10の両端に接続してあって、全波倍電圧整流回路
を構成している。
【0007】第1の可飽和トランス8は飽和巻線11、
制御巻線13、ゲート駆動巻線15を備えており、同様
にして第2の可飽和トランス9は飽和巻線12、制御巻
線14、ゲート駆動巻線16を備えている。第1の可飽
和トランス8のゲート駆動巻線15は、抵抗23とダイ
オード24より成る並列回路を介してスイッチ素子(M
OS−FET)5のゲート端子とソース端子の間に接続
してあり、また、第2の可飽和トランス9のゲート駆動
巻線16の一端は抵抗25とダイオード26より成る並
列回路を介してスイッチ素子(MOS−FET)6のゲ
ート端子に接続してあり、他端はダイオード20を介し
てスイッチ素子6のドレイン端子、およびダイオード1
9を介してスイッチ素子6のソース端子に接続してあ
る。
【0008】第1の可飽和トランス8の制御巻線13の
一端と第2の可飽和トランス9の制御巻線14の一端と
は直列接続してあり、夫々の制御巻線の他端間には抵抗
27と直流電源28が直列接続してある。また、第1の
可飽和トランス8の飽和巻線11の一端と第2の可飽和
トランス9の飽和巻線12の一端とはスイッチ素子5と
6の中間接続点に並列接続してあり、夫々の他端はダイ
オード21と22を介して抵抗18の一端に並列接続し
てある。
【0009】抵抗18の他端はコンデンサ3と4の中間
接続点に接続してあり、さらに、コンデンサ4の両端に
は抵抗17とコンデンサ7より成る直列回路が並列接続
してある。また、直列接続してあるスイッチ素子5と6
より成る直列回路の両端は2つのコンデンサ3と4より
成る直列回路に並列接続してある。
【0010】高周波出力トランス29の1次巻線30は
2つのスイッチ素子5と6の中間接続点と、2つのコン
デンサ3と4の中間接続点との間に接続してある。ま
た、高周波出力トランス29の2次側には互いに極性を
異にする2つの2次巻線31と32が設けてあり、自動
車用充電器を構成するコンバータにおけるスイッチ素子
のゲート駆動回路を交互にオン・オフ制御する高周波信
号を送出する。なお、高周波出力トランス29の2次巻
線は、制御対象であるコンバータのスイッチ素子数に対
応して設けられる。
【0011】交流電源10はダイオード1と2で倍電圧
整流され、平滑用コンデンサ3と4には夫々約√2・E
i=Vの直流電圧が印加される。コンデンサ4の電圧が
増加するに従いコンデンサ7は抵抗17を通じて充電さ
れ、スイッチ素子6がオンとなる。コンデンサ7の電圧
はダイオード20とスイッチ素子6で放電される。ダイ
オード19はミラー効果で増大したゲート入力容量とゲ
ート巻線の漏れインダクタンスで発生する大きな逆電圧
がコンデンサ7に印加されるのを防ぐ。第1と第2の可
飽和トランス8と9の各巻線には逆電圧が印加され、ス
イッチ素子6がオン、スイッチ素子1がオフとなるよう
に駆動される。時間T/2で飽和磁束に達すると、抵抗
18にパルス状の飽和電流が流れ、駆動電圧が減少する
ためスイッチ素子6がオフとなり、各巻線の電圧が反転
し、スイッチ素子5がオンとなり、以後発振が継続す
る。
【0012】第1と第2の可飽和トランス8と9のアモ
ルファスコアの有効断面積をS、平均磁路長をl、比透
磁率をμS 、各巻線の巻数は、飽和巻線ではNS 、制御
巻線ではNC 、ゲート駆動巻線ではNg とし、飽和巻線
にはピーク値V、周期Tの方形波に近い電圧が印加され
るものとすると次式を得る。
【0013】
【数1】
【0014】本発明による磁気結合マルチバイブレータ
の発振特性を求めるために、(2)式に示す各パラメー
タに実験データを適用すると図2に示す制御電流と発振
周波数との関係を示す特性曲線が得られ、制御電流に対
して発振周波数はほぼ直線的に増加することが判る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による磁気
結合マルチバイブレータでは、充電器を構成するコンバ
ータにおける主スイッチ素子を高周波出力トランスに設
けた2次巻線により直接駆動させることができるので、
回路構成が簡略化できる。また、交流電源AC100V
±10%をそのまま利用できて消費電力も少なく、発振
周波数は数KHz〜数百KHzに亙る広範囲なものであ
り、ノイズにも強い。本発明による高周波発振の動作は
安定しており、発振が止まっても充電器用のコンバータ
におけるスイッチ素子の上下アームが同時にオンするこ
とは絶対にない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気結合マルチバイブレータの回
路構成を示すブロック図。
【図2】磁気結合マルチバイブレータの特性曲線。
【図3】従来技術によるV/Fコンバータを用いた可変
周波数発振器のブロック図。
【符号の説明】
1,2,19〜22,24,26 ダイオード 3,4,7 コンデンサ 5,6 スイッチ素子(MOS−FET) 10 交流電源 8,9 可飽和トランス 29 高周波トランス 28 直流電源 17,18,23,25,27 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 浩 熊本県熊本市坪井6丁目388番3号 (72)発明者 原田 耕介 福岡県福岡市中央区桜坂2丁目4−6

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つのダイオード(1)と(2)より成
    る直列回路と2つのコンデンサ(3)と(4)より成る
    直列回路とを並列接続すると共に、夫々の直列回路にお
    ける中間接続点間に接続した交流電源(10)とによっ
    て構成した全波倍電圧整流回路と、 前記2つのコンデンサ(3)と(4)より成る直列回路
    に並列接続した2つのスイッチ素子(5)と(6)より
    成る直列回路と、 飽和巻線、制御巻線およびゲート駆動巻線を夫々備え、
    前記スイッチ素子(5)と(6)を交互にオン・オフ制
    御させて高周波発振を継続する第1の可飽和トランス
    (8)および第2の可飽和トランス(9)と、 前記2つのコンデンサの直列回路におけるコンデンサ
    (4)の両端に並列接続した抵抗(17)とコンデンサ
    (7)より成る直列回路と、前記コンデンサ(7)のプ
    ラス側にカソード端子を接続しコンデンサ(7)のマイ
    ナス側にアノード端子を接続したダイオード(19)
    と、前記コンデンサ(7)のプラス側にアノード端子を
    接続し前記スイッチ素子(6)のドレイン端子にカソー
    ド端子を接続したダイオード(20)と、 前記2つのコンデンサ(3)と(4)より成る直列回路
    および2つのスイッチ素子(5)と(6)より成る直列
    回路における夫々の中間接続点間を接続し、前記第1と
    第2の可飽和トランス(8)と(9)および2つのスイ
    ッチ素子(5)と(6)を駆動することにより生成され
    た高周波電力を入力して、互いに極性の異なる複数の高
    周波電力を送出する高周波出力トランス(29)と、に
    よって構成したことを特徴とする磁気結合マルチバイブ
    レータ。
  2. 【請求項2】 第1の可飽和トランス(8)と第2の可
    飽和トランス(9)に夫々設けてある3つの巻線を、 抵抗(23)とダイオード(24)より成る並列回路を
    介してスイッチ素子(5)のゲート端子とソース端子に
    接続したゲート駆動巻線(15)と、抵抗(25)とダ
    イオード(26)より成る並列回路を介してスイッチ素
    子(6)のゲート端子に接続すると共にダイオード(2
    0)を介してスイッチ素子(6)のドレイン端子に接続
    したゲート駆動回線(16)と、 夫々の巻線の一端同士を直列接続すると共に、他端同士
    の間に抵抗(27)と直流電源(28)より成る直列回
    路を挿入した2つの制御巻線(13)と(14)と、 前記2つのコンデンサ(3)と(4)より成る直列回路
    における中間接続点に抵抗(18)を介して並列接続し
    た互いに極性を異にする2つのダイオード(21)と
    (22)と、該2つのダイオードに一端を夫々接続する
    と共に他端同士を2つのスイッチ素子(5)と(6)の
    中間接続点に並列接続した2つの飽和巻線(11)と
    (12)と、 によって構成したことを特徴とする請求項1に記載の磁
    気結合マルチバイブレータ。
JP10080318A 1998-03-12 1998-03-12 磁気結合マルチバイブレータ Pending JPH11262189A (ja)

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