JPS6225877A - Snubber circuit - Google Patents
Snubber circuitInfo
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- JPS6225877A JPS6225877A JP16557485A JP16557485A JPS6225877A JP S6225877 A JPS6225877 A JP S6225877A JP 16557485 A JP16557485 A JP 16557485A JP 16557485 A JP16557485 A JP 16557485A JP S6225877 A JPS6225877 A JP S6225877A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スナバ回路に関し、特にスイッチング素子が
ターンオフする時に発生するスパイク状の過電圧を抑制
し、スイッチング素子を破壊から保護するとともに、過
電圧を発生させるエネルギーを効率よく回収できるスナ
バ回路に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a snubber circuit, and in particular suppresses spike-like overvoltage that occurs when a switching element turns off, protects the switching element from destruction, and suppresses the overvoltage. This invention relates to a snubber circuit that can efficiently recover generated energy.
本発明は、DC−DC変換装置やスイッチングレギュレ
ータ等において、スイッチング素子がターンオフすると
きに発生するスパイク電圧を、低損失で抑制するため、
スイッチング素子に並列にトランスの1次巻線とコンデ
ンサを接続するとともに、2次巻線に整流器を接続して
、変換装置本体の直流回路に上記コンデンサに充放電さ
れたエネルギーを帰還させることによって、損失低減を
図り、かつ変換装置の効率の改善を図っている。The present invention suppresses spike voltages generated when switching elements turn off in DC-DC converters, switching regulators, etc. with low loss.
By connecting the primary winding and capacitor of the transformer in parallel to the switching element, and connecting a rectifier to the secondary winding, the energy charged and discharged in the capacitor is returned to the DC circuit of the converter main body. The aim is to reduce loss and improve the efficiency of the converter.
従来より、電話局においては、DC−DC変換装置が、
陽極用+150v電源1度数計登算用+50v電源、搬
送用−21V電源等に使用されている。これらの電源装
置は、直流48Vを変換周波数400Hzの並列形イン
バータで交流に変換し、トランス2次側で電圧制御して
、整流、平滑することにより、必要な直流電圧に変換す
るものである。近時、小形化、高い変換効率、電気的雑
音の少ないものが要求されるため、スイッチングレギュ
レータが用いられるようになった。すなわち、DC−D
C変換装置では、トランジスタ等のスイッチング素子を
用いて一旦直流電圧を方形波の交流電圧に変換し、トラ
ンスにより入出力を絶縁するとともに、必要な電圧値に
昇圧あるいは降圧し、方形波交流電圧を整流、平滑して
、再び直流電圧を得る方式が、一般に採用されている。Traditionally, in telephone offices, DC-DC converters are
It is used as +150V power supply for anode, +50V power supply for frequency meter registration, -21V power supply for transportation, etc. These power supply devices convert 48 V DC into AC using a parallel inverter with a conversion frequency of 400 Hz, control the voltage on the secondary side of the transformer, rectify it, and smooth it to convert it into the necessary DC voltage. In recent years, switching regulators have come into use due to the demand for smaller size, higher conversion efficiency, and less electrical noise. That is, DC-D
In a C conversion device, a switching element such as a transistor is used to first convert a DC voltage into a square wave AC voltage, the input and output are isolated using a transformer, and the voltage is stepped up or down to the required voltage value to convert the square wave AC voltage. A method of rectifying and smoothing to obtain DC voltage again is generally adopted.
この方式では、直流電圧を交流電圧に変換する際の変換
周波数を高くすることにより、トランス、平滑回路のチ
ョークコンデンサを小形、軽量化できるので、高周波化
の検討が行われている6高周波化においては、スイッチ
ングスピードを早めて、スイッチング損失の低減を図る
必要がある。DC−DC変換装置においては、スイッチ
ングスピードを早めていくと、トランスの漏れインダク
タンスのためスイッチング素子がターンオフする際にス
パイク状の電圧が発生し、スイッチング素子を破壊した
り、あるいは雑音発生の原因となる。In this method, by increasing the conversion frequency when converting DC voltage to AC voltage, the transformer and choke capacitor in the smoothing circuit can be made smaller and lighter. It is necessary to increase the switching speed and reduce switching loss. In DC-DC converters, when the switching speed is increased, a spike voltage is generated when the switching element turns off due to the leakage inductance of the transformer, which can destroy the switching element or cause noise generation. Become.
このため、スイッチング素子にコンデンサ、抵抗、ダイ
オードからなるスナバ回路を並列に接続し、スイッチン
グ素子がターンオフする際のスパイク電圧を抑制する方
法が提案されている。For this reason, a method has been proposed in which a snubber circuit consisting of a capacitor, a resistor, and a diode is connected in parallel to the switching element to suppress the spike voltage when the switching element is turned off.
第2図は、従来、提案されたスナバ回路の構成図である
。FIG. 2 is a block diagram of a conventionally proposed snubber circuit.
第2図に示すように、ダイオード16と抵抗15の並列
回路にコンデンサ17を直列に接続した回路を、スイッ
チング素子14に並列に接続する。As shown in FIG. 2, a circuit in which a capacitor 17 is connected in series to a parallel circuit of a diode 16 and a resistor 15 is connected in parallel to the switching element 14.
このスナバ回路では、スイッチング素子14がターンオ
フすると、トランス漏れインダクタンスに蓄積されたエ
ネルギーがダイオード16を通してコンデンサ17に移
行する。コンデンサ17の容量がこのエネルギーを吸収
できる容量であれば。In this snubber circuit, when the switching element 14 is turned off, the energy stored in the transformer leakage inductance is transferred to the capacitor 17 through the diode 16. If the capacitor 17 has a capacity that can absorb this energy.
スパイク電圧は発生しない。このエネルギーは、スイッ
チング素子14がターンオンするまで、コンデンサ17
で保持される。スイッチング素子14がターンオンする
と、このエネルギーは抵抗15で消費される。No spike voltage occurs. This energy is transferred to the capacitor 17 until the switching element 14 is turned on.
is retained. When the switching element 14 is turned on, this energy is consumed by the resistor 15.
このように、従来のスナバ回路を接続したDC−DC変
換装置では、トランスの漏れインダクタンスに蓄えられ
たエネルギーはスイッチングごとに抵抗15で消費され
るので、スイッチング回数が増加するに従って抵抗15
での消費量が増加し。In this way, in a conventional DC-DC converter connected to a snubber circuit, the energy stored in the leakage inductance of the transformer is consumed in the resistor 15 each time switching occurs, so as the number of switching increases, the resistor 15 increases.
consumption increases.
DC−DC変換装置の効率低下の原因となる。また、こ
の場合、抵抗15は大形化するとともに、この抵抗15
から放熱させるためのスペースが大きくなるという問題
がある。This causes a decrease in the efficiency of the DC-DC converter. Further, in this case, the resistor 15 is increased in size, and the resistor 15 is
There is a problem in that the space required to radiate heat increases.
本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、スイ
ッチング素子がターンオフするときに発生するスパイク
電圧を、低損失で抑制する簡単なスナバ回路を提供する
ことにある。An object of the present invention is to solve such conventional problems and provide a simple snubber circuit that suppresses the spike voltage generated when a switching element is turned off with low loss.
上記目的を達成するため、本発明のスナバ回路は、入力
直流電源と、直流を交流に変換するスイッチング素子と
、変換された交流を整流、平滑して負荷に供給する手段
とを備えた変換装置において、上記スイッチング素子に
、トランスの1次巻線とコンデンサの直列回路を並列に
接続し、かつ該トランスの2次巻線に整流回路を接続し
て、上記スイッチング素子のターンオンおよびターンオ
フ時に、上記コンデンサの充放電エネルギーを直流回路
に帰還させることに特徴がある。In order to achieve the above object, the snubber circuit of the present invention provides a conversion device that includes an input DC power source, a switching element that converts DC to AC, and means for rectifying and smoothing the converted AC and supplying it to a load. A series circuit of a primary winding of a transformer and a capacitor is connected in parallel to the switching element, and a rectifier circuit is connected to the secondary winding of the transformer, so that when the switching element is turned on and turned off, the The feature is that the charging and discharging energy of the capacitor is fed back to the DC circuit.
本発明では、スイッチング素子にコンデンサとトランス
の1次巻線の直列回路を接続して、このトランスの2次
巻線に整流回路を接続することにより、トランスの漏れ
インダクタンスに蓄えられたスパイク電圧を発生させる
エネルギーを効率よく回収する。In the present invention, by connecting a series circuit of a capacitor and the primary winding of a transformer to the switching element and connecting a rectifier circuit to the secondary winding of this transformer, the spike voltage accumulated in the leakage inductance of the transformer is reduced. Efficiently recover the energy generated.
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例を示すスナバ回路を接続し
たDC−DC変換装置の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a DC-DC converter connected to a snubber circuit showing one embodiment of the present invention.
第1図において、1は直流基原、2はクランプダイオー
ド、3はスイッチングトランジスタ、4はトランス、5
は整流ダイオード、6はフリーホイルダイオード、7は
チョークコイル、8はコンデンサ、9は負荷、10はス
ナバ用トランス、11はスナバ用コンデンサ、12.1
3はスナバ用ダイオードである。In Figure 1, 1 is a DC source, 2 is a clamp diode, 3 is a switching transistor, 4 is a transformer, and 5
is a rectifier diode, 6 is a freewheel diode, 7 is a choke coil, 8 is a capacitor, 9 is a load, 10 is a snubber transformer, 11 is a snubber capacitor, 12.1
3 is a snubber diode.
いま、スイッチングトランジスタ3のベースに正の信号
を与えると、スイッチングトランジスタ3はターンオン
し、トランス4の1次巻線n11に直流電源(電圧をE
とする)lが印加される。トランス4の2次巻線n12
にはnl・E / n 1なる電圧が発生し、この電圧
は整流ダイオード5により整流された後、チョークコイ
ル7、コンデンサ8により平滑され、負荷9に電力が供
給される。Now, when a positive signal is applied to the base of the switching transistor 3, the switching transistor 3 is turned on and the DC power supply (voltage E) is applied to the primary winding n11 of the transformer 4.
) is applied. Secondary winding n12 of transformer 4
A voltage nl·E/n1 is generated, and this voltage is rectified by the rectifier diode 5, smoothed by the choke coil 7 and the capacitor 8, and power is supplied to the load 9.
一方、トランス4の3次巻線n13には、n3・E /
n 1なる電圧が発生するので、クランプダイオード
2には、E + n 3 ・E / n 1が逆電圧と
して印加される0次に、スイッチングトランジスタ3の
ベースに負の信号を与えると、スイッチングトランジス
タ3は急速にターンオフする。このとき、トランス4の
漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギーは、スナバ
回路のトランス10とダイオード12によりコンデンサ
8に移される。スイッチングトランジスタ3がターンオ
フした後は、トランス4の各巻線には、励磁エネルギー
によりスイッチングトランジスタ3がオンしていたとき
の電圧とは逆極性の電圧が発生する。このため、クラン
プダイオード2がオンして、トランス4の3次巻線n1
3の電圧を電源電圧Eにクランプしながら、励磁エネル
ギーを直流電源1に帰還させる。巻線n11には、nl
・E / n 3なる電圧が印加される。従って、ス
ナバ用コンデンサ11は、E+n1・E / n 3に
充電される。なお、トランス4の春巻線n11.n12
tn13の巻数を。On the other hand, the tertiary winding n13 of the transformer 4 has n3・E/
Since a voltage of n 1 is generated, E + n 3 ・E / n 1 is applied as a reverse voltage to the clamp diode 2.0 Next, when a negative signal is applied to the base of the switching transistor 3, the switching transistor 3 turns off quickly. At this time, the energy stored in the leakage inductance of the transformer 4 is transferred to the capacitor 8 by the transformer 10 and diode 12 of the snubber circuit. After the switching transistor 3 is turned off, a voltage with a polarity opposite to the voltage when the switching transistor 3 is on is generated in each winding of the transformer 4 due to excitation energy. Therefore, the clamp diode 2 turns on, and the tertiary winding n1 of the transformer 4
The excitation energy is fed back to the DC power supply 1 while clamping the voltage of 3 to the power supply voltage E. The winding n11 has nl
・A voltage of E/n 3 is applied. Therefore, the snubber capacitor 11 is charged to E+n1·E/n3. In addition, the spring winding wire n11 of the transformer 4. n12
The number of turns of tn13.
それぞれ”l t ”2 e n3としてし)る。respectively as "lt" 2 e n 3).
一方、整流ダイオード5はオフし、フリーホイルダイオ
ード6がオンして、チョークコイル7の電流を連続して
流す、トランス4の励磁エネルギーがなくなると、トラ
ンス4の各巻線の電圧は零となる。従って、スイッチン
グトランジスタ3、スナバ用コンデンサ11に加えられ
る電圧は、電源電圧Eとなる0次に、再度スイッチング
トランジスタ3のベースに正の信号を与えると、スイッ
チングトランジスタ3はターンオンする。このとき、ス
ナバ用コンデンサ11のエネルギーは、スナバ用トラン
ス10.スナバ用ダイオード13によりコンデンサ8に
移される。この結果から明らかなように、第2図に示す
従来のスナバ回路に比べて、コンデンサに蓄えられた電
荷を抵抗で消費させないでよく、すべてコンデンサ8に
充電させるため、スナバ回路の損失低減が可能となり、
DC−DC変換装置の効率改善が図れる。例えば、直流
電圧200V、出力電圧40v、変換周波数100KH
zのDC−DC変換装置において、出力電流7Aとした
ときに、従来の抵抗、コンデンサ、ダイオードからなる
スナバ回路では、DC−DC変換装置の効率は90.7
%であったのに対して、同一のDC−DC変換装置で本
発明のスナバ回路を用いた場合の効率は、92.0%と
なり、約4.4Wの損失を低減できた。On the other hand, the rectifier diode 5 is turned off, the freewheel diode 6 is turned on, and when the excitation energy of the transformer 4, which causes the current in the choke coil 7 to flow continuously, disappears, the voltage of each winding of the transformer 4 becomes zero. Therefore, the voltage applied to the switching transistor 3 and the snubber capacitor 11 becomes the power supply voltage E, and when a positive signal is applied to the base of the switching transistor 3 again, the switching transistor 3 is turned on. At this time, the energy of the snubber capacitor 11 is transferred to the snubber transformer 10. It is transferred to the capacitor 8 by the snubber diode 13. As is clear from this result, compared to the conventional snubber circuit shown in Figure 2, the loss in the snubber circuit can be reduced because the charge stored in the capacitor does not have to be consumed by the resistor and is all charged in the capacitor 8. Then,
The efficiency of the DC-DC converter can be improved. For example, DC voltage 200V, output voltage 40V, conversion frequency 100KH
In the Z DC-DC converter, when the output current is 7A, the efficiency of the DC-DC converter is 90.7 with a conventional snubber circuit consisting of a resistor, capacitor, and diode.
%, whereas when the snubber circuit of the present invention was used in the same DC-DC converter, the efficiency was 92.0%, reducing the loss by about 4.4 W.
なお、本実施例では、スナバ回路のコンデンサ11の充
放電エネルギーを整流器12.13を介して本体側のコ
ンデンサ8に帰還させているが、帰還光はここに限定さ
れることなく、直流回路であればどこでもよい。例えば
、第1図の入力直流電源1の両端に帰還させてもよいし
、また図示していないが、スイッチング素子3のベース
に接続されている制御回路の直流部分に帰還させてもよ
い。また、本実施例では、DC−DC変換装置に本発明
のスナバ回路を適用した場合について説明したが、その
他、スイッチングレギュレータやDC−AC変換装置等
にも適用できるのは勿論である。In this embodiment, the charging and discharging energy of the capacitor 11 in the snubber circuit is fed back to the capacitor 8 on the main body side via the rectifier 12. Anywhere is fine. For example, it may be fed back to both ends of the input DC power supply 1 in FIG. 1, or it may be fed back to the DC portion of the control circuit connected to the base of the switching element 3, although not shown. Further, in this embodiment, a case has been described in which the snubber circuit of the present invention is applied to a DC-DC converter, but it goes without saying that it can also be applied to other switching regulators, DC-AC converters, and the like.
以上説明したように、本発明によれば、スナバ回路で抵
抗による損失がなく、スイッチング素子がターンオフす
るときに発生するスパイク電圧を低損失で抑制できるの
で、放熱スペースが不要になる上、DC−DC変換装置
の効率向上が可能となり、その結果、変換装置の小形化
、軽量化が図れる利点がある。As explained above, according to the present invention, there is no loss due to resistance in the snubber circuit, and the spike voltage generated when the switching element is turned off can be suppressed with low loss. It is possible to improve the efficiency of the DC conversion device, and as a result, there is an advantage that the conversion device can be made smaller and lighter.
第1図は本発明の一実施例を示すスナバ回路を接続した
DC−DC変換装置の構成図、第2図は従来のスナバ回
路の構成図である。
1:直流電源、2:クランプダイオード、3ニスイツチ
ングトランジスタ、4ニドランス、5:整流ダイオード
、6:フリーホイルダイオード、7:チョークコイル、
8:コンデンサ、9:負荷、10:スナバ用トランス、
11:スナバ用コンデンサ、12.13ニスナノ(用ダ
イオード。
第1図
第 2 図FIG. 1 is a block diagram of a DC-DC converter connected to a snubber circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional snubber circuit. 1: DC power supply, 2: Clamp diode, 3 Niswitching transistor, 4 Nidorance, 5: Rectifier diode, 6: Freewheel diode, 7: Choke coil,
8: Capacitor, 9: Load, 10: Snubber transformer,
11: Capacitor for snubber, 12.13 Diode for Nisnano (Fig. 1, Fig. 2)
Claims (1)
ング素子と、変換された交流を整流、平滑して負荷に供
給する手段とを備えた変換装置において、上記スイッチ
ング素子に、トランスの1次巻線とコンデンサの直列回
路を並列に接続し、かつ該トランスの2次巻線に整流回
路を接続して、上記スイッチング素子のターンオンおよ
びターンオフ時に、上記コンデンサの充放電エネルギー
を直流回路に帰還させることを特徴とするスナバ回路。(1) In a conversion device that includes an input DC power source, a switching element that converts DC to AC, and a means for rectifying and smoothing the converted AC and supplying it to a load, the switching element is connected to the primary of a transformer. A series circuit of a winding and a capacitor is connected in parallel, and a rectifier circuit is connected to the secondary winding of the transformer, so that charging and discharging energy of the capacitor is fed back to the DC circuit when the switching element is turned on and turned off. A snubber circuit characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60165574A JPH07101988B2 (en) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | Snubber circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60165574A JPH07101988B2 (en) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | Snubber circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6225877A true JPS6225877A (en) | 1987-02-03 |
JPH07101988B2 JPH07101988B2 (en) | 1995-11-01 |
Family
ID=15814942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60165574A Expired - Fee Related JPH07101988B2 (en) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | Snubber circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07101988B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0442777A (en) * | 1990-06-06 | 1992-02-13 | Nec Corp | Dc-dc converter |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS583787U (en) * | 1981-06-29 | 1983-01-11 | 富士電気化学株式会社 | DC-DC converter circuit |
-
1985
- 1985-07-26 JP JP60165574A patent/JPH07101988B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS583787U (en) * | 1981-06-29 | 1983-01-11 | 富士電気化学株式会社 | DC-DC converter circuit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0442777A (en) * | 1990-06-06 | 1992-02-13 | Nec Corp | Dc-dc converter |
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Publication number | Publication date |
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JPH07101988B2 (en) | 1995-11-01 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |