JPH1169815A

JPH1169815A - 電源装置

Info

Publication number: JPH1169815A
Application number: JP24192697A
Authority: JP
Inventors: Shingo Iwamoto; 眞吾岩本; Sumio Miyashita; 寿美雄宮下
Original assignee: NEC Corp; Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: NEC Corp; Yuasa Corp
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】漏洩電流や負荷電流の不平衡を防止して、交
流入力電圧が４００Ｖ系のように高い入力電圧に対応し
て的確に作動して安定した直流電力を供給することが可
能となり、小型部品の使用により装置の小型化も可能な
電源装置を提供する。【解決手段】直流電力が供給される入力端子１０ａ、
１０ｂ間に２個のコンデンサ３、４を直列接続して設
け、一方のコンデンサ３間に、２個のダイオード３１、
３２の直列回路および２個のダイオード３３、３４の直
列回路を設けるとともに、他方のコンデンサ４間に、２
個のダイオード４１、４２の直列回路および２個のダイ
オード４３、４４の直列回路を設け、前記各コンデンサ
３、４間に接続された２石フォワード形コンバータ２
５、２６のトランス２１、２２に三次巻線２１ｃ、２２
ｃを設け、一方の三次巻線２１ｃを前記した一方のコン
デンサ３間に接続された各２個のダイオードの各直列接
続点とに接続するとともに、他方の三次巻線２２ｃを前
記他方のコンデンサ４間に接続された各２個のダイオー
ドの各直列接続点とに接続してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に関するも
ので、詳細には同位相でＯＮ−ＯＦＦするスイッチング
素子、ダイオードおよびトランスからなる高出力を得る
ことができる２石フォワード形コンバータを、高入力電
圧に対応できるよう直列に接続した電源装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】高入力電圧に対応して直流電圧を出力す
る電源装置として、直列に接続された２石フォワード形
コンバータを備えた電源装置が、特開昭６２−１３８０
６１号公報に開示されている。前記公報に開示されてい
る電源装置は、整流回路で整流された直流電力が供給さ
れる入力端子間に２個のコンデンサが互いに直列に接続
され、これらの各コンデンサの電極端子間に同位相でＯ
Ｎ−ＯＦＦする２個のスイッチング素子と、トランスの
一次巻線との直列接続回路と、スイッチング素子とトラ
ンスの一次巻線との接続点との間に接続されたダイオー
ドとを含む２石フォワード形コンバータがそれぞれ接続
され、トランスの二次巻線の一端同士が整流ダイオード
を介して接続され、かつ該二次巻線の他端同士が整流ダ
イオードを介して接続されれるとともに、前記二次巻線
間に帰還ダイオードが接続され、各２石フォワード形コ
ンバータのスイッチング素子が互いに逆位相で駆動され
るように構成されているものである。

【０００３】また、この種の電源装置の他の例を開示す
る特開平３−１５００６８号公報に記載の装置は、整流
回路で整流された直流電力が供給される入力端子間に、
２個の平滑コンデンサが互いに直列に接続され、各平滑
コンデンサの端子間に２石フォワード形コンバータがそ
れぞれ接続され、各２石フォワード形コンバータのトラ
ンスには三次巻線が設けられ、該三次巻線と逆流阻止ダ
イオードとの直列接続回路が、互いに他の２石フォワー
ド形コンバータの前記平滑コンデンサの電極端子間にそ
れぞれ接続され、前記各２石フォワード形コンバータの
スイッチング素子が互いに逆位相で駆動されるように構
成されている。

【０００４】さらに、この種の電源装置のさらに他の例
を開示する特開平２−２０６３６２号公報に記載の装置
は、整流回路で整流された直流電力が供給される入力端
子間に、２個のコンデンサが互いに直列に接続され、各
コンデンサの電極端子間に２石フォワード形コンバータ
が接続され、前記２石フォワード形コンバータのトラン
スに三次巻線が設けられ、該三次巻線の発生電力を、整
流素子とインダクタとを介して互いに他方の２石フォワ
ード形コンバータのコンデンサに供給して充電し、各２
石フォワード形コンバータのスイッチング素子を互いに
逆位相で駆動するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
特開昭６２−１３８０６１号公報に記載の電源装置は、
高入力電圧に対応することは可能であるが、各コンデン
サに流れる漏洩電流の不平衡や、各２石フォワード形コ
ンバータに流れる負荷電流の不平衡によって各コンデン
サに印加される電圧に不平衡が生じるという問題があっ
た。

【０００６】また前記した特開平３−１５００６８号公
報および特開平２−２０６３６２号公報に記載の電源装
置では、一方の２石フォワード形コンバータのスイッチ
ング素子のＯＮ動作時に、他方の２石フォワード形コン
バータの三次巻線の発生電力をダイオードを介してコン
デンサに帰還させることによって、各コンデンサに印加
される電圧の不平衡を是正することを可能としている
が、前記ダイオードには、コンバータのコンデンサに印
加される電圧の２倍の電圧が印加され、しかも三次巻線
の発生電力のコンデンサへの帰還は、各コンバータの動
作モードの切換ごとに行なわれるので、ダイオードには
高速で高耐圧のものが要求されるものである。しかし交
流入力電圧が４００Ｖ系のような高入力電圧の場合に
は、ダイオードには６００Ｖ以上の逆電圧が印加される
ことがあり、逆耐電圧が最大の高速ダイオードでも使用
できないという問題があった。

【０００７】本発明は、前記した従来のこの種の電源装
置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、交流入力電圧が４００Ｖ系のような高入力電
圧に対応して使用されるコンデンサの印加電圧に不平衡
が生じることがなく、安定した直流の高出力電圧を供給
することが可能な電源装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、直流電力が供給される入力端子間に２個のコ
ンデンサを直列に接続するとともに、同位相でＯＮ−Ｏ
ＦＦする２個のスイッチング素子とトランスの一次巻線
との直列回路と、前記各スイッチング素子のトランスの
一次巻線との接続点と前記コンデンサの電極端子との間
に接続したダイオードとから２石フォワード形コンバー
タを構成して該２石フォワード形コンバータを前記各コ
ンデンサの電極端子間に接続し、前記各２石フォワード
形コンバータのトランスの二次巻線の一端同士を整流ダ
イオードを介して接続するとともに、該二次巻線の他端
同士を接続し、各接続点間に帰還ダイオードを接続し
て、該帰還ダイオードと並列に接続された平滑回路を介
して直流出力を得るようにした電源装置において、前記
各コンデンサの電極端子間に２個のダイオードが直列に
接続された直列回路を２組ずつ設けるとともに、前記各
２石フォワード形コンバータのトランスに三次巻線を設
け、該三次巻線の各端子を前記各組のダイオードの直列
接続点に接続した電源装置を特徴とするものである。

【０００９】このように本発明は、直流電力が供給され
る入力端子間に接続された２個のコンデンサの電極端子
間に２個のダイオードが直列に接続された直列回路を２
組ずつ設けるとともに、直列に接続された２石フォワー
ド形コンバータのトランスに三次巻線を設け、該三次巻
線の各端子を前記各組のダイオードの直列接続点に接続
して構成したために、前記ダイオードに印加される電圧
をコンデンサの電極端子間電圧にクランプされるように
するとともに、前記コンデンサの電極端子間電圧が不平
衡になることを防止することができるのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す回路図
であって、三相交流電源１の出力端子が整流回路２に接
続され、整流回路２で整流された電源電力が、入力端子
１０ａ、１０ｂに印加されており、入力端子１０ａ、１
０ｂ間には、コンデンサ３、４が互いに直列に接続され
ている。そして一方のコンデンサ３の電極端子間には、
ダイオード１３ｂとスイッチング素子１３ａとの直列接
続回路と、スイッチング素子１３ａと同位相で駆動され
るスイッチング素子１３ｄとダイオード１３ｃとの直列
接続回路とが、互いに並列に接続され、かつスイッチン
グ素子１３ａとダイオード１３ｂとの接続点と、ダイオ
ード１３ｃとスイッチング素子１３ｄとの接続点間に、
トランス２１の一次巻線２１ａが接続されている。この
トランス２１には、入力巻線として一次巻線２１ａの他
に三次巻線２１ｃが設けられ、また出力巻線としては二
次巻線２１ｂが設けられており、トランス２１、スイッ
チング素子１３ａ、１３ｄ、およびダイオード１３ｂ、
１３ｃによって２石フォワード形コンバータ２５が構成
されている。

【００１１】また他方のコンデンサ４の電極端子間に
は、ダイオード１４ｂとスイッチング素子１４ａとの直
列接続回路と、スイッチング素子１４ａと同位相で駆動
されるスイッチング素子１４ｄとダイオード１４ｃとの
直列接続回路とが、互いに並列に接続され、かつスイッ
チング素子１４ａとダイオード１４ｂとの接続点と、ダ
イオード１４ｃとスイッチング素子１４ｄとの接続点間
に、トランス２２の一次巻線２２ａが接続されている。
このトランス２２には、入力巻線として一次巻線２２ａ
の他に三次巻線２２ｃが設けられて、また出力巻線とし
ては二次巻線２２ｂが設けられており、トランス２２、
スイッチング素子１４ａ、１４ｄ、およびダイオード１
４ｂ、１４ｃによって２石フォワード形コンバータ２６
が構成されている。

【００１２】前記２石フォワード形コンバータ２５、２
６の出力端子の一方には、それぞれ整流ダイオード７、
８の陽極側が接続され、整流ダイオード７、８の陰極側
は互いに接続され、前記２石フォワード形コンバータ２
５、２６の出力端子の他方は互いに接続されている。そ
して整流ダイオード７、８の接続点と、互いに接続され
る２石フォワード形コンバータ２５、２６の他方の出力
端子との間に、帰還ダイオード１５が接続され、該帰還
ダイオード１５の陽極側と陰極側との間には、チョーク
コイル１６とコンデンサ１１からなる平滑回路２０が接
続され、また該コンデンサ１１の電極端子に出力端子１
２ａ、１２ｂが設けられている。

【００１３】本発明では、一方のコンデンサ３の電極端
子間に、ダイオード３１、３２の直列接続回路と、ダイ
オード３３、３４の直列接続回路とが互いに並列に接続
され、ダイオード３１、３２の接続点と、ダイオード３
３、３４の接続点間に、トランス２２の三次巻線２２ｃ
が接続されている。

【００１４】また他方のコンデンサ４の電極端子間に、
ダイオード４１、４２の直列接続回路と、ダイオード４
３、４４の直列接続回路とが互いに並列に接続され、ダ
イオード４１、４２の接続点と、ダイオード４３、４４
の接続点間に、トランス２１の三次巻線２１ｃが接続さ
れている。

【００１５】このような構成を有する本発明の一実施例
の動作を、第１の動作モードと第２の動作モードについ
て説明する。

【００１６】［第１の動作モード］第１の動作モード
は、一方の２石フォワード形コンバータ２５のスイッチ
ング素子１３ａ、１３ｄがＯＮで、他方の２石フォワー
ド形コンバータ２６のスイッチング素子１４ａ、１４ｄ
がＯＦＦの場合の動作モードである。

【００１７】この場合には、コンデンサ３の正電極、ス
イッチング素子１３ａ、一次巻線２１ａ、スイッチング
素子１３ｄ、およびコンデンサ３の負電極の経路を電流
が流れ、トランス２１の二次巻線２１ｂから、整流ダイ
オード７、平滑回路２０を介して、出力端子１２ａ、１
２ｂ間に接続される負荷に直流電力が供給される。この
時には、トランス２１の三次巻線２１ｃ、ダイオード４
１、コンデンサ４、ダイオード４４、トランス２１の三
次巻線２１ｃの経路を循環電流が流れる。

【００１８】また、スイッチング素子１４ａ、１４ｄが
ＯＦＦである２石フォワード形コンバータ２６からは、
負荷に直流電力は供給されないが、トランス２２の一次
巻線２２ａ、ダイオード１４ｃ、コンデンサ４、ダイオ
ード１４ｂ、トランス２２の一次巻線２２ａの経路に循
環電流が流れる。同時に、トランス２２の三次巻線２２
ｃ、ダイオード３３、コンデンサ３、ダイオード３２、
三次巻線２２ｃの経路に循環電流が流れ、トランス２２
の一次巻線２２ａに流れる電流と、三次巻線２２ｃに流
れる電流とによって、トランス２２はリセットされ、こ
の時ダイオード３１、３４に印加される電圧は、ダイオ
ード３２、３３によって、コンデンサ３の電極端子間電
圧にクランプされる。

【００１９】［第２の動作モード］第２の動作モード
は、一方の２石フォワード形コンバータ２５のスイッチ
ング素子１３ａ、１３ｄがＯＦＦ、他方の２石フォワー
ド形コンバータ２６のスイッチング素子１４ａ、１４ｄ
がＯＮの場合の動作モードである。

【００２０】この場合には、コンデンサ４の正電極、ス
イッチング素子１４ａ、一次巻線２２ａ、スイッチング
素子１４ｄ、およびコンデンサ４の負電極の経路を電流
が流れ、トランス２２の二次巻線２２ｂから、整流ダイ
オード８、平滑回路２０を介して、出力端子１２ａ、１
２ｂ間に接続される負荷に直流電力が供給される。この
時には、トランス２２の三次巻線２２ｃ、ダイオード３
１、コンデンサ３、ダイオード３４、トランス２２の三
次巻線２２ｃの経路を循環電流が流れる。

【００２１】また、スイッチング素子１３ａ、１３ｄが
ＯＦＦである２石フォワード形コンバータ２５からは、
負荷に直流電力は供給されないが、トランス２１の一次
巻線２１ａ、ダイオード１３ｃ、コンデンサ３、ダイオ
ード１３ｂ、トランス２１の一次巻線２１ａの経路に循
環電流が流れる。同時にトランス２１の三次巻線２１
ｃ、ダイオード４３、コンデンサ４、ダイオード４２、
三次巻線２１ｃの経路に循環電流が流れ、トランス２１
の一次巻線２１ａに流れる電流と、三次巻線２１ｃに流
れる電流とによって、トランス２１はリセットされ、こ
の時ダイオード４１、４４に印加される電圧は、ダイオ
ード４２、４３によって、コンデンサ４の電極端子間電
圧にクランプされる。

【００２２】以上に説明した各動作モードにおいて、２
石フォワード形コンバータ２５のスイッチング素子１３
ａ、１３ｄおよび２石フォワード形コンバータ２６のス
イッチング素子１４ａ、１４ｄのＯＮ−ＯＦＦを、交流
電源１の周波数に対して十分に高い周波数で行なうと、
トランス２１、２２とチョークコイル１６を小型化する
ことが可能になり、交流入力電圧が４００Ｖ系のような
高い入力電圧に対応して小型化された電源装置を提供す
ることが可能になる。

【００２３】また、コンデンサ３の電極端子間に接続さ
れるダイオード３１〜３４と、コンデンサ４の電極端子
間に接続されるダイオード４１〜４４とには、高速のも
のを使用することが必要であるが、第１の動作モードで
はダイオード３１、３４に印加される電圧は、ダイオー
ド３２、３３によってコンデンサ３の電極端子間電圧に
クランプされ、また第２の動作モードではダイオード４
１、４４に印加される電圧は、ダイオード４２、４３に
よってコンデンサ４の電極端子間電圧にクランプされる
ので、交流入力電圧が４００Ｖ系のように高い入力電圧
であっても、逆耐電圧が６００Ｖ程度の高速ダイオード
を使用することが可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、漏洩電
流や負荷電流の不平衡を防止して、交流入力電圧が４０
０Ｖ系のように高い入力電圧に対応して的確に作動して
安定した直流電力を供給することが可能となり、小型部
品の使用により装置の小型化も可能な電源装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置の一実施例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１三相交流電源２整流回路３、４コンデンサ７、８整流ダイオード１０ａ、１０ｂ入力端子１１コンデンサ１２ａ、１２ｂ出力端子１３ａ、１３ｄ、１４ａ、１４ｄスイッチング素子１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃダイオード１５帰還ダイオード１６チョークコイル２０平滑回路２１、２２トランス２１ａ、２２ａ一次巻線２１ｂ、２２ｂ二次巻線２１ｃ、２２ｃ三次巻線２５、２６２石フォワード形コンバータ３１〜３４ダイオード４１〜４４ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電力が供給される入力端子間に２個
のコンデンサを直列に接続するとともに、同位相でＯＮ
−ＯＦＦする２個のスイッチング素子とトランスの一次
巻線との直列回路と、前記各スイッチング素子のトラン
スの一次巻線との接続点と前記コンデンサの電極端子と
の間に接続したダイオードとから２石フォワード形コン
バータを構成して該２石フォワード形コンバータを前記
各コンデンサの電極端子間に接続し、前記各２石フォワ
ード形コンバータのトランスの二次巻線の一端同士を整
流ダイオードを介して接続するとともに、該二次巻線の
他端同士を接続し、各接続点間に帰還ダイオードを接続
して、該帰還ダイオードと並列に接続された平滑回路を
介して直流出力を得るようにした電源装置において、前
記各コンデンサの電極端子間に２個のダイオードが直列
に接続された直列回路を２組ずつ設けるとともに、前記
各２石フォワード形コンバータのトランスに三次巻線を
設け、該三次巻線の各端子を前記各組のダイオードの直
列接続点に接続したことを特徴とする電源装置。