JPS5869463A - カレントスナバ−回路 - Google Patents

カレントスナバ−回路

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JPS5869463A
JPS5869463A JP56169257A JP16925781A JPS5869463A JP S5869463 A JPS5869463 A JP S5869463A JP 56169257 A JP56169257 A JP 56169257A JP 16925781 A JP16925781 A JP 16925781A JP S5869463 A JPS5869463 A JP S5869463A
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JP
Japan
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circuit
switching element
capacitor
transistor
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP56169257A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Masamoto
政本 和彦
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5869463A publication Critical patent/JPS5869463A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08146Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in bipolar transistor switches

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (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】 本発明はスイッチング電源におけるスイッチング素子の
カレントスナバ−回路に関する。
一般にスイッチング電源においては、電カドランスの漏
れインダクタンスによってスイッチング素子のターンオ
フ時に該素子に過大なサージ電圧が印加されるのを防ぐ
ため、保護回路が必要である。サラに、電カドランスの
コアの飽和により、1次巻線間が短絡状態となりスイッ
チング素子が過大電流によって破壊されるのを防ぐため
、スイッチング素子の導通時に電カドランスに励磁され
たエネルギーを非導通時に零にもどすリセット回路が必
要である。そのため、従来、たとえばジオワード形スイ
ッチング電源においては、スイッチング素子の保護回路
として、カレントスナバ−回路が必要であシ、tた。コ
アの励磁エネルギーのリセット回路として反磁化巻線に
よる入力帰還形の電圧クランプ回路が設けられていた。
第1図は従来のカレントスナバ−回路及びリセ、ト回路
を示すプロ、り図であって、これらの回路は、直流入力
電源1と、ダイオード2と、電カドランス3と、ダイオ
ード7と、抵抗器8と、コンデンサ9と、スイッチング
トランジスタ10と。
パルス幅制御回路11と、整流平滑回路12と、負荷抵
抗13と、帰還器W614とで構成されている。第1図
で、4,5.6は電カドランス3の1次巻線、2次巻線
およびクランプ巻線をそれぞれ示す。
この従来の回路の動作は次の通シである。負荷抵抗器1
3の両端電圧を検出した信号は、帰還回路14を介して
パルス幅制御回路11へ送られる。
パルス幅制御回路11は帰還回路14からの出力検出信
号によって、出力電圧が一定になるようにパルス幅を制
御する。
定常状態において、スイッチングトランジスタ10の導
通時に励磁された電カドランス3の励磁エネルギーはス
イッチングトランジスタlOの非導通時に、クランプ巻
線6及びダイオード2を通して入力電源lへ帰還される
結果、完全にリセ。
トされる。冑、このリセット回路は、スイッチングトラ
ンジスター0の非導通時にスイッチングトランジスター
Oに印加される電圧を所定の電圧に之 おさ詐る電圧クランプの機能をあわせもつ。また。
−次巻線4の漏れインダクタンス分によるエネルギーは
、ダイオード7を通してコンデンサ9に吸収されるので
、スイッチングトランジスター0に過大なサージ電圧が
印加されることはない。
次に、スイッチングトランジスター0が導通すると、ス
イッチングトランジスター0の非導通時(コンデンサ9
に蓄えられた電荷は、抵抗器8とスイッチングトランジ
スター0からなる放電回路によって放電される。
しかし、従来のスナバ−回路は、次のような欠点を有し
ている。即ち、スイッチングトランジスターOの非導通
時に蓄えられたコンデンサ9の静電エネルギーが、スイ
ッチングトランジスター0の導通時に抵抗器8とトラン
ジスター0の抵抗器によってすべて消費されるため電力
の損失を生じる。しかもその損失分は、動作周波数に比
例して増大するため、高周波スイッチング電源において
は、電力変換効率低下の主たる要因となる。さらに、電
カドランス3のリセット回路とカレントスナバ−回路が
別々の回路で構成されており1回路、構成が複雑である
本発明の目的はかかる従来方式の欠点を除き、簡単な回
路構成でありて、電カドランスの励磁エネルギーのリセ
、ト機能を有し、かつ電力損失が極めて少ない高周波動
作に適したスイッチング素子のカレントスナバ−回路を
提供することにある。
本発明のカレントスナバ−回路は、入力電流を開閉する
第1のスイッチング素子と電カドランスの1次巻線とか
ら構成された直列回路が、直流入力電源に並列に接続さ
れたスイッチング電源に設けられたカレントスナバ−回
路において、ダイオードとコンデンサとから構成された
直列回路を。
前記第1のスイッチング素子と並列に且つ前記ダイオー
ドの導通方向が前記第1のスイッチング素子の導通方向
と同一になるよう接続し、第2のスイッチング素子と、
インダクタとから構成された直列回路を前記ダイオード
と前記コンデンサの接続点と、前記直流入力電源と前記
電カドランスの1次巻線の接続点との間に接続し、前記
電力〜トランスに設けた駆動巻線の誘起電圧によって前
記第2のスイッチング素子が前記第1のスイッチング素
子の開閉と同期して開閉するように構成したことを41
像とする。
以下1本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第2図は本発明カレントスナバ−回路の一実施例を示す
回路図である。同図において1、本発明カレントスナバ
−回路17は、ダイオード7とコンデンサ9との直列回
路と、第2のスイッチング素子を構成するトランジスタ
15とインダクタ19の直列回路と、トランス3′の駆
動巻線18を含む開閉駆動回路16とを有して構成され
、入力電流を開閉する第1のスイッチング素子たるトラ
ンジスタ10と電カドランス3′の1次巻線4とから構
成された直列回路を直流入力電源1に並列接続してなる
スイッチング電源に備えられる。
上記ダイオード7とコンデンサ9の直列回路は。
トランジスタlOと並列に接続される。この場合。
ダイオード7の導通方向が該トランジスタIOの導通方
向と同一になるよう接続する。このコンデンサ9は、コ
アの励磁エネルギー等によりて誘起される起電力を吸収
するためのものである。
上記トランジスタ15とインダクタ19の直列回路は、
上記ダイオコド7とコンデンサ9の接点と、上記直流入
力電源1と上記1次巻線4の接点との間に接続され、コ
ンテンt9とは直列回路を構成する。上記コンデンサ9
の電荷は、このトランジスタ15とインダクタ19を介
して放電されろう 上記駆動巻線18は、トランス3′に設けられ、一端を
上記直流入力電源1と上記1次巻線4の接点に接続し、
他端を適当な抵抗を介して上記トランジスタ15のベー
スに接続し、該トランジスタ15を開閉する開閉駆動回
路16を構成する。こンオンした際、トランジスタ15
を導通させる起電力を生ずるよう定める。なお、この巻
線18は、1次巻線と密結合の必要はなく、巻数の少な
い簡単なものでよい。
このような回路構成による本発明カレントスナバ−回路
の動作は次のようである。まず、トランジスタlOがタ
ーンオフすると、該トランジスタ10の導通時に電カド
ランス3′のコアに励磁されティたエネルギーと電カド
ランス3′の漏れインダクタンス分によるエネルギーと
が、1次巻線4に起電力を誘起せしめ、これにより電荷
がダイオ−“ドアを介して、コンテンt9に充電され、
上記両エネルギーが静電エネルギーとして蓄積される。
したがって通常生じるターンオフ時のサージがコンデン
サ9に吸収されることになる。
次に、トランジスタ1oが導通すると駆動巻線18K)
ランジスタ15を導通させる向きに電圧が生じ、その結
果コンデンサ9に蓄えられた静電エネルギーはトランジ
スタ15を通して、上記インダクタ19とコンデンサ9
との共振作用にょシ急激に放電することなく、直流入力
電源1へ帰還される。即ち、コンデンサ9の端子電圧は
第3図のようにトランジスタ10の非導通時には、該コ
ンデンサ9と上記−次巻線4のインダクタンスとのLC
共振作用により、電カドランス3′の励磁エネルギーと
り一ケージエネルギーとを吸収した分だけ正弦波状カー
ブを描いて上昇し、トランジスタlOの導通時には、コ
ンデンサ9と上記インダクタ19との共振作用により、
その電荷がトランジスタ15を通して直流入力電源1に
帰還されるため、正弦波状カーブを描いて減少する。し
かし、コンデンサ9の端子電圧が上昇する時には、ダイ
オード7によフ、また、減少する時には、トランジスタ
15によりそれぞれ放電又は充電が妨げられるためにコ
ンデンサ9の端子電圧は最大値Vcynax又は、最小
値Vc、minをトランジスタ10の状態が変わるまで
維持し続ける。
本発明を実現するためには下記の制約がある。
第一に上町トランジスタ10の導通時間内にコンデンサ
9は放電を完了し、両端電圧が最小値まで減少しなけれ
ばならない。従って、該コンデンサ9と上記インダクタ
19の共振回路の微分方程式よルその周期を求める。
但し、こζでqは;ンデンサ9の電荷s Vl!lは直
流入力電源lの電圧である。(1)式を解き、コンデン
サ9の両端電圧■。を求める。
V’ =Vfll +(v、 malt −VIN)C
o’ 、1o・・・(2)従ってトランジスター0の導
通時間をTONとすると To)1.11111 > w v’?で  ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)が成
立しなければならない。
第二に%上記コンデンサ9の両端電圧Voの最小値V@
m1mが負にならないための制約がある。
即ち(2)式でt−πfrでとして V(1,ml+a = 2Vt* −VO,wax ≧
0従って Va□8≦2Vx*    ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(4)が成立しなけれ
はならない。
最後に電カドランス3′の励磁エネルギーとり一ケージ
エネルギーをコンデンサ9が吸収できるための制約があ
る0 (Lx+Le)ニジ< 、 C(Va vm*x −v
IN)” ””(5)但し% Illは励磁電流のピー
ク値、Llは1次巻線4のインダクタンス、Leは漏れ
インダクタンスである。
以上説明したように、本発明は第1のスイッチング素子
の非導通時に、保譲回路のコンデンサに電カドランスの
励磁エネルギーとり一ケージエネルギーの両者を吸収さ
せると共に、第1のスイッチング素子の導通時に、上記
吸収させたエネルギーを第2のスイッチング素子にて直
流入力電源に帰還するよう構成したもので、その際、イ
ンダクタと上記コンデンサのLC共振作用を利用するこ
とによシ、電力損失が極めて少なく、且つ、高周波動作
に適したカレントスナノ(−回路を構成できる。又、電
カドランスに励磁エネルギーをリセットするための密結
合反磁化巻線は不要であシ、一方【動巻線は、簡単なも
のでよく、J!に、回路構成が簡単なため、安価で高信
頼性である等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来のカレントスナバ−回路及びリセット回路
を示すブロック図、第2図は本発明の一実施例を示す回
路図、第3図は第2図のコンデンサの両端電圧の時間変
化を示す波形図である。 1・・・・・・直流入力電源、2・・・・・・ダイオー
ド、3゜3′・・・・・・電カドランス、4・・・・・
・1次巻線、5・・・・・・2次巻線、6・−・・・・
クランプ巻線、7・・・・・・ダイオード、8・・・・
・・抵抗器、9・・・・・・コンデンサ、10・・・・
・・トランジスタ、11・・・・・・パルス幅制御回路
、12・・・・・・整流平滑回路、13・・・・・・負
荷抵抗器、14・・・・・・帰還回路、15・・・・・
・トランジスタ、16・・・・・・開閉駆動回路、17
・・・・・・カレントスナバ−回路、18・・・・・・
駆動巻線、19・・・・・・インダクタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力電流を開閉する第1のスイッチング素子と電カドラ
    ンスの1次巻線とから構成された直列回路が、直流入力
    電源に並列に接続されたスイッチング電源に設けられた
    カレントスナバ−回路において、ダイオードとコンデン
    サとから構成された直列回路を、前記第1のスイッチン
    グ素子と並列に且つ前記ダイオードの導通方向が前記第
    1のスイッチング素子の導通方向と同一にまるよう接続
    し、第2のスイッチング素子と、インダクタとから構成
    された直列回路を前記ダイオードと前記コンデンサの接
    続点と、前記直流入力電源と前記電カドランスの1次巻
    線の接続点との間に接続し、前記電カドランスに設けた
    駆動巻線の誘起電圧によって前記第2のスイッチング素
    子が前記第1のスイッチング素子の開閉と同期して開閉
    するように構成したことを特徴とするカレントスナバ−
    回路。
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