JPS5928877A - Constant-voltage power source - Google Patents

Constant-voltage power source

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JPS5928877A
JPS5928877A JP13762982A JP13762982A JPS5928877A JP S5928877 A JPS5928877 A JP S5928877A JP 13762982 A JP13762982 A JP 13762982A JP 13762982 A JP13762982 A JP 13762982A JP S5928877 A JPS5928877 A JP S5928877A
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JP
Japan
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series
diode
coil
resonance
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP13762982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Maeda
幹夫 前田
Toshiaki Sato
敏明 佐藤
Masahiro Kosaka
小坂 雅博
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP13762982A priority Critical patent/JPS5928877A/en
Publication of JPS5928877A publication Critical patent/JPS5928877A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable to obtain a stable output voltage for the variation in the input of a wide range with a simple structure by connecting a circuit of a diode connected in series with a coil in such a manner that a current flows from a resonance condenser toward an input DC power source. CONSTITUTION:A series connection circuit of a diode 20 and a resonance coil 22 and a series connection circuit of a diode 21 and a resonance coil 23 are connected so that a current can flow from a resonance condenser 5 directly toward DC power sources 1, 2. The initially charging voltage of the condenser 5 is controlled by the diode 20, the coil 22 or the diode 21 and the coil 23 connected in series, thereby stabilizing the output. In this manner, a constant-voltage power which has controlling function of wide range with simple structure can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、安定化された直流出力電圧を得ることのでき
る新しい直列共振型D C−D C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 Field of Industrial Application The present invention relates to a constant voltage power supply device using a new series resonant DC-DC converter capable of obtaining a stabilized DC output voltage.

従来例の構成とその問題点 従来の定電圧電源装置として、特に主流となっているの
は、スイッチ素子のオン・オフ動作のパルス幅制御方式
を用いたスイッチングレギュレータである。このスイッ
チングレギュレータは高効率であるということから、機
器の小型、軽緻化に役立っているが、原理的に電圧、電
流が急峻に変化する時間、即ちスイッチング・タイムが
存在するために、スイッチング損失が太きい、不要輻射
雑音が大きい、伝導雑音が太きい等と言った欠点をもつ
。そのためスイッチングレギュレータの使用範囲は限定
され、特に音響機器の電源として使用しようとすると、
入出力部にノイズに対する減衰量の大きいフィルターを
挿入したり、完全密閉したシールドを施す等といったノ
イズ対策をしなければならず、コストアップ、信頼の低
下といった問題がある。
Conventional Structures and Problems The most popular conventional constant voltage power supply is a switching regulator that uses a pulse width control method for the on/off operation of a switching element. This switching regulator has high efficiency and is useful for making equipment smaller and lighter. However, because there is a switching time, which is a time during which the voltage and current change sharply, switching loss occurs. It has disadvantages such as large noise, large unnecessary radiation noise, and large conduction noise. Therefore, the scope of use of switching regulators is limited, especially when trying to use them as power sources for audio equipment.
Noise countermeasures must be taken, such as inserting a filter with a large amount of noise attenuation into the input/output section, or applying a completely sealed shield, resulting in problems such as increased costs and decreased reliability.

その一つの解決手段として第1図に示すように、コンバ
ータ・トランス(変換トランス)トコンデンサとを直列
に接続し、スイッチを交互にオン・オフすることにより
ジンバータ・トランスを介して所定の出力エネルギーを
得る直列共振型DI−DCコンバータが提案されている
。これを説明すると、第1図において、1,2は直流電
源、3゜4はスイッチ素子(例えばトランジスタ、サイ
リスク等がある)、6は共振用コンデンサ、7はもれイ
ンダクタンスLlヲもつコンバータ・トランス9の1次
巻線で、前記の共振用コンデンサ5と直列に接続されて
いる。8はコンバータ・トランス9の2次巻線で、その
出力は整流回路1oで整流され、平lh用の電解コンデ
ンサ11にて平滑される。12はその直流出力電圧が供
給される電気的負荷である。スイッチ素子3と4は制御
回路13によって交互に切り換わるようになっており、
スイッチ素子3がオンでスイッチ素子4がオフの時、直
流電源1→スイツチ素子3→コンバータ・トランス9の
1次巻線7→共振用コンデンザ5→直流電源1というル
ープで正弦波状の電流が流れる。
One solution to this problem, as shown in Figure 1, is to connect a converter, transformer, and capacitor in series, and turn the switches on and off alternately to generate a predetermined output energy through the zimverter transformer. A series resonant DI-DC converter has been proposed that obtains the following. To explain this, in Fig. 1, 1 and 2 are DC power supplies, 3 and 4 are switching elements (for example, transistors, silices, etc.), 6 is a resonance capacitor, and 7 is a converter transformer with leakage inductance Ll. The primary winding 9 is connected in series with the resonance capacitor 5 described above. 8 is a secondary winding of a converter transformer 9, the output of which is rectified by a rectifier circuit 1o and smoothed by an electrolytic capacitor 11 for normal lh. 12 is an electrical load to which the DC output voltage is supplied. The switching elements 3 and 4 are alternately switched by a control circuit 13.
When switch element 3 is on and switch element 4 is off, a sinusoidal current flows in the loop of DC power supply 1 → switch element 3 → primary winding 7 of converter transformer 9 → resonance capacitor 5 → DC power supply 1. .

一方、スイッチ素子3がオフでスイッチ素子4がオンの
時は直流電源2→共振用コンデンサ5→コンバータ・ト
ランス9の1次巻線了→スイッチ素子4→直流電源2の
ループで正弦波状の電流が流れる。その周期は共振用コ
ンデンサ6のキャパシタンスC5とコンバータ・トラン
ス9のモレインダクタンスLlて決−まる2πf♂コ1
−となる。その動作波形を第2図に示す。第2図におい
て(a)はスイッチ素子3の、(b)はスイッチ素子4
のタイミングチャートを示し、(C)はそれに対応して
流れる電流波形を示す。第2図から明らかなようにスイ
ッチ素子3,4の切換わり時においては、電流が零とな
るためにスイッチング損失は著しく減少し、高効率とな
るばかりでなく、不要輻射雑音、伝導雑音の低減を図る
ことができる。
On the other hand, when switch element 3 is off and switch element 4 is on, a sinusoidal current flows through the loop of DC power supply 2 → resonance capacitor 5 → primary winding of converter transformer 9 → switch element 4 → DC power supply 2. flows. The period is determined by the capacitance C5 of the resonance capacitor 6 and the morain inductance Ll of the converter/transformer 9.
− becomes. The operating waveforms are shown in FIG. In FIG. 2, (a) shows the switch element 3, and (b) shows the switch element 4.
(C) shows a corresponding current waveform. As is clear from Fig. 2, when the switching elements 3 and 4 are switched, the current becomes zero, so the switching loss is significantly reduced, resulting in not only high efficiency but also a reduction in unnecessary radiation noise and conduction noise. can be achieved.

しかしながら第1図のような直列共振型DC−DCコン
バータにおいては、入力および負荷の大幅な変化に対し
て出力を安定化することが難しくいかに出力電圧を安定
に制御するかが大きな問題として残されていた。
However, in the series resonant DC-DC converter shown in Figure 1, it is difficult to stabilize the output against large changes in input and load, and a major problem remains as to how to stably control the output voltage. was.

発明の目的 本発明はこのような直列共振型DC−DCコンバータに
おいて、制御が簡単でJまた広範囲な制御機能をもつ定
電圧電源装置を捺供しようとするものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention aims to provide a constant voltage power supply device that is easy to control and has a wide range of control functions in such a series resonant DC-DC converter.

発明の構成 」二記の1]的を達成するために本発明は、入力直流電
源に対し、少くともオン、オフ動作を行なうスイッチ素
子と共振用コンデンサおよび第1の変換トランスの1次
巻線を含めてなる直列接続回路を接続し、第1の変換ト
ランスの2次巻線に電気的負荷を接続して直流電圧を供
給するように構成した直列共振型DC−DCコンバータ
を具備し、ダイオードとコイルとを直列に接続した回路
を、前記共振用コンデンサより入力直流電源に向がって
電流が流れるように接続した構成を有する。
[Configuration of the Invention] In order to achieve the object 2-1], the present invention provides at least a switching element that performs on/off operations with respect to an input DC power supply, a resonant capacitor, and a primary winding of a first conversion transformer. a series resonant DC-DC converter configured to connect a series connection circuit including a diode, connect an electrical load to a secondary winding of a first conversion transformer, and supply a DC voltage; and a coil connected in series are connected so that current flows from the resonance capacitor toward the input DC power source.

実施例の説明 第3図に本発明の一実施例の回路構成図を示す。Description of examples FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.

なお、第3図において第1図と同じ機能を有するものは
同じ符号を付している。この第3図において第1図の回
路と相違する点は、ダイオード20と共振用コイル22
との直列接続回路、およびダイオード21と共振用コイ
ル23との直列接続回路を、共振用コンデンサ5よシ直
接に直流電源1゜2に向かって電流を流すことのできる
ように接続したことである。
In FIG. 3, parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. The difference between the circuit in FIG. 3 and the circuit in FIG. 1 is that the diode 20 and the resonant coil 22
The series connection circuit between the diode 21 and the resonant coil 23 is connected in such a way that a current can flow directly from the resonant capacitor 5 toward the DC power supply 1°2. .

この本発明の実施例の動作を説明する前に、まず直列共
振型DC−DCコンバータの制御原理について第1図を
参照して説明する。
Before explaining the operation of this embodiment of the present invention, the control principle of a series resonant DC-DC converter will first be explained with reference to FIG.

第1図において、スイッチ素子3(または4)がオンで
、スイッチ素子4(または3)がオフの時に、コンバー
タ・トランス9の1次巻線7に流れる正弦波状の電流i
は次式で示される。
In FIG. 1, when switch element 3 (or 4) is on and switch element 4 (or 3) is off, a sinusoidal current i flows through primary winding 7 of converter transformer 9.
is expressed by the following equation.

0≦t≦π!【q Ec:  直流電源1または2の電圧値■o: 1次側
に換算された出力電圧 vo:  共振用コンデンサらの初期充電電圧値R6:
  第1図の等価直列損失抵抗 」二人で示される共振電流のSF均値がコンバータ・ト
ランス9を介して、適当な1−2次巻線比をもって2次
側に伝達される電流、すなわち負荷電流となる。(Ec
  Vo ) <、、 Vcより、上記共振用コンデン
サ6の初期充電電圧値■cを制御することによシ、共振
電流’+(t)が制御され、その結果、負荷電流が制御
される。
0≦t≦π! [q Ec: Voltage value of DC power supply 1 or 2 o: Output voltage converted to the primary side vo: Initial charging voltage value of resonance capacitors R6:
The SF average value of the resonant current shown by the two people in "Equivalent series loss resistance" in Figure 1 is the current transmitted to the secondary side through the converter transformer 9 with an appropriate primary-secondary winding ratio, that is, the load It becomes an electric current. (Ec
By controlling the initial charging voltage value ■c of the resonance capacitor 6, the resonance current '+(t) is controlled, and as a result, the load current is controlled.

本発明はこの原理を応用したもので、コンデンサ6の初
期充電電圧値を、直列に接続したダイオード20と共振
用コイル22、捷たは直列に接続したダイオード21と
共振用コイル23とにより、共振用コンデンサ5の電荷
を直流電源1,2に戻して、共振用コンデンサ5の初期
充電電圧値を制御し、出力を安定化しようとするもので
ある。
The present invention is an application of this principle, and the initial charging voltage value of the capacitor 6 is set to a resonance value by a diode 20 and a resonance coil 22 connected in series, or by a diode 21 and a resonance coil 23 connected in series. The purpose is to return the electric charge of the resonant capacitor 5 to the DC power supplies 1 and 2, control the initial charging voltage value of the resonant capacitor 5, and stabilize the output.

さて第3図に示した本発明の実施例の動作について第4
図の波形図を参照して説明する。
Now, let's talk about the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG.
This will be explained with reference to the waveform diagram in the figure.

第4図において、(a)はスイッチ素子3、(b)はス
イッチ素子4のタイミングチャートを示し、また(C)
のi+(t)はコンバータ・トランス901次巻線7に
流れる電流を、i 2 (t)はダイオード20寸たは
ダイオード21に流れる帰還電流を、そして■op(t
)は共振用コンデンサ6の両端電圧を示す〇第3図にお
いて、時刻t1のとき共振用コンデンサ5の初期充電電
圧値を〜vop2とする。時刻t 1カラt 4 (7
) 間、スイッチ素子3はオン、スイッチ素子4はオン
とすると、直流電源1のプラス側→スイッチーi子3→
コンバータ・トランス9の1次巻線7→共振コンデンサ
6→直流電源1のマイナス側というループで共振電流i
 + (t)が流れる。
In FIG. 4, (a) shows a timing chart of switch element 3, (b) shows a timing chart of switch element 4, and (C) shows a timing chart of switch element 4.
i + (t) is the current flowing to the primary winding 7 of the converter transformer 90, i 2 (t) is the feedback current flowing to the diode 20 or diode 21, and ■op(t
) indicates the voltage across the resonance capacitor 6. In FIG. 3, the initial charging voltage value of the resonance capacitor 5 at time t1 is ~vop2. Time t 1 color t 4 (7
), switch element 3 is on and switch element 4 is on, then the positive side of DC power supply 1 → switch-i element 3 →
Resonant current i flows through the loop of primary winding 7 of converter transformer 9 → resonant capacitor 6 → negative side of DC power supply 1
+ (t) flows.

共振用コンデンサ5の両端電圧vcp(t)は共振電流
i+(t)によって上昇し、時刻t4でV。plとなる
The voltage vcp(t) across the resonance capacitor 5 rises due to the resonance current i+(t), and reaches V at time t4. It becomes pl.

vopl  の値が直流電源1よシも大きな値になると
、共振用コンデンサ5→共振用コイル22→ダイオード
2o→直流電源1のループで帰還電流12(t) が流
れる。その結果、共振用コンデンサの初期充電電圧値は
V。pl からV。p2 へと変化する。
When the value of vopl becomes larger than that of the DC power source 1, a feedback current 12(t) flows in the loop of the resonant capacitor 5→resonant coil 22→diode 2o→DC power source 1. As a result, the initial charging voltage value of the resonance capacitor is V. pl to V. It changes to p2.

時刻j sのときスイッチ素子3がオフでスイッチ素子
4がオンとなれば、共振電流i、(t)は初期充電電圧
値をV。p2 として流れ始める。
If the switch element 3 is off and the switch element 4 is on at time js, the resonant current i,(t) changes the initial charging voltage value to V. It starts flowing as p2.

上記のような動作を繰り返す時、スイッチ素子3.40
周周期音変えることにより、共振用コンデンサ6の初期
充電電圧値V。p(t4)が変化するばかりでなく、共
振電流i j (t)の平均電流、即ち出力電流を変え
ることができる。即ち、出力を制御できることになる。
When repeating the above operation, switch element 3.40
By changing the periodic sound, the initial charging voltage value V of the resonance capacitor 6 can be determined. Not only p(t4) can be changed, but also the average current of the resonant current i j (t), that is, the output current can be changed. In other words, the output can be controlled.

以」二のことから、出力が上昇した時は周期Tを長く、
出力が下降した時は周期Tを短くすることにより、IJ
」力を一定に匍j御することができる。
From the second point, when the output increases, the period T is lengthened.
When the output decreases, by shortening the period T, IJ
” It is possible to control the force at a constant level.

なお、」二連の本発明の実施例においてはスイッチ素子
を2つもつハーフ・ブリッジ構成の直列共据型DO−D
Cコンバータについて示したが、スイッチ素子を4つも
つフル・ブリッジ構成の直列共据型DO−DCコンバー
タにおいても同様な効果が期待できることはもちろんの
ことである。
In addition, in the embodiment of the present invention, which is a double series DO-D with a half-bridge configuration having two switch elements,
Although the description has been made regarding the C converter, it goes without saying that a similar effect can be expected in a series co-installed DO-DC converter having a full bridge configuration having four switching elements.

さらに上述の本発明の実施例においては、コンバータ・
トランス9のもれインダクタンスLβを共振用コイルと
して利用したが、それとは別に共振用コイルを共振用コ
ンデンサ5と直列に接続することも可能である。
Furthermore, in the embodiment of the present invention described above, the converter
Although the leakage inductance Lβ of the transformer 9 is used as a resonance coil, it is also possible to connect a resonance coil in series with the resonance capacitor 5.

発明の効果 以上のように本発明によれば、簡単な構成により、直列
共振型DC−DCコンバータの特長を生かしながらも広
範囲の入出力変動に対して出力電圧を安定化し得る定電
圧電源装置を実現しうるもので、その工業的価値は著し
いものがある。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides a constant voltage power supply device that can stabilize the output voltage over a wide range of input/output fluctuations while taking advantage of the features of a series resonant DC-DC converter with a simple configuration. It is possible to realize this, and its industrial value is significant.

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

第1図は直列共振型DC−DCコンバータの基本的回路
構成図、第2図(a) 、 (b) 、 (c)は第1
図における各部の動作波形図、第3図は本発明の一実施
例の回路構成図、第4図(a) 、 (b) 、 (C
)は第3図における各部の動作波形図である。 1.2・・・・・・直流電源、3,4・・・・・・スイ
ッチ素子、6・・・・・・共振用コンデンサ、7・・・
・・・1次巻線、8・・・・・・2次−1,9・・・・
・・コンバータ・トランス、10整流回路、11・・・
・・・電解コンデンサ、12・・・・電気的負荷、13
・・・・・・制御回路、20,21・・・・・・ダイオ
ード、22.23・・・・・・共振用コイル。 第 1 図 1jAz図 第4図 方ノ
Figure 1 is a basic circuit diagram of a series resonant DC-DC converter, and Figures 2 (a), (b), and (c) are the basic circuit diagram of a series resonant DC-DC converter.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a), (b), (C
) is an operation waveform diagram of each part in FIG. 3. 1.2...DC power supply, 3,4...Switch element, 6...Resonance capacitor, 7...
...Primary winding, 8...Secondary -1,9...
・Converter transformer, 10 rectifier circuit, 11...
... Electrolytic capacitor, 12 ... Electrical load, 13
...Control circuit, 20, 21...Diode, 22.23...Resonance coil. 1st Figure 1jAz diagram Figure 4 direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力直流電源に対し、少なくともオン、オフ動作を行な
うスイッチ素子と共振用コンデンサおよび第1の変換ト
ランスの1次巻線を含めてなる直列接続回路を接続し、
前記第1の変換トランスの2次巻線に電気的負荷を接続
して直流電圧を供給するように構成した直列振型DC−
DCコンバータヲ具備し、かつ、ダイオードとコイルと
を直列に接続した回路を、前記共振用コンデンサより前
記入力直流電源に向かって電流が流れるように接続した
ことを特徴とする定電圧電源装置。
A series connection circuit including at least a switching element for on/off operation, a resonant capacitor, and a primary winding of a first conversion transformer is connected to an input DC power supply,
A series oscillator DC-type configured to connect an electrical load to the secondary winding of the first conversion transformer to supply a DC voltage.
A constant voltage power supply device comprising a DC converter and a circuit in which a diode and a coil are connected in series so that current flows from the resonance capacitor toward the input DC power supply.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61249706A (en) * 1985-04-30 1986-11-06 株式会社 豊田機販 Formwork device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61249706A (en) * 1985-04-30 1986-11-06 株式会社 豊田機販 Formwork device
JPH0310485B2 (en) * 1985-04-30 1991-02-13 Toyota Kihan Kk

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