JPS58130772A - Constant-voltage power source - Google Patents

Constant-voltage power source

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JPS58130772A
JPS58130772A JP1069382A JP1069382A JPS58130772A JP S58130772 A JPS58130772 A JP S58130772A JP 1069382 A JP1069382 A JP 1069382A JP 1069382 A JP1069382 A JP 1069382A JP S58130772 A JPS58130772 A JP S58130772A
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input
transformer
control
switching element
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Toshiaki Sato
敏明 佐藤
Mikio Maeda
幹夫 前田
Masahiro Kosaka
小坂 雅博
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

Abstract

PURPOSE:To stabilize the output DC voltage to the wire input/output variation by constructing to feedback the charging energy of a resonance condenser to an input DC power source with a control transformer. CONSTITUTION:The input terminals A, B of a control transformer 11 are connected to both ends of a resonance condenser 7, the output terminals C, D are connected to zero input side of a rectifier 12, and control terminals E, F are connected to the output side of a DC current controller 14. The output side of the rectifier 12 is connected to an input DC power source 2. A DC current controller 14 supplies the DC current in response to the output signal from a comparator 13 to the control terminals E, F of the transformer 11. A distributor 15 generates a pulse train which is frequency-modulated in response to the output signal from the comparator 13, and which is distributed to the switching elements 3, 4. Charging energy stored in the condenser 7 is transmitted as discharging energy to the input DC power source 2 of a DC/DC converter through the transformer 11.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出力自流電圧を安定化(た直列共振型DC−
DCコンバータを使用した定電圧電源装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a series resonant DC-
This invention relates to a constant voltage power supply device using a DC converter.

従来のスイッチングレギュンータCL1スイッチング素
子のオン・オフ動作の時比率を制御して出力直流電圧を
安定化させるPWM方式が一般的である。しかし、上記
方式の欠点は、スイッチング素子のオン・オフ時に電流
と電圧が急峻に変化する期間が存在するため、スイッチ
ング損失が大きく、不要輻射雑も大きいことである。そ
のため、上記スイッチングレギーレータを音響機器用電
源と考えるならば、入出力部に不要輻射雑音を大きく減
衰させるためのフィルタを挿入し、さらに、完全密閉し
たシールドを施す等の雑音対策を必要とするために、コ
ストアップ、信頼性の低下等の問題を有する。
Conventional switching regulator CL1 A PWM method is generally used to stabilize the output DC voltage by controlling the duty ratio of the on/off operation of the switching element. However, the disadvantage of the above method is that there is a period in which the current and voltage change sharply when the switching element is turned on and off, resulting in large switching losses and large unnecessary radiation noise. Therefore, if the above switching regulator is considered as a power supply for audio equipment, it is necessary to take noise countermeasures such as inserting a filter in the input/output section to greatly attenuate unnecessary radiation noise, and applying a completely sealed shield. Therefore, there are problems such as increased cost and decreased reliability.

上記欠点を解決する一手段として、コンデンサとコイル
で構成された直列共振回路を利用した直列共振型DC−
DCコンバータが提案されている。
As a means to solve the above drawbacks, a series resonant DC-DC converter using a series resonant circuit composed of a capacitor and a coil is proposed.
DC converters have been proposed.

この直列共振型DC−DCコンバータは、直列共振回路
により、スイッチング素子の導通時の電流波形が正弦波
状となり、上記スイッチング素子のオン・オフ時に電流
と電圧が零で交差する。そのため、スイッチング損失お
よび不要輻射雑音が著しく減少する特徴をもつ。しかし
ながら、上記直列共振型DC−DCコンバータは、入出
力変動に対し、上記特徴を損なわずに出力直流電圧を安
定化させるための制御が困難でありた。
In this series resonant DC-DC converter, due to the series resonant circuit, the current waveform when the switching element is conductive becomes a sine wave, and the current and voltage intersect at zero when the switching element is turned on and off. Therefore, switching loss and unnecessary radiation noise are significantly reduced. However, in the series resonant DC-DC converter, it is difficult to control input/output fluctuations to stabilize the output DC voltage without impairing the above characteristics.

上記の点を踏まえて、従来使用されていた直列共振型D
C−DCコンバータについて、その回路構成および動作
について説明する。
Based on the above points, the conventionally used series resonant type D
The circuit configuration and operation of the C-DC converter will be explained.

第1図は、従来の直列共振型DC−DCコンノく一夕の
基本回路構成図、第2図(a) 、 (b) 、 (C
)はその動作波形図である。第1図において、直列に接
続された2つの入力直流電源1,2の両端子間にくオン
・オフ動作を行なうスイッチング素子(例えば、トラン
ジスタ、サイリスタ等)3,4を1h列に接続し、上記
入力直流電源1,2とスイッチング素子3,4の中間の
間に、直列に接続された共振用コンデンサ7、変換トラ
ンス6の1次巻線5aを接続している。また、変換トラ
ンス6の2次巻線5bには、整流回路8および平滑コン
デンサ9を接続し、その出力端子a、bには負荷10を
接続している。ここで、共振用コンデンサ7と変換トラ
ンス5の実効もれインダクタンスで構成された直列共振
回路に流れる共振電流を^、共振用コンデンサ7の充電
電圧をvoとする。第2図(、) 、 (b) 。
Figure 1 is a basic circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, and Figures 2 (a), (b), (C
) is its operating waveform diagram. In FIG. 1, switching elements (for example, transistors, thyristors, etc.) 3 and 4 that perform on/off operations are connected in a 1h column between both terminals of two input DC power supplies 1 and 2 connected in series, A resonance capacitor 7 and a primary winding 5a of a conversion transformer 6 are connected in series between the input DC power supplies 1 and 2 and the switching elements 3 and 4. Further, a rectifier circuit 8 and a smoothing capacitor 9 are connected to the secondary winding 5b of the conversion transformer 6, and a load 10 is connected to its output terminals a and b. Here, it is assumed that the resonant current flowing in the series resonant circuit composed of the resonant capacitor 7 and the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 is ^, and the charging voltage of the resonant capacitor 7 is vo. Figure 2 (,), (b).

(C)にスイッチング素子3,4のオン・オフ状態と、
上記共振電流り、充電電圧V。の動作波形図を示す。
(C) shows the on/off states of the switching elements 3 and 4;
The above resonance current and charging voltage V. The operating waveform diagram is shown.

第2図において、時刻t1でスイッチング素子3がオン
し、共振電流りは時刻t1から時刻t2間に、共振用コ
ンデンサ7のキャパシタンスと前記実効もれインダクタ
ンスにより周期が決まる正弦波状の電流となる。上記期
間に、充電電圧V。は、初期充電電圧−vclから共振
電流りによりV。1となる。
In FIG. 2, the switching element 3 is turned on at time t1, and the resonance current becomes a sinusoidal current whose period is determined by the capacitance of the resonance capacitor 7 and the effective leakage inductance between time t1 and time t2. During the above period, the charging voltage V. is V due to the resonant current from the initial charging voltage -vcl. It becomes 1.

次に、時刻t2において、スイッチング素子3がオフと
なる。時刻t2≦tit。の間は、スイッチング素子3
,4共にオフであるため、共振電流りは零となり、共振
用コンデンサ7の充電電圧V。1も放電経路がないため
一定のままである。時刻t3で、スイッチング素子4が
オンになると、時刻t1≦t≦t3の間の動作波形と正
負逆の動作波形となり、以後、再びスイッチング素子j
がオンになると、同じ動作を繰り返す。また、共振電流
tは、変換トランス6を介して2次側へ伝達され、整流
・平滑後、所定の出力直流電圧とし7て負荷1oに供給
される。
Next, at time t2, switching element 3 is turned off. Time t2≦tit. between switching element 3
, 4 are off, the resonant current becomes zero, and the charging voltage V of the resonant capacitor 7. 1 also remains constant since there is no discharge path. When the switching element 4 is turned on at time t3, the operating waveform is opposite in positive and negative to the operating waveform during time t1≦t≦t3, and thereafter, the switching element j is turned on again.
When turned on, the same operation repeats. Further, the resonant current t is transmitted to the secondary side via the conversion transformer 6, and after rectification and smoothing, is supplied to the load 1o as a predetermined output DC voltage 7.

以上が従来の直列共振型DC−DCコンノ(−タの回路
構成および動作であ私、上記直列共振型DC−DCコン
バータを制御する手段として、共振用コンデンサ7のキ
ャパシタンス値を制御することと、スイッチング素子3
,4が共にオフ状態の期間、つまりスイッチング周波数
を制御することが提案されている。しかし、いずれの場
合も、共振電流りの電流量が変わらないため、制御が困
難でありた。
The above is the circuit configuration and operation of the conventional series resonant type DC-DC converter.As a means for controlling the series resonant type DC-DC converter, the capacitance value of the resonant capacitor 7 is controlled. Switching element 3
, 4 is proposed to control the off-state period, that is, the switching frequency. However, in either case, the amount of resonant current does not change, making control difficult.

本発明は、上記の直列共振型DC−DCコンノく一夕を
、共振方式の特徴を損なわずに、広範囲な入出力変動に
対して出力直流′電圧を安定化するようにした定電圧電
源装置を提供しようとするものである。
The present invention is a constant voltage power supply device that stabilizes the output DC' voltage over a wide range of input/output fluctuations without impairing the characteristics of the resonance system. This is what we are trying to provide.

以下、本発明について説明するが、その前に本発明で使
用する可変インダクタンス機能を有する制御トランスに
ついて説明する。第3図はその一例を示す概略構成図、
第4図はその特性図、第6図はその等何曲な記号を表わ
した図である。第3図において、E形コアとI形コアの
組合せ体、または2つのE形コアの組合せ体の両脚のそ
れぞれに交流巻線Na 、Nb 、Nc 、Nd を設
け、中央脚には直流巻線Noを設け、直流巻線Neの制
御素子E、F間には直流電流源Iが接続されている。ま
た、A。
The present invention will be described below, but first a control transformer having a variable inductance function used in the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example,
Fig. 4 is a characteristic diagram thereof, and Fig. 6 is a diagram showing its symbols. In Fig. 3, AC windings Na, Nb, Nc, and Nd are provided on each leg of a combination of an E-type core and an I-type core, or a combination of two E-type cores, and a DC winding is provided on the central leg. A DC current source I is connected between the control elements E and F of the DC winding Ne. Also, A.

Bは入力端子、C,Dは出力端子である。上記交流巻線
Na 、Nbは第1の巻線を構成すべく直列に接続され
、入力端子A、Bからの交流電流により中央脚に誘導さ
れる磁束が相殺されをような巻き方とする。つまり、交
流巻線Na、Nb  より誘導される磁束φ2.φムが
等しい状態である。さらに、交流巻線Nc 、 Ndは
第2の巻線を構成すべく直列接続されて出力端子C,D
に接続されており、交流巻線Na、Nbに対して成る一
定の巻数比にて形成されている。
B is an input terminal, and C and D are output terminals. The AC windings Na and Nb are connected in series to form a first winding, and are wound in such a way that the magnetic flux induced in the center leg by the AC currents from the input terminals A and B is canceled out. That is, the magnetic flux φ2. induced by the AC windings Na, Nb. This is a state in which φm is equal. Furthermore, AC windings Nc and Nd are connected in series to form a second winding, and output terminals C and D are connected in series to form a second winding.
It is connected to the AC windings Na and Nb at a constant turns ratio.

ここで、直流電源Iから直流電源を流すことにより磁束
φ1が直流巻線Neに発生し、入力端子A、B間のイン
ダクタンスが変化する。直流電流による入力端子A、B
間のインダクタンスの変化を第4図に示す。よって、制
御端子E、F間にljえる直流電流により、入力端子A
、B間のインダクタンスを減少方向に制御すること力1
丁能となる。以上述べた制御トランスの等何曲々記号を
第6図に示し、以下、これを使用した本発明の実施例に
ついて第6図以後の図面を参照して説明する。第6図は
本発明の第1の実施例の回路構成図で、第1図で説明し
たものと同様の機能を有するものは同一の符号を付して
いる。捷だ、第7図(a) 、 (b) 、 (C) 
Here, by flowing a DC power from the DC power supply I, a magnetic flux φ1 is generated in the DC winding Ne, and the inductance between the input terminals A and B changes. Input terminals A and B with direct current
Figure 4 shows the change in inductance between the two. Therefore, due to the direct current flowing between control terminals E and F, input terminal A
, B to control the inductance between them in a decreasing direction, force 1
Becomes Ding Noh. FIG. 6 shows the symbols of the control transformer described above, and embodiments of the present invention using this will be described below with reference to the drawings after FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those explained in FIG. 1 are given the same reference numerals. Figure 7 (a), (b), (C)
.

(d) 、 (e) 、 (f)は第6図における動作
波形図である。
(d), (e), and (f) are operation waveform diagrams in FIG. 6.

第6図において、11は第3図に例示しだごとき制御ト
ランス、12は整流回路、13は比較回路、14は直流
電流制御回路、16は振り分は回路である。上記制御ト
ランス11の入力端子A。
In FIG. 6, 11 is a control transformer as illustrated in FIG. 3, 12 is a rectifier circuit, 13 is a comparison circuit, 14 is a DC current control circuit, and 16 is a distribution circuit. Input terminal A of the control transformer 11.

Bは共振用コンデンサ7の両端に、出力端子C2Dは整
流回路12の入力側に、制御端子E、Fは直流電流制御
回路14の出力側に接続されている。
B is connected to both ends of the resonance capacitor 7, the output terminal C2D is connected to the input side of the rectifier circuit 12, and the control terminals E and F are connected to the output side of the DC current control circuit 14.

また、整流回路12の出力側は入力直流、電源2に接続
されている。比較回路13は、その入力端子に与えられ
る出力端子a、bの直流出力電圧と。
Further, the output side of the rectifier circuit 12 is connected to the input DC power source 2. The comparator circuit 13 has DC output voltages of output terminals a and b applied to its input terminals.

予め定められた基準電圧E8の値を比較しへその差信号
を直流電流制御回路14と振り分は回路16に供給する
。直流電流制御回路14は、比較回路13からの出力信
号に応じた直流電流を制御トランス11の制御端子E、
Fに供給することにより。
The values of a predetermined reference voltage E8 are compared and a difference signal is supplied to a DC current control circuit 14 and a distribution signal to a circuit 16. The DC current control circuit 14 controls the DC current according to the output signal from the comparison circuit 13 to the control terminal E of the transformer 11,
By supplying F.

制御トランス11の入力端子A、B間(第1の巻線)の
インダクタンスを変化させる第1の制御手段を構成して
いる。また、振り分は回路16は。
It constitutes a first control means that changes the inductance between input terminals A and B (first winding) of the control transformer 11. Also, the distribution is as follows for circuit 16.

上記比較回路13からの出方信号に応じた周波数変調さ
れたパルス列を発生し、これをスイッチング素子3,4
に振り分けて供給して交互にオン。
A frequency-modulated pulse train is generated according to the output signal from the comparison circuit 13, and this is transmitted to the switching elements 3 and 4.
It is distributed and supplied and turned on alternately.

オフさせる第2の制御手段を構成している。It constitutes a second control means for turning off.

次に、この第6図の実施例の動作原理について第7図を
参照して説明する。ただし、従来例と重複する説明につ
いては省略する。共振回路に流れる共振電流りの周期は
、変換トランス6の実効もれインダクタンスと共振用コ
ンデンサ7および制御トランス11の入力端子A、B間
のインダクタンスにより決定される。また、制御トラン
ス11の入力端子A、B間に流れる制御電流2L1は連
続した正弦波となり、共振電流−に同期する0共振コン
デンサ7の充電電圧は、共振電流ふと制御電流AL1の
和に比例して増加する。−]二屈伏態が、スイッチング
素子3がオンとなる時刻t1から時刻t:lである。時
刻tjにおいて、制御トランス11の出力端子C,Dに
誘起される電圧が入力直流電源2の電圧よりも高くなり
、共振用コンデンサ7に蓄えられた充電エネルギーは、
制御トランス11を介してDC−DCコンバータの人力
直流電源2に放電エネルギーとして伝えられる。この状
態が時刻t′から時刻t6である。また、上記期間に流
れる制御トランス11の出力電流iL2は正弦波となり
、その周期は共振用コンデンサ7のキャパシタンスと制
御トランス11のインダクタンスにより決定される。上
記現象の結果、共振用コンデンサ7の充電電圧V。は制
御トランス11の出力電流LL2が流れることでvc4
(時刻t′2時)壕で低下し、次のスイッチング素子4
がオンとなる時刻t3tで、制御電流LL1によりV。
Next, the principle of operation of the embodiment shown in FIG. 6 will be explained with reference to FIG. 7. However, explanations that overlap with those of the conventional example will be omitted. The period of the resonant current flowing through the resonant circuit is determined by the effective leakage inductance of the conversion transformer 6 and the inductance between the input terminals A and B of the resonant capacitor 7 and the control transformer 11. Further, the control current 2L1 flowing between the input terminals A and B of the control transformer 11 becomes a continuous sine wave, and the charging voltage of the zero resonance capacitor 7, which is synchronized with the resonance current -, is proportional to the sum of the resonance current and the control current AL1. increases. -] The double bending state is from time t1 when the switching element 3 is turned on to time t:l. At time tj, the voltage induced at the output terminals C and D of the control transformer 11 becomes higher than the voltage of the input DC power supply 2, and the charging energy stored in the resonance capacitor 7 becomes
The discharge energy is transmitted via the control transformer 11 to the human-powered DC power supply 2 of the DC-DC converter. This state is from time t' to time t6. Further, the output current iL2 of the control transformer 11 flowing during the above period becomes a sine wave, and its period is determined by the capacitance of the resonance capacitor 7 and the inductance of the control transformer 11. As a result of the above phenomenon, the charging voltage V of the resonance capacitor 7 increases. is vc4 due to the flow of the output current LL2 of the control transformer 11.
(Time t'2) It drops at the trench and the next switching element 4
At time t3t when is turned on, the control current LL1 turns V.

2壕で低下する。以下、時刻t3から時刻t6まで現象
として正負逆となり、時刻t6でスイッチング素子3が
オンとなると、以降全く同一の波形となり、同様の現象
を繰返す。
It decreases at 2 trenches. Thereafter, the polarity is reversed as a phenomenon from time t3 to time t6, and when the switching element 3 is turned on at time t6, the waveform becomes exactly the same from then on, and the same phenomenon is repeated.

また、共振電流−の電流量を決定する要因は、共振用コ
ンデンサ7の初期充電電圧V。であるため、初期充電電
圧の値を変えることにより、変換トランス5を介して2
次側に伝達される電流量が変化し、DC−DCコンバー
タの出力端子a、bに供給されるエネルギーを制御する
ことが出来る。初期充電電圧V。は、第7図における時
刻t1の−vo2と時刻tのV である。上記初期充電
電圧(−Vo23    c2 、vC2)は、前述のように制御トランス11の出力電
流”L2に関係し、また、制御トランス11の出力電流
LL2の電流量は、制御電流LL1にも関係する。よっ
て、出力直流電圧を変えるには、制御電流LL1の電流
量を変えるように制御すればよいことになる。つまり、
制御電流AL1の電流量は。
Moreover, the factor that determines the current amount of the resonance current - is the initial charging voltage V of the resonance capacitor 7. Therefore, by changing the value of the initial charging voltage, 2
The amount of current transmitted to the next side changes, and the energy supplied to the output terminals a and b of the DC-DC converter can be controlled. Initial charging voltage V. are -vo2 at time t1 and V at time t in FIG. The initial charging voltage (-Vo23 c2, vC2) is related to the output current "L2" of the control transformer 11 as described above, and the amount of the output current LL2 of the control transformer 11 is also related to the control current LL1. Therefore, in order to change the output DC voltage, it is sufficient to control the current amount of the control current LL1 to be changed.In other words,
The amount of current of control current AL1 is.

制御トランス11の入力端子A、B間のインダクタンス
に反比例し、スイッチング素子3,4のスイッチング周
波数にも反比例することを利用しているのが本発明であ
る。
The present invention utilizes the fact that the inductance between the input terminals A and B of the control transformer 11 is inversely proportional to the inductance, and the switching frequency of the switching elements 3 and 4 is also inversely proportional to the inductance.

第8図に本発明の第2の実施例を、そして第9図にその
動作波形を示す。この実施例においても第6図で説明し
たものと同様の機能を有するものには同一の符号を付し
ている。本実施例は、ダイオード16.17を、スイッ
チング素イ3,4の導通方向と反対方向に導通するよう
に、すなわち入力直流電源1,2に対し7逆バイアスさ
れるごとくスイッチング素子3,4に並列に接続するこ
とにより、共振用コンデンサ7に蓄えられた充電エネル
ギーを、ダイオード16または17を通して入力直流電
源1まだは2へ回生エネルギーとして移動させるように
したものである。以下、その動作について第9図を参照
して説明する。なお、制御トランス11からの出力電流
LL2が流れる動作については先述の第6図に示した第
1の実施例と全く同様であるので、ここでの説明は省略
する。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows its operating waveforms. In this embodiment as well, parts having the same functions as those explained in FIG. 6 are given the same reference numerals. In this embodiment, the diodes 16 and 17 are connected to the switching elements 3 and 4 so as to conduct in the opposite direction to the conduction direction of the switching elements 3 and 4, that is, to be reverse biased with respect to the input DC power supplies 1 and 2. By connecting them in parallel, the charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transferred to the input DC power source 1 or 2 as regenerative energy through the diode 16 or 17. The operation will be explained below with reference to FIG. Note that the operation in which the output current LL2 from the control transformer 11 flows is exactly the same as that in the first embodiment shown in FIG. 6, so a description thereof will be omitted here.

第9図において、スイッチング素子3がオフする時刻t
2時に、共振用コンデンサ7に蓄えられた充電エネルギ
ーは、共振用コンデンサ7より変換ト−ランス6.ダイ
オード16を介して入力直流電源1へ回生電流として回
生される。上記現象は、第9図(C)に示す共振電流す
の波形図の時刻t2から時刻v−の期間である。従って
、共振電流りを決定する共振用コンデンサ7の初期充電
電圧V。6(時刻13)は制御トランス11の出力電流
”L2と上記回生電流により大きく変化する。以後、ス
イッチング素子4がオンとなる時刻t3から時刻t6の
期間は正負逆の現象を繰返し、さらに、時刻t6でスイ
ッチング素子3がオンとなると、時刻t1からの動作波
形と同様になる。また、制御動作は、第6図の実施例と
全く同様に行なわれる。なお、ダイオード16.17の
接続箇所は図示のものに限られるものではなく、スイッ
チング素子3と変換トランス6の1次巻線6aとの直列
接続回路、スイッチング素子4と変換トランス6の1次
巻線6aとの直列回路に対して、それぞれ並列に接続し
ても良く、このようにしても同様な作用効果が得られる
In FIG. 9, the time t when the switching element 3 turns off
At 2 o'clock, the charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transferred from the resonance capacitor 7 to the conversion transformer 6. It is regenerated as a regenerative current to the input DC power supply 1 via the diode 16. The above phenomenon occurs during the period from time t2 to time v- in the waveform diagram of the resonant current shown in FIG. 9(C). Therefore, the initial charging voltage V of the resonance capacitor 7 determines the resonance current. 6 (time 13) changes greatly depending on the output current "L2" of the control transformer 11 and the above-mentioned regenerative current. After that, during the period from time t3 when the switching element 4 is turned on to time t6, the polarity reverse phenomenon is repeated, and furthermore, the time When the switching element 3 is turned on at t6, the operating waveform becomes the same as that from time t1.The control operation is performed in exactly the same manner as in the embodiment shown in FIG. 6.The connection points of the diodes 16 and 17 are The series connection circuit between the switching element 3 and the primary winding 6a of the conversion transformer 6, and the series connection circuit between the switching element 4 and the primary winding 6a of the conversion transformer 6, are not limited to those shown in the drawings. They may be connected in parallel, and similar effects can be obtained even in this case.

第10図に本発明の第3の実施例を示す。この第10図
においても第3図で説明したものと同様の機能を有する
ものには同一の符号を付している。
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. Also in FIG. 10, parts having the same functions as those explained in FIG. 3 are given the same reference numerals.

第10図において、18.19はダイオード、2゜、2
1はそれぞれ上記ダイオード18.19に直列に接続さ
れた回生コイルは、変換トランス5の1次巻線6aとス
イッチング素子?、4の直列接続回路に対して、それぞ
れ並列に接続されている。
In Figure 10, 18.19 are diodes, 2°, 2
The regenerative coils connected in series to the diodes 18 and 19 are connected to the primary winding 6a of the conversion transformer 5 and the switching element 1, respectively. , 4 are connected in parallel to each of the four series-connected circuits.

なお、各ダイオード18.19は、スイッチング素子3
,4の導通方向と反対方向に導通するように、すなわち
入力直流電源1,2に対し逆ノくイアスと々るごとく接
続されている。本実施例の動作原理は、第8図に示した
第2の実施例で述べた共振用コンデンサ7からの回生電
流を利用することには変わりはないが、−F記回生電流
”d1+”d2が変換トランス6を介さずに、直列に接
続されたダイオードと回生コイル(18と20壕だは1
9と21)を介して入力直流電源1または2へ回生され
るため、DC−DCコンバータの出力エネルギーとなら
ないことが異なる。さらに、回生コイル2oまたは21
のインダクタンスを変えることで、回生電流Ld1 ’
d2の周期を任意に変えることもべきる。制御動作は第
6図や第8図の実施例と全く同様である。
Note that each diode 18 and 19 is connected to the switching element 3.
. The operating principle of this embodiment is the same as that of using the regenerative current from the resonance capacitor 7 described in the second embodiment shown in FIG. The diode and regenerative coil (18 and 20 trenches are connected in series) without going through the conversion transformer 6.
9 and 21) to the input DC power source 1 or 2, the difference is that it does not become the output energy of the DC-DC converter. Furthermore, regenerative coil 2o or 21
By changing the inductance of the regenerative current Ld1'
It is also possible to arbitrarily change the period of d2. The control operation is completely similar to the embodiments shown in FIGS. 6 and 8.

以上の本発明の各実施例では、共振用コンデンサ7の充
電エネルギーを、制御トランス11を用いて一方の入力
直流電源2へ帰還させる構成について説明を行なりたが
、入力直流電源1もしくは、直列に接続された入力直流
電源1と2全体へ帰還しても同様な効果が得られる。さ
らに、前述の本発明の各実施例では、スイッチング素子
を2個使用したハーフブリッジ構成としたが、スイッチ
ング素子を4個使用したフルブリッジ構成の場合も実施
することができ、同様の効果が得られる。また、本発明
における直列共振回路を形成するものとして、共振用コ
ンデンサと変換トランスの実効もれインダクタンスを用
いたが、共振用コンデンサと変換トランスの1次巻線に
直列に共振用コイルを接続し、共振用コイルのインダク
タンスを利用した直列共振回路とすることも可能で、本
発明に含まれることはいうまでもない。
In each of the embodiments of the present invention described above, a configuration has been described in which the charging energy of the resonant capacitor 7 is fed back to one of the input DC power sources 2 using the control transformer 11. A similar effect can be obtained by feeding back to the entire input DC power supplies 1 and 2 connected to the input DC power supplies 1 and 2. Further, in each of the embodiments of the present invention described above, a half-bridge configuration using two switching elements is used, but a full-bridge configuration using four switching elements can also be implemented, and similar effects can be obtained. It will be done. Furthermore, although the effective leakage inductance of the resonant capacitor and the conversion transformer is used to form the series resonant circuit in the present invention, a resonant coil is connected in series with the primary winding of the resonant capacitor and the conversion transformer. It goes without saying that a series resonant circuit using the inductance of a resonant coil is also possible, and is included in the present invention.

以上のように本発明によれば、簡単な回路構成により、
直列共振型DC−DCコンバータの特長を生かしながら
、広範囲の入出力変動に灯して、出力直流電圧を安定化
することができるもので、その工業的価値はきわめて高
いものがある1、
As described above, according to the present invention, with a simple circuit configuration,
It is capable of stabilizing the output DC voltage under a wide range of input/output fluctuations while taking advantage of the features of the series resonant DC-DC converter, and its industrial value is extremely high1.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の直列共振型DC−DCコンノ<−タの回
路構成図、第2図(a) 、 (b) 、 (C)はそ
の動作波形図、第3図は本発明で使用する制御トランス
の構成例を示す概略図、第4図はその特性図、第6図は
その等価記号図、第6図it本発明の第1の実施例の回
路構成図、第7図(a) 、 (b) 、 (c) 、
 (d) 、 (e) 。 (f)はその動作波形図、第8図r[本発明の第2の実
施例の回路構成図、第9図(a) 、 (b) 、 (
c) 、 (d) 、 (e) 。 (f)はその動作波形図、第10図は本発明の第3の実
施例の回路構成図である。 1.2・・・・・・入力直流電源、3,4・・・・・・
スイッチング素子、5・・・・・・変換トランス、6a
・・・・・・1次巻線、5b・・・・・・2次巻線、7
・・・・・・共振用コンデンサ、8・・・−・・整流回
路、9・−・・イ滑用コンデンサ、10・・・・・・負
荷、11・・・・・・制御体クンス、12・・・・・・
整流回路、13・・・・・・比較回路、14・・・・・
・直流電流制御回路、16φ・・・―・振り分は回路、
16,17,18,19・@−・・夕。 イオード、20,21・・・・・・回生コイル。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名11
図 第2図 第3図 J→ 第6図 確7図 −−□眸閘 第8図 時間(1)
Figure 1 is a circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, Figures 2 (a), (b), and (C) are its operating waveform diagrams, and Figure 3 is used in the present invention. A schematic diagram showing a configuration example of a control transformer, FIG. 4 is its characteristic diagram, FIG. 6 is its equivalent symbol diagram, FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 (a) , (b), (c),
(d), (e). (f) is its operation waveform diagram, FIG. 8 r [Circuit configuration diagram of the second embodiment of the present invention, FIG.
c), (d), (e). (f) is an operating waveform diagram thereof, and FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a third embodiment of the present invention. 1.2...Input DC power supply, 3,4...
Switching element, 5... Conversion transformer, 6a
...Primary winding, 5b...Secondary winding, 7
...Resonance capacitor, 8...-- Rectifier circuit, 9-- Sliding capacitor, 10... Load, 11... Control body Kunsu, 12...
Rectifier circuit, 13... Comparison circuit, 14...
・DC current control circuit, 16φ...---The distribution is the circuit,
16, 17, 18, 19・@-・・Evening. Iode, 20, 21... Regeneration coil. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person11
Figure 2 Figure 3 J → Figure 6 Accuracy Figure 7 --□ Eye Figure 8 Time (1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 O)入力直流電源に対して、少なくともオン・オフ動作
するスイッチング素子と変換トランスの1次巻線および
共振用コンデンサを含めて成る直列接続回路を接続し、
前記変換トランスの2次巻線に第1の整流回路および平
滑回路を接続して直流出力電圧を出力端子に得るとと〈
゛構成されたpC−DCコンバータと、前記共振用コン
デンサに並列に接続された第1の巻線および出力取出し
用の第2の巻線を有し、かつ供給する電気信号によりて
前記第1の巻線のインダクタンスを変えることのできる
制御トランスと、前記制御トランスの第2の巻線から得
られる信号電圧を整流して前記入力直流電源に供給する
第2の整流回路と、前記DC−DCコンバータの出力端
子に得られる直流出力電圧の関数として前記制御トラン
スのインダクタンスを制御する第1の制御手段と、前記
DC−DCコンバータの出力端子に得られる自流出力電
圧の関数として前記スイッチング素子のスイッチング周
波数(または周期)を制御する第2の制御手段を具備し
てなることを特徴とする定電圧電源装置。 @)特許請求の範囲第(1)項の記載において、スイッ
チング素子に並列に前記スイッチング素子の導通方向と
反対方向に導通するように一方向性素子を接続したこと
を特徴とする定電圧電源装置0(3)特許請求の範囲第
(1)項の記載において、コイルと、スイッチング素子
の導通方向と反対方向に導通するような一方向性素子と
が1(4列に接続され&回路を、スイッチング素−rと
変換トランスの1次巻線の直列接続回路に対して並列に
接続したことを特徴とする定電圧電0江装置i”Io。
[Scope of Claims] O) A series connection circuit including at least a switching element that operates on and off, a primary winding of a conversion transformer, and a resonant capacitor is connected to an input DC power supply,
When a first rectifier circuit and a smoothing circuit are connected to the secondary winding of the conversion transformer and a DC output voltage is obtained at the output terminal.
a pC-DC converter configured as above, a first winding connected in parallel to the resonant capacitor, and a second winding for output extraction; a control transformer capable of changing the inductance of a winding; a second rectifier circuit that rectifies a signal voltage obtained from a second winding of the control transformer and supplies the rectifier to the input DC power supply; and the DC-DC converter. a first control means for controlling the inductance of the control transformer as a function of the DC output voltage available at the output terminal of the DC-DC converter; and a switching frequency of the switching element as a function of the DC output voltage available at the output terminal of the DC-DC converter. 1. A constant voltage power supply device comprising second control means for controlling (or cycle). @) A constant voltage power supply device according to claim (1), characterized in that a unidirectional element is connected in parallel to the switching element so as to conduct in a direction opposite to the conduction direction of the switching element. 0(3) In the description of claim (1), a coil and one unidirectional element that conducts in the opposite direction to the conduction direction of the switching element are connected in four rows & the circuit is A constant voltage power supply device i''Io is characterized in that it is connected in parallel to a series connection circuit of a switching element -r and a primary winding of a conversion transformer.
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