JPS5836179A - スイッチング電力変換回路 - Google Patents

スイッチング電力変換回路

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JPS5836179A
JPS5836179A JP56135051A JP13505181A JPS5836179A JP S5836179 A JPS5836179 A JP S5836179A JP 56135051 A JP56135051 A JP 56135051A JP 13505181 A JP13505181 A JP 13505181A JP S5836179 A JPS5836179 A JP S5836179A
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mos
voltage
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circuit
switching
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Tetsuo Yoshida
哲雄 吉田
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イッチング素子を直列に接続して耐圧を増すようにした
スイッチング電力変換回路の改良に関するものである。
従来のこの種のブリッジ形スイッチング電力増幅回路を
第1図に示す。図中,1は励振入力端子。
2は(ト)側の電源端子,3は←)iilllの電源端
子,4は出力端子,Qll,Ql2.Q21,Q22,
Q31,Q32。
Q41,Q42はNチャネルパワーMOS−FET (
スイッチング素子)、R1−R16は抵抗、CDはコン
デンサ,TIは入力トランス,T2は出力トランスで、
上記MOS−FET  QllとQl2,Q21とQ2
2,Q31とQ32,及びQ41とQ42はそれぞれ各
々のソースとドレインとの間で直列に接続し,第1,第
2,第3及び第4のスイッチ回路を構成している。励振
入力端子1は入力トランスT1の1次巻線に接続され,
 MOS−FET Ql 1〜Q42のゲート−ソース
間には入力トランス゛r1の2次巻線がそれぞれ接続さ
れ,各スイッチ回路を構成する2つのMOS − FE
Tにはそれぞれ同相の電圧が加えられ同一位相でスイッ
チングする如くなっており,第1のスイッチ回路と第4
のスイッチ回路、及び第2のスイッチ回路と第3のスイ
ッチ回路は同じ位相でオン・オフし、第1(または第4
)のスイッチ回路と第2(または第3)のスイッチ回路
は逆位相でオン・オフする如くなっている。電源端子2
には第1のスイッチ回路のMOS −PETQllのド
レインと第3のスイッチ回路のMOS−FET Q31
のドレインとが並列に接続され電源端子3には第2のス
イッチ回路のMOS −Fll:TQ22のソヘスと第
4のスイッチ回路のMOS −FETQ42のソースと
が並列に接続されている。第1のスイッチ回路と第2の
スイッチ回路とはMOS−fi’ETQ12のソースと
MOS−FBT Q21 ノドレインとで直列に接続し
、また第3のスイッチ回路と第4のスイッチ回路とはM
OS−PET Q32のノースとMOS−PET Q4
1のドレインとで直列に接続し。
該2つの接続点の間には化カドランスT2の1次巻線が
接続し、化カドランスT2の2次巻線は出力端子4に接
続している。コンデンサCDは電源イ/ビーダ/スを小
さくするだめのもので、電源端子2と3との間に接続さ
れている。抵抗RZ〜R16は容量性のゲー士を漏れイ
ンダクタンスを含む人カドランスTIにより駆動する場
合のILA#1波形を改善するためのもので、MOS−
FET Qll〜Q42VCそれぞれ対応する入カドラ
ンスTlの2次巻線に並列に抵抗R1〜R8が、また直
列に抵抗R9〜I’L16がそれぞれ挿入されている。
上記回路に入力として高周波の矩形波または正弦波の信
号を励振入力端子1より与えると、第1及び第4のスイ
ッチ回路と第2及び第3のスイッチ回路とが交互にオン
・オフ動作を繰り返し、電源端子2−3間の電源電圧を
撮部とする矩形波の電圧波形が化カドランスT2の1次
巻線に発生し。
2次巻線より出力端子4に電力が出力される。
しかしながら上記回路ではオフ状態のスイッチ回路にお
ける2つのM OS −P ETへの電圧配分が該MO
8−FETのスイッチングのタイミング及びルインーソ
ース間の静電容量によって変わるため。
一方のMOS−FETの電圧負担が大きくなり、回路の
耐圧が電圧の多くかかる方によって制限され。
直列数倍よシ小きくなるという欠点があった。
本発明は上記従来の欠点を除去するため、電源端子に対
して並列に接続した2つのスイッチ回路のスイッチング
素子同士の接続点の間に、各スイッチ回路内に含まれる
スイッチング素子の数と電源端子より上記接続点までに
含まれるスイッチング素子の数との比に比例した巻数の
上記化カドランスに設けた補助巻線を接続したもので、
その目的とするところはオフ時の各スイッチ回路内のス
イッチング素子にかかる電圧配分を強制的に均等化し、
スイッチ回路内のスイッチング素子1個当りの耐圧の直
列数倍の耐圧が正しく得られるスイッチング電力変換回
路を提供することにある。以下1図面について詳細に説
明する。
第2図は本発明の第1の実施例を示すスイッチング電力
増幅回路の回路図であって、第1図と同一構成部分は同
一符号をもって表わす。すなわちlは励振入力端子、2
及び3はC→側及び(→側の電源端子、4は出力端子、
Qll、Ql2.Q21.Q22゜Q31.Q32.Q
l、Q42はNナヤネルノξワーMO8−F’ET (
スイッチング素子)、R1〜I’t16は抵抗、CDは
コンデンサ、TIは入カドランス、T3は出力トラ/ス
で、同一位相でスイッチングするMOS−FET Ql
lとQl2.Q21とQ22.Q31とQ32.Q41
とQ42  はそれぞれ第1.第2.第3及び第4のス
イッチ回路を構成している。化カドランスT3は1次巻
線W1,2次巻線W2及び補助巻線w3.w4の4つの
巻線を有し、補助巻線W3.W4は1次巻線W1と同相
の電圧を発生する向きに巻かれており、1次巻線W1の
巻数と補助巻線W3の巻数と補助巻線W4の巻数の比は
2:1:Iとなっている。1次巻線w1は第1図の回路
と同様に第1と第2のスイッチ回路の接続点と第3と第
4のスイッチ回路の接続点との間に接続されておシ、補
助巻線W3は第2のスイッチ回路のMOS−FET Q
21とQ22  の接続点と第4のスイッチ回路のMO
S−PET Q41とQ42の接続点との間に、また補
助巻線W4は第1のスイッチ回路のMOS−FETQI
lとQl2の接続点と第3のスイッチ回路のMOS−F
’E’T’ Q31とQ32の接続点との間にそれぞれ
接続されている。また、2次傍線W2は出力端子4に接
続されている。その他の構成については第1図の回路と
同様である。
次に動作について述べる。なお、ここでMOS−FET
 のオン抵抗は小さく、出カドランスT3の巻線間の結
合度は大きいものとする。上記回路に入力として高周波
の矩形波または正弦波の信号を励振入力端子1よシ与え
ると、上記第1図の回路と同様に第1及び第4のスイッ
チ回路と第2及び第3のスイッチ回路が交互にオン・オ
フ動作を繰り返し、電源端子2−3間の電源電圧を振幅
(pL4ak to peak  では電源電圧の2倍
)とする矩形波の電圧波形が出カドランスT3の1次巻
線Wlに発生し、2次巻線W2より出力端子4に電力が
出力される。
一方、補助巻線w3.w4には1次巻線w1に発生した
電圧波形と周期1位相が同一で、振幅が丁、すなわち電
源電圧のT (peak to peakでは電源電圧
と同一)の矩形波の電圧が誘起される。
第1及び第4のスイッチ回路がオンで、第2及び第3の
スイッチ回路がオフの状態において、MOS−1/ET
 Q21 、!=Q22  ノ接続点は補助巻線w3に
誘起された電圧によってMO8〜PET”Q41と(之
42の接続点より電源電圧のヲたけ強制的に高い電位と
なる。一方、MOS−PET Q41とQ42の接続点
はMOS−FET Q41とQ42がオンのため電源端
子3の電位に等しい。従ってMOS−FETQ21とQ
22はそれぞれ電源電圧の7ずつを負担する。同様にM
OS−FET Q31とQ32の接続点は補助巻線W4
に誘起された電圧によってMOS−FETQIIとQ1
2の接続点より電源電圧の−だけ低い電位となるが、M
OS−FlシTQIIとQ12の接続点の電位は電源端
子2の電位に等しく 、 MOS−PET Q31とQ
32はそれぞれ電源電圧の−ずつを負担する。
また第2及び第3のスイッチ回路がオンで、第1及び第
4のスイッチ回路がオフの状態におしては:上記同様に
MOS−FET QllとQ12(7)接続点及びQ4
1とQ42の接続点の電位は電源電圧の7の電位となシ
、MO8−FET QllとQ10及びQ41とQ42
はそれぞれ電源電圧の7の電圧を負担する。
このように上記第1の実施例ではオフ時のスイッチ回路
内の2つのMOS−FET の接続点を補助巻線w3 
、w4によシ強制的に電源電圧の土の1位となるように
なしたため、MOS−PET  の静電容敏やスイッチ
ングのタイミング等に拘らず、オフ時のスイッチ回路内
のMOS−FgT への電圧配置 分を電源電圧の図にでき、常に耐圧をMOS−FET1
個の2倍にすることができる。
壕だ、出カドランスT3のそれぞれの巻線間は直流的に
絶縁されているため、AM送信機の被変調電力増幅回路
として用いた場合のように供給電源電圧が変調信号に応
じて瞬時に変化しても、この出カドランスの補助巻線に
よるMOS−FET の電圧均等化は有効に作用する。
第3図は本発明の第2の実施例のスイッチング電力増幅
回路を示すもので、この実施例は各スイッチ回路内に3
個のNチャネルパワーMO8−F’BTを直列接続した
場合の回路を示す。図中、Q13゜Q23.Q33.Q
43  はNチャネルノゼワーMO8−F1噸】Tで、
MOS−FET Q13はQll及びQ12  と直列
に接続し、かつ同一位相でスイッチングしM()s−F
ET Qll 、Q12とともに第1のスイッチ回路を
構成し又いる。同様にM OS −1’ E ’I’ 
(J 23゜Q33.Q43はそれぞれQ21 、Q2
2.Q31 、c之32゜Q41.Q42と直列に接続
し、かつ同一位相でスイッチングして第2.第3.第4
のスイッチ回路を構成している。出カドランスT4け1
次巻線Wl。
2次巻線W2及び補助巻線W3 、W4 、W5.W6
の6つの巻線を有し、補助巻線W3.W4.W5゜W6
は1次巻線Wlと同相の電圧を発生する向きに巻かれて
おり、1次巻線W1と補助巻線W3゜W4 、W5.W
 6 ト(D巻数比はw 4 : w 5 : W :
l : W 6:Wl=1:1:2:2:3となってい
る。まだ補助巻線W5はMOS−FET Q22とQ2
3の接続点とQ42とQ43の接続点との間に接続し、
補助巻@W6はMOS−FET Q12とQ13の接続
点とQ32とQ33の接続点との間に接続している。こ
のような回路構成となっているため、オフ時の各スイッ
チ回路の各MO8−PETには電源電圧の−の電圧が均
等に配分され、耐圧をM OS −F E T 1個の
3倍とすることができる。その他の構成、及び効果につ
いては第1の実施例と同様である。
なお、補助巻線は出力側に電力を伝達するための巻線で
はなく11次巻線、2次巻線に比較して細い線材を使用
しても良く、また第3図の回路に示す如く低抵抗rを直
列に挿入しても良い。またスイッチング波形の少しばか
りの非対称性により生じる直流分を吸収するため、第3
図に示すように1次巻線に直列にコンデンサCCを挿入
しても良く、この場合でも電圧配分の効果は変らない。
また1つのスイッチ回路内で直列接続するMOS−FE
Tの数は2個あるいは3個に限定されることなく所望の
耐圧に応じて任意の数とすることができる。スイッチン
グ素子についても実施例のNテヤネルノξワーMO8−
FETに限定されることなく。
1)チャネルパワーMO8−FET、バイポーラトラン
ジスタ、SCR等のあらゆるスイッチング素子を使用で
き、この場合でも効果は同様である。
以上説明したように本発明によれば、同一位相でスイッ
チングする複数のスイッチング素子を直列に接続したス
イッチ回路を(ト)側及び(→側の電源端子の間にブリ
ッジ接続し、スイッチ回路同士の他の接続点の間に出カ
ドランスの1次巻線を接続し、該出カドランスの2次巻
線より出力を取り出すようにしたスイッチング電力変換
回路において。
電源端子に対して並列に接続した2つのスイッチ回路の
スイッチング素子同士の接続点の間に、各スイッチ回路
内に含捷れるスイッチング素子の数と電源端子よシ上記
接続点までに含まれるスイッチング素子の数との比に比
例した巻数の上記出カドランスに設けた補助巻線を接続
したので、スイッチング素子の静電容量やスイッチング
のタイミングに拘らずオフ時のスイッチ回路内の各スイ
ッチング素子への電圧配分を均等化でき1回路の耐圧を
スイッチング素子1つ当りの耐圧の直列数倍まで正確に
増加きせることかできる。また出カイ/ピーダンスを低
くしなくても大電力化できるため。
高出力ラジオ放送機等の電力増幅器にオυ用できる等の
利点がある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の説明に供するもので、第1図は従来のス
イッチング電力増幅回路の回路図、第2図は本発明のス
イッチング電力変換回路の第1の実施例を示すスイッチ
ング電力増幅回路の回路図。 第:3図は本発明の第2の実施例を示すスイッチング電
力増幅回路の回路図である。 1・・・励振入力端子12,3・・電源端子、4・・・
出力端子、Qll、Q12.Q21.Q22.Q31.
Q32゜(之・II、Q42  ・・・Nチャネルパワ
ーMO8−’FET。 T I ・・入カドランス、T3・・・出カドランス、
Wl・・州法巻線1w2・・・2次巻線、W3.W4・
・補助巻線 特許出願人  、沖電気工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同一位相でスイッチングする複数のスイッチング素子を
    直列に接続したスイッチ回路を(ト)側及び←)側の電
    源端子の間にブリッジ接続し、スイッチ回路同士の他の
    接続点の間に出カドランスの1次巻線を接続し、該出カ
    ドランスの2次巻線より出力を取シ出すようにしたスイ
    ッチング電力変換回路において、電源端子に対して並列
    に接続した2つのスイッチ回路のスイッチング素子同士
    の接続点の間に、各スイッチ回路内に含まれるスイッチ
    ング素子の数と電源端子よシ上記接続点までに含まれる
    スイッチング素子の数との比に比例した巻数の上記出カ
    ドランスに設けた補助巻線を接続したことを特徴とする
    スイッチング電力変換回路。
JP56135051A 1981-08-28 1981-08-28 スイッチング電力変換回路 Granted JPS5836179A (ja)

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JP56135051A JPS5836179A (ja) 1981-08-28 1981-08-28 スイッチング電力変換回路

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JPS5836179A true JPS5836179A (ja) 1983-03-03
JPH022391B2 JPH022391B2 (ja) 1990-01-17

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003528562A (ja) * 2000-03-18 2003-09-24 オールストム 改良された電力サブステーション
WO2013065387A1 (ja) * 2011-11-02 2013-05-10 浜松ホトニクス株式会社 容量性負荷駆動回路

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US9787218B2 (en) 2011-11-02 2017-10-10 Hamamatsu Photonics K.K. Capacitive load driving circuit

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JPH022391B2 (ja) 1990-01-17

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