JPS63186561A - 全波型コンバ−タ - Google Patents

全波型コンバ−タ

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JPS63186561A
JPS63186561A JP1754887A JP1754887A JPS63186561A JP S63186561 A JPS63186561 A JP S63186561A JP 1754887 A JP1754887 A JP 1754887A JP 1754887 A JP1754887 A JP 1754887A JP S63186561 A JPS63186561 A JP S63186561A
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JP
Japan
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voltage
output
winding
main transformer
rectifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP1754887A
Other languages
English (en)
Inventor
Rihei Hiramatsu
平松 利平
Teruo Kanetani
金谷 照夫
Hisashi Yoshida
久 吉田
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.)
Densetsu Co Ltd
TDK Lambda Corp
Original Assignee
Densetsu Co Ltd
TDK Lambda Corp
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Publication date
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Priority to JP1754887A priority Critical patent/JPS63186561A/ja
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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】 「産業上の利用分野」 本発明は大電力用、特に低電圧、大電流出力のプッシュ
プルまたはブリッジ型コンバータの特性を改善した全波
型コンバータに関するものである。
「従来の技術」 従来のブリッジ型コンバータは第6図に示すように、直
流電源(1)より2個以上の開閉素子としてのF E 
T (2) (3)を交互に開閉することにより主変圧
器(4)の1次巻線(5)側に交番電圧を印加し、前記
主変圧器(4)の2次巻線(6) (7)側に整流器(
8)(9)、チョークコイル(10)、コンデンサ(1
1)からなる整流ろ波回路(12)により直流出力を得
、この出力を検出回路(13)で検出増幅して適当なア
イソレータ(14) (15)を介した出力により前記
F E T (2)(3)の時比率を制御して目的とす
る直流出力(vO)を得るものである。この第6図にお
いて、主変圧器(4)の1次巻線(5)に第7図(a)
のように制御された正負対称の交番電圧(Vni)が印
加されると、センタタップに巻かれた2次巻線(6) 
(7)には第7図(b)のような出力電圧(vni x
 ) (Vn22 )が発生し、これを整流器(8)(
9)で整流し、かつろ波回路(12)で直流出力電圧(
Vo)を得る。
第8図(a) (b) (c)は出力5v、100A程
度の実際回路における波形を示しており、(a)はF 
E T (3)のドレン−’/−X間電圧(Vqt)、
(b)はF E T (3)の通過電流(Iqz )、
(c)は主変圧器(4)の1次巻線(5)の通過電流(
In、)である、この場合の障害はFET(3)のター
ンオフ(T2)時におけるスパイク電圧(Vs)で、1
次巻線(5)の通過電流(In、)の零点通過時の13
時以降もT4.Ts、T、間に振動°を繰り返えす。こ
れがF E T (2) (3,)のドレン・ソース間
に挿入したスナバ回路(16) (17)の作動回数の
増大による損失、および主変圧器(4)の不必要な磁気
ヒステリシスの変化による損失の増大等の数々の破壊に
関連した障害と損失の増大に関連する障害とを発生して
いた。′ 「発明が解決しようとする問題点」 以上の問題は2次巻線(6) (7)相互間の不結合度
(漏洩インダクタンス)および1次巻線(5)と2次巻
線(6)間、1次巻線(5)と2次巻線(7)間の不結
合度に基因するものである。以下、さらに詳述する。
第9図の(a)(b)は2次巻線(6) (7)のそれ
ぞれの通過電流(xnzt)(Iniz)、(c)は2
次巻線(6)(7)への印加電圧(Vn、 t ) (
Vn2x )である。今、整流器(8)(9)が理想的
であると仮定すれば負荷側の電流(IQ)は I n =In2□+In、、 −(1)となる。
2次巻線(6)(7)の結合が100%であれば第9図
(a)(b)の実線で書かれたように完全に矩形状に分
流するとともに、第9図(c)のように、2次巻線(6
)(7)の印加電圧(Vn、□) (Vn2□)もまた
実線のような完全な矩形波となる。実際問題として結合
は100%以下であり、したがって2次巻線(6) (
7)に漏洩インダクタンスが存在すると、第9図の12
時点における電流(Inal)の立下りと電流(In2
□)の立上りには点線のような傾斜をもつとともに印加
電圧(Vnzt)(Vnzz)には第9図(C)の点線
のような電圧(v3)を必要とし、この電圧■、は at          at なお、Lは2次巻線(6) (7)の漏洩インダクタン
スで両者同一と仮定した。この電圧v3は往々にして電
圧(Vn、 t ) (Vn22 )と同一の大きさと
時間巾をもつものである。これは1次巻線(5)と、2
次巻線(6) (7)との結合度により電圧(vnt)
(vqz)は当然これと比例した電圧となる。すなわち
、第8図のような特性になることは明らかである。
さらにもう1つの障害の原因を説明する。
第10図は主変圧器(4)の1次側からみた等価回路で
ある。この等価回路において、1次巻線(5)と2次巻
線(6) (7)の非結合分によって漏洩自己インダク
タンス(Lx)を持ち、それ等の1次換算したものが(
Lnt)−(Lnat)または(Ln、z )であり、
Lx=Ln1+Lnzt(またはLn、 ! )とする
、なお、負荷(18)と並列なインダクタンス(Xo)
は実用上省略する。第11図の実線特性は第10図に示
した等価回路の理想的状態(完全結合でLx=0)の電
圧(vnt)と電流(In、)である、そして前記漏洩
自己インダクタンス(Lx)が存在すると、F E T
 (3)のターンオフ(T2)時点後も第11図(b)
の電流(Int)の点線のようにその電流は継続し、そ
の間第11図(a)の点線特性のような電圧(Vntl
)が発生する。この点線で示した電圧(Vn、1)の高
さは通常、第6図の整流器(19) (20)の作用に
より電源電圧にクランプされる。また第8図の電圧(V
Q2 )と第11図の電圧(Vnl)とは180°位相
が反転しているが、FET(3)のターンオフ時には、
整流器(19)のターンオン時の瞬時スレッシュホール
ド値により相当大きなスパイク電圧が発生する。
以上はブリッジ型コンバータにおいて自明の動作モード
あるが、前述の2組の障害の原因は下記(2)式に要約
できる。
(障害発生のエネルギー)cl:(通電終期時の電流)
2×(漏洩自己インダクタンス)1 ・・・(2)実用
回路においては発生した障害を種々の方法にて抑制する
ことも必要であるが、基本的には1次巻線(5)と2次
巻線(6)または(7)の間の結合および2次巻線(6
)と(7)の間の結合を良くして漏洩自己インダクタン
スを減少させて前記障害発生のエネルギーそのものを抑
制することが重要である。
「問題点を解決するための手段」 本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
もので、直流電源に結合された2個以上の開閉素子を交
互に開閉して主変圧器の1次巻線に交番電圧を印加し、
前記主変圧器の2次巻線の整流ろ波回路により直流出力
を得、この直流出力を検出増幅しアイソレータを介した
出力により前記開閉素子の時比率を制御して目的の直流
出力を得るようにしたコンバータにおいて、前記主変圧
器の2次巻線を2分割し、この2分割した2次巻線の両
端にそれぞれ結合した整流器と、前記主変圧器の中性点
との間に、前記整流器とそれぞれ出力側を一致せしめて
整流器を結合し、これらの整流器の出力側にそれぞれチ
ョークコイルを介してこれらの出力側を結合し、この結
合点と前記中性点との間にコンデンサを挿入してなるも
のである。
「作用」 同一の1次巻線に対して従来の2倍の2次巻線を設け、
これを2つに分割し、各2次巻線毎に別個に転流整流器
とろ波用チョークコイルを設け、これらのチョークコイ
ルの出力側を結合し、さらに、これらの結合点と中性点
の間にコンデンサを挿入した。そのため、いわゆる半波
ホワード型出力回路を2個並列に設けたこととなる。し
たがって、漏洩自己インダクタンスを減少させつつ、同
一出力電圧を得ることとなる。
「実施例」 以下1本発明の一実施例を第1図により説明する。
ブリッジ型コンバータの基本的回路構成は従来と略同様
で、(1)は直流電源、(2) (3)は開閉素子とし
てのFET、(4)は主変圧器、(21)(22)はコ
ンデンサである。このような基本的回路において、前記
主変圧器(4)の2次巻線を、同一電圧を得るのに従来
よりも2倍巻回し、これを2分割して(6)(7)とす
る。この2次巻線(6)(7)の両端にそれぞれ整流器
(8)(9)を結合し、これらの整流器(8) (9)
のカソードと主変圧器(4)の中性点(23)との間に
、前記整流器(8)(9)とカソード側を一致せしめて
転流整流器(24)(25)を挿入する。また、2組の
整流器(8)(24)、(9) (25)の結合点にそ
れぞれチョークコイル(10) (26)を結合し、こ
れらのチョークコイル(10) (26)の他端を一点
に結合し、この結合点(27)と中性点(23)との間
にコンデンサ(11)を挿入する。この結果、主変圧器
(4)の2次側に半波ホワード型出力回路を2個並列に
設けたこととなる。
なお、出力端子(28) (29)間には、従来回路と
同様、検出回路(13) 、アイソレータ(14) (
15)を介してF E T (2) (3)のゲートに
結合されている。
つぎに1本発明による回路の作用を説明する。
前記(2)式の漏洩インダクタンスを減少させ。
しかも同一出力電圧(Vo)を得るため本発明において
は1次巻線(5)に対して2次巻線(6) (7)の巻
数(N2 、 ) (NZ□)を従来の2倍にしたので
、2次巻線(6)(7)での発生電圧(Vn2.)(V
nzz)は、第2図(b) (c)に示すようになり、
これは第7図(b)に示した従来の2倍の電圧が発生し
たことを示し、また通過電流は第3図(a)(b)のよ
うになり、これは従来の電流を示す第9図(a)(b)
に比し、1/2となる。
以上の点に基づき、2次巻線(6) (7)間、および
1次巻線(5)と2次巻A11(6)または(7)間の
漏洩インダクタンスを考察すると、2次巻線(6) (
7)の巻数が従来回路の2倍であるから、これら2次巻
線(6) (7)間の電磁的接触面積は2倍となり、2
次巻線(6) (7)間の漏洩インダクタンスは1/2
以下に減少する。さらに切換えターンオフ時の電流は1
/2となるので、(2)式によりその障害発生のエネル
ギーは(1/2)” X (1/2)で約1/8に減少
する。
また、1次巻線(5)と2次巻線(6) (7)間の漏
洩インダクタンスは巻数比が増大することにより著しく
減少する。通常、5v、100A級の高周波トランスで
は従来方式の2次巻線は僅が1ターンであり、1次巻線
は100v系入力で12〜15ターン、200V系入力
で24〜30ターン(いずれもフルブリッジの場合でハ
ーフブリッジではこの半分である。)であり、このよう
な巻数比の場合非結合度と漏洩インダクタンスの存在で
苦慮したのが実態である。
しかるに、この2次巻線が2ターンになることにより漏
洩インダクタンスは著しく減少する。
第5図は主変圧器(4)の入力側をセンタータップとし
た本発明の他の実施例を示すもので、この場合において
も前記実施例と変るところはない。
「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので°、被破壊関連した
障害は極小となるのみならず、不必要な振動も僅少とな
るので損失もまた大巾に低下する。
ちなみに、第3図(a) (b) (c)は従来の特性
を示す第9図(a) (b) (c)とそれぞれ対応す
るものである。
これからも明らかなように、T、−T、間の電流の変化
量は極小となり、したがって(c)のはね返り電圧(V
、)も極小となる。また、第4図(a) (b) (c
)は従来の特性を示す第8図(a) (b) (c)と
それぞれ対応するものであるが、第3図(C)の電圧(
Vnz 1)または(Vn2*)に対応する一次電圧の
はね返りは勿論小さくなるのみならず1次巻線(5)と
2次巻線(6)(7)間の漏洩インダクタンスも小さく
なり、開閉素子の電圧、電流、波形も良好となって上述
の通りの効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による全波型コンバータの第1実施例を
示す電気回路図、第2図は主変圧器の1次側電圧と2次
側電圧の特性図、第3図は2次側電流と2次側電圧の特
性図、第4図は開閉素子への印加電圧、通過電流、1次
巻線通過電流の各特性図、第5図は本発明の他の実施例
の電気回路図、第6図は従来の回路図、第7図は従来の
主変圧器の1次側電圧と2次側電圧の特性図、第8図は
従来回路の開閉素子への印加電圧、通過電流、1次巻線
通過電流の各特性図、第9図は従来回路の2次側電流と
電圧の特性図、第10図は従来回路の等価回路図、第1
1図は従来回路の1次側電圧と電流の特性図である。 (1)・・・直流電源、(2) (3)・・・開閉素子
、(4)・・・主変圧器、(5)・・・1次巻線、(6
) (7)・・・2次巻線、(8) (9)・・・整流
器、(10) (26)・・・チョークコイル、(11
)・・・コンデンサ、(12)・・・ろ波回路、(13
)・・・検出回路、(14) (15)・・・アイソレ
ータ、(16) (17)・・・スナバ回路、(18)
・・・負荷、(19) (20)・・・整流器、(21
)(22)・・・コンデンサ、(23)・・・中性点、
 (24)(25)・・・転流整流器。 (27)・・・結合点、(28) (29)・・・出力
端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源に結合された2個以上の開閉素子を交互
    に開閉して主変圧器の1次巻線に交番電圧を印加し、前
    記主変圧器の2次巻線の整流ろ波回路により直流出力を
    得、この直流出力を検出増幅しアイソレータを介した出
    力により前記開閉素子の時比率を制御して目的の直流出
    力を得るようにしたコンバータにおいて、前記主変圧器
    の2次巻線を2分割し、この2分割した2次巻線の両端
    にそれぞれ結合した整流器と、前記主変圧器の中性点と
    の間に、前記整流器とそれぞれ出力側を一致せしめて整
    流器を結合し、これらの整流器の出力側にそれぞれチョ
    ークコイルを介してこれらの出力側を結合し、この結合
    点と前記中性点との間にコンデンサを挿入してなること
    を特徴とする全波型コンバータ。
JP1754887A 1987-01-28 1987-01-28 全波型コンバ−タ Pending JPS63186561A (ja)

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