JPS62185560A - Dc/dcコンバ−タ装置 - Google Patents

Dc/dcコンバ−タ装置

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JPS62185560A
JPS62185560A JP2741186A JP2741186A JPS62185560A JP S62185560 A JPS62185560 A JP S62185560A JP 2741186 A JP2741186 A JP 2741186A JP 2741186 A JP2741186 A JP 2741186A JP S62185560 A JPS62185560 A JP S62185560A
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JP
Japan
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output
circuit
coil
switching
switching element
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JP2741186A
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Inventor
Yoshio Tanaka
芳夫 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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DC電源出力をスイッチング出力してフィル
タに通すことによりDC出力を得るDC/DCC/式−
タ装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点コ 従来よりD C/D Cコンバータ装置の基本回路とし
ては、バック型、ブースト型、バックφブースト型等種
々の回路があるか、ここではバック型のDC/DCC/
式−タ装置を代表させて説明する。第3図にその基本回
路構成を示す。
第3図において、図中E1はDC電源で、このDC電源
E1のDC出力はコイルL1及びコンデンサC1よりな
り、後段の電力スイッチングによる発生雑音を抑制する
入力フィルタを介して電力スイッチングトランジスタQ
1に供給される。このトランジスタQ1は駆動制御装置
Ulからの制御パルスに応じて入力DC電流をスイ・ソ
チングするもので、Q1オン時の電流及びQ1オフ時の
フライホイールダイオードCRIからの帰還電流はコイ
ルL2及びコンデンサC2よりなる出力フィルタによっ
てリップルが抑圧されて負荷Rl、へ導出される。
ところで、上記回路では出力電流からり・ソプルを完全
に除去することはできない。すなわち、第4図において
Tl、T3.・・・期間に駆動制御装置U1からの制御
パルスによりトランジスタQ1かオン状態となり、T2
.T4.・・・期間には制御ノくルスによりトランジス
タQ1がオフ状態となったとする。トランジスタQ1の
コレクタ・エミ・ツタ間電圧VCEは同図(a)に示す
ようになる。ここで、トランジスタQ1のオン期間には
チョークコイルL2によりトランジスタQ1の出力電流
I01は、同図(b)に示すように、 (Δt−Tl、T3.・・・) の勾配で増加する。また、トランジスタQ1のオフ期間
にはコイルL2にQlのオン期間に蓄積されたエネルギ
ーが放出されるため、フライホイールダイオードCRI
によって出力フィルタのコンデンサC2から帰還される
帰還電流103は、同図(C)に示すように、オン期間
とは逆に、(Δt=T2.T4.・・・) の勾配で減少する。したがって、トランジスタQ1の出
力電流101と帰還電流103を重畳したコイルL2の
出力電流Iは、同図(d)に示すように、変化幅Δ■の
連続した脈動電流となり、この電流■がコンデンサC2
及び負荷RLに導出されるため、リップル電圧が発生す
る。
このようなことはスイッチング制御型の全てのDC/D
Cコンバータ装置に言えることであり、DC電圧をスイ
ッチング出力して再びDC電圧に変換するため、出力電
圧に出力フィルタでは除去できないリップル成分が重畳
されてしまう。
[発明の目的コ この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、ゼロ出力リップル化を実現して極めて精度良く
出力電圧を安定させることのできるD C/D Cコン
バータ装置を提供することを目的とする。
[発明の概要] すなわち、この発明に係るDC/DCコンバータ装置は
、直流電源と、この直流電源出力を第1の制御信号に応
じてスイッチング出力する第1のスイッチング素子と、
第1のコイルと第1のコンデンサからなり前記第1のス
イッチング素子の出力を入力してリップル成分を抑圧す
る出力フィルタと、出力電流を前記第1のスイッチング
素子の非導通時に前記第1のコイルに帰還する第1の帰
還路と、前記直流電源出力を入力して第2の制御信号に
応じてスイッチング出力する第2のスイッチング素子と
、この第2のスイッチング素子の出力が印加され、前記
第1のコンデンサと共に第2のスイッチング素子出力の
リップル分を抑圧する第2のコイルと、前記第2のスイ
ッチング素子の非導通時に出力電流を前記第2のコイル
に帰還する第2の帰還路と、前記第1及び第2の制御信
号を互いに逆位相にして生成しそれぞれ前記第1及び第
2のスイッチング素子に供給する制御信号生成回路とを
具備したことを特徴とするものである。
[発明の実施例] 以下、第1及び第2図を参照してこの発明の一実施例に
ついて詳細に説明する。尚、第1図において第3図と同
一部分については同一符号を付して示し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
第1図はこの発明を適用したバック型のDC/DCコン
バータの構成を示すものである。すなわち、このDC/
DCコンバータ装置は前記コイルL2の出力端とコンデ
ンサC2の入力端間に電流加算用ダイオードCR3を介
在させ、さらに前記スイッチングトランジスタQ1、フ
ライホイールダイオードCR1、コイルL2及び上記ダ
イオードCR3よりなるスイッチング回路(第1の回路
とする)と同一回路(第2の回路とする)をコンデンサ
C1の出力端及びコンデンサC2の入力端間に並列に接
続したものである。つまり、図中Q2は電力スイッチン
グトランジスタ、CR2はフライホイールダイオード、
L3はコンデンサC2と共に出力フィルタを構成するコ
イル、CR4はL3の電流加算用ダイオードである。上
記各スイッチングトランジスタQl、C2に対し、駆動
制御装置U2は互いに逆位相の制御パルスPL、P2を
供給するようになっており、またU2はパルス幅制御に
より出力電圧を検出して出力電圧の安定化ができるよう
になっている。
上記のような構成において、以下第2図を参照してその
動作について説明する。
まず、第2図において期間Tl、TIT5゜・・・で駆
動制御装置U2から出力される制御パルスPIがQlを
オン駆動、R2がC2をオフ駆動するレベルとなってそ
れぞれトランジスタQl。
C2に供給され、期間T2.T4.TO,・・・て駆動
制御装置U2から出力される制御パルスP1がQlをオ
フ駆動、R2がQlをオン駆動するレベルとなってそれ
ぞれトランジスタQl、Q2に供給されたとすると、ト
ランジスタQ1は期間Tl。
T3.T5.・・・でオン状態、期間T2.T4゜T6
.・・・でオフ状態となり、逆にトランジスタQ2は期
間T2.T4.TB、・・・でオン状態、期間 Tl、
T3.T5.・・・でオフ状態となる。すなわちトラン
ジスタQ1..Q2の各コレクタ・エミッタ間電圧VC
E1. 、 VCE2はそれぞれ第2図(a)、(b)
中実線で示すような電圧波形となる。
直流電圧E1はLL、C1による入力フィルタを介して
第1及び第2の回路から交互に導出される。各トランジ
スタQl、Q2のスイッチングによるオン期間中のL2
.L3の電流101.IO2はそれぞれ同図(c)、(
d)中実線で示すように、(Δt=TI 、T3 、T
5 、 ・・・)(Δt=T2.T4.TB、・・・) の勾配で増加する。一方、各トランジスタQl。
C2のスイッチングによるオフ期間中にコイルL2.L
3に流れるフライホイールダイオードCRI、CR2に
よる帰還電流108.IOAは、それぞれ同図(e)、
(f)中実線で示すように、(Δt=TI 、T3 、
T5 、・・・)(Δt=T2.T4.T6.・・・) の勾配で減少する。したがって、Qlのオン・オフ1周
期にL 2に流れる電流■1はIOlとIO3,102
と104をそれぞれ加算したものとなり、それぞれ同図
(g)、(h)中実線で示すような脈動電流となる。と
ころが、第1及び第2の回路がそれぞれ同一回路構成で
あり、互いに逆位相の制御パルスPi、P2でスイッチ
ング制御されることから、L2.L3を流れる脈動電流
も互いに逆位相の関係にある。このため、両型流11.
12をCR1,CR2により加算した出力電流■3は、
If、12のリップル成分が互いに打消し合うので、同
図(i)中実線で示すようにゼロリップルの電流となる
。つまり、出力電圧もゼロリップルとなる。この場合、
第1及び第2の回路から交互に出力電流が導出されるの
で、出力電流が従来の2倍となり、これによって定格出
力電力は従来の2倍となる。
尚、入力変動または出力変動に対しては、その変化分に
対応して制御パルスPL、P2の各パルス幅を制御すれ
ば、出力電圧を容易に安定化することができる。その−
例を第2図中点線で示す。
したがって、上記のように構成したDC/DCコンバー
タ装置は、出力フィルタのインダクタンス中に流れる脈
動電流に着目し、第1及び第2の回路によって互いに逆
位相の脈動電流を得て両者の差分をとるように合成する
ことにより、ゼロリップルの出力を得ることができる。
この場合、出力フィルタの容量を小さくすることができ
るので、小型化を容易に実行することができ、また出力
型流が2倍となるため、定格出力電力を2倍まで拡張さ
せることができる。
尚、上記実施例では制御パルスPL、P2のパルス幅が
等しくない場合で説明したが、互いのパルス幅を等しく
することによりリップル分をより軽減することができる
。また、上記実施例ではバック型DC/DCコンバータ
装置の場合について説明したが、以上のことはスイッチ
ング制御による他の方式のDC/DCC/式−タ装置に
ついても適用することができる。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、1つの出力チョ
ークコイルに流れる電流を逆位相で加算することにより
ゼロ出力リップル化を実現したDC/DCC/式−タ装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るDC/DCC/式−タ装置の一
実施例を示すブロック回路構成図、第2図は同実施例の
動作を説明するだめのタイミングチャート、第3図は従
来のバック型DC/DCコンバータ装置の回路構成を示
すブロック回路図、第4図は従来の装置の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。 El・・・DC電源、L1〜L3・・・コイル、CI。 C2・・・コンデンサ、Ql、Q2・・・電力スイッチ
ングトランジスタ、CRI、CR2・・・フライホイー
ルダイオード、CR3,CR4・・・電流加算用ダイオ
ード、RL・・・負荷。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源と、前記直流電源出力を第1の制御信号に応じ
    てスイッチング出力する第1のスイッチング素子と、第
    1のコイルと第1のコンデンサからなり前記第1のスイ
    ッチング素子の出力を入力してリップル成分を抑圧する
    出力フィルタと、出力電流を前記第1のスイッチング素
    子の非導通時に前記第1のコイルに帰還する第1の帰還
    路と、前記直流電源出力を入力して第2の制御信号に応
    じてスイッチング出力する第2のスイッチング素子と、
    この第2のスイッチング素子の出力が印加され、前記第
    1のコンデンサと共に第2のスイッチング素子出力のリ
    ップル分を抑圧する第2のコイルと、前記第2のスイッ
    チング素子の非導通時に出力電流を前記第2のコイルに
    帰還する第2の帰還路と、前記第1及び第2の制御信号
    を互いに逆位相にして生成しそれぞれ前記第1及び第2
    のスイッチング素子に供給する制御信号生成回路とを具
    備したことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。
JP2741186A 1986-02-10 1986-02-10 Dc/dcコンバ−タ装置 Pending JPS62185560A (ja)

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JP2741186A JPS62185560A (ja) 1986-02-10 1986-02-10 Dc/dcコンバ−タ装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157673A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Hitachi Ltd Dc−dcコンバ−タの漏洩電流抑制方法
KR100664088B1 (ko) * 2005-12-06 2007-01-03 엘지전자 주식회사 연료전지 시스템의 직류/직류변환장치

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