JPS61124263A - スイツチングコンバ−タ - Google Patents

スイツチングコンバ−タ

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Publication number
JPS61124263A
JPS61124263A JP24350184A JP24350184A JPS61124263A JP S61124263 A JPS61124263 A JP S61124263A JP 24350184 A JP24350184 A JP 24350184A JP 24350184 A JP24350184 A JP 24350184A JP S61124263 A JPS61124263 A JP S61124263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carrier
switching
voltage
time
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24350184A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Sakurai
桜井 信男
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.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP24350184A priority Critical patent/JPS61124263A/ja
Publication of JPS61124263A publication Critical patent/JPS61124263A/ja
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
    • H02M3/145Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (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】 「発明の技術分野] この発明は、oc−oc変換のためのスイッチングコン
バータに関する。
[発明の技術的背景及びその問題点j oc−ocコンバータにおいて、入力電圧を一定として
出力電圧を可変とするものとして従来よりPWM(パル
ス幅変調)方式のスイッチングコンバータが知られてい
る。このPWM方式のコンバータにおいては、出力電圧
を減少させるためにはパルス幅を狭くする必要があるが
、実際にはパルスの立ち上がり時間、降下時間が有限で
あるので、パルス幅を狭くしてゆくとパルスが完全に立
ち上がる前に降下を開始する状態に達してしまい、スイ
ッチング素子を完全にドライブできなくなってしまうよ
うになる。そのためにパルス幅を狭くするには限界があ
り、出力を完全に零にする事ができないといった問題が
あった。
またPWM方式のコンバータでは、出力電圧を変えるた
めにはデユーティ比を変える必要があるが、デユーティ
比を変えると出力平均値も変わってしまい、スイッチン
グ素子間の結合に交流結合を用いる場合にはPWM信号
のプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値が変動し
、スイッチング素子のドライブ状態が変動してしまう問
題もあった。
[発明の目的] この発明は、この様な従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、デユーティ比一定のパルスを用いる事よりス
イッチング素子を完全にドライブする事ができ、交流結
合を用いてもドライブ状態が変動する事もなく、出力電
圧は最大から零まで連続的に変化させることのできるス
イッチングコンバータを提供する事を目的とする。
[発明の構成j この発明は、スイッチング素子を制御する事によりDC
−DC変換するスイッチングコンバータであって、直列
に接続された2個のスイッチング素子と、前記各スイッ
チング素子にドライブキャリアを与えるキャリア発振器
と、出力電圧を基準電圧と比較する比較器と、この比較
器の出力によって前記一方のキャリア発振器の信号を遅
延させる電圧制御信号遅延回路とを備え、前記スイッチ
ング素子の一方のオン、オフ動作を遅延させυ11II
Iをするようにして成る事を特徴とするスイッチングコ
ンバータである。
「発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の回路図を示している。ス
イッチング素子として1−ランジスタQI 。
Q2が直列に接続されており、各トランジスタQ「、Q
2のベースにはキせリア発@器1がらのドライブキャリ
アを伝達するためのキャリアトランス王1、丁2が接続
されている。キャリア1〜ランス王1はキャリア発振器
1に直接接続されてあり、キャリアトランスT2はキャ
リア発振器1に対して電圧制御遅延信号回路3を介して
接続されている。
前記、トランジスタQ+ 、Q2には平滑回路5が設け
られており、この平滑回路5はダイオードD、コイルし
およびコンデンサCから構成されている。
前記、電圧制御信号遅延回路3に対して電圧比較器7が
接続されている。この電圧比較器7はW滑回路5の出力
電圧を基準電圧と比較し、その電圧差によってキャリア
発振器1からキャリアトランスT2に与えるキャリアド
ライブ信号を遅延させるものである。
上記スイッチングコンバータの動作を次に説明する。こ
のコンバータでは1−ランジスタQ+、Q2が共に導通
する時にオンとなり、いずれか一方の1−ランジスタが
オフとなる時にスイッチ全体としてもオフとなる。
第2図に示すようにこのスイッチング回路のオン、オフ
に同期して点Eには電流isが流れ、逆にダイオードD
についてはスイッチング回路がオフの時に電流IDが流
れる。従って平滑回路5の出力として電流 iLが得ら
れる。この出力電流はiLは、スイッチング回路のオン
時間が長い程高くなり、オン時間が短ければ低くなり、
更にオン時間がない時には零出力となる。
次に、第3図乃至第6図をもとにスイッチングトランジ
スタQ+ 、Q2’のスイッチング動作について説明す
る。2個のスイッチングトランジスタQ+ 、Q2が直
列に接続され、各ベースにキャリアトランスTI 、1
−2からそれぞれドライブキャリア信号1、キャリア信
号2が与えられるものとする。この時のトランジスタの
入力側端子C1出力側端子E間の導通状態は次の様にな
る。
〈△)流通角最大時 電圧比較器7において基準電圧に対する直流電圧出力が
充分低い場合、第4図に示すように電/−4−制御信号
遅延回路3は遅延時間を零とし、キt・リアトランス丁
2にキャリアトランス]I と同期したドライブキャリ
ア信号を与える。従ってキャリア信@1とキャリア信号
2とは同期し、CE間はキャリア信号1.2のハイレベ
ル時開Tonと同じ長さだけ導通する。このため、この
スイッチングコンバータの直流出力は最大値を与えるの
で6うる。
<8>流通角中間時 基準電圧との比較において出力電圧を低くわさえる必要
がある場合、第5図に示すように電圧コユリ御信号遅延
回路3はキャリア発振器1からの(Jライブキャリア信
号2の位相をαだ1)遅延させてキャリアトランスT2
に与える。そのL二めギヤ1,1ア信号1に対してキャ
リア信号2はαだけ遅延(、・、両キャリア信号1.2
の重なり合う時間tonはキャリア信号1のハイレベル
時間Tonに比べてα分だけ短くなっている。
このton時間だけGE間は導通し、流通角最大の場合
に比べて低い出力電圧を与えるのである。
そしてこの出力電圧は02間の導通時間によって大小変
更する事ができ、電圧制御信号遅延回路3による遅延時
間αの制御により大小を制御する事ができる。
(C)流通角零時 第6図に示すようにキャリア信号1に対しキャリア信号
2の位相が完全にずれて互いに重なり合う時間がない時
には02間の導通状態は得られず、出力電圧は零となる
この様にして流通角最大から流通角零までの間、電圧制
御信号遅延回路3による遅延時間の変更により任意の直
流出力を得る事ができるのである。
しかしながら、キャリア発振器1から与えられるドライ
ブキャリアのデユーティ比は最大で50%であるため、
流通角も最大で50%である。
そこで、流通角が50%以上必要である場合、上記スイ
ッチングトランジスタQ+ 、Qlの1組だけでは達成
できず、2組以上を並列に接続することより、より大き
い流通角を得る必要がある。
第7図乃至第10図は2組のスイッチング素子を並列に
用いた実施例を示すものである。つまり、第7図に示す
ように直列に接続されたトランジスタQ1、Qlとトラ
ンジスタQ3、Q4の2組を端子CE間に並列に接続し
、各トランジスタQ+〜Q4に対して個別にキャリア信
号1.2.3.4を与える様にしたものである。そして
キャリア信号1とキャリア信号3、キャリア信号2とキ
ャリア信号4とはそれぞれ位相が180°ずれる様に設
定されている。
このスイッチング回路においては、キャリア信号1.2
にハイレベル信号が用いられるとトランジスタQ+ 、
Qlが導通して02間に電流が流れ、またキャリア信号
3.4にハイレベル信号が与えられるならばトランジス
タQ3 、Q4が導通してCF@に電流が流れる。その
ため、トランジスタQ+ 、Qlの紺と03 、Q4の
組との一方が不導通状態であっても、他方が導通状態で
あるならば02間に電流を流すことができるのである。
この動作を次にタイムチャートをもとに説明する。
(A)流通角最大時 第8図に示すようにキャリア信号1.2が完全に同期し
、それと180°位相のずれたキャリア信号3.4が同
期している場合、02間はトランジスタQ1、Qlの導
通時t1 とトランジスタQ3、Q4の導通時t2にお
いてTon時間時間C合間通させる。従って、デッドタ
イム7’dを除き、02間は常に導通状態にあり、高い
直流出力電圧を得る事ができるのである。
(B)流通角中間時 第9図に示すようにキャリア信号1に対してキャリア信
号2の位相がずれ、α時間だけ遅延している場合、to
n時間だけ両キャリア信号1.2のハ1ルベル時間は重
なり合い、1−ランジスタQ1、Qlの導通時間もto
nとなる。そしてこのQl、Qlの導通時間が経過した
後、キャリア信号3.4についても位相差α分だけ短い
ton時間だけトランジスタQ3 、Q4が導通し、0
2間をton時間だけ導通させる。こうしてトランジス
タQ+ 、Qlの組と03 、Q4の組とが交互に02
間をt。
n時間だけ導通させる。この導通時間tonは]−on
に対してα時間だけ短いため、直流出力として得られる
電圧ら流通角最大の場合に比べて低いらのとなる。そし
てこの出力値の制御は、位相差αを電圧制御信号遅延回
路3において制御する事により変化させる事ができる。
(C)流通角零時 第10図に示すように各組のキャリア信号1.2、キャ
リア信号3.4の位相差を180°に設定するならば互
いのハイレベル時間が重なり合う事がなく、トランジス
タQ1、Ql、トランジスタQ3 、Q4の組がいずれ
も同時に導通する時がなく、02間が導通される時はな
い。従って出力電圧は常に零になる。
尚、上記実施例ではスイッチング素子の直列接続を2組
並列に接続したものを示したが、流通角が0〜100%
の制御を必要とする場合には、3組並列とし、それぞれ
の組にO〜33.3%の範囲を受は持たせるようにする
ならば、応答速度を速め、安定度を高めた制御が行える
。またそれ以上の組を並列に接続して制御を行う事も可
能である。
[発明の効果] この発明は、直列に接続した2個のスイッチング素子に
対して、電圧制御信号遅延回路を介してキャリア発振器
の信号を接続するようにしているため、両スイッチング
素子に与えるドライブキャリア信号の遅延時間の制御に
より導通時間を変化させる事ができ、両ドライブキャリ
ア信号が完全に同期した流通角最大の状態からドライブ
キャリア信号の位相が完全にずれた流通角層の状態まで
スイッチング素子の導通時間をHJ illする事がで
きる。また一定のデユーティ比のドライブキャリアを用
いて各スイッチング素子を完全にドライブする事ができ
、交流結合を用いてもドライブ状態を一定に保つ裏がで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図は同上の
動作を説明するタイムチルート、第3図は同上実施例に
用いられるスイッチング回路の例を示す回路図、第4図
乃至第6図は同上スイッチング回路の動作を示すタイム
チャート、第7図は他の実施例のスイッチング回路の回
路図、第8図乃至第10図は上記実施例の動作を示すタ
イムチャートである。 Q1〜Q4・・・トランジスタ、 T+q 丁2・・・キャリアトランス、1・・・キャリ
ア発振器、 3・・・電圧制御信号遅延回路、 5・・・平滑回路、 7・・・比較器。 2ぞ一二′:・。 代理人 弁理士 三 好 保 男甲バ・“害1+13)
、fi\ジ・。 第1区 第2図       第3図 N 第4図 第5図 第6図 晩・1□ 手続補正書く自発) 昭和60年12月8日 特許庁長官  宇 賀 道 部  殿 1、事件の表示   特願昭 59−243501号2
、発明の名称   スイッチングコンバータ3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 住所(居所) 神奈川県伊勢原市石田200番地氏名(
名称) 株式会社 ア マ ダ 代表者天田満明 4、代理人 住 所    〒105東京都港区虎ノ門1丁目2番3
号虎ノ門第−ビル5階 電話 東京(504) 3075・3076・3077
番5、補正の対象 (1)  明細書 (2)  図面 6、補正の内容 (1)  特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 (2)  図面のうち、第1図を別紙のとおり補正する
。 (3)  明細13ページの11行目「この発明は、・
・・」から4ペ一ジ1行目「・・・コンバータである。 」までを、次の文章のとおり補正する。 [この発明は、スイッチング素子を制御することにより
DC−DC変換するスイッチングコンバータであって、
2つのスイッチング素子を直列に接続し、各スイッチン
グ素子のドライブキャリアの相対位相を変えることによ
り、前記スイッチング素子の流通時間を変えることを特
徴とするスイッチングコンバータである。」 (4)  明細書4ペ一ジ11行目の「電圧制御遅延信
号回路」を、「電圧制御信号遅延器」に補正する。 (5)  明細書4ペ一ジ17行目、6ペ一ジ6行目か
ら7行目にかけて、16行目から17行目にかけて、7
ペ一ジ7行目、16行目、10ページ9行目および12
ペ一ジ13行目の「電圧制御信号遅延回路」を、[電圧
制御信号遅延器」に補正する。 (6)  明細書4ペ一ジ19行目「その電圧差・・・
」から5ペ一ジ2行目「遅延させるものである。」まで
の文章を、次の文章のとおり補正する。 [その2つの入力電圧差に比例した出力電圧を電圧制御
信号遅延器3に与えて、キャリア発振器1からキャリア
トランスT2に与えるキャリアドライブ信号の遅延時間
を変化させるものである。」(7)  明細@5ページ
12行目の「この出力電流は」を、「この出力電流」に
補正する。 (8)  明細書11ペ一ジ9行目の「電圧制御信号遅
延回路」を、[位相制御回路Jに補正する。 (9)明細書11ペ一ジ12行目の「遅延時間」を、「
相対位相」に補正する。 特許請求の範囲 「スイッチング素子を制御することによりDC−DC変
換するスイッチングコンバータであって、2つのスイッ
チング素子を直列に接続し、各スイッチング素子のドラ
イブキャリアの相対位相を変えることにより、前記スイ
ッチング素子の流通時間を変えることを特徴とするスイ
ッチングコンバータ」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スイッチング素子を制御することによりDC−DC変換
    するスイッチングコンバータであって、直列に接続され
    た2個のスイッチング素子と、前記各スイッチング素子
    にドライブキャリアを与えるキャリア発振器と、出力電
    圧を基準電圧と比較する比較器と、この比較器の出力に
    よつて前記一方のキャリア発振器の信号を遅延させる制
    御をする電圧制御信号遅延回路とを備え、前記スイッチ
    ング素子の一方のオン、オフ動作を遅延させる制御をす
    るようにして成ることを特徴とするスイッチングコンバ
    ータ。
JP24350184A 1984-11-20 1984-11-20 スイツチングコンバ−タ Pending JPS61124263A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006211854A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 直流電源装置
JP2016226222A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社ダイヘン 電源装置及び溶接用電源装置

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