JPS63194570A - 直列共振コンバ−タ - Google Patents
直列共振コンバ−タInfo
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- JPS63194570A JPS63194570A JP2532787A JP2532787A JPS63194570A JP S63194570 A JPS63194570 A JP S63194570A JP 2532787 A JP2532787 A JP 2532787A JP 2532787 A JP2532787 A JP 2532787A JP S63194570 A JPS63194570 A JP S63194570A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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。
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」
この発明はスイッチング素子を制御して直列共振電流の
半波を流して直流を交流にDC−AC変換回路で変換し
、その変換された交流出力を全波整流して直流出力を得
る直列共振コンバータに関する。
半波を流して直流を交流にDC−AC変換回路で変換し
、その変換された交流出力を全波整流して直流出力を得
る直列共振コンバータに関する。
「従来の技術」
従来において、直流−直流(DC−DC)コンバータに
おける損失を低減するため、第4図に示すようにフォワ
ードタイプのコンバータの出力回路にM)S−FETが
用いらnている。このコンバータは直流電源1が主スィ
ッチ2を介して主トランス3の1次側に接続され、主ス
イツチ20オン、オフと同期して主トランス3の2次側
の整流用MO8−FET 485を交互にオン、オフさ
せることによ、9 MOS −FETで整流作用を行う
ものである。オン抵抗の小さいMO8−FETを用いる
ことによシ、PNダイオードに比べて低損失化を図るも
のである。
おける損失を低減するため、第4図に示すようにフォワ
ードタイプのコンバータの出力回路にM)S−FETが
用いらnている。このコンバータは直流電源1が主スィ
ッチ2を介して主トランス3の1次側に接続され、主ス
イツチ20オン、オフと同期して主トランス3の2次側
の整流用MO8−FET 485を交互にオン、オフさ
せることによ、9 MOS −FETで整流作用を行う
ものである。オン抵抗の小さいMO8−FETを用いる
ことによシ、PNダイオードに比べて低損失化を図るも
のである。
主トランス3の2次側電圧■、及び整流素子(MOS
−FET ) 4 、5に流れる電流12 + 13の
波形を第5図に示す。主トランス3の2次側に発生する
電圧V、が正の期間にMOS −FET4をオン、MO
S−FET 5をオフさせて主トランス301次側から
2次側へ電力を供給し、出力リアクタ6を通じて出力コ
ンデンサ7に充電し、電圧V、が負の期間はMOS −
FET 4をオフ、MOS −FET 5をオンさせる
ことによシ、出力リアクタ6に流れていた電流をMOS
−FET 5を通して出力コンデンサ7に流すことが
できる。
−FET ) 4 、5に流れる電流12 + 13の
波形を第5図に示す。主トランス3の2次側に発生する
電圧V、が正の期間にMOS −FET4をオン、MO
S−FET 5をオフさせて主トランス301次側から
2次側へ電力を供給し、出力リアクタ6を通じて出力コ
ンデンサ7に充電し、電圧V、が負の期間はMOS −
FET 4をオフ、MOS −FET 5をオンさせる
ことによシ、出力リアクタ6に流れていた電流をMOS
−FET 5を通して出力コンデンサ7に流すことが
できる。
MOS −FET 4 、5には寄生要素としてボディ
ーダイオードがあシ、このダイオードはりカバリ一時間
が長いため、ボディーダイオードに電流が流れると逆電
圧印加時に大きなりカバリ−電流が流れることKなる。
ーダイオードがあシ、このダイオードはりカバリ一時間
が長いため、ボディーダイオードに電流が流れると逆電
圧印加時に大きなりカバリ−電流が流れることKなる。
第6図に第4図の電流切シ替わシ時の時間軸拡大図を示
す。出力リアクタ6に流れる電流は連続になるため、M
OS −FET 4 、5を流れる電流12 r 15
が同時に流れる期間T1. T2がある。この期間T4
. T2は負荷電流によって変化するため、MOS −
FET 4 、5のデート信号G2゜G3を期間T1.
T2の変化にあわせて変化させないとMOS −FET
4 、5のがディーダイオードに電流が流れてリカバ
リー電流が大きくなシ、高周波化時の損失が増大すると
いう問題があった。また、負荷電流の変化にあわせて期
間T4.T2が変化するため、それに合わせてダート信
号G、2 、 G3を発生させることは非常に困難であ
った。
す。出力リアクタ6に流れる電流は連続になるため、M
OS −FET 4 、5を流れる電流12 r 15
が同時に流れる期間T1. T2がある。この期間T4
. T2は負荷電流によって変化するため、MOS −
FET 4 、5のデート信号G2゜G3を期間T1.
T2の変化にあわせて変化させないとMOS −FET
4 、5のがディーダイオードに電流が流れてリカバ
リー電流が大きくなシ、高周波化時の損失が増大すると
いう問題があった。また、負荷電流の変化にあわせて期
間T4.T2が変化するため、それに合わせてダート信
号G、2 、 G3を発生させることは非常に困難であ
った。
この発明の目的は駆動方法が簡単で高効率化が図れるM
OS −FETを整流回路に用いた直列共振コンバータ
を提供することにある。
OS −FETを整流回路に用いた直列共振コンバータ
を提供することにある。
「問題点を解決するための手段」
この発明によればDC−AC変換回路により半波の直列
共振電流の交流出力を得、その交流出力を整流する整流
回路にMOS −FETが用いられる。
共振電流の交流出力を得、その交流出力を整流する整流
回路にMOS −FETが用いられる。
従来の技術と異なるのは簡単な駆動回路で低損失なMO
S −FET整流回路を実現できる点である。
S −FET整流回路を実現できる点である。
「実施例」
第1図はこの発明の詳細な説明する回路図である。直流
電源1の両端に共振用コンデンサ10 、10’の直列
回路が接続され、共振用コンデンサ10 、10’と並
列にその電圧をクランプするダイオード11゜1丁がそ
れぞれ接続される。直流電源10両端に主スィッチ13
、13’の直列回路が接続され、共振用コンデンサ1
0 、10’の接続点と、主スィッチ13゜13′の接
続点との間に共振用リアクタ12を介して主トランス1
4の1次側が接続される。主トランス14の2次側の両
端はMOS −FET整流素子15.15’を通じて互
に接続され、その接続点と、主トランス1402次側の
中点との間に出力コンデンサ16が接続され、出力コン
デンサ16と並列に負荷17が接続される。制御回路1
8は負荷17の電圧を検出して主スィッチ13 、13
’の動作周波数を変化させることにより、定電圧制御を
行う。共振電流幅検出回路19は整流素子15 、15
’に流れる共振電流を検出器20.20’により検出し
て共振電流の幅を求め、MOS −FET整流素子15
、15’を駆動する。
電源1の両端に共振用コンデンサ10 、10’の直列
回路が接続され、共振用コンデンサ10 、10’と並
列にその電圧をクランプするダイオード11゜1丁がそ
れぞれ接続される。直流電源10両端に主スィッチ13
、13’の直列回路が接続され、共振用コンデンサ1
0 、10’の接続点と、主スィッチ13゜13′の接
続点との間に共振用リアクタ12を介して主トランス1
4の1次側が接続される。主トランス14の2次側の両
端はMOS −FET整流素子15.15’を通じて互
に接続され、その接続点と、主トランス1402次側の
中点との間に出力コンデンサ16が接続され、出力コン
デンサ16と並列に負荷17が接続される。制御回路1
8は負荷17の電圧を検出して主スィッチ13 、13
’の動作周波数を変化させることにより、定電圧制御を
行う。共振電流幅検出回路19は整流素子15 、15
’に流れる共振電流を検出器20.20’により検出し
て共振電流の幅を求め、MOS −FET整流素子15
、15’を駆動する。
共振用コンデンサ10 、10’、ダイオード11゜1
f、共振用リアクタ12、主スィッチ13 、13’は
直列共振形のDC−AC変換回路21を構成している。
f、共振用リアクタ12、主スィッチ13 、13’は
直列共振形のDC−AC変換回路21を構成している。
MOS −FET整流素子15 、15’には寄生要素
としてボディーダイオードがあるためソースからドレイ
ンに電流を流すように接続する。主スィッチ13 、1
3’を半サイクルごとに交互にオン、オフさせることに
よシ、主トランス14に共振電流を流す。すなわち共振
用コンデンサlOが充電され、共振用コンデンサ10′
が放電されている状態で、主スィッチ13がオンになさ
れると、直流電源1、及び共振用コンデンサ10から主
スイッチ13−共振用リアクタ12−主トランス14の
1次側−共振用コンデンサ10′を通じる直列共振電流
が流れ、共振用コンデンサ10は放電し、共振用コンデ
ンサ10′は充電される。この共振電流がゼロになると
主スィッチ13は自動的にオフになり、その後、主スィ
ッチ13′がオンにされ、同様に動作して共振電流が流
れ、共振用コンデンサlOは充電され、共振用コンデン
サ10′は放電され、かつ主トランス14の1次側に流
れる共振電流は反対方向となる。
としてボディーダイオードがあるためソースからドレイ
ンに電流を流すように接続する。主スィッチ13 、1
3’を半サイクルごとに交互にオン、オフさせることに
よシ、主トランス14に共振電流を流す。すなわち共振
用コンデンサlOが充電され、共振用コンデンサ10′
が放電されている状態で、主スィッチ13がオンになさ
れると、直流電源1、及び共振用コンデンサ10から主
スイッチ13−共振用リアクタ12−主トランス14の
1次側−共振用コンデンサ10′を通じる直列共振電流
が流れ、共振用コンデンサ10は放電し、共振用コンデ
ンサ10′は充電される。この共振電流がゼロになると
主スィッチ13は自動的にオフになり、その後、主スィ
ッチ13′がオンにされ、同様に動作して共振電流が流
れ、共振用コンデンサlOは充電され、共振用コンデン
サ10′は放電され、かつ主トランス14の1次側に流
れる共振電流は反対方向となる。
主トランス14の2次側に誘起された電圧がMOS −
FET整流素子15.15’により全波整流される。つ
まり主トランス14の2次側に電圧が誘起されると、そ
の電圧の極性に応じて、MOS−FET整流素子15
、15’の一方がそのボディーダイオードを通じて電流
が流れる。この時、主トランス14の2次側に接続され
ているMOS −FET整流素子15 、15’に流れ
る電流I、 、 I5を第2図に示す。第2図に示すよ
うにこれら電流I、 、 I5は正弦半波状であシ、M
OS −FET整流素子15 、15’に同時に電流が
流れない期間T、 、 T4がある。共振電流I4.I
5は直流電源1の電圧、負荷17の電圧、共振用リアク
タ12、共振用コンデンサ10゜10′の各位によって
決まる。ダイオード11.[が直流電源1の電圧に共振
用コンデンサ10.10’の電圧をフランジするためM
OS −FET 15 、15’を流れる電流は、正弦
半波状となる。共振電流I4. I、を検出器20 、
20’によシ検出し、共振電流が流れている期間を共振
電流幅検出回路19で求め、MOS −FET 15
、15’を第5図に示すような信号A、Bで駆動するこ
とによシ、MOS−FETのボディーダイオードに電流
を流すことなく、MOS −FETをオンさせることが
できる。つまり駆動信号A、Hの終りを共振電流工4.
I5の終シ(零になった時)と一致させればよい。
FET整流素子15.15’により全波整流される。つ
まり主トランス14の2次側に電圧が誘起されると、そ
の電圧の極性に応じて、MOS−FET整流素子15
、15’の一方がそのボディーダイオードを通じて電流
が流れる。この時、主トランス14の2次側に接続され
ているMOS −FET整流素子15 、15’に流れ
る電流I、 、 I5を第2図に示す。第2図に示すよ
うにこれら電流I、 、 I5は正弦半波状であシ、M
OS −FET整流素子15 、15’に同時に電流が
流れない期間T、 、 T4がある。共振電流I4.I
5は直流電源1の電圧、負荷17の電圧、共振用リアク
タ12、共振用コンデンサ10゜10′の各位によって
決まる。ダイオード11.[が直流電源1の電圧に共振
用コンデンサ10.10’の電圧をフランジするためM
OS −FET 15 、15’を流れる電流は、正弦
半波状となる。共振電流I4. I、を検出器20 、
20’によシ検出し、共振電流が流れている期間を共振
電流幅検出回路19で求め、MOS −FET 15
、15’を第5図に示すような信号A、Bで駆動するこ
とによシ、MOS−FETのボディーダイオードに電流
を流すことなく、MOS −FETをオンさせることが
できる。つまり駆動信号A、Hの終りを共振電流工4.
I5の終シ(零になった時)と一致させればよい。
MOS −FET整流素子15 、15’に流れる電流
I4゜■ を検出し、電流I4とI5が同時にオンしな
いように制御回路18によシ、主スィッチ13 、13
’を制御する動作周波数を制御すれば負荷電流が変化し
た場合にも共振電流I4.I5が同時に流れるというこ
とはない。このため、MOS −FETターンオフ時に
リカバリー電流が流れず、高周波化時に従来のように損
失が増加するといった問題はなくなシ、従来のフォワー
ドコンバータのように整流素子4,5を同時オンさせた
り、負荷電流の変化にあわせて同時オンの期間を制御す
るといったような複雑な制御をする必要がなくなる。
I4゜■ を検出し、電流I4とI5が同時にオンしな
いように制御回路18によシ、主スィッチ13 、13
’を制御する動作周波数を制御すれば負荷電流が変化し
た場合にも共振電流I4.I5が同時に流れるというこ
とはない。このため、MOS −FETターンオフ時に
リカバリー電流が流れず、高周波化時に従来のように損
失が増加するといった問題はなくなシ、従来のフォワー
ドコンバータのように整流素子4,5を同時オンさせた
り、負荷電流の変化にあわせて同時オンの期間を制御す
るといったような複雑な制御をする必要がなくなる。
この結果から明らかなように、直列共振コン・ぐ−タの
整流素子としてMOS −FETを用いることによシ、
従来の技術に比べて簡単な駆動回路でMOS−FET整
流素子のがディーダイオードに電流を流さずに駆動する
ことができ高周波化時にも損失を増加させることのない
低損失なMOS −FET整流回路を実現できる。なお
MOS −FET 15 、15’に対する駆動信号A
、Bをそれぞれ共振電流I、 、 I。
整流素子としてMOS −FETを用いることによシ、
従来の技術に比べて簡単な駆動回路でMOS−FET整
流素子のがディーダイオードに電流を流さずに駆動する
ことができ高周波化時にも損失を増加させることのない
低損失なMOS −FET整流回路を実現できる。なお
MOS −FET 15 、15’に対する駆動信号A
、Bをそれぞれ共振電流I、 、 I。
が流れている期間内とするのは、MOS −FET 1
5 。
5 。
15′の駆動信号が共振電流I、 、 I、、のオン幅
以上になると出力コンデンサ16が電源となって主トラ
ンス14を介して1次側に帰還電流を流し、損失が増加
するのを防止するためである。
以上になると出力コンデンサ16が電源となって主トラ
ンス14を介して1次側に帰還電流を流し、損失が増加
するのを防止するためである。
直流を交流に変換する直列共振形のDC−AC変換回路
21としては第1図に示したものに限らず、各種のもの
を用いることができる。またDC−AC変換回路21の
出力交流を整流回路へ供給する場合に主トランスを用い
ることなく、4つのMOS −FET整流素子をブリッ
ジ接続した全波整流回路を用いてもよい。整流回路の損
失をなるべく小とする点からは主トランス14を使用し
た方がよい。
21としては第1図に示したものに限らず、各種のもの
を用いることができる。またDC−AC変換回路21の
出力交流を整流回路へ供給する場合に主トランスを用い
ることなく、4つのMOS −FET整流素子をブリッ
ジ接続した全波整流回路を用いてもよい。整流回路の損
失をなるべく小とする点からは主トランス14を使用し
た方がよい。
「発明の効果」
以上説明したように、直列共振コンバータの整流素子と
してMOS −FETを用いることにより簡単な駆動回
路で低損失な整流回路を実現できるため、直列共振コン
バータの一層の高効率化が可能となる。またこの整流素
子としてファーストリカバリーダイオードを用いた場合
よシこの発明のコンバータは整流回路の損失が少ない。
してMOS −FETを用いることにより簡単な駆動回
路で低損失な整流回路を実現できるため、直列共振コン
バータの一層の高効率化が可能となる。またこの整流素
子としてファーストリカバリーダイオードを用いた場合
よシこの発明のコンバータは整流回路の損失が少ない。
すなわち直流電源1の電圧を250v、出力コンデンサ
16の出力電圧v0を一54Vとし、整流素子としてM
OS −FET 15 、15’を用いた場合と、その
代シに7アーストリカパリーダイオードを用いた場合と
の各整流回路の損失を第3図に示す。MOS −FET
のがディーダイオードに電流を流すと損失が増加するた
め、MOS −FETのオン電圧がボディーダイオード
の順方向降下電圧よシ低くなるようにMOS−FET1
5 、15’のオン抵抗を選んである。第3図より明ら
かなように、ファーストリカバリーダイオードに比べM
OS −FETでは低損失化が図られておシ、出力電流
I。=1OAの時、損失はMOS −FETを用いる場
合ファーストリカバリーダイオードを用いる場合の約6
0%となっている。MOS −FETはオン抵抗を並列
接続によシ小さくすることができるので更に低損失化が
可能である。
16の出力電圧v0を一54Vとし、整流素子としてM
OS −FET 15 、15’を用いた場合と、その
代シに7アーストリカパリーダイオードを用いた場合と
の各整流回路の損失を第3図に示す。MOS −FET
のがディーダイオードに電流を流すと損失が増加するた
め、MOS −FETのオン電圧がボディーダイオード
の順方向降下電圧よシ低くなるようにMOS−FET1
5 、15’のオン抵抗を選んである。第3図より明ら
かなように、ファーストリカバリーダイオードに比べM
OS −FETでは低損失化が図られておシ、出力電流
I。=1OAの時、損失はMOS −FETを用いる場
合ファーストリカバリーダイオードを用いる場合の約6
0%となっている。MOS −FETはオン抵抗を並列
接続によシ小さくすることができるので更に低損失化が
可能である。
第1図はこの発明の直列共振コンバータの構成例を示す
接続図、第2図は第1図の整流回路に流れる電流波形及
び駆動信号波形図、第3図は整流回路の損失特性図、第
4図はMOS −FETを整流回路に用いた従来のフォ
ワードコンバータを示す接続図、第5図は第4図のMO
S −FET整流回路の電圧、電流波形図、第6図は第
5図の時間軸拡大およびMOS −FET整流素子駆動
信号を示す図である。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓オ 2 図 命−へ Cす〉
・−・−ロ ロ
ロ ロN
−
接続図、第2図は第1図の整流回路に流れる電流波形及
び駆動信号波形図、第3図は整流回路の損失特性図、第
4図はMOS −FETを整流回路に用いた従来のフォ
ワードコンバータを示す接続図、第5図は第4図のMO
S −FET整流回路の電圧、電流波形図、第6図は第
5図の時間軸拡大およびMOS −FET整流素子駆動
信号を示す図である。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓オ 2 図 命−へ Cす〉
・−・−ロ ロ
ロ ロN
−
Claims (2)
- (1)スイッチング素子を制御して直列共振電流を流し
、直流を交流にDC−AC変換回路で変換し、その変換
された交流を整流素子により全波整流して直流出力を得
る直列共振コンバータにおいて、 上記整流素子としてMOS−FETが用いられているこ
とを特徴とする直列共振コンバータ。 - (2)上記DA−AC変換回路の出力側には主トランス
の1次側が接続され、その主トランスの2次側の両端は
第1、第2MOS−FETをそれぞれ通じて出力コンデ
ンサの一端に接続され、その出力コンデンサの他端は上
記主トランスの2次側の中点に接続され、上記第1、第
2MOS−FETを流れる第1、第2電流検出器が設け
られ、それら第1、第2電流検出器の検出出力が共振電
流幅検出回路へ供給され、この共振電流幅検出回路の出
力により上記第1、第2MOS−FETが駆動制御され
る特許請求の範囲第1項記載の直列共振コンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62025327A JPH0740784B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 直列共振コンバ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62025327A JPH0740784B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 直列共振コンバ−タ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63194570A true JPS63194570A (ja) | 1988-08-11 |
JPH0740784B2 JPH0740784B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=12162857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62025327A Expired - Lifetime JPH0740784B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 直列共振コンバ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0740784B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03173353A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-07-26 | Vlt Corp | ゼロ電流スイッチング順方向電力変換の回路および方法 |
JP2010187478A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 直列共振コンバータの制御手段 |
CN102882381A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 三垦电气株式会社 | 谐振转换器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58207871A (ja) * | 1982-05-29 | 1983-12-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 全波整流回路 |
JPS60183977A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 高精度整流回路 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62025327A patent/JPH0740784B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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CN102882381A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 三垦电气株式会社 | 谐振转换器 |
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JPH0740784B2 (ja) | 1995-05-01 |
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