JPS60152266A - インバ−タ式スイツチング電源回路 - Google Patents
インバ−タ式スイツチング電源回路Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はインバータの出力側に接続される変圧器の小形
、軽量化に好適なインバータ式スイッチング電源回路に
関するものである。
、軽量化に好適なインバータ式スイッチング電源回路に
関するものである。
インバータ式スイッチング電源回路の一例を第１図に示
す。この第１図において、１は直流電源、２〜５はスイ
ッチ素子、ここではペース電流ａ。
す。この第１図において、１は直流電源、２〜５はスイ
ッチ素子、ここではペース電流ａ。
ａ’＋ ｂ ＋ ｂ”を流すことによってオンするＮＰ
Ｎ形のトランジスタ、６〜９はダイオードである。この
場合、トランジスタ２，３および４，５は、各々そのコ
レクターエミッタ間を同方向に向けて直列接続された状
態で直流電源１の正、負極間にそれらと同極性に挿入さ
れている。またダイオード６〜９はトランジスタ２〜５
に逆電圧が加わらないようにトランジスタ２〜５のコレ
クターエミッタ間に各々逆並列に接続されており、これ
らトランジスタ２〜５およびダイオード６〜９でフルブ
リッジ型インバータＩＮＶ１’を構成している。
Ｎ形のトランジスタ、６〜９はダイオードである。この
場合、トランジスタ２，３および４，５は、各々そのコ
レクターエミッタ間を同方向に向けて直列接続された状
態で直流電源１の正、負極間にそれらと同極性に挿入さ
れている。またダイオード６〜９はトランジスタ２〜５
に逆電圧が加わらないようにトランジスタ２〜５のコレ
クターエミッタ間に各々逆並列に接続されており、これ
らトランジスタ２〜５およびダイオード６〜９でフルブ
リッジ型インバータＩＮＶ１’を構成している。
１０は１次巻線が上記インバータＩＮＶＩの出力端、す
なわちトランジスタ２，３の接続点およびトランジスタ
４，５の接続点間に接続された変圧器、１１〜１４は変
圧器１０の出力電圧を整流するダイオード、１５はダイ
オード１１〜１４による整流出力電圧を平滑する平滑コ
ンデンサ、１６は抵抗等の負荷である。
なわちトランジスタ２，３の接続点およびトランジスタ
４，５の接続点間に接続された変圧器、１１〜１４は変
圧器１０の出力電圧を整流するダイオード、１５はダイ
オード１１〜１４による整流出力電圧を平滑する平滑コ
ンデンサ、１６は抵抗等の負荷である。
次に上述回路の動作を第２図を併用して説明する。いま
、トランジスタ２，５０ペースＮ流ａ。
、トランジスタ２，５０ペースＮ流ａ。
ａ′訃よびトランジスタ３，４０ペース電流ｂ 、 ｂ
’が第２図に示すように交互に流れ、トランジスタ２．
５およびトランジスタ３．４が交互にオンしているもの
とする。この場合、トランジスタ２゜５がオンすると、
直流電源１の正極−トランジスタ２−変圧器１００１次
巻線−トランジスタ５−直流電源１の負極の経路で電流
が流れ、またトランジスタ３，４がオンすると、直流電
源１の正極−トランジスタ４→変圧器１００１次巻線−
トランジスタ３−直流電源１の負極の経路で電流が流れ
るので変圧器１００１次巻線に印加される電圧Ｖは第２
図に示すように交流電圧となる。この電圧Ｖは所定の電
圧に昇圧されて変圧器１００２次巻線に出力され、ダイ
オード１１〜１４で整流され、コンデンサ１５で平滑さ
れて負荷１６に供給される。
’が第２図に示すように交互に流れ、トランジスタ２．
５およびトランジスタ３．４が交互にオンしているもの
とする。この場合、トランジスタ２゜５がオンすると、
直流電源１の正極−トランジスタ２−変圧器１００１次
巻線−トランジスタ５−直流電源１の負極の経路で電流
が流れ、またトランジスタ３，４がオンすると、直流電
源１の正極−トランジスタ４→変圧器１００１次巻線−
トランジスタ３−直流電源１の負極の経路で電流が流れ
るので変圧器１００１次巻線に印加される電圧Ｖは第２
図に示すように交流電圧となる。この電圧Ｖは所定の電
圧に昇圧されて変圧器１００２次巻線に出力され、ダイ
オード１１〜１４で整流され、コンデンサ１５で平滑さ
れて負荷１６に供給される。
このようなインバータ式スイッチング電源回路において
出力電圧を変化させるには、インバータＩＮＶＩのオン
時間は一定にしておき、オフ時間に変化させる方法があ
り、この方法はオンする周波数が変化するので周波数制
御といわれる。すなわち、トランジスタ２，５および３
，４に第３図に示すようなベース電流ａ＋ａ’＋ｂ＋ｂ
’に流すと出力電圧が低下し、第２図に示し定場合に比
べて単位時間当たりに負荷１６に供給する電力は小さく
なる。
出力電圧を変化させるには、インバータＩＮＶＩのオン
時間は一定にしておき、オフ時間に変化させる方法があ
り、この方法はオンする周波数が変化するので周波数制
御といわれる。すなわち、トランジスタ２，５および３
，４に第３図に示すようなベース電流ａ＋ａ’＋ｂ＋ｂ
’に流すと出力電圧が低下し、第２図に示し定場合に比
べて単位時間当たりに負荷１６に供給する電力は小さく
なる。
一方、変圧器１０の鉄心の磁束密度Ｂは、印加電圧をＶ
、印加時間をｔ２巻線の巻回数ｋ ｎ ＋鉄心の断面私
金Ｓとすると、 −ｔ □、Ｓ ・・・・・・・・・（１） となる。すなわち、上記ｎとＳが一定のとき、Ｖとｔが
太き（なるとＢは大きくなり、ある値を越えると鉄心は
磁気飽和し、過大な励磁電流が流れる。このためトラン
ジスタ２〜５を破損させることもある。
、印加時間をｔ２巻線の巻回数ｋ ｎ ＋鉄心の断面私
金Ｓとすると、 −ｔ □、Ｓ ・・・・・・・・・（１） となる。すなわち、上記ｎとＳが一定のとき、Ｖとｔが
太き（なるとＢは大きくなり、ある値を越えると鉄心は
磁気飽和し、過大な励磁電流が流れる。このためトラン
ジスタ２〜５を破損させることもある。
一般には、インバータＩＮＶＩのオン期間全一定にして
オフ時間を変化する上記周波数制御では、Ｖ−ｔは一定
にでき、変圧器１０への印加電圧Ｖは第３図に示すＶの
実線で示す波形となり、鉄心も磁気飽和しないと考えら
れていた。
オフ時間を変化する上記周波数制御では、Ｖ−ｔは一定
にでき、変圧器１０への印加電圧Ｖは第３図に示すＶの
実線で示す波形となり、鉄心も磁気飽和しないと考えら
れていた。
ところが実際には第３図に示すＶの破線に示すような電
圧が変圧器１０に印加される。これは、変圧器１０の浮
遊容量に蓄積した電荷の影響によるものであるが、この
電圧によって変圧器１０の印加電圧時間積（Ｖ−ｔ）は
、インバータＩＮＶＩのオン期間だけ変圧器１０に電圧
が印加することとしたときよりも大きくなり、鉄心は磁
気飽和する。
圧が変圧器１０に印加される。これは、変圧器１０の浮
遊容量に蓄積した電荷の影響によるものであるが、この
電圧によって変圧器１０の印加電圧時間積（Ｖ−ｔ）は
、インバータＩＮＶＩのオン期間だけ変圧器１０に電圧
が印加することとしたときよりも大きくなり、鉄心は磁
気飽和する。
第３図に示ｊｖの破線に示すような電圧が変圧器１０に
印加しても鉄心が磁気飽和しないようにするには、前記
（１）式からｎあるいはｓ６大きくすればよいが、ｎあ
るいはＳを大きくすることは変圧器１０が大型化し、重
量が増大することとなるもので、従来、この点について
の改善が要望されていた口 本発明は上記のような要望に鑑みてなされたもので、イ
ンバータを周波数制御しても変圧器の印加電圧時間和ヲ
一定にするようにして変圧器の小型軽量化を計ったイン
バータ式スイッチング電源回路を提供することを目的と
する。
印加しても鉄心が磁気飽和しないようにするには、前記
（１）式からｎあるいはｓ６大きくすればよいが、ｎあ
るいはＳを大きくすることは変圧器１０が大型化し、重
量が増大することとなるもので、従来、この点について
の改善が要望されていた口 本発明は上記のような要望に鑑みてなされたもので、イ
ンバータを周波数制御しても変圧器の印加電圧時間和ヲ
一定にするようにして変圧器の小型軽量化を計ったイン
バータ式スイッチング電源回路を提供することを目的と
する。
本発明の具体的実施例全説明する前に、その原理につい
て述べておく。すなわち、インバータ式スイッチング電
源回路において、前述したように、インバータのオン期
間を一定にしたまま周波数制御した場合でもインバータ
のオフ期間に変圧器に電圧が印加し、変圧器の印加電圧
時間積が大きくなるが、これは次の理由による。変圧器
の巻線は一般には一層で巻かれることは少なく、特に変
圧比が大きい場合、２次コイルの層数は多くなる。
て述べておく。すなわち、インバータ式スイッチング電
源回路において、前述したように、インバータのオン期
間を一定にしたまま周波数制御した場合でもインバータ
のオフ期間に変圧器に電圧が印加し、変圧器の印加電圧
時間積が大きくなるが、これは次の理由による。変圧器
の巻線は一般には一層で巻かれることは少なく、特に変
圧比が大きい場合、２次コイルの層数は多くなる。
この層間には浮遊容量が存在し、第４図（，１のように
表わすことができる。また、これらの浮遊容量は等価回
路として第４図（ｂｌのように表わされ、さらに第１図
に示す回路を等価回路で表わせば第５図に示すようにな
る。第５図において、２］は直流電源およびインバータ
を等価回路で表わした周波数可変の交流電源、２２は等
価回路で表わした変圧器、２２ａ 、 ２２ｂは変圧器
２２の漏力、インダクタンス、２２ｃは励磁インダクタ
ンス、２２ｄは浮遊容量である。その他、１１〜１６は
箇１図と同様である。
表わすことができる。また、これらの浮遊容量は等価回
路として第４図（ｂｌのように表わされ、さらに第１図
に示す回路を等価回路で表わせば第５図に示すようにな
る。第５図において、２］は直流電源およびインバータ
を等価回路で表わした周波数可変の交流電源、２２は等
価回路で表わした変圧器、２２ａ 、 ２２ｂは変圧器
２２の漏力、インダクタンス、２２ｃは励磁インダクタ
ンス、２２ｄは浮遊容量である。その他、１１〜１６は
箇１図と同様である。
第５図に示す回路において、交流電源２１より励磁イン
ダクタンス２２ｃに図示極性の電圧が印加すると、浮遊
容量２２ ａと平泪コンデンサ１５は各々図示極性に充
電される。その後、交流電源２】による印加電圧が零に
なっても浮遊容Ｊ：２２ｄは充電されたままとなって変
圧器２２には電圧が印加したままとなる。その後、浮遊
容；ｌ ２２ ｄ Ｏ） 電荷は、図中矢印で示すよう
に、漏れインダクタンス２２ｂ＝励磁インダクタンス２
２ｃ→浮遊容ｔｉ２２ｄの経路で放電を開始するが、こ
の経路中の励磁インダクタンス２２ｃはインダクタンス
値が大きく、浮遊８ 量２２ ｄとによる振動周期も長
くなり、第３図に示ｆｖの破線に示すような電圧が変圧
器２２に印加されることと１．Ｃる。
ダクタンス２２ｃに図示極性の電圧が印加すると、浮遊
容量２２ ａと平泪コンデンサ１５は各々図示極性に充
電される。その後、交流電源２】による印加電圧が零に
なっても浮遊容Ｊ：２２ｄは充電されたままとなって変
圧器２２には電圧が印加したままとなる。その後、浮遊
容；ｌ ２２ ｄ Ｏ） 電荷は、図中矢印で示すよう
に、漏れインダクタンス２２ｂ＝励磁インダクタンス２
２ｃ→浮遊容ｔｉ２２ｄの経路で放電を開始するが、こ
の経路中の励磁インダクタンス２２ｃはインダクタンス
値が大きく、浮遊８ 量２２ ｄとによる振動周期も長
くなり、第３図に示ｆｖの破線に示すような電圧が変圧
器２２に印加されることと１．Ｃる。
そこで本発明は、浮遊容量２２ｄｌＣ蓄積した電荷をイ
ンバータのオフ期間に放電させ、インバータ（二 のオン期間以外は変圧器に′電圧が印加されないように
したものである。
ンバータのオフ期間に放電させ、インバータ（二 のオン期間以外は変圧器に′電圧が印加されないように
したものである。
以下、第６図ないし紀９図全参照して本発明の実施例ｆ
ｔ説明する。第６図は本発明によるインバータ式スイッ
チング回路の一実施例全示す図で、この第６図において
、第１図および第５図と同一符号は同一または相当部分
を示す。るはインバータＩＮＶＩのオフ期間に変圧器２
２０１次側または２次側、ここでは１次側を帰路する変
圧器短絡手段をもつトランジスタ２〜５０ベース電流ａ
＋ ａ’ 。
ｔ説明する。第６図は本発明によるインバータ式スイッ
チング回路の一実施例全示す図で、この第６図において
、第１図および第５図と同一符号は同一または相当部分
を示す。るはインバータＩＮＶＩのオフ期間に変圧器２
２０１次側または２次側、ここでは１次側を帰路する変
圧器短絡手段をもつトランジスタ２〜５０ベース電流ａ
＋ ａ’ 。
ｂ 、 ｂ’の制御回路である。
次に上述本発明回路の動作を第７図金併用して説明する
。制御回路２３により、トランジスタ２のペース電流ａ
ｆ流し始める時点では既にトランジスタ５のペース電流
ａ′が流れている。しかし、ペース電流ａが流ノコ、る
までトランジスタ２はオンしないので変圧器２２の印加
電圧Ｖは零である。晴姿ｔ１でペース電流ａが流れると
トランジスタ２はオンし、直流電源１の正極−トランジ
スタ２−変圧ｉ５２２の励磁インダクタンス２２ｃ→同
翻れインダクタンス２２ａ→トランジスタ５→直流電源
１の負極の経路で電流が流れ、変圧器２２に電圧Ｖが印
加され、負荷１６に電力が供給される。このとき、浮遊
容量２２ｄは図示極性で充電される。
。制御回路２３により、トランジスタ２のペース電流ａ
ｆ流し始める時点では既にトランジスタ５のペース電流
ａ′が流れている。しかし、ペース電流ａが流ノコ、る
までトランジスタ２はオンしないので変圧器２２の印加
電圧Ｖは零である。晴姿ｔ１でペース電流ａが流れると
トランジスタ２はオンし、直流電源１の正極−トランジ
スタ２−変圧ｉ５２２の励磁インダクタンス２２ｃ→同
翻れインダクタンス２２ａ→トランジスタ５→直流電源
１の負極の経路で電流が流れ、変圧器２２に電圧Ｖが印
加され、負荷１６に電力が供給される。このとき、浮遊
容量２２ｄは図示極性で充電される。
時点ｔ２でインバータＩＮＶ１’ｅオフするには、トラ
ンジスタ２のペース電流ａだけ遮断する。これによりト
ランジスタ２はオフし、前記直流電源１の正極→トラン
ジスタ２→変圧器２２の励磁インダクタンス２２ｃ→同
漏れインダクタンス２２ａ→トラン、ソフタ５−直流電
源１の負極なる回路が開いて負荷１６への電力供給は停
止する。一方、この時点ｔ２でベース諷流ｂ′が流され
、トラン・ゾスタ３がオンされろ。これにより、浮遊容
量２２ｄ→トランソスタ３→ダイオード９→変圧器２２
の漏れインダクタンス２２ａ−＋ＰＩ２２ｂ→浮遊容量
２２ｄの（経路で浮資浮量２２ｄの電荷は振動全開始す
る。また、浮遊各量２２ｄが逆充電すると、ペース電流
ａ′は継続して流れているのでトランジスタ５はオンし
たままであり、従って、浮遊容、Ｉｉ：２２ｄ→変圧器
２２のＩＷれインダクタンス２２ ｂ −＋ 同２２ａ
→トランジスタ５→ダイオード７→浮遊容１ｉｉ ２２
ｄの経路で振動イーる。これらの振動周期は主に浮遊容
１２２ｄと変圧器２２の酩ノＬインダクタンス２２ａ
、 ２２ｂの共振周波数で決まるが、漏れインダクタン
ス２２ａ 、 ２２ｂは励磁インダクタンス２２ｃに比
較すると非常に小さいので振動周期は短く、また、回路
の抵抗分によって減衰し・第７図のＶに示すよ５な波形
となる。
ンジスタ２のペース電流ａだけ遮断する。これによりト
ランジスタ２はオフし、前記直流電源１の正極→トラン
ジスタ２→変圧器２２の励磁インダクタンス２２ｃ→同
漏れインダクタンス２２ａ→トラン、ソフタ５−直流電
源１の負極なる回路が開いて負荷１６への電力供給は停
止する。一方、この時点ｔ２でベース諷流ｂ′が流され
、トラン・ゾスタ３がオンされろ。これにより、浮遊容
量２２ｄ→トランソスタ３→ダイオード９→変圧器２２
の漏れインダクタンス２２ａ−＋ＰＩ２２ｂ→浮遊容量
２２ｄの（経路で浮資浮量２２ｄの電荷は振動全開始す
る。また、浮遊各量２２ｄが逆充電すると、ペース電流
ａ′は継続して流れているのでトランジスタ５はオンし
たままであり、従って、浮遊容、Ｉｉ：２２ｄ→変圧器
２２のＩＷれインダクタンス２２ ｂ −＋ 同２２ａ
→トランジスタ５→ダイオード７→浮遊容１ｉｉ ２２
ｄの経路で振動イーる。これらの振動周期は主に浮遊容
１２２ｄと変圧器２２の酩ノＬインダクタンス２２ａ
、 ２２ｂの共振周波数で決まるが、漏れインダクタン
ス２２ａ 、 ２２ｂは励磁インダクタンス２２ｃに比
較すると非常に小さいので振動周期は短く、また、回路
の抵抗分によって減衰し・第７図のＶに示すよ５な波形
となる。
次に、変圧器２２に逆極性の電圧Ｖを印加するために時
点ｔ３でトランジスタ４をオンする。 このためベース
電流ｂ２流すが、その直前にトラン・ソスタ５をオフす
るためにペース電流ａ′ヲ遮断する・ペース電流ｂ Ｆ
、（流すとトランジスタ４がオンし、ペース電流ｂ′は
既に流れており、トランジスタ３はオンしているので、
直流電源１の正極→トランジスタ４→変圧器２２の漏れ
インダクタンス２２ａ→同励磁インダクタンス２２ｃ→
トランジスタ３−直流電源１の負極の経路で電流が流れ
ろ。従って、変圧器２２にはペース電流ａ＋ａ’に流し
た前述の場合とは逆極性の電圧Ｖが印加され、負荷１６
に電力が供給される。このとき、浮遊容量２２ｄは図示
極性とは逆の極性で充電される。
点ｔ３でトランジスタ４をオンする。 このためベース
電流ｂ２流すが、その直前にトラン・ソスタ５をオフす
るためにペース電流ａ′ヲ遮断する・ペース電流ｂ Ｆ
、（流すとトランジスタ４がオンし、ペース電流ｂ′は
既に流れており、トランジスタ３はオンしているので、
直流電源１の正極→トランジスタ４→変圧器２２の漏れ
インダクタンス２２ａ→同励磁インダクタンス２２ｃ→
トランジスタ３−直流電源１の負極の経路で電流が流れ
ろ。従って、変圧器２２にはペース電流ａ＋ａ’に流し
た前述の場合とは逆極性の電圧Ｖが印加され、負荷１６
に電力が供給される。このとき、浮遊容量２２ｄは図示
極性とは逆の極性で充電される。
時点ｔ４でインバータＩＮＶｌ全オフするには、ペース
電流すだけ遮断してトランジスタ４をオフする。これに
より上述通電経路は開き、負荷１６への電力供給は停止
する。このとき、浮遊容量２２ｄの電荷を放電させるた
めに同時にペース電流ａ′が流され、トランジスタ５が
オンされる。これにより、浮遊容量２２ｄ→変圧器２２
の漏れインダクタンス２２ｂ→同２２ａ→トランジスタ
５→ダイオード７→浮遊容量２２ｄなる閉回路と、浮遊
容量２２ｄ −）ランラスタ３→ダイオード９→変圧器
２２の漏れインダクタンス２２ａ→同２２ｂ→浮遊容量
２２ｄなる閉回路とが形成され、これら両開回路により
浮遊容量２２ｄの電荷は減衰振動し、零となる。
電流すだけ遮断してトランジスタ４をオフする。これに
より上述通電経路は開き、負荷１６への電力供給は停止
する。このとき、浮遊容量２２ｄの電荷を放電させるた
めに同時にペース電流ａ′が流され、トランジスタ５が
オンされる。これにより、浮遊容量２２ｄ→変圧器２２
の漏れインダクタンス２２ｂ→同２２ａ→トランジスタ
５→ダイオード７→浮遊容量２２ｄなる閉回路と、浮遊
容量２２ｄ −）ランラスタ３→ダイオード９→変圧器
２２の漏れインダクタンス２２ａ→同２２ｂ→浮遊容量
２２ｄなる閉回路とが形成され、これら両開回路により
浮遊容量２２ｄの電荷は減衰振動し、零となる。
以上のように上述実施例では、インパータエＮＶＩのオ
フ期間にインバータＩＮＶＩのトランジスタ３゜５をオ
ンすることにより変圧器２２０１次側を短絡し、変圧器
２２の浮遊容量２２ｄの残留電荷を減衰振動させる。従
って、インバータ■Ｎ■１のオフ期間に第３図Ｖの波線
で示すような電圧が変圧器２２に印加されることがなく
、変圧器２２の印加電圧時間租が一定となって変圧器２
２１ｒ：小型軽量化できる。
フ期間にインバータＩＮＶＩのトランジスタ３゜５をオ
ンすることにより変圧器２２０１次側を短絡し、変圧器
２２の浮遊容量２２ｄの残留電荷を減衰振動させる。従
って、インバータ■Ｎ■１のオフ期間に第３図Ｖの波線
で示すような電圧が変圧器２２に印加されることがなく
、変圧器２２の印加電圧時間租が一定となって変圧器２
２１ｒ：小型軽量化できる。
第８図は本発明回路の他の実施例を示す図で、この第８
図において、第６図と同一符号は同一または相当部分を
示す。３１ 、３２はスイッチ素子、ここではペース電
流ａ、ｂを流すことによってオンするＮＰＮ形のトラン
ジスタ、３３ 、３４はトランジスタ３１ 、３２に逆
電圧が加わらないようにトランジスタ３］ 、 ３２の
コレクターエミッタ間に各々逆並列に接続された夕゛イ
オードで、これらで１ツシユゾル型インバータＩＮＶＺ
を構成している。３５は１次巻線３５ａがセンタタラｆ
を有する変圧器、ここでは高圧変圧器、３５ｂはその２
次巻線、３５ｃは同じく浮遊容量、黒丸印は同極性を示
す。この場合、１次巻線３５ ａは、一端が前記トラン
ジスタ３Ｊのコレクターエミッタ間を介して、他端が前
記トランジスタ３２のコレクターエミッタ間を介して、
各々直流電源１の負極に接続され、センタタッグが直流
電源１の正極に接続されている。
図において、第６図と同一符号は同一または相当部分を
示す。３１ 、３２はスイッチ素子、ここではペース電
流ａ、ｂを流すことによってオンするＮＰＮ形のトラン
ジスタ、３３ 、３４はトランジスタ３１ 、３２に逆
電圧が加わらないようにトランジスタ３］ 、 ３２の
コレクターエミッタ間に各々逆並列に接続された夕゛イ
オードで、これらで１ツシユゾル型インバータＩＮＶＺ
を構成している。３５は１次巻線３５ａがセンタタラｆ
を有する変圧器、ここでは高圧変圧器、３５ｂはその２
次巻線、３５ｃは同じく浮遊容量、黒丸印は同極性を示
す。この場合、１次巻線３５ ａは、一端が前記トラン
ジスタ３Ｊのコレクターエミッタ間を介して、他端が前
記トランジスタ３２のコレクターエミッタ間を介して、
各々直流電源１の負極に接続され、センタタッグが直流
電源１の正極に接続されている。
３６は変圧器３５の１次巻線３５ａの両端間に挿入され
た全波整流回路で、ダイオード３６ａ〜３６ｄよりなる
。３７はスイッチ素子、ここではＮＰＮ形トランジスタ
で、ペース電流ｃｉ流すことにより整流回路３６の直流
側を短絡する。
た全波整流回路で、ダイオード３６ａ〜３６ｄよりなる
。３７はスイッチ素子、ここではＮＰＮ形トランジスタ
で、ペース電流ｃｉ流すことにより整流回路３６の直流
側を短絡する。
次に上述本発明回路の動作を第９図を併用して説明する
。制御回路乙により、トランジスタ３１または３２がオ
フのときはトランジスタ３７にベース電流Ｃ全流してト
ランジスタ３７をオンする。時点ｔ１でトランジスタ３
１にペース電流ａ’５流してトランジスタ３１ヲオンす
る。このときペース電流ｃは遮断してトランジスタ３７
はオフし、これにより直流電源１の正極→変圧器３５の
１次巻線３５ａ−＋）ランジメタ３１→直流電源１の負
極の経路で電流が流れ、変圧器３５０１次巻線３５ａに
黒丸印側が正の極性で電圧Ｖが印加され、負荷１６に電
力が供給される。
。制御回路乙により、トランジスタ３１または３２がオ
フのときはトランジスタ３７にベース電流Ｃ全流してト
ランジスタ３７をオンする。時点ｔ１でトランジスタ３
１にペース電流ａ’５流してトランジスタ３１ヲオンす
る。このときペース電流ｃは遮断してトランジスタ３７
はオフし、これにより直流電源１の正極→変圧器３５の
１次巻線３５ａ−＋）ランジメタ３１→直流電源１の負
極の経路で電流が流れ、変圧器３５０１次巻線３５ａに
黒丸印側が正の極性で電圧Ｖが印加され、負荷１６に電
力が供給される。
時点ｔ２でインバータＩＮＶ２’ｉオフするには、トラ
ンジメタ３１０ベース電流ａを遮断し、トランジスタ３
１ヲオフする。これにより、前記直流電源１′の正極→
変圧器３５０１次巻線３５ａ−＋ｈトランジスタ１→直
流電源１の負極なる回路が開き、負荷１６への電力供７
治は停止する。このとき、浮遊容量３５ｃは図示極性に
充電されているので、同時点ｔ２でペース４ｔＳ流ｃｔ
流してトランジスタ３７ヲオンにする。
ンジメタ３１０ベース電流ａを遮断し、トランジスタ３
１ヲオフする。これにより、前記直流電源１′の正極→
変圧器３５０１次巻線３５ａ−＋ｈトランジスタ１→直
流電源１の負極なる回路が開き、負荷１６への電力供７
治は停止する。このとき、浮遊容量３５ｃは図示極性に
充電されているので、同時点ｔ２でペース４ｔＳ流ｃｔ
流してトランジスタ３７ヲオンにする。
この結果、変圧器３５０１次巻線３５ａ−ダイオード３
６ｂ−＝４ランソスタ３７→ダイオード３６ｃ→１次巻
線３５ａなる閉回路が形成され、これにより浮遊容量３
５ｃの電荷は振動を開始する。この振動は浮遊容量３５
ｃと変圧器３５の漏れインダクタンスによるもので、こ
の際、漏れインダクタンスは一般に小さいので・振動周
期も短く、また回路中の抵抗によって減衰し、第９図Ｖ
に示すよ５１ヨ波形となる。
６ｂ−＝４ランソスタ３７→ダイオード３６ｃ→１次巻
線３５ａなる閉回路が形成され、これにより浮遊容量３
５ｃの電荷は振動を開始する。この振動は浮遊容量３５
ｃと変圧器３５の漏れインダクタンスによるもので、こ
の際、漏れインダクタンスは一般に小さいので・振動周
期も短く、また回路中の抵抗によって減衰し、第９図Ｖ
に示すよ５１ヨ波形となる。
ペース電流すを流してトランジスタ３２ヲオンにする場
合も前述トランジスタ３１ヲオンにする場合と同様で、
Ｒ−スミ流ｂａｈ流す時点ｔ３でトランジスタ３７をオ
フする。これにより、直流電源１の正極→変圧器３５の
１次巻線３３ａ→トランジヌタ３２−直流電源１の負極
の経路で電流が流れ、変圧器３５０１次巻８３５ ａに
黒丸印側が負の極性で電圧Ｖが印加され、負荷１６に電
力が供給される。
合も前述トランジスタ３１ヲオンにする場合と同様で、
Ｒ−スミ流ｂａｈ流す時点ｔ３でトランジスタ３７をオ
フする。これにより、直流電源１の正極→変圧器３５の
１次巻線３３ａ→トランジヌタ３２−直流電源１の負極
の経路で電流が流れ、変圧器３５０１次巻８３５ ａに
黒丸印側が負の極性で電圧Ｖが印加され、負荷１６に電
力が供給される。
時点ｔ４でインバータＩＮＶ２’ｔオフするには、ペー
ス電流すを遮断し、トランジスタ３２をオフする。
ス電流すを遮断し、トランジスタ３２をオフする。
これにより、前記直流電源１の正極→変圧器３５の１次
巻線３５ａ→トランジスタ３２→直流電源１の負極なる
回路が開き、負荷１６への電力供給は停止する。このと
き、浮遊容量３５ ｃは図示杼性とは逆の極性で充電さ
れているので、同時点ｔ４でベース電流ｃ金流してトラ
ンジスタ３７をオンにする。この結果、変圧器３５０１
次巻線３５ａ−ダイオード３６ｄ−トランジスタ３７→
ダイオード３６ａ→１次巻線３５ ａの閉回路が形成さ
れ、これにより浮遊容３’（３５ｃの電荷は第９図Ｖに
示−ｒように減衰振動１、放電Ｌ−Ｃ零となる。
巻線３５ａ→トランジスタ３２→直流電源１の負極なる
回路が開き、負荷１６への電力供給は停止する。このと
き、浮遊容量３５ ｃは図示杼性とは逆の極性で充電さ
れているので、同時点ｔ４でベース電流ｃ金流してトラ
ンジスタ３７をオンにする。この結果、変圧器３５０１
次巻線３５ａ−ダイオード３６ｄ−トランジスタ３７→
ダイオード３６ａ→１次巻線３５ ａの閉回路が形成さ
れ、これにより浮遊容３’（３５ｃの電荷は第９図Ｖに
示−ｒように減衰振動１、放電Ｌ−Ｃ零となる。
以上のように上述他の実施例では、ブツシュゾル型イン
バータＩＮＶ２と並列に変圧器３５０１次１則を短絡さ
せる回路を設け、この回路によってインバータＩＮＶ２
のオフ時に高圧変圧器３５の浮遊容量３５ｃの残留電荷
全減衰振動させる。従って、インバータＩＮＶ２のオフ
期間に第３図Ｖの波線で示すような電圧が変圧器２２に
印加されることがなく、変圧器２２の印加電圧時間積が
一定となって変圧器２２を小型軽量化できる。
バータＩＮＶ２と並列に変圧器３５０１次１則を短絡さ
せる回路を設け、この回路によってインバータＩＮＶ２
のオフ時に高圧変圧器３５の浮遊容量３５ｃの残留電荷
全減衰振動させる。従って、インバータＩＮＶ２のオフ
期間に第３図Ｖの波線で示すような電圧が変圧器２２に
印加されることがなく、変圧器２２の印加電圧時間積が
一定となって変圧器２２を小型軽量化できる。
なお、前記全波整流回路３６とトランジスタ３７からな
る短絡回路は変圧器３５０２次側に設けても上述と同様
の効果がある。また、この短絡回路は、インバータがプ
ッシュプル型であろうと、フルブリッジ型であろうと、
その他のものであろうと、上述実施例と同様に適用でき
、同様の効果をもつ。
る短絡回路は変圧器３５０２次側に設けても上述と同様
の効果がある。また、この短絡回路は、インバータがプ
ッシュプル型であろうと、フルブリッジ型であろうと、
その他のものであろうと、上述実施例と同様に適用でき
、同様の効果をもつ。
本発明はＸ線撮影装置用の高電圧電源回路のように、使
用される変圧器の変圧比が大きく、２次電圧が高く、浮
遊容量の影響が大きい場合に特に有用である。また、こ
のように２次電圧が高い場合には、前記短絡回路は変圧
器の１次側に設けられる。
用される変圧器の変圧比が大きく、２次電圧が高く、浮
遊容量の影響が大きい場合に特に有用である。また、こ
のように２次電圧が高い場合には、前記短絡回路は変圧
器の１次側に設けられる。
以・上述べたように本発明は、インバータのオフ期間に
変圧器を短絡するようにしたので変圧器の印加電圧時間
積が一定となり、その変圧器を小型軽量化することがで
きるという効果がある。
変圧器を短絡するようにしたので変圧器の印加電圧時間
積が一定となり、その変圧器を小型軽量化することがで
きるという効果がある。
例えば、出力２ＫＷ、駆動周波数２００〜２ＫＨｚ 、
インバータオン期間２２０μＳの高周波インバータへの
適用例における実験結果によれば、駆動周波数２ＫＨｚ
ＶＬおける鉄心磁束密度を１とすると、駆動周波数３
００Ｈｚではインバータオフ期間の印加電圧によって磁
束密度は約３．７となる。従って、鉄心断面積は駆動周
波数３００Ｈｚにおいても磁気飽和しないように選ぶ必
要がある。本発明によれば、インバータオフ期間には高
圧変圧器に′屯田が印加されないので、駆動周波数によ
らず、鉄心磁束密度は一定にできる。この１こめ、駆動
周波数２ＫＨｚにおいて磁気飽和しない鉄心断面積ｋＪ
べばよい。従って、本発明によれば、・これによらない
場合に比べ、鉄心断面積は約１／３．７でよく、この結
果、変圧器は１／２以下に小型化でき、重量も１７４程
度に軽量化できる。
インバータオン期間２２０μＳの高周波インバータへの
適用例における実験結果によれば、駆動周波数２ＫＨｚ
ＶＬおける鉄心磁束密度を１とすると、駆動周波数３
００Ｈｚではインバータオフ期間の印加電圧によって磁
束密度は約３．７となる。従って、鉄心断面積は駆動周
波数３００Ｈｚにおいても磁気飽和しないように選ぶ必
要がある。本発明によれば、インバータオフ期間には高
圧変圧器に′屯田が印加されないので、駆動周波数によ
らず、鉄心磁束密度は一定にできる。この１こめ、駆動
周波数２ＫＨｚにおいて磁気飽和しない鉄心断面積ｋＪ
べばよい。従って、本発明によれば、・これによらない
場合に比べ、鉄心断面積は約１／３．７でよく、この結
果、変圧器は１／２以下に小型化でき、重量も１７４程
度に軽量化できる。
第１図はインバータ式スイッチング電源回路の一例を示
す図、第２図および第３図は同回路の動作を説明するた
めのタイムチャート、第４図（ａＪおよび（ｂｉは第１
図中の変圧器の浮遊容量を説明するための回路図、第５
図は第１図に示した回路の等価回路図、第６図は本発明
によるインバータ式スイッチング電源回路の一実施例を
示す図、第７図は同回路の動作を説明するためのタイム
チャート、第８図は本発明回路の他の実施例を示す図、
＠９図は同回路の動作を説明するためのタイムチャート
で為る０ １・・・直流電源、２〜５ 、３］ 、 ３２ 、３７
・・・トランゾスタ、６〜９，１１〜１４ 、３３ 、
３／Ｉ・・・ダイオード、１０゜２２ 、３５・・・変
圧器、１５・・・平滑コンデンサ、１６・・負荷、２１
・・・周波数可変交流電源、ｚ３・・・制御回路、ＩＮ
Ｖｉ。 ＩＮＶ２−＝インバ２りｓ ａ ｇ ａ′Ｉｂ ＋ ｂ
’ ＨＯ”’ベース電流、■・・・変圧器印加電圧。 特許出願人 株式会社日立メディコ 〃 株式会社日立製作所 代理人弁理士 秋 本 正 実 ｘ、、ＮＶ２ 第２図 第３図 第４図 （０１（ｂ〕 第５図 ２ ＩＮＶｉ ＫジＩ
す図、第２図および第３図は同回路の動作を説明するた
めのタイムチャート、第４図（ａＪおよび（ｂｉは第１
図中の変圧器の浮遊容量を説明するための回路図、第５
図は第１図に示した回路の等価回路図、第６図は本発明
によるインバータ式スイッチング電源回路の一実施例を
示す図、第７図は同回路の動作を説明するためのタイム
チャート、第８図は本発明回路の他の実施例を示す図、
＠９図は同回路の動作を説明するためのタイムチャート
で為る０ １・・・直流電源、２〜５ 、３］ 、 ３２ 、３７
・・・トランゾスタ、６〜９，１１〜１４ 、３３ 、
３／Ｉ・・・ダイオード、１０゜２２ 、３５・・・変
圧器、１５・・・平滑コンデンサ、１６・・負荷、２１
・・・周波数可変交流電源、ｚ３・・・制御回路、ＩＮ
Ｖｉ。 ＩＮＶ２−＝インバ２りｓ ａ ｇ ａ′Ｉｂ ＋ ｂ
’ ＨＯ”’ベース電流、■・・・変圧器印加電圧。 特許出願人 株式会社日立メディコ 〃 株式会社日立製作所 代理人弁理士 秋 本 正 実 ｘ、、ＮＶ２ 第２図 第３図 第４図 （０１（ｂ〕 第５図 ２ ＩＮＶｉ ＫジＩ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 直流電源からの直流全交流に変換するインバータ
と、このインバータの交流出力が供給される変圧器と、
この変圧器の出力を整流する整流器と、この整流器の出
力を平滑して負荷に供給する平滑用コンデンサと、前記
インバータのオフ期間に前記変圧器の１次側および２次
側のいずれか一方を短絡する変圧器短絡手段とを具備す
ることを特徴とするインバータ式スイッチング電源回路
。 ２、前記インバータは、オン期間が一定で周波数が可変
のインバータであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の電源回路。 ３、前記インバータは、前記直流電源の正極に接続した
第１のスイッチ素子および前記直流電源の負極に接続し
た第２のスイッチ素子の直列回路と、この直列回路の第
１および第２のスイッチ素子に各々逆並列に接続した第
１および第２のダイオードと、前記直流電源の正極に接
続した第３のスイッチ素子および前記直流電源の負極に
接続した第４のスイッチ素子の直列回路と、この直列回
路の第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子の各
々に逆並列に接続した第３および第４のダイオードとを
備え、前記第１卦よび第２のスイッチ素子の接続点と、
前記第３および第４のスイッチ素子の接続点との間に前
記変圧器の一次側を接続するフルブリッジ型インバータ
であり、前記変圧器短絡回路は、前記第１および第３の
スイッチ素子と第２および第４のスイッチ素子のうちの
いずれか一方を同時にオンする手段であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の電源回路
。 ４、 前記変圧器短絡手段は、前記変圧器の１次側およ
び２次側のいずれか一方の両端間に接続した全波整流回
路と、この全波整流回路の直流側を短絡する第５のスイ
ッチ素子とを備えてなる変圧器短絡回路であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の電源
回路。 ５、 前記負荷はＸｉ管であり、前記変圧器短絡手段は
前記変圧器の１次側を短絡する手段であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちいずれか
に記載の電源回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004711A JPS60152266A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | インバ−タ式スイツチング電源回路 |
| US06/691,126 US4737974A (en) | 1984-01-17 | 1985-01-14 | Inverter type switching power supply with transformer and short circuit arrangement therefor |
| DE19853501298 DE3501298A1 (de) | 1984-01-17 | 1985-01-16 | Wechselrichterartig umschaltende energieversorgungsschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004711A JPS60152266A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | インバ−タ式スイツチング電源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152266A true JPS60152266A (ja) | 1985-08-10 |
| JPH0520991B2 JPH0520991B2 (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=11591465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59004711A Granted JPS60152266A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | インバ−タ式スイツチング電源回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4737974A (ja) |
| JP (1) | JPS60152266A (ja) |
| DE (1) | DE3501298A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008043007A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | スイッチング電源装置 |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| DE3612524A1 (de) * | 1985-04-15 | 1986-10-23 | Hitachi Medical Corp., Tokio/Tokyo | Energieversorgungsvorrichtung mit wechselrichterstufe |
| US4893227A (en) * | 1988-07-08 | 1990-01-09 | Venus Scientific, Inc. | Push pull resonant flyback switchmode power supply converter |
| US5187737A (en) * | 1990-08-27 | 1993-02-16 | Origin Electric Company, Limited | Power supply device for X-ray tube |
| DE69634323T2 (de) * | 1995-10-04 | 2006-04-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Schaltnetzteil |
| JP3318240B2 (ja) * | 1997-09-12 | 2002-08-26 | 松下電器産業株式会社 | スイッチング電源装置 |
| DE69940902D1 (de) | 1998-12-08 | 2009-07-02 | Panasonic Corp | Schaltnetzteil |
| US6927985B2 (en) * | 2001-07-17 | 2005-08-09 | Newton Scientific, Inc. | High voltage generator |
| JP4392746B2 (ja) * | 2003-05-23 | 2010-01-06 | 株式会社日立メディコ | Ｘ線高電圧装置 |
| DE102011087283A1 (de) * | 2011-11-29 | 2013-05-29 | Siemens Ag | Taktverfahren eines Serienresonanz-DC/DC-Stromrichters eines Mehrpunkt-Mittelfrequenz-Einspeisestromrichters eines Traktionsstromrichters |
| WO2013132727A1 (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | 富士電機株式会社 | 直流－直流変換装置 |
| DE102017121759A1 (de) * | 2017-09-20 | 2019-03-21 | Technische Hochschule Köln | Serienresonante Leistungsumwandlungsvorrichtung sowie Ansteuerverfahren |
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| DE2849575C2 (de) * | 1978-11-15 | 1986-03-06 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Getaktetes Netzgerät |
| US4424557A (en) * | 1981-12-28 | 1984-01-03 | General Electric Company | Full bridge PWM inverter with distributed device switching |
| US4504895A (en) * | 1982-11-03 | 1985-03-12 | General Electric Company | Regulated dc-dc converter using a resonating transformer |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP59004711A patent/JPS60152266A/ja active Granted
-
1985
- 1985-01-14 US US06/691,126 patent/US4737974A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-01-16 DE DE19853501298 patent/DE3501298A1/de active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128499A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-10 | Shimadzu Corp | X-ray apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008043007A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | スイッチング電源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3501298C2 (ja) | 1988-06-23 |
| JPH0520991B2 (ja) | 1993-03-23 |
| DE3501298A1 (de) | 1985-07-25 |
| US4737974A (en) | 1988-04-12 |
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