JPS6070967A - Dc power source circuit - Google Patents

Dc power source circuit

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Publication number
JPS6070967A
JPS6070967A JP18167783A JP18167783A JPS6070967A JP S6070967 A JPS6070967 A JP S6070967A JP 18167783 A JP18167783 A JP 18167783A JP 18167783 A JP18167783 A JP 18167783A JP S6070967 A JPS6070967 A JP S6070967A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
reactor
coil
diode
energy
Prior art date
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Pending
Application number
JP18167783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Nishida
西田 俊郎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6070967A publication Critical patent/JPS6070967A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Abstract

PURPOSE:To prevent the damage of a switch and to enhance the efficiency by providing a main coil of a driven reactor between the anode side of a diode for emitting energy and the switch, and feeding back the energy stored in the coil to an input power source. CONSTITUTION:A main coil 10b of a driven reactor is inserted between the anode side of a diode 4 for emitting energy and a switch 3, thereby suppressing di/dt when the switch 3 is closed. The energy stored in the main coil 10b of the driven reactor is fed back to an input power source 1 through another coil 10c of the driven coil during the ON period of the switch 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、人力として供給される直流電圧を、安定化す
るか、または他の直流電圧に変換して負荷側に供給する
ための直流電源回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a DC power supply circuit for stabilizing DC voltage supplied by human power or converting it into another DC voltage and supplying the converted DC voltage to a load side. It is related to.

〔従来技術〕[Prior art]

第1図、第2図は従来の電源回路の一種である入力直流
電圧を昇圧するブースタ形回路であり、図において、■
は入力直流電源、2は負荷、3〜6は上記ブースタ回路
を構成する部品であり、3はリアクトル6にエネルギー
を蓄積するためのスイッチ、4は該スイッチ3のオフ時
にリアクトル6に蓄積したエネルギーをコンデンサ5お
よび負荷2に放出するためのダイオードである。また、
第2図に示した回路は、上記第1図の回路を改良したも
のであり、図において、6b−10はスイソチ3のオフ
時の損失を低減する回路の構成部品であり、6bは上記
エネルギー蓄積用リアクトル6の1次コイル6aに密に
結合した2次コイル、7.8はダイオード、9はスイッ
チ3のオフ時のエネルギーバイパス用コンデンサ、10
は該コンデンサ9の放電時定数拡大用リアクトルである
Figures 1 and 2 show a booster type circuit that boosts the input DC voltage, which is a type of conventional power supply circuit.
is an input DC power supply, 2 is a load, 3 to 6 are components forming the booster circuit, 3 is a switch for storing energy in the reactor 6, and 4 is the energy stored in the reactor 6 when the switch 3 is turned off. This is a diode for discharging the voltage to the capacitor 5 and the load 2. Also,
The circuit shown in FIG. 2 is an improved version of the circuit shown in FIG. A secondary coil closely coupled to the primary coil 6a of the storage reactor 6, 7.8 a diode, 9 a capacitor for energy bypass when the switch 3 is off, 10
is a reactor for expanding the discharge time constant of the capacitor 9.

またi3.i4は上記スイッチ3およびダイオード4を
流れる電流、■3は上記スイッチ3の両端間の電圧、1
9はコンデンサ9に充、放電される電流である。
Also i3. i4 is the current flowing through the switch 3 and diode 4, 3 is the voltage across the switch 3, 1
9 is a current that is charged and discharged into the capacitor 9.

次に動作について説明する。まず第F図において、スイ
ッチ3をオンにすると、リアクトル6に電流が流れエネ
ルギーが蓄積される。この時、負荷2にはコンデンサ5
よりエネルギーが供給されており、ダイオード4は逆電
圧が印加されてオフとなる。
Next, the operation will be explained. First, in FIG. F, when switch 3 is turned on, current flows through reactor 6 and energy is stored. At this time, load 2 has capacitor 5.
More energy is being supplied to the diode 4, and a reverse voltage is applied to the diode 4, turning it off.

次にスイッチ3をオフにすると、リアクトル6に蓄積し
たエネルギーはダイオード4を通して負荷2およびコン
デンサ5に放出される。出力電圧はスイッチ3のオン/
オフ比で決定され、この種の回路は最も一般的なブース
タ回路であり、各部の動作波形を第4図に破線で示して
いる。
Next, when switch 3 is turned off, the energy stored in reactor 6 is released to load 2 and capacitor 5 through diode 4. The output voltage is when switch 3 is on/off.
This type of circuit, which is determined by the off-ratio, is the most common booster circuit, and the operating waveforms of each part are shown by broken lines in FIG.

次に、第1図の回路に、スイッチ3のオフ時の損失を低
減するための回路を追加した、第2図の回路動作につい
て説明する。令弟、−4図の時点tO〜t1のスイッチ
3のオン期間を見た場合、リアクトル6の1次コイル6
aには、スイッチ3を通して入力電圧が印加され、・印
側が十の逆起電力が発生する。従って、2次コイル6b
にも・印側が十の電圧が誘起され、コンデンサ9の電荷
は、リアクトル10のインダクタンスとコンデンサ9の
容量とで決まる時定数により負荷2に放電され、スイッ
チ3がオフ時のエネルギー吸収に備える。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 2, which is obtained by adding a circuit for reducing the loss when the switch 3 is turned off to the circuit shown in FIG. 1, will be described. Younger brother, if we look at the on period of switch 3 from time tO to t1 in Figure -4, the primary coil 6 of reactor 6
An input voltage is applied to a through the switch 3, and a back electromotive force of 0 is generated on the side marked with . Therefore, the secondary coil 6b
A voltage of 10 on the sign side is induced, and the charge in the capacitor 9 is discharged to the load 2 with a time constant determined by the inductance of the reactor 10 and the capacitance of the capacitor 9, and prepares for energy absorption when the switch 3 is turned off.

次に時点t1においてスイッチ3をオフにすると、リア
クトル6の1次コイル6aに流れていた電流は、スイッ
チ3と並列に接続されたダイオード7、コンデンサ9に
流れつつ減少する。この時、リアクトル6の2次コイル
6bに発生する電圧の極性は・印側が−で他方が十の方
向であり、スイッチ3のオフ時の1次コイル6aの電流
をコンデンサ9側に流れやすくすべく動作する。この結
果、スイッチ3のオフ時の該スイッチ3の両端電圧V3
のdv/dtは極めて小さくなり、第4図に示すような
リーケージインダクタンスによるサージSは除去でき、
スイッチング損失は極小となり、スイッチ3のオフ時の
負荷曲線もコンデンサ負荷的となる。そして時点t2に
おいてコンデンサ9は充電を完了し、リアクトル6の蓄
積エネルギーは、エネルギー放出用のダイオード4を通
して放出される。
Next, when the switch 3 is turned off at time t1, the current flowing through the primary coil 6a of the reactor 6 decreases while flowing through the diode 7 and capacitor 9 connected in parallel with the switch 3. At this time, the polarity of the voltage generated in the secondary coil 6b of the reactor 6 is -. It works as expected. As a result, the voltage V3 across the switch 3 when the switch 3 is off is
dv/dt becomes extremely small, and the surge S caused by leakage inductance as shown in Fig. 4 can be eliminated.
The switching loss becomes extremely small, and the load curve when the switch 3 is off also becomes like a capacitor load. At time t2, the capacitor 9 completes charging, and the energy stored in the reactor 6 is released through the energy release diode 4.

ここで動作モードが一般に言われるコンデンサインプッ
トモード(リアクトルに蓄積されたエネルギーは、各サ
イクル毎に完全に充放電され、リアクトルに電流が流れ
ていない期間ができるモード)の場合においては、第2
図の回路は問題なく動作するが、いわゆるチョークイン
プットモード(リアクトルの電流が連続のモード)の場
合、スイッチ3がオンした時エネルギー放出用ダイオー
ド4の逆回復時間の間、第4図の破線のように、スイッ
チ3のd i / d tが大きくなり、スイッチ3の
オン時の損失が大きくなり、該スイッチ3が破損に至る
という欠点があった。
In the case where the operation mode is generally called capacitor input mode (a mode in which the energy stored in the reactor is completely charged and discharged in each cycle, and there is a period in which no current flows through the reactor), the second
The circuit shown in the figure operates without problems, but in the case of the so-called choke input mode (mode in which the reactor current is continuous), when the switch 3 is turned on, during the reverse recovery time of the energy discharging diode 4, the dashed line in FIG. As a result, d i /d t of the switch 3 becomes large, and the loss when the switch 3 is turned on becomes large, resulting in damage to the switch 3.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、エネルギー放出用ダイオードのア
ノード側とスイッチとの間に従リアクトルの主コイルを
挿入して上記スイッチがオンした時のdi/dtを抑制
すると共に、スイッチオン期間に該従リアクトルの主コ
イルに蓄積されたエネルギーを該従リアクトルの別コイ
ルを通して入力電源に帰還することにより、チョークイ
ンプットモードの動作においても、スイッチング時の損
失を小さくでき、スイッチを破損させるようなことのな
い直流電源回路を提供することを目的としている。
This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and by inserting the main coil of a secondary reactor between the anode side of the energy emitting diode and the switch, when the switch is turned on, By suppressing di/dt and feeding back the energy accumulated in the main coil of the slave reactor during the switch-on period to the input power supply through another coil of the slave reactor, even in choke input mode operation, The purpose of the present invention is to provide a DC power supply circuit that can reduce loss and prevent damage to switches.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下この発明の一実施例について説明する。第3図にお
いて、10b、10cはそれぞれ時定数拡大用リアクト
ル10の1次コイル10aに結合させた2次コイルおよ
び3次コイルであり、上記2次コイルlObはエネルギ
ー放出用ダイオード4のアノード側とスイッチ3間に直
列に接続され、また3次コイル1’Ocは入力電源1に
並列に接続され、両コイル10b、IOCはその極性が
各々・印で示す方向になるように接続されている。11
はスイッチ3のオン時に、上記2次コイル1゜bに蓄積
されるエネルギーを、スイッチ3のオフ時に上記3次コ
イル10cを通して入力電源1へ帰還するためのエネル
ギー帰還用ダイオードである。
An embodiment of this invention will be described below. In FIG. 3, 10b and 10c are a secondary coil and a tertiary coil respectively coupled to the primary coil 10a of the time constant expansion reactor 10, and the secondary coil lOb is connected to the anode side of the energy emitting diode 4. It is connected in series between the switches 3, and the tertiary coil 1'Oc is connected in parallel to the input power source 1, and both coils 10b and IOC are connected so that their polarities are in the directions indicated by the marks. 11
is an energy feedback diode for returning the energy accumulated in the secondary coil 1°b when the switch 3 is on to the input power source 1 through the tertiary coil 10c when the switch 3 is off.

次に作用効果について説明する。Next, the effects will be explained.

まず、スイッチ3がオンの期間(時点10−11)、リ
アクトル6a、10bにはスイッチ3を通して電流が流
れ、エネルギーが蓄えられる。このときりアクドル10
cは・印の側に十電圧が誘起されているので、ダイオー
ド11はオフとなっている。
First, during the period when the switch 3 is on (time point 10-11), current flows through the switch 3 and energy is stored in the reactors 6a and 10b. At this time, Akudoru 10
Since a voltage of 10 is induced on the side marked with c, the diode 11 is off.

次にスイッチ3がオフになると、第2図の場合と同様に
、リアクトル6a、10bの電流は、ダイオード7、コ
ンデンサ9を通して流れ、該コンデンサ9を充電すると
共に、リアクトル10cは・印側が−となり、ダイオー
ド11がオンとなって、リアクトル10bの蓄積エネル
ギーは入力電源1に帰還される。そしてスイッチ3の電
圧は、(出力電圧)+(ダイオード4の電圧降下)+(
リアクトル10bの両端電圧)まで上昇し、リアクトル
6aのエネルギーはコンデンサ5.負荷2に放出される
。ここでスイッチ3に印加される電圧を抑えるために、
通常リアクトル10cと10bとの比を大きくとる方が
得策である。
Next, when the switch 3 is turned off, the current in the reactors 6a and 10b flows through the diode 7 and the capacitor 9, charging the capacitor 9, and the side marked with - becomes - in the reactor 10c, as in the case of FIG. , the diode 11 is turned on, and the energy stored in the reactor 10b is fed back to the input power source 1. And the voltage of switch 3 is (output voltage) + (voltage drop of diode 4) + (
The voltage across the reactor 10b rises to 5.0, and the energy in the reactor 6a is transferred to the capacitor 5. Discharged to load 2. Here, in order to suppress the voltage applied to switch 3,
Normally, it is better to increase the ratio of reactors 10c and 10b.

次に、スイッチ3がターンオンされた時、ダイオード4
の逆回復時間によるコンデンサ5からの逆流電流irは
、リアクトル10bにより抑制されると共に、コンデン
サ9とリアクトル10aによるコンデンサ9の放電時定
数も十分大きくとっであるので、第4図に示すように、
スイッチ3のオン時の電流i3のd i / d tは
十分小さくすることができる。
Next, when switch 3 is turned on, diode 4
The reverse current ir from the capacitor 5 due to the reverse recovery time is suppressed by the reactor 10b, and the discharge time constant of the capacitor 9 due to the capacitor 9 and the reactor 10a is also sufficiently large, so as shown in FIG.
d i /d t of the current i3 when the switch 3 is on can be made sufficiently small.

従ってこのような本実施例回路によれば、リアクトルに
連続して電流が流れるチョークインプットモードにおい
ても、スイッチ3のオン、オフ時における損失を小さく
することが可能となり、該スイッチ3を破損に至らしめ
ることもない。
Therefore, according to the circuit of this embodiment, even in the choke input mode where current flows continuously through the reactor, it is possible to reduce the loss when the switch 3 is turned on and off, and the switch 3 can be prevented from being damaged. I can't even close it.

なお、上記実施例では、ダイオードの逆方向電流抑制用
リアクトルとして、時定数拡大用リアクトルの別コイル
を使用したが、これは全く別のコアで構成しても良い。
In the above embodiment, a separate coil of the time constant expansion reactor was used as the reactor for suppressing the reverse current of the diode, but this may be configured with a completely different core.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、主リアクトルに流れ
る電流をスイッチによりオン、オフし、入力直流電圧を
安定化して負荷に供給する直流電源回路において、上記
スイッチに並列に、ダイオードとコンデンサと主リアク
トルの2次コイルとの直列回路からなる電流バイパス回
路を設けるとともに、上記スイッチとエネルギー放出用
ダイオードのアノード側間に従リアクトルの主コイルを
挿入して上記スイッチがオンしたときの該スイッチに流
れるd i / d tを抑制し、かつ該従リアクトル
の別コイルでもって該従リアクトルの主コイルに蓄積さ
れたエネルギーを電源に帰還させるより うにしたので、スイッチング時のオン損失、オフ損失共
極めて小さくでき、部品にかかるストレスを軽減でき、
信頼性を上げられると同時に、低損失。
As described above, according to the present invention, in a DC power supply circuit in which the current flowing through the main reactor is turned on and off by a switch, and the input DC voltage is stabilized and supplied to the load, a diode and a capacitor are connected in parallel to the switch. A current bypass circuit consisting of a series circuit with the secondary coil of the main reactor is provided, and the main coil of the secondary reactor is inserted between the above switch and the anode side of the energy emitting diode, so that when the switch is turned on, the main coil of the secondary reactor is By suppressing the flowing d i / d t and using a separate coil of the secondary reactor to return the energy accumulated in the main coil of the secondary reactor to the power supply, both on loss and off loss during switching are minimized. It can be made smaller and the stress on the parts can be reduced.
Improves reliability and reduces loss at the same time.

低発熱の直流電源回路が得られる効果がある。This has the effect of providing a DC power supply circuit with low heat generation.

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

第1図は一般的なブースタ回路を示す回路図、第2図は
スイッチオフ時の損失を低減するための回路を備えたブ
ースタ回路の回路図、第3図はこの発明の一実施例によ
る直流電源回路を示す回路図、第4図はその動作説明図
である。 1・・・入力直流電源、2・・・負荷、3・・・スイッ
チ、4・・・エネルギー放出用ダイオード、6・・・主
リアクトル、6a・・・1次コイル、6b・・・2次コ
イル、7・・・ダイオード、8・・・ダイオード(放電
回路)、9・・・コンデンサ、10・・・リアクトル(
放電回路)、10b・・・2次コイル(従リアクトルの
主コイル)、10c・・・3次コイル(従リアクトルの
別コイル)。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 0 第1図 特開昭GO−70967(4) 第4図
Fig. 1 is a circuit diagram showing a general booster circuit, Fig. 2 is a circuit diagram of a booster circuit equipped with a circuit for reducing loss at switch-off, and Fig. 3 is a direct current circuit diagram according to an embodiment of the present invention. A circuit diagram showing the power supply circuit, and FIG. 4 is an explanatory diagram of its operation. 1... Input DC power supply, 2... Load, 3... Switch, 4... Energy release diode, 6... Main reactor, 6a... Primary coil, 6b... Secondary Coil, 7...Diode, 8...Diode (discharge circuit), 9...Capacitor, 10...Reactor (
discharge circuit), 10b...secondary coil (main coil of the slave reactor), 10c...tertiary coil (another coil of the slave reactor). In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa 0 Figure 1 JP-A-Sho GO-70967 (4) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (11人力直流電圧を安定化して負荷に供給する直流電
源回路であって、主リアクトルの1次コイルに流れる電
流を切り回路をオフとするスイッチと、上記主リアクト
ルの1次コイルと負荷間に直列に接続され上記スイッチ
のオフ時に上記1次コイルに蓄積されたエネルギーを負
荷側に放出するためのエネルギー放出用ダイオードと、
上記スイッチに並列に接続され、ダイオードとコンデン
サと上記主リアクトルの1次コイルに上記スイッチのオ
フ時に上記コンデンサの電位を下げる方向に接続して結
合された2次コイルとの直列回路と、上記スイッチのオ
ン期間に上記コンデンサのエネルギーを放電させる放電
回路と、上記エネルギー放出用ダイオードのアノード側
とスイッチ間に接続された従リアクトルの主コイルと、
この従リアクトルの主コイルに結合され上記スイッチの
オフ時に該従リアクトルの主コイルに蓄積されたエネル
ギーを電源に帰還させる上記従リアクトルの別コイルと
を備えたことを特徴とする直流電源回路。
(11) A DC power supply circuit that stabilizes the human-powered DC voltage and supplies it to the load, with a switch that cuts off the current flowing to the primary coil of the main reactor and turns off the circuit, and a switch between the primary coil of the main reactor and the load. an energy release diode connected in series for releasing the energy accumulated in the primary coil to the load side when the switch is turned off;
A series circuit including a diode, a capacitor, and a secondary coil connected to the primary coil of the main reactor in a direction to lower the potential of the capacitor when the switch is turned off, which is connected in parallel to the switch, and the switch. a discharge circuit that discharges the energy of the capacitor during the on-period of the switch; a main coil of a secondary reactor connected between the anode side of the energy release diode and the switch;
A DC power supply circuit comprising: a separate coil of the slave reactor which is coupled to the main coil of the slave reactor and returns energy accumulated in the main coil of the slave reactor to the power source when the switch is turned off.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1953904A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-06 St Microelectronics S.A. Snubber circuit for a switch mode converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1953904A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-06 St Microelectronics S.A. Snubber circuit for a switch mode converter
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