JPS6236470B2 - - Google Patents

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JPS6236470B2
JPS6236470B2 JP1069382A JP1069382A JPS6236470B2 JP S6236470 B2 JPS6236470 B2 JP S6236470B2 JP 1069382 A JP1069382 A JP 1069382A JP 1069382 A JP1069382 A JP 1069382A JP S6236470 B2 JPS6236470 B2 JP S6236470B2
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JP
Japan
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circuit
switching element
winding
output
control
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Application number
JP1069382A
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Japanese (ja)
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JPS58130772A (en
Inventor
Toshiaki Sato
Mikio Maeda
Masahiro Kosaka
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS58130772A publication Critical patent/JPS58130772A/en
Publication of JPS6236470B2 publication Critical patent/JPS6236470B2/ja
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    • 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
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出力直流電圧を安定化した直列共振
型DC−DCコンバータを使用した定電圧電源装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a constant voltage power supply device using a series resonant DC-DC converter that stabilizes the output DC voltage.

従来のスイツチングレギユレータは、スイツチ
ング素子のオン・オフ動作の時比率を制御して出
力直流電圧を安定化させるPWM方式が一般的で
ある。しかし、上記方式の欠点は、スイツチング
素子のオン・オフ時に直流と電圧が急峻に変化す
る期間が存在するため、スイツチング損失が大き
く、不要輻射雑も大きいことである。そのため、
上記スイツチングレギユレータを音響機器用電源
と考えるならば、入出力部に不要輻射雑音を大き
く減衰させるためのフイルタを挿入し、さらに、
完全密閉したシールドを施す等の雑音対策を必要
とするために、コストアツプ、信頼性の低下等の
問題を有する。
Conventional switching regulators generally use the PWM method, which stabilizes the output DC voltage by controlling the duty ratio of the on/off operation of the switching element. However, the disadvantage of the above method is that there is a period in which the direct current and voltage change sharply when the switching element is turned on and off, resulting in large switching losses and large unnecessary radiation noise. Therefore,
If we consider the above switching regulator as a power supply for audio equipment, we would insert a filter in the input/output section to greatly attenuate unnecessary radiation noise, and
Since noise countermeasures such as a completely sealed shield are required, there are problems such as increased costs and decreased reliability.

上記欠点を解決する一手段として、コンデンサ
とコイルで構成された直列共振回路を利用した直
列共振型DC−DCコンバータが提案されている。
この直列共振型DC−DCコンバータは、直列共振
回路により、スイツチング素子の導通時の電流波
形が正弦波状となり、上記スイツチング素子のオ
ン・オフ時に電流と電圧が零で交差する。そのた
め、スイツチング損失および不要輻射雑音が著し
く減少する特徴をもつ。しかしながら、上記直列
共振型DC−DCコンバータは、入出力変動に対
し、上記特徴を損なわずに出力直流電圧を安定化
させるための制御が困難であつた。
As a means to solve the above drawbacks, a series resonant DC-DC converter using a series resonant circuit composed of a capacitor and a coil has been proposed.
In this series resonant DC-DC converter, due to the series resonant circuit, the current waveform when the switching element is conducting becomes a sine wave, and the current and voltage intersect at zero when the switching element is turned on and off. Therefore, switching loss and unnecessary radiation noise are significantly reduced. However, in the above series resonant DC-DC converter, it is difficult to control input/output fluctuations to stabilize the output DC voltage without impairing the above characteristics.

上記の点を踏まえて、従来使用されていた直列
共振型DC−DCコンバータについて、その回路構
成および動作について説明する。
Based on the above points, the circuit configuration and operation of a conventionally used series resonant DC-DC converter will be explained.

第1図は、従来の直列共振型DC−DCコンバー
タの基本回路構成図、第2図a,b,cはその動
作波形図である。第1図において、直列に接続さ
れた2つの入力直流電源1,2の両端子間に、オ
ン・オフ動作を行なうスイツチング素子(例え
ば、トランジスタ、サイリスタ等)3,4を直列
に接続し、上記入力直流電源1,2とスイツチン
グ素子3,4の中間の間に、直列に接続された共
振用コンデンサ7、変換トランス5の1次巻線5
aを接続している。また、変換トランス5の2次
巻線5bには、整流回路8および平滑コンデンサ
9を接続し、その出力端子a,bには負荷10を
接続している。ここで、共振用コンデンサ7と変
換トランス5の実効もれインダクタンスで構成さ
れた直列共振回路に流れる共振電流をi、共振用
コンデンサ7の充電電圧をVcとする。第2図
a,b,cにスイツチング素子3,4のオン・オ
フ状態と、上記共振電流i、充電電圧Vcの動作
波形図を示す。第2図において、時刻t1でスイツ
チング素子3がオンし、共振電流iは時刻t1から
時刻t2間に、共振用コンデンサ7のキヤパシタン
スと前記実効もれインダクタンスにより周期が決
まる正弦波状の電流となる。上記期間に、充電電
圧Vcは、初期充電電圧−Vc1から共振電流iに
よりVc1となる。
FIG. 1 is a basic circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, and FIGS. 2a, b, and c are its operating waveform diagrams. In FIG. 1, switching elements (for example, transistors, thyristors, etc.) 3 and 4 that perform on/off operations are connected in series between both terminals of two input DC power supplies 1 and 2 connected in series. A resonance capacitor 7 and a primary winding 5 of a conversion transformer 5 are connected in series between the input DC power supplies 1 and 2 and the switching elements 3 and 4.
A is connected. Further, a rectifier circuit 8 and a smoothing capacitor 9 are connected to the secondary winding 5b of the conversion transformer 5, and a load 10 is connected to its output terminals a and b. Here, it is assumed that the resonant current flowing through the series resonant circuit composed of the resonant capacitor 7 and the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 is i, and the charging voltage of the resonant capacitor 7 is Vc . FIGS. 2a, b, and c show the on/off states of the switching elements 3 and 4, and operational waveform diagrams of the resonance current i and charging voltage Vc . In FIG. 2 , the switching element 3 is turned on at time t1, and the resonant current i is a sinusoidal current whose period is determined by the capacitance of the resonant capacitor 7 and the effective leakage inductance between time t1 and time t2 . becomes. During the above period, the charging voltage V c changes from the initial charging voltage -V c1 to V c1 due to the resonance current i.

次に、時刻t2において、スイツチング素子3が
オフとなる。時刻t2≦t≦t3の間は、スイツチン
グ素子3,4共にオフであるため、共振電流iは
零となり、共振用コンデンサ7の充電電圧Vc1
放電経路がないため一定のままである。時刻t3
で、スイツチング素子4がオンになると、時刻t1
≦t≦t3の間の動作波形と正負逆の動作波形とな
り、以後、再びスイツチング素子3がオンになる
と、同じ動作を繰り返す。また、共振電流iは、
変換トランス5を介して2次側へ伝達され、整
流・平滑後、所定の出力直流電圧として負荷10
に供給される。
Next, at time t2 , switching element 3 is turned off. During time t 2 ≦ t ≦ t 3 , both switching elements 3 and 4 are off, so the resonant current i becomes zero, and the charging voltage V c1 of the resonant capacitor 7 also remains constant because there is no discharge path. . time t 3
Then, when switching element 4 is turned on, time t 1
The operating waveform is opposite in polarity to the operating waveform during ≦t≦t 3 , and thereafter, when the switching element 3 is turned on again, the same operation is repeated. In addition, the resonant current i is
It is transmitted to the secondary side via the conversion transformer 5, and after rectification and smoothing, it is applied to the load 10 as a predetermined output DC voltage.
supplied to

以上が従来の直列共振型DC−DCコンバータの
回路構成および動作である。上記直列共振型DC
−DCコンバータを制御する手段として、共振用
コンデンサ7のキヤパシタンス値を制御すること
と、スイツチング素子3,4が共にオフ状態の期
間、つまりスイツチング周波数を制御することが
提案されている。しかし、いずれの場合も、共振
電流iの電流量が変わらないため、制御が困難で
あつた。
The above is the circuit configuration and operation of a conventional series resonant DC-DC converter. Above series resonant DC
-As means for controlling the DC converter, it has been proposed to control the capacitance value of the resonance capacitor 7 and to control the period during which both the switching elements 3 and 4 are in the OFF state, that is, the switching frequency. However, in either case, control was difficult because the amount of resonance current i did not change.

本発明は、上記の直列共振型DC−DCコンバー
タを、共振方式の特徴を損なわずに、広範囲な入
出力変動に対して出力直流電圧を安定化するよう
にした定電圧電源装置を提供しようとするもので
ある。
The present invention aims to provide a constant voltage power supply device that stabilizes the output DC voltage over a wide range of input/output fluctuations without impairing the characteristics of the resonance system of the above-mentioned series resonant DC-DC converter. It is something to do.

以下、本発明について説明するが、その前に本
発明で使用する可変インダクタンス機能を有する
制御トランスについて説明する。第3図はその一
例を示す概略構成図、第4図はその特性図、第5
図はその等価的な記号を表わした図である。第3
図において、E形コアとI形コアの組合せ体、ま
たは2つのE形コアの組合せ体の両脚のそれぞれ
に交流巻線Na,Nb,Nc,Ndを設け、中央脚には
直流巻線Neを設け、直流巻線Neの制御端子E,
F間には直流電流源Iが接続されている。また、
A,Bは入力端子、C,Dは出力端子である。上
記交流巻線Na,Nbは第1の巻線を構成すべく直
列に接続され、入力端子A,Bからの交流電流に
より中央脚に誘導される磁束が相殺されをような
巻き方とする。つまり、交流巻線Na,Nbより誘
導される磁束φ,φ′が等しい状態である。
さらに、交流巻線Nc,Ndは第2の巻線を構成す
べく直列接続されて出力端子C,Dに接続されて
おり、交流巻線Na,Nbに対して或る一定の巻数
比にて形成されている。
The present invention will be described below, but first a control transformer having a variable inductance function used in the present invention will be described. Figure 3 is a schematic configuration diagram showing an example, Figure 4 is its characteristic diagram, and Figure 5 is a diagram showing its characteristics.
The figure shows the equivalent symbols. Third
In the figure, AC windings Na, Nb, Nc, and Nd are provided on each leg of a combination of an E-type core and an I-type core, or a combination of two E-type cores, and a DC winding Ne is provided on the center leg. A control terminal E of the DC winding Ne is provided,
A DC current source I is connected between F and F. Also,
A and B are input terminals, and C and D are output terminals. The AC windings Na and Nb are connected in series to form a first winding, and are wound in such a way that the magnetic flux induced in the center leg by the AC currents from the input terminals A and B is canceled out. In other words, the magnetic fluxes φ 2 and φ' 2 induced by the AC windings Na and Nb are equal.
Furthermore, the AC windings Nc and Nd are connected in series to form a second winding and are connected to the output terminals C and D, with a certain turns ratio to the AC windings Na and Nb. It is formed.

ここで、直流電源Iから直流電源を流すことに
より磁束φが直流巻線Neに発生し、入力端子
A,B間のインダクタンスが変化する。直流電流
による入力端子A,B間のインダクタンスの変化
を第4図に示す。よつて、制御端子E,F間に与
える直流電流により、入力端子A,B間のインダ
クタンスを減少方向に制御することが可能とな
る。以上述べた制御トランスの等価的な記号を第
5図に示し、以下、これを使用した本発明の実施
例について第6図以後の図面を参照して説明す
る。第6図は本発明の第1の実施例の回路構成図
で、第1図で説明したものと同様の機能を有する
ものは同一の符号を付している。また、第7図
a,b,c,d,e,fは第6図における動作波
形図である。
Here, by flowing a DC power from the DC power supply I, a magnetic flux φ 1 is generated in the DC winding Ne, and the inductance between the input terminals A and B changes. Figure 4 shows the change in inductance between input terminals A and B due to direct current. Therefore, the inductance between the input terminals A and B can be controlled in a decreasing direction by applying a direct current between the control terminals E and F. Equivalent symbols for the control transformer described above are shown in FIG. 5, and embodiments of the present invention using this will be described below with reference to FIG. 6 and subsequent drawings. FIG. 6 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those explained in FIG. 1 are given the same reference numerals. Further, FIGS. 7a, b, c, d, e, and f are operational waveform diagrams in FIG. 6.

第6図において、11は第3図に例示したごと
き制御トランス、12は整流回路、13は比較回
路、14は直流電流制御回路、15は振り分け回
路である。上記制御トランス11の入力端子A,
Bは共振用コンデンサ7の両端に、出力端子C,
Dは整流回路12の入力側に、制御端子E,Fは
直流電流制御回路14の出力側に接続されてい
る。また、整流回路12の出力側は入力直流電源
2に接続されている。比較回路13は、その入力
端子に与えられる出力端子a,bの直流出力電圧
と、予め定められた基準電圧Esの値を比較し
て、その差信号を直流電流制御回路14と振り分
け回路15に供給する。直流電流制御回路14
は、比較回路13からの出力信号に応じた直流電
流を制御トランス11の制御端子E,Fに供給す
ることにより、制御トランス11の入力端子A,
B間(第1の巻線)のインダクタンスを変化させ
る第1の制御手段を構成している。また、振り分
け回路15は、上記比較回路13からの出力信号
に応じた周波数変調されたパルス列を発生し、こ
れをスイツチング素子3,4に振り分けて供給し
て交互にオン、オフさせる第2の制御手段を構成
している。
In FIG. 6, 11 is a control transformer as illustrated in FIG. 3, 12 is a rectifier circuit, 13 is a comparison circuit, 14 is a DC current control circuit, and 15 is a distribution circuit. Input terminal A of the control transformer 11,
B is the output terminal C,
D is connected to the input side of the rectifier circuit 12, and control terminals E and F are connected to the output side of the DC current control circuit 14. Further, the output side of the rectifier circuit 12 is connected to the input DC power supply 2. The comparator circuit 13 compares the DC output voltages of the output terminals a and b applied to its input terminals with the value of a predetermined reference voltage Es , and sends the difference signal to the DC current control circuit 14 and the distribution circuit 15. supply to. DC current control circuit 14
input terminals A, F of the control transformer 11 by supplying direct current according to the output signal from the comparison circuit 13 to the control terminals E, F of the control transformer 11.
This constitutes a first control means for changing the inductance between B (first winding). Further, the distribution circuit 15 generates a frequency-modulated pulse train according to the output signal from the comparison circuit 13, distributes and supplies this to the switching elements 3 and 4, and performs a second control to alternately turn them on and off. constitutes a means.

次に、この第6図の実施例の動作原理について
第7図を参照して説明する。ただし、従来例と重
複する説明については省略する。共振回路に流れ
る共振電流iの周期は、変換トランス5の実効も
れインダクタンスと共振用コンデンサ7および制
御トランス11の入力端子A,B間のインダクタ
ンスにより決定される。また、制御トランス11
の入力端子A,B間に流れる制御電流iL1は連続
した正弦波となり、共振電流iに同期する。共振
コンデンサ7の充電電圧は、共振電流iと制御電
流iL1の和に比例して増加する。上記状態が、ス
イツチング素子3がオンする時刻t1から時刻t′1
ある。時刻t′1において、制御トランス11の出
力端子C,Dに誘起される電圧が入力直流電源2
の電圧よりも高くなり、共振用コンデンサ7に蓄
えられた充電エネルギーは、制御トランス11を
介してDC−DCコンバータの入力直流電源2に放
電エネルギーとして伝えられる。この状態が時刻
t′1から時刻t′2である。また、上記期間に流れる
制御トランス11の出力電流iL2は正弦波とな
り、その周期は共振用コンデンサ7のキヤパシタ
ンスと制御トランス11のインダクタンスにより
決定される。上記現象の結果、共振用コンデンサ
7の充電電圧Vcは制御トランス11の出力電流
L2が流れることでVc4(時刻t′2時)まで低下
し、次のスイツチング素子4がオンとなる時刻t3
まで、制御電流iL1によりVc2まで低下する。以
下、時刻t3から時刻t5まで現象として正負逆とな
り、時刻t5でスイツチング素子3がオンとなる
と、以降全く同一の波形となり、同様の現象を繰
返す。
Next, the principle of operation of the embodiment shown in FIG. 6 will be explained with reference to FIG. 7. However, explanations that overlap with those of the conventional example will be omitted. The period of the resonant current i flowing through the resonant circuit is determined by the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 and the inductance between the input terminals A and B of the resonant capacitor 7 and the control transformer 11. In addition, the control transformer 11
The control current i L1 flowing between the input terminals A and B of is a continuous sine wave, and is synchronized with the resonant current i. The charging voltage of the resonant capacitor 7 increases in proportion to the sum of the resonant current i and the control current i L1 . The above state is from time t1 when switching element 3 is turned on to time t'1 . At time t' 1 , the voltage induced at the output terminals C and D of the control transformer 11 reaches the input DC power supply 2.
The charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transmitted as discharge energy to the input DC power supply 2 of the DC-DC converter via the control transformer 11. This state is the time
From t′ 1 to time t′ 2 . Further, the output current i L2 of the control transformer 11 flowing during the above period becomes a sine wave, and its period is determined by the capacitance of the resonance capacitor 7 and the inductance of the control transformer 11. As a result of the above phenomenon, the charging voltage V c of the resonant capacitor 7 decreases to V c4 (time t' 2 o'clock) due to the flow of the output current i L2 of the control transformer 11, and the time when the next switching element 4 turns on. t 3
up to V c2 by the control current i L1 . Thereafter, the polarity is reversed as a phenomenon from time t3 to time t5 , and when the switching element 3 is turned on at time t5 , the waveform becomes exactly the same from then on, and the same phenomenon is repeated.

また、共振電流iの電流量を決定する要因は、
共振用コンデンサ7の初期充電電圧Vcであるた
め、初期充電電圧の値を変えることにより、変換
トランス5を介して2次側に伝達される電流量が
変化し、DC−DCコンバータの出力端子a,bに
供給されるエネルギーを制御することが出来る。
初期充電電圧Vcは、第7図における時刻t1の−
c2と時刻t3のVc2である。上記初期充電電圧
(−Vc2、Vc2)は、前述のように制御トランス1
1の出力電流iL2に関係し、また、制御トランス
11の出力電流iL2の電流量は、制御電流iL1
も関係する。よつて、出力直流電圧を変えるに
は、制御電流iL1の電流量を変えるように制御す
ればよいことになる。つまり、制御電流iL1の電
流量は、制御トランス11の入力端子A,B間の
インダクタンスに反比例し、スイツチング素子
3,4のスイツチング周波数にも反比例すること
を利用しているのが本発明である。
Also, the factors that determine the amount of resonance current i are:
Since this is the initial charging voltage V c of the resonance capacitor 7, changing the value of the initial charging voltage changes the amount of current transmitted to the secondary side via the conversion transformer 5, and the output terminal of the DC-DC converter changes. The energy supplied to a and b can be controlled.
The initial charging voltage V c is − at time t 1 in FIG.
V c2 and V c2 at time t 3 . The above initial charging voltage (-V c2 , V c2 ) is the control transformer 1 as described above.
The amount of output current i L2 of the control transformer 11 is also related to the control current i L1 . Therefore, in order to change the output DC voltage, it is sufficient to control the current amount of the control current i L1 to be changed. In other words, the present invention utilizes the fact that the amount of control current i L1 is inversely proportional to the inductance between the input terminals A and B of the control transformer 11, and is also inversely proportional to the switching frequency of the switching elements 3 and 4. be.

第8図に本発明の第2の実施例を、そして第9
図にその動作波形を示す。この実施例においても
第6図で説明したものと同様の機能を有するもの
には同一の符号を付している。本実施例は、ダイ
オード16,17を、スイツチング素子3,4の
導通方向と反対方向に導通するように、すなわち
入力直流電源1,2に対し逆バイアスされるごと
くスイツチング素子3,4に並列に接続すること
により、共振用コンデンサ7に蓄えられた充電エ
ネルギーを、ダイオード16または17を通して
入力直流電源1または2へ回生エネルギーとして
移動させるようにしたものである。以下、その動
作について第9図を参照して説明する。なお、制
御トランス11からの出力電流iL2が流れる動作
については先述の第6図に示した第1の実施例と
全く同様であるので、ここでの説明は省略する。
第9図において、スイツチング素子3がオフする
時刻t2時に、共振用コンデンサ7に蓄えられた充
電エネルギーは、共振用コンデンサ7より変換ト
ランス5、ダイオード16を介して入力直流電源
1へ回生電流として回生される。上記現象は、第
9図cに示す共振電流iの波形図の時刻t2から時
刻t″2の期間である。従つて、共振電流iを決定
する共振用コンデンサ7の初期充電電圧Vc5(時
刻t3)は制御トランス11の出力電流iL2と上記
回生電流により大きく変化する。以後、スイツチ
ング素子4がオンとなる時刻t3から時刻t5の期間
は正負逆の現象を繰返し、さらに、時刻t5でスイ
ツチング素子3がオンとなると、時刻t1からの動
作波形と同様になる。また、制御動作は、第6図
の実施例と全く同様に行なわれる。なお、ダイオ
ード16,17の接続箇所は図示のものに限られ
るものではなく、スイツチング素子3と変換トラ
ンス5の1次巻線5aとの直列接続回路、スイツ
チング素子4と変換トランス5の1次巻線5aと
の直列回路に対して、それぞれ並列に接続しても
良く、このようにしても同様な作用効果が得られ
る。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and FIG.
The figure shows the operating waveforms. In this embodiment as well, parts having the same functions as those explained in FIG. 6 are given the same reference numerals. In this embodiment, the diodes 16 and 17 are connected in parallel to the switching elements 3 and 4 so as to conduct in the opposite direction to the conduction direction of the switching elements 3 and 4, that is, to be reverse biased with respect to the input DC power supplies 1 and 2. By connecting them, the charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transferred to the input DC power source 1 or 2 through the diode 16 or 17 as regenerative energy. The operation will be explained below with reference to FIG. Note that the operation of flowing the output current i L2 from the control transformer 11 is exactly the same as that in the first embodiment shown in FIG. 6, so a description thereof will be omitted here.
In FIG. 9, at time t2 when the switching element 3 is turned off, the charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transferred from the resonance capacitor 7 to the input DC power supply 1 via the conversion transformer 5 and the diode 16 as a regenerative current. be regenerated. The above phenomenon occurs during the period from time t 2 to time t″ 2 in the waveform diagram of the resonant current i shown in FIG. 9c. Therefore, the initial charging voltage V c5 ( Time t 3 ) varies greatly depending on the output current i L2 of the control transformer 11 and the regenerative current. After that, the phenomenon of polarity reversal is repeated during the period from time t 3 when the switching element 4 is turned on to time t 5 , and further, When the switching element 3 is turned on at time t5 , the operating waveform becomes the same as that from time t1.The control operation is performed in exactly the same manner as in the embodiment shown in FIG. The connection points are not limited to those shown in the figure, and include a series connection circuit between the switching element 3 and the primary winding 5a of the conversion transformer 5, and a series connection circuit between the switching element 4 and the primary winding 5a of the conversion transformer 5. On the other hand, they may be connected in parallel, and similar effects can be obtained even in this case.

第10図に本発明の第3の実施例を示す。この
第10図においても第3図で説明したものと同様
の機能を有するものには同一の符号を付してい
る。第10図において、18,19はダイオー
ド、20,21はそれぞれ上記ダイオード18,
19に直列に接続された回生コイルは、変換トラ
ンス5の1次巻線5aとスイツチング素子3,4
の直列接続回路に対して、それぞれ並列に接続さ
れている。なお、各ダイオード18,19は、ス
イツチング素子3,4の導通方向と反対方向に導
通するように、すなわち入力直流電源1,2に対
し逆バイアスとなるごとく接続されている。本実
施例の動作原理は、第8図に示した第2の実施例
で述べた共振用コンデンサ7からの回生電流を利
用することには変わりはないが、上記回生電流i
d1,id2が変換トランス5を介さずに、直列に接
続されたダイオードと回生コイル(18と20ま
たは19と21)を介して入力直流電源1または
2へ回生されるため、DC−DCコンバータの出力
エネルギーとならないことが異なる。さらに、回
生コイル20または21のインダクタンスを変え
ることで、回生電流id1,id2の周期を任意に変
えることもできる。制御動作は第6図や第8図の
実施例と全く同様である。
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. Also in FIG. 10, parts having the same functions as those explained in FIG. 3 are given the same reference numerals. In FIG. 10, 18 and 19 are diodes, and 20 and 21 are the diodes 18 and 21, respectively.
The regenerative coil connected in series to 19 connects the primary winding 5a of the conversion transformer 5 and the switching elements 3 and 4.
are connected in parallel to the series connected circuits. The diodes 18 and 19 are connected so as to conduct in the direction opposite to the conduction direction of the switching elements 3 and 4, that is, to be reverse biased to the input DC power supplies 1 and 2. The operating principle of this embodiment is the same as that of utilizing the regenerative current from the resonant capacitor 7 described in the second embodiment shown in FIG.
Since d1 and i d2 are regenerated to the input DC power supply 1 or 2 through the series-connected diode and regeneration coil (18 and 20 or 19 and 21) without going through the conversion transformer 5, the DC-DC converter The difference is that the output energy is not the same. Furthermore, by changing the inductance of the regenerative coil 20 or 21, the periods of the regenerative currents i d1 and i d2 can be arbitrarily changed. The control operation is completely similar to the embodiments shown in FIGS. 6 and 8.

以上の本発明の各実施例では、共振用コンデン
サ7の充電エネルギーを、制御トランス11を用
いて一方の入力直流電源2へ帰還させる構成につ
いて説明を行なつたが、入力直流電源1もしく
は、直列に接続された入力直流電源1と2全体へ
帰還しても同様な効果が得られる。さらに、前述
の本発明の各実施例では、スイツチング素子を2
個使用したハーフブリツジ構成としたが、スイツ
チング素子を4個使用したフルブリツジ構成の場
合も実施することができ、同様の効果が得られ
る。また、本発明における直列共振回路を形成す
るものとして、共振用コンデンサと変換トランス
の実効もれインダクタンスを用いたが、共振用コ
ンデンサと変換トランスの1次巻線に直列に共振
用コイルを接続し、共振用コイルのインダクタン
スを利用した直列共振回路とすることも可能で、
本発明に含まれることはいうまでもない。
In each of the embodiments of the present invention described above, a configuration has been described in which the charging energy of the resonant capacitor 7 is fed back to one of the input DC power sources 2 using the control transformer 11. A similar effect can be obtained by feeding back to the entire input DC power supplies 1 and 2 connected to the input DC power supplies 1 and 2. Furthermore, in each of the embodiments of the present invention described above, two switching elements are used.
Although a half-bridge configuration using four switching elements is used, a full-bridge configuration using four switching elements can also be used, and similar effects can be obtained. Furthermore, although the effective leakage inductance of the resonant capacitor and the conversion transformer is used to form the series resonant circuit in the present invention, a resonant coil is connected in series with the primary winding of the resonant capacitor and the conversion transformer. It is also possible to create a series resonant circuit using the inductance of the resonant coil.
It goes without saying that it is included in the present invention.

以上のように本発明によれば、簡単な回路構成
により、直列共振型DC−DCコンバータの特長を
生かしながら、広範囲の入出力変動に対して、出
力直流電圧を安定化することができるもので、そ
の工業的価値はきわめて高いものがある。
As described above, according to the present invention, the output DC voltage can be stabilized over a wide range of input/output fluctuations with a simple circuit configuration while taking advantage of the features of the series resonant DC-DC converter. , its industrial value is extremely high.

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

第1図は従来の直列共振型DC−DCコンバータ
の回路構成図、第2図a,b,cはその動作波形
図、第3図は本発明で使用する制御トランスの構
成例を示す概略図、第4図はその特性図、第5図
はその等価記号図、第6図は本発明の第1の実施
例の回路構成図、第7図a,b,c,d,e,f
はその動作波形図、第8図は本発明の第2の実施
例の回路構成図、第9図a,b,c,d,e,f
はその動作波形図、第10図は本発明の第3の実
施例の回路構成図である。 1,2…入力直流電源、3,4…スイツチング
素子、5…変換トランス、5a…1次巻線、5b
…2次巻線、7…共振用コンデンサ、8…整流回
路、9…平滑用コンデンサ、10…負荷、11…
制御トランス、12…整流回路、13…比較回
路、14…直流電流制御回路、15…振り分け回
路、16,17,18,19…ダイオード、2
0,21…回生コイル。
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, Fig. 2 a, b, and c are its operating waveform diagrams, and Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a control transformer used in the present invention. , FIG. 4 is its characteristic diagram, FIG. 5 is its equivalent symbol diagram, FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a, b, c, d, e, f.
8 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a, b, c, d, e, f.
10 is an operating waveform diagram thereof, and FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a third embodiment of the present invention. 1, 2... Input DC power supply, 3, 4... Switching element, 5... Conversion transformer, 5a... Primary winding, 5b
... Secondary winding, 7... Resonance capacitor, 8... Rectifier circuit, 9... Smoothing capacitor, 10... Load, 11...
Control transformer, 12... Rectifier circuit, 13... Comparison circuit, 14... DC current control circuit, 15... Distribution circuit, 16, 17, 18, 19... Diode, 2
0,21...Regeneration coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力直流電源に対して、少なくともオン・オ
フ動作するスイツチング素子と変換トランスの1
次巻線および共振用コンデンサを含めて成る直列
接続回路を接続し、前記変換トランスの2次巻線
に第1の整流回路および平滑回路を接続して直流
出力電圧を出力端子に得るごとく構成されたDC
−DCコンバータと、前記共振用コンデンサに並
列に接続された第1の巻線および出力取出し用の
第2の巻線を有し、かつ供給する電気信号によつ
て前記第1の巻線のインダクタンスを変えること
のできる制御トランスと、前記制御トランスの第
2の巻線から得られる信号電圧を整流して前記入
力直流電源に供給する第2の整流回路と、前記
DC−DCコンバータの出力端子に得られる直流出
力電圧の関数として前記制御トランスのインダク
タンスを制御する第1の制御手段と、前記DC−
DCコンバータの出力端子に得られる直流出力電
圧の関数として前記スイツチング素子のスイツチ
ング周波数(または周期)を制御する第2の制御
手段を具備してなることを特徴とする定電圧電源
装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載において、スイ
ツチング素子に並列に前記スイツチング素子の導
通方向と反対方向に導通するように一方向性素子
を接続したことを特徴とする定電圧電源装置。 3 特許請求の範囲第1項の記載において、コイ
ルと、スイツチング素子の導通方向と反対方向に
導通するような一方向性素子とが直列に接続され
た回路を、スイツチング素子と変換トランスの1
次巻線の直列接続回路に対して並列に接続したこ
とを特徴とする定電圧電源装置。
[Claims] 1. At least a switching element and a conversion transformer that operate on and off with respect to an input DC power source.
A series connection circuit including a secondary winding and a resonant capacitor is connected, and a first rectifier circuit and a smoothing circuit are connected to the secondary winding of the conversion transformer to obtain a DC output voltage at an output terminal. DC
- a DC converter, a first winding connected in parallel to the resonance capacitor, and a second winding for output extraction; and the inductance of the first winding is controlled by the supplied electric signal a second rectifier circuit that rectifies a signal voltage obtained from a second winding of the control transformer and supplies it to the input DC power supply;
first control means for controlling the inductance of the control transformer as a function of the DC output voltage available at the output terminal of the DC-DC converter;
A constant voltage power supply device comprising second control means for controlling the switching frequency (or period) of the switching element as a function of the DC output voltage obtained at the output terminal of the DC converter. 2. A constant voltage power supply device according to claim 1, characterized in that a unidirectional element is connected in parallel to the switching element so as to conduct in a direction opposite to the conduction direction of the switching element. 3 In the statement of claim 1, a circuit in which a coil and a unidirectional element that conducts in a direction opposite to the conduction direction of the switching element are connected in series is defined as a circuit in which a coil and a unidirectional element that conducts in a direction opposite to the conduction direction of the switching element are connected in series.
A constant voltage power supply device characterized in that it is connected in parallel to the series connection circuit of the next winding.
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