JP3400728B2 - チョッパ装置 - Google Patents
チョッパ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直流電圧を値の
異なる直流電圧に変換するチョッパ装置、特に小型スナ
バ回路を備えたチョッパ装置に関するものである。
異なる直流電圧に変換するチョッパ装置、特に小型スナ
バ回路を備えたチョッパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば昭和６２年電気学会全国大
会講演論文集の１１１１ぺ一ジに掲載された従来のチョ
ッパ装置に、例えば電気学会より１９８７年３月３１日
に発行された「半導体電力変換回路」の第４０ぺ一ジに
示された従来のスナバ回路を適用した回路を示す図であ
る。
会講演論文集の１１１１ぺ一ジに掲載された従来のチョ
ッパ装置に、例えば電気学会より１９８７年３月３１日
に発行された「半導体電力変換回路」の第４０ぺ一ジに
示された従来のスナバ回路を適用した回路を示す図であ
る。
【０００３】図において、１は直流電圧を供給する直流
電源、２は後述するチョッパのスイッチングによる電流
リップルを吸収するコンデンサ、３はコンデンサ２のプ
ラス側に接続された自己消弧形素子であるＩＧＢＴ（絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ）等を用いたチョッ
パ、４はチョッパ３の出力側とマイナスライン間に接続
された電流環流用のフライホイルダイオードであり、こ
のフライホイルダイオード４のカソードとチョッパ３の
出力を接続するプラス出力ライン間には配線インダクタ
ンスＬｓが存在する。
電源、２は後述するチョッパのスイッチングによる電流
リップルを吸収するコンデンサ、３はコンデンサ２のプ
ラス側に接続された自己消弧形素子であるＩＧＢＴ（絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ）等を用いたチョッ
パ、４はチョッパ３の出力側とマイナスライン間に接続
された電流環流用のフライホイルダイオードであり、こ
のフライホイルダイオード４のカソードとチョッパ３の
出力を接続するプラス出力ライン間には配線インダクタ
ンスＬｓが存在する。
【０００４】５および６はフライホイルダイオード４の
アノード−カソード間で互いに直列に接続されたスナバ
コンデンサおよびスナバダイオード、７はスナバダイオ
ード６と並列に接続されたスナバ抵抗であり、これら回
路素子でスナバ回路を構成する。
アノード−カソード間で互いに直列に接続されたスナバ
コンデンサおよびスナバダイオード、７はスナバダイオ
ード６と並列に接続されたスナバ抵抗であり、これら回
路素子でスナバ回路を構成する。
【０００５】８はスナバ回路の後のプラス出力ライン間
に設けられた平滑リアクトル（ＳＬ）、９は平滑リアク
トル（ＳＬ）８の後とマイナスライン間に接続されたフ
ィルタコンデンサ（ＦＣ）、１０はフィルタコンデンサ
（ＦＣ）９に並列接続された負荷抵抗である。
に設けられた平滑リアクトル（ＳＬ）、９は平滑リアク
トル（ＳＬ）８の後とマイナスライン間に接続されたフ
ィルタコンデンサ（ＦＣ）、１０はフィルタコンデンサ
（ＦＣ）９に並列接続された負荷抵抗である。
【０００６】従来のチョッパ装置は上述のように構成さ
れており、その動作を図６における波形図及び図７の波
形図に基づいて説明する。まず、図６のようなチョッパ
装置においては、直流電源１から出力された直流電圧は
ＩＧＢＴ３等の半導体を用いたチョッパ３により通流率
制御されて交流化した後に、平滑することで直流電源１
から出力された直流電圧は値の異なる直流電圧に変換さ
れる。
れており、その動作を図６における波形図及び図７の波
形図に基づいて説明する。まず、図６のようなチョッパ
装置においては、直流電源１から出力された直流電圧は
ＩＧＢＴ３等の半導体を用いたチョッパ３により通流率
制御されて交流化した後に、平滑することで直流電源１
から出力された直流電圧は値の異なる直流電圧に変換さ
れる。
【０００７】チョッパ３の入力側には通常、スイッチン
グによる電流リップルを吸収するためにコンデンサ２が
設けられる。チョッパ３によりチョッピングされて交流
化された電圧は平滑リアクトル（ＳＬ）８、フィルタコ
ンデンサ（ＦＣ）９を用いて平滑され、負荷１０へ値の
異なる直流電圧として供給される。
グによる電流リップルを吸収するためにコンデンサ２が
設けられる。チョッパ３によりチョッピングされて交流
化された電圧は平滑リアクトル（ＳＬ）８、フィルタコ
ンデンサ（ＦＣ）９を用いて平滑され、負荷１０へ値の
異なる直流電圧として供給される。
【０００８】チョッパ３には通常、平滑リアクトル（Ｓ
Ｌ）８に流れる電流を環流させるためフライホイルダイ
オード４が付けられている。フライホイルダイオード４
は図６における波形図（ａ），（ｂ）のようにチョッパ
電流（ＩＣＨ）がＯＦＦ時にダイオード電流Ｉｄが流
れ、チョッパ電流（ＩＣＨ）のＯＮと共に電流は減衰し
て逆阻止特性を回復する。
Ｌ）８に流れる電流を環流させるためフライホイルダイ
オード４が付けられている。フライホイルダイオード４
は図６における波形図（ａ），（ｂ）のようにチョッパ
電流（ＩＣＨ）がＯＦＦ時にダイオード電流Ｉｄが流
れ、チョッパ電流（ＩＣＨ）のＯＮと共に電流は減衰し
て逆阻止特性を回復する。
【０００９】この逆阻止特性回復時の電圧跳ね上がりを
防止するために図６のようなスナバ回路がフライホイル
ダイオード４に設けられる。次に、スナバ回路の詳細な
動作を図７に従って説明する。図７において、（Ａ）は
チョッパ３を流れるチョッパ電流（ＩＣＨ）、（Ｂ）は
フライホイルダイオード４を流れるダイオード電流（Ｉ
ｄ）、（Ｃ）はフライホイルダイオード４の両端に発生
するダイオード電圧（Ｖｄ）、（Ｄ）はスナバコンデン
サ５を流れるスナバコンデンサ電流（Ｃｓ）、（Ｅ）は
スナバコンデンサ５の両端に発生するスナバコンデンサ
電圧（Ｖｓ）を示す。
防止するために図６のようなスナバ回路がフライホイル
ダイオード４に設けられる。次に、スナバ回路の詳細な
動作を図７に従って説明する。図７において、（Ａ）は
チョッパ３を流れるチョッパ電流（ＩＣＨ）、（Ｂ）は
フライホイルダイオード４を流れるダイオード電流（Ｉ
ｄ）、（Ｃ）はフライホイルダイオード４の両端に発生
するダイオード電圧（Ｖｄ）、（Ｄ）はスナバコンデン
サ５を流れるスナバコンデンサ電流（Ｃｓ）、（Ｅ）は
スナバコンデンサ５の両端に発生するスナバコンデンサ
電圧（Ｖｓ）を示す。
【００１０】チョッパＯＮ時には図７（Ａ）のようにチ
ョッパ（ＩＧＢＴ）３のチョッパ電流（ＩＣＨ）は立ち
上がるが、それに伴って同図（Ｂ）のようにダイオード
電流（Ｉｄ）は減衰し、フライホイルダイオード４の逆
阻止特性回復時の電圧（ダイオード電圧（Ｖｄ））が同
図（Ｃ）のように立ち上がる。
ョッパ（ＩＧＢＴ）３のチョッパ電流（ＩＣＨ）は立ち
上がるが、それに伴って同図（Ｂ）のようにダイオード
電流（Ｉｄ）は減衰し、フライホイルダイオード４の逆
阻止特性回復時の電圧（ダイオード電圧（Ｖｄ））が同
図（Ｃ）のように立ち上がる。
【００１１】フライホイルダイオード４の逆阻止特性回
復動作時に、回路配線のインダクタンスＬｓの蓄積エネ
ルギーによりフライホイルダイオード４の逆阻止特性回
復電圧にダイオード電圧（Ｖｄ）の跳ね上がりが発生す
る。この電圧跳ね上がりが大きくなった場合、フライホ
イルダイオード４の過電圧破壊の原因となるため、スナ
バ回路を構成しているスナバコンデンサ５、スナバダイ
オード６、スナバ抵抗７によって跳ね上がりを吸収して
低減させる。
復動作時に、回路配線のインダクタンスＬｓの蓄積エネ
ルギーによりフライホイルダイオード４の逆阻止特性回
復電圧にダイオード電圧（Ｖｄ）の跳ね上がりが発生す
る。この電圧跳ね上がりが大きくなった場合、フライホ
イルダイオード４の過電圧破壊の原因となるため、スナ
バ回路を構成しているスナバコンデンサ５、スナバダイ
オード６、スナバ抵抗７によって跳ね上がりを吸収して
低減させる。
【００１２】この吸収動作は次のようにして行われる。
例えばフライホイルダイオード４の逆阻止特性回復の直
前に流れていた電流をダイオード電流（Ｉｄ）とする
と、配線のインダクタンスＬｓに蓄積されているエネル
ギーＰは以下の（１）式で表される。
例えばフライホイルダイオード４の逆阻止特性回復の直
前に流れていた電流をダイオード電流（Ｉｄ）とする
と、配線のインダクタンスＬｓに蓄積されているエネル
ギーＰは以下の（１）式で表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】フライホイルダイオード４が逆阻止特性を
回復すると同時にこのエネルギーＰはスナバダイオード
６を通ってスナバコンデンサ５に充電される。スナバコ
ンデンサ５の静電容量をＣｓ、配線のインダクタンスを
Ｌｓ、フライホイルダイオード４の電圧の跳ね上がり分
を△ＶとするとエネルギーＰは以下の（２）式で表され
る。
回復すると同時にこのエネルギーＰはスナバダイオード
６を通ってスナバコンデンサ５に充電される。スナバコ
ンデンサ５の静電容量をＣｓ、配線のインダクタンスを
Ｌｓ、フライホイルダイオード４の電圧の跳ね上がり分
を△ＶとするとエネルギーＰは以下の（２）式で表され
る。
【００１５】
【数２】
【００１６】（２）式を展開することで電圧の跳ね上が
り分△Ｖは以下の（３）式で表される。
り分△Ｖは以下の（３）式で表される。
【００１７】
【数３】
【００１８】次にスナバコンデンサ５における電圧増加
分△Ｖはフライホイルダイオード４がＯＦＦの期間にス
ナバ抵抗７を通して放電してしまう。次にスナバダイオ
ード４がＯＮするとスナバコンデンサ５の電圧ＶＢはス
ナバ抵抗７で完全に放電する。スナバダイオード４の１
回のＯＮ／ＯＦＦによりスナバ抵抗７により消費される
電力Ｗは以下の（４）式で表される。
分△Ｖはフライホイルダイオード４がＯＦＦの期間にス
ナバ抵抗７を通して放電してしまう。次にスナバダイオ
ード４がＯＮするとスナバコンデンサ５の電圧ＶＢはス
ナバ抵抗７で完全に放電する。スナバダイオード４の１
回のＯＮ／ＯＦＦによりスナバ抵抗７により消費される
電力Ｗは以下の（４）式で表される。
【００１９】
【数４】
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来のチョッパ装置で
はフライホイルダイオードのＯＮ動作時にスナバコンデ
ンサの全電荷がスナバ抵抗を通して放電するため、スナ
バ抵抗で消費される電力は大きくなり、スナバ抵抗の大
型化、及びスナバ損失の増大によるチョッパ効率の低下
を招くという問題点があった。
はフライホイルダイオードのＯＮ動作時にスナバコンデ
ンサの全電荷がスナバ抵抗を通して放電するため、スナ
バ抵抗で消費される電力は大きくなり、スナバ抵抗の大
型化、及びスナバ損失の増大によるチョッパ効率の低下
を招くという問題点があった。
【００２１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、スナバ抵抗による消費電力を小
さく抑えることができるチョッパ装置を得ることを目的
とする。
ためになされたもので、スナバ抵抗による消費電力を小
さく抑えることができるチョッパ装置を得ることを目的
とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るチ
ョッパ装置は、直流電圧を出力する直流電源と、直流電
圧をスイッチング動作によりチョッピングして交流化し
て出力するスイッチング手段およびこのスイッチング手
段がオフとなった際の負荷電流の帰還路となるフライホ
イルダイオードを含むチョッパ回路と、チョッパ回路の
出力を平滑化して負荷に供給する平滑化手段と、フライ
ホイルダイオードに並列に接続されたコンデンサおよび
ダイオードの直列回路から成るスナバ回路と、スナバ回
路におけるコンデンサとダイオードとの接続点に接続さ
れたスナバ抵抗とを備え、スナバ回路におけるコンデン
サとダイオードとの接続点に、スナバ抵抗を介して所定
レベルの直流電圧を印加するものである。
ョッパ装置は、直流電圧を出力する直流電源と、直流電
圧をスイッチング動作によりチョッピングして交流化し
て出力するスイッチング手段およびこのスイッチング手
段がオフとなった際の負荷電流の帰還路となるフライホ
イルダイオードを含むチョッパ回路と、チョッパ回路の
出力を平滑化して負荷に供給する平滑化手段と、フライ
ホイルダイオードに並列に接続されたコンデンサおよび
ダイオードの直列回路から成るスナバ回路と、スナバ回
路におけるコンデンサとダイオードとの接続点に接続さ
れたスナバ抵抗とを備え、スナバ回路におけるコンデン
サとダイオードとの接続点に、スナバ抵抗を介して所定
レベルの直流電圧を印加するものである。
【００２３】請求項２の発明に係るチョッパ装置は、ス
ナバ抵抗を、コンデンサ及びダイオードの接続点と直流
電源のプラス側との間に接続したものである。
ナバ抵抗を、コンデンサ及びダイオードの接続点と直流
電源のプラス側との間に接続したものである。
【００２４】請求項３の発明に係るチョッパ装置は、ス
ナバ抵抗を、コンデンサ及びダイオードの接続点と平滑
化手段のプラス出力との間に接続したものである。
ナバ抵抗を、コンデンサ及びダイオードの接続点と平滑
化手段のプラス出力との間に接続したものである。
【００２５】請求項４の発明に係るチョッパ装置は、直
流電圧を出力する直流電源と、直流電圧をスイッチング
動作によりチョッピングして交流化して出力するスイッ
チング手段およびこのスイッチング手段がオフとなった
際の負荷電流の帰還路となるフライホイルダイオードを
含むチョッパ回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して
負荷に供給する平滑化手段と、フライホイルダイオード
に並列に接続されたスナバ回路と、スナバ回路に接続さ
れたスナバ抵抗とを備え、スナバ回路は、第１のコンデ
ンサ及び第１のダイオードから構成される第１の直列体
と、第２のコンデンサ及び第２のダイオードから構成さ
れる第２の直列体との直列接続回路により構成され、ス
ナバ抵抗は、第１のダイオードに並列接続され、第２の
コンデンサは、充電路を通して常時直流電圧が充電され
るものである。
流電圧を出力する直流電源と、直流電圧をスイッチング
動作によりチョッピングして交流化して出力するスイッ
チング手段およびこのスイッチング手段がオフとなった
際の負荷電流の帰還路となるフライホイルダイオードを
含むチョッパ回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して
負荷に供給する平滑化手段と、フライホイルダイオード
に並列に接続されたスナバ回路と、スナバ回路に接続さ
れたスナバ抵抗とを備え、スナバ回路は、第１のコンデ
ンサ及び第１のダイオードから構成される第１の直列体
と、第２のコンデンサ及び第２のダイオードから構成さ
れる第２の直列体との直列接続回路により構成され、ス
ナバ抵抗は、第１のダイオードに並列接続され、第２の
コンデンサは、充電路を通して常時直流電圧が充電され
るものである。
【００２６】請求項５の発明に係るチョッパ装置は、直
流電源のプラス出力ラインが、第２のコンデンサと第２
のダイオードとの接続点に接続され、第２のコンデンサ
は、直流電源から充電用電圧を得るものである。
流電源のプラス出力ラインが、第２のコンデンサと第２
のダイオードとの接続点に接続され、第２のコンデンサ
は、直流電源から充電用電圧を得るものである。
【００２７】請求項６の発明に係るチョッパ装置は、平
滑化手段のプラス出力ラインが、第２のコンデンサと第
２のダイオードとの接続点に接続され、第２のコンデン
サは、平滑化手段から充電用電圧を得るのである。
滑化手段のプラス出力ラインが、第２のコンデンサと第
２のダイオードとの接続点に接続され、第２のコンデン
サは、平滑化手段から充電用電圧を得るのである。
【００２８】請求項７の発明に係るチョッパ装置は、第
２のコンデンサに接続された外部電源装置を備え、第２
のコンデンサは、外部電源装置から充電用電圧を得るも
のである。
２のコンデンサに接続された外部電源装置を備え、第２
のコンデンサは、外部電源装置から充電用電圧を得るも
のである。
【００２９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下この発明の実
施の形態を図１に基づいて説明する。尚、図中、図６と
同一符号は同一又は相当部分を示す。図６に示す従来の
チョッパ装置と異なる点はスナバ抵抗７の一端をスナバ
ダイオード６とスナバコンデンサ５との接続点に接続
し、スナバ抵抗７の他端をチョッパ３の入力側に接続し
た点である。
施の形態を図１に基づいて説明する。尚、図中、図６と
同一符号は同一又は相当部分を示す。図６に示す従来の
チョッパ装置と異なる点はスナバ抵抗７の一端をスナバ
ダイオード６とスナバコンデンサ５との接続点に接続
し、スナバ抵抗７の他端をチョッパ３の入力側に接続し
た点である。
【００３０】次に、図１に示した本実施の形態に係るチ
ョッパ装置の動作を説明する。スナバ回路以外の動作
は、従来装置の動作と同一であり、直流電源１から供給
された電圧はチョッパ３により通流率制御されて交流化
された後、平滑リアクトル８、フィルタコンデンサ９に
より平滑されて異なる値の直流電圧に変換されて負荷１
０に供給される。
ョッパ装置の動作を説明する。スナバ回路以外の動作
は、従来装置の動作と同一であり、直流電源１から供給
された電圧はチョッパ３により通流率制御されて交流化
された後、平滑リアクトル８、フィルタコンデンサ９に
より平滑されて異なる値の直流電圧に変換されて負荷１
０に供給される。
【００３１】次にスナバ回路の動作を説明する。図１に
おいて従来例と同様にチョッパ３のチョッパ電流（Ｉ
ＣＨ）が図１のタイミングチャート（Ａ）のようにＯＮ
すると、フライホイルダイオード４に流れるダイオード
電流（Ｉｄ）は同図のタイミングチャート（Ｂ）のよう
に減衰する。これに伴いフライホイルダイオード４のダ
イオ−ド電圧（Ｖｄ）が同図のタイミングチャート
（Ｃ）のように逆阻止特性回復する。回路配線のインダ
クタンスＬｓに蓄積されたエネルギーＰによるフライホ
イルダイオード４の電圧跳ね上がり△Ｖは従来技術で説
明した（３）式で表される。
おいて従来例と同様にチョッパ３のチョッパ電流（Ｉ
ＣＨ）が図１のタイミングチャート（Ａ）のようにＯＮ
すると、フライホイルダイオード４に流れるダイオード
電流（Ｉｄ）は同図のタイミングチャート（Ｂ）のよう
に減衰する。これに伴いフライホイルダイオード４のダ
イオ−ド電圧（Ｖｄ）が同図のタイミングチャート
（Ｃ）のように逆阻止特性回復する。回路配線のインダ
クタンスＬｓに蓄積されたエネルギーＰによるフライホ
イルダイオード４の電圧跳ね上がり△Ｖは従来技術で説
明した（３）式で表される。
【００３２】次にフライホイルダイオード４がＯＦＦ状
態である間に第１のスナバコンデンサ５における跳ね上
がり電圧分△Ｖは、同図のタイミングチャート（Ｅ）の
ようにスナバ抵抗７を介して放電し、また同図のタイミ
ングチャート（Ｄ）に示すようにスナバコンデンサ電流
（Ｉｓ）は減衰する。その後チョッパ３はＯＦＦし、フ
ライホイルダイオード４がＯＮ動作するがスナバコンデ
ンサ５は放電できないため電圧はＶＢを保持する。
態である間に第１のスナバコンデンサ５における跳ね上
がり電圧分△Ｖは、同図のタイミングチャート（Ｅ）の
ようにスナバ抵抗７を介して放電し、また同図のタイミ
ングチャート（Ｄ）に示すようにスナバコンデンサ電流
（Ｉｓ）は減衰する。その後チョッパ３はＯＦＦし、フ
ライホイルダイオード４がＯＮ動作するがスナバコンデ
ンサ５は放電できないため電圧はＶＢを保持する。
【００３３】従って、フライホイルダイオード４の１回
のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費するエネルギーＷ
は次式（５）のようになる。
のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費するエネルギーＷ
は次式（５）のようになる。
【００３４】
【数５】
【００３５】本実施の形態は以上のように直列に接続さ
れたスナバコンデンサ５とスナバダイオード６の接続点
に一端が接続され、且つ、他端がチョッパ入力電圧に接
続されたスナバ抵抗７を設けたのでスナバ抵抗７が小型
化され、そしてチョッパの効率を向上させることができ
る。
れたスナバコンデンサ５とスナバダイオード６の接続点
に一端が接続され、且つ、他端がチョッパ入力電圧に接
続されたスナバ抵抗７を設けたのでスナバ抵抗７が小型
化され、そしてチョッパの効率を向上させることができ
る。
【００３６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
はスナバ抵抗の他端を直流電源に接続したが、図２のよ
うに他端を出力側のフィルタコンデンサに接続しても同
等の効果が得られる。このようにスナバ抵抗７の他端を
出力側に配線することにより、例えばチョッパ部と、ス
ナバ回路を含むフライホイルダイオード部とが設置構成
上離れており、スナバ抵抗の他端を入力側に配線困難な
場合においても同等の効果が得られる。この場合フライ
ホイルダイオード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗
７が消費するエネルギーＷは次式（６）のようになる。
はスナバ抵抗の他端を直流電源に接続したが、図２のよ
うに他端を出力側のフィルタコンデンサに接続しても同
等の効果が得られる。このようにスナバ抵抗７の他端を
出力側に配線することにより、例えばチョッパ部と、ス
ナバ回路を含むフライホイルダイオード部とが設置構成
上離れており、スナバ抵抗の他端を入力側に配線困難な
場合においても同等の効果が得られる。この場合フライ
ホイルダイオード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗
７が消費するエネルギーＷは次式（６）のようになる。
【００３７】
【数６】
【００３８】実施の形態３．なお、上記実施の形態１で
はスナバ抵抗７の他端を直流電源側に接続したが図３の
ように、第１のスナバコンデンサ５とフライホイルダイ
オード７のアノード間に電圧保持用の第２のスナバコン
デンサ１１と放電防止用の第２のスナバダイオード１２
との直列体を設けた構成にし、第２のスナバコンデンサ
１１に直流電源１より電路を介して常時直流電源電圧Ｖ
Ｂ（図３（Ｅ）を参照）を充電しておき、電圧跳ね上が
り分ΔＶのみを第１のスナバコンデンサ５に吸収させる
ようにすることで実施の形態１と同等の効果が得られ
る。
はスナバ抵抗７の他端を直流電源側に接続したが図３の
ように、第１のスナバコンデンサ５とフライホイルダイ
オード７のアノード間に電圧保持用の第２のスナバコン
デンサ１１と放電防止用の第２のスナバダイオード１２
との直列体を設けた構成にし、第２のスナバコンデンサ
１１に直流電源１より電路を介して常時直流電源電圧Ｖ
Ｂ（図３（Ｅ）を参照）を充電しておき、電圧跳ね上が
り分ΔＶのみを第１のスナバコンデンサ５に吸収させる
ようにすることで実施の形態１と同等の効果が得られ
る。
【００３９】本実施の形態の場合、電圧保持用の第２の
スナバコンデンサ１１は容量の小さいもので良く、また
第１のスナバコンデンサ５および第１のスナバダイオー
ド６は電圧の跳ね上がり分△Ｖのみを吸収すれば良いの
で電圧定格の低いもので良い。そのため、チョッパ部と
スナバ回路部との機能を分担させることができる。ま
た、スナバ回路の構成として効率的で小型化が容易とな
るという効果が重なる。
スナバコンデンサ１１は容量の小さいもので良く、また
第１のスナバコンデンサ５および第１のスナバダイオー
ド６は電圧の跳ね上がり分△Ｖのみを吸収すれば良いの
で電圧定格の低いもので良い。そのため、チョッパ部と
スナバ回路部との機能を分担させることができる。ま
た、スナバ回路の構成として効率的で小型化が容易とな
るという効果が重なる。
【００４０】本実施の形態の場合はフライホイルダイオ
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式（７）のようになる。
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式（７）のようになる。
【００４１】
【数７】
【００４２】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は電圧保持用の第２のスナバコンデンサ１１は直流電源
１側から常時直流電圧（ＶＢ）を充電したが、図４に示
すように平滑回路側から第２のスナバコンデンサ１１に
直流電源電圧（ＶＣ）を充電してもよい。そして、電圧
跳ね上がり分ΔＶのみ第１のスナバコンデンサ５に吸収
させるようにすることで実施の形態４と同等の効果が得
られる。
は電圧保持用の第２のスナバコンデンサ１１は直流電源
１側から常時直流電圧（ＶＢ）を充電したが、図４に示
すように平滑回路側から第２のスナバコンデンサ１１に
直流電源電圧（ＶＣ）を充電してもよい。そして、電圧
跳ね上がり分ΔＶのみ第１のスナバコンデンサ５に吸収
させるようにすることで実施の形態４と同等の効果が得
られる。
【００４３】この場合、電圧保持用の第２のスナバコン
デンサ１１は容量の小さいもので良く、また第１のスナ
バコンデンサ５および第１のスナバダイオード６は電圧
の跳ね上がり分△Ｖのみを吸収すればよいので電圧定格
の低いものでよい。そのため、チョッパ部とスナバ回路
部との機能を分担させることができてスナバ回路の構成
として効率的で小型化が容易となり、かつ、第２のスナ
バコンデンサ１１への充電電路が入力側に配線が困難な
場合においても同等の効果が得られる。
デンサ１１は容量の小さいもので良く、また第１のスナ
バコンデンサ５および第１のスナバダイオード６は電圧
の跳ね上がり分△Ｖのみを吸収すればよいので電圧定格
の低いものでよい。そのため、チョッパ部とスナバ回路
部との機能を分担させることができてスナバ回路の構成
として効率的で小型化が容易となり、かつ、第２のスナ
バコンデンサ１１への充電電路が入力側に配線が困難な
場合においても同等の効果が得られる。
【００４４】本実施の形態の場合、フライホイルダイオ
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式のようになる。
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式のようになる。
【００４５】
【数８】
【００４６】実施の形態５．上記実施の形態３では、第
２のスナバコンデンサ１１は直流電源１側より常時直流
電圧ＶＢを充電するようにしたが、図５に示すように直
流電源１とは別に別電源１３を設け、別電源１３より電
源電圧ＶＢとほぼ同じ電圧に第２のスナバコンデンサ１
１を充電しておき、電圧跳ね上がり分ΔＶのみを第１の
スナバコンデンサ５に吸収させるようにすることで上記
各実施の形態と同等の効果が得られる。
２のスナバコンデンサ１１は直流電源１側より常時直流
電圧ＶＢを充電するようにしたが、図５に示すように直
流電源１とは別に別電源１３を設け、別電源１３より電
源電圧ＶＢとほぼ同じ電圧に第２のスナバコンデンサ１
１を充電しておき、電圧跳ね上がり分ΔＶのみを第１の
スナバコンデンサ５に吸収させるようにすることで上記
各実施の形態と同等の効果が得られる。
【００４７】本実施の形態の場合、フライホイルダイオ
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式（９）のようになる。
ード４の１回のＯＮ／ＯＦＦでスナバ抵抗７が消費する
エネルギーＷは次式（９）のようになる。
【００４８】
【数９】
【００４９】また、本実施の形態の場合、別電源１３に
より第２のスナバコンデンサ１１の充電電圧を可変にで
きるため、充電電圧を高くすることによりさらにスナバ
抵抗７の損失を低減できるという効果がある。
より第２のスナバコンデンサ１１の充電電圧を可変にで
きるため、充電電圧を高くすることによりさらにスナバ
抵抗７の損失を低減できるという効果がある。
【００５０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、直流電圧を出
力する直流電源と、直流電圧をスイッチング動作により
チョッピングして交流化して出力するスイッチング手段
およびこのスイッチング手段がオフとなった際の負荷電
流の帰還路となるフライホイルダイオードを含むチョッ
パ回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給
する平滑化手段と、フライホイルダイオードに並列に接
続されたコンデンサおよびダイオードの直列回路から成
るスナバ回路と、スナバ回路におけるコンデンサとダイ
オードとの接続点に接続されたスナバ抵抗とを備え、ス
ナバ回路におけるコンデンサとダイオードとの接続点
に、スナバ抵抗を介して所定レベルの直流電圧を印加す
ることで、スナバ抵抗が小型化され、且つ、チョッパの
効率を向上させることができる効果がある。
力する直流電源と、直流電圧をスイッチング動作により
チョッピングして交流化して出力するスイッチング手段
およびこのスイッチング手段がオフとなった際の負荷電
流の帰還路となるフライホイルダイオードを含むチョッ
パ回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給
する平滑化手段と、フライホイルダイオードに並列に接
続されたコンデンサおよびダイオードの直列回路から成
るスナバ回路と、スナバ回路におけるコンデンサとダイ
オードとの接続点に接続されたスナバ抵抗とを備え、ス
ナバ回路におけるコンデンサとダイオードとの接続点
に、スナバ抵抗を介して所定レベルの直流電圧を印加す
ることで、スナバ抵抗が小型化され、且つ、チョッパの
効率を向上させることができる効果がある。
【００５１】請求項２の発明によれば、スナバ抵抗を、
コンデンサ及びダイオードの接続点と直流電源のプラス
側間に接続することで、スナバ抵抗が小型化され、且
つ、チョッパの効率を向上させることができるという効
果がある。
コンデンサ及びダイオードの接続点と直流電源のプラス
側間に接続することで、スナバ抵抗が小型化され、且
つ、チョッパの効率を向上させることができるという効
果がある。
【００５２】請求項３の発明によれば、スナバ抵抗を、
コンデンサ及びダイオードの接続点と平滑化手段のプラ
ス出力間に接続することで、チョッパ部とフライホイル
ダイオードとが設置構成上離隔されて、スナバ抵抗の一
端を直流電源側に配線困難であっても上記各発明と同様
の効果が得られる。
コンデンサ及びダイオードの接続点と平滑化手段のプラ
ス出力間に接続することで、チョッパ部とフライホイル
ダイオードとが設置構成上離隔されて、スナバ抵抗の一
端を直流電源側に配線困難であっても上記各発明と同様
の効果が得られる。
【００５３】請求項４の発明によれば、直流電圧を出力
する直流電源と、直流電圧をスイッチング動作によりチ
ョッピングして交流化して出力するスイッチング手段お
よびこのスイッチング手段がオフとなった際の負荷電流
の帰還路となるフライホイルダイオードを含むチョッパ
回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給す
る平滑化手段と、フライホイルダイオードに並列に接続
されたスナバ回路と、スナバ回路に接続されたスナバ抵
抗とを備え、スナバ回路は、第１のコンデンサ及び第１
のダイオードから構成される第１の直列体と、第２のコ
ンデンサ及び第２のダイオードから構成される第２の直
列体との直列接続回路により構成され、スナバ抵抗は、
第１のダイオードに並列接続され、第２のコンデンサ
は、充電路を通して常時直流電圧が充電されることで、
スナバ抵抗が小型化され、かつチョッパの効率を向上さ
せることができるという効果がある。
する直流電源と、直流電圧をスイッチング動作によりチ
ョッピングして交流化して出力するスイッチング手段お
よびこのスイッチング手段がオフとなった際の負荷電流
の帰還路となるフライホイルダイオードを含むチョッパ
回路と、チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給す
る平滑化手段と、フライホイルダイオードに並列に接続
されたスナバ回路と、スナバ回路に接続されたスナバ抵
抗とを備え、スナバ回路は、第１のコンデンサ及び第１
のダイオードから構成される第１の直列体と、第２のコ
ンデンサ及び第２のダイオードから構成される第２の直
列体との直列接続回路により構成され、スナバ抵抗は、
第１のダイオードに並列接続され、第２のコンデンサ
は、充電路を通して常時直流電圧が充電されることで、
スナバ抵抗が小型化され、かつチョッパの効率を向上さ
せることができるという効果がある。
【００５４】請求項５の発明によれば、直流電源のプラ
ス出力ラインが、第２のコンデンサと第２のダイオード
との接続点に接続され、第２のコンデンサは、直流電源
から充電用電圧を得ることで、スナバ抵抗が小型化さ
れ、且つ、チョッパの効率を向上させることができると
いう効果がある。
ス出力ラインが、第２のコンデンサと第２のダイオード
との接続点に接続され、第２のコンデンサは、直流電源
から充電用電圧を得ることで、スナバ抵抗が小型化さ
れ、且つ、チョッパの効率を向上させることができると
いう効果がある。
【００５５】請求項６の発明によれば、平滑化手段のプ
ラス出力ラインが、第２のコンデンサと第２のダイオー
ドとの接続点に接続され、第２のコンデンサは、平滑化
手段から充電用電圧を得ることで、チョッパ部とフライ
ホイルダイオードとが設置構成上離隔され、スナバ抵抗
の一端を直流電源側に配線困難であっても上記各発明と
同様の効果が得られる。
ラス出力ラインが、第２のコンデンサと第２のダイオー
ドとの接続点に接続され、第２のコンデンサは、平滑化
手段から充電用電圧を得ることで、チョッパ部とフライ
ホイルダイオードとが設置構成上離隔され、スナバ抵抗
の一端を直流電源側に配線困難であっても上記各発明と
同様の効果が得られる。
【００５６】請求項７の発明によれば、第２のコンデン
サに外部電源装置を接続して充電用電圧を得ることで、
充電電圧を可変にできると共に、充電電圧を高くするこ
とで更にスナバ抵抗の損失を低減できるという効果があ
る。
サに外部電源装置を接続して充電用電圧を得ることで、
充電電圧を可変にできると共に、充電電圧を高くするこ
とで更にスナバ抵抗の損失を低減できるという効果があ
る。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す回路図および
タイムチャートである。
タイムチャートである。
【図２】 この発明の実施の形態２示す回路図およびタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態３示す回路図およびタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態４示す回路図およびタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態５を示す回路図および
タイムチャＩ一トである。
タイムチャＩ一トである。
【図６】 従来のチョッパ装置を示す回路図およびタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図７】 従来のチョッパ装置のダイオードスナバの詳
細動作のタイムチャートである。
細動作のタイムチャートである。
１ 直流電源、２ コンデンサ、３ チョッパ、４ フ
ライホイルダイオード、５ 第１のスナバコンデンサ、
６ 第１のスナバダイオード、７ スナバ抵抗、８ 平
滑リアクトル、９ フィルタコンデンサ（ＦＣ）、１０
負荷抵抗、１１ 第２のスナバコンデンサ、１２ 第
２のスナバダイオード、１３ 別電源。
ライホイルダイオード、５ 第１のスナバコンデンサ、
６ 第１のスナバダイオード、７ スナバ抵抗、８ 平
滑リアクトル、９ フィルタコンデンサ（ＦＣ）、１０
負荷抵抗、１１ 第２のスナバコンデンサ、１２ 第
２のスナバダイオード、１３ 別電源。
Claims (7)
- 【請求項１】 直流電圧を出力する直流電源と、前記 直流電圧をスイッチング動作によりチョッピングし
て交流化して出力するスイッチング手段およびこのスイ
ッチング手段がオフとなった際の負荷電流の帰還路とな
るフライホイルダイオードを含むチョッパ回路と、前記 チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給する平
滑化手段と、 前記フライホイルダイオードに並列に接続されたコンデ
ンサおよびダイオードの直列回路から成るスナバ回路
と、 前記スナバ回路における前記コンデンサと前記ダイオー
ドとの接続点に接続されたスナバ抵抗とを備え、 前記スナバ回路における前記コンデンサと前記ダイオー
ドとの接続点に、前記スナバ抵抗を介して所定レベルの
直流電圧を印加したことを特徴とするチョッパ装置。 - 【請求項２】 前記スナバ抵抗は、前記コンデンサ及び
前記ダイオードの接続点と、前記直流電源のプラス側と
の間に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のチ
ョッパ装置。 - 【請求項３】 前記スナバ抵抗は、前記コンデンサ及び
前記ダイオードの接続点と、前記平滑化手段のプラス出
力との間に接続されたことを特徴とする請求項１に記載
のチョッパ装置。 - 【請求項４】 直流電圧を出力する直流電源と、前記 直流電圧をスイッチング動作によりチョッピングし
て交流化して出力するスイッチング手段およびこのスイ
ッチング手段がオフとなった際の負荷電流の帰還路とな
るフライホイルダイオードを含むチョッパ回路と、前記 チョッパ回路の出力を平滑化して負荷に供給する平
滑化手段と、 前記フライホイルダイオードに並列に接続されたスナバ
回路と、 前記スナバ回路に接続されたスナバ抵抗とを備え、 前記スナバ回路は、 第１のコンデンサ及び第１のダイオ
ードから構成される第１の直列体と、第２のコンデンサ
及び第２のダイオードから構成される第２の直列体との
直列接続回路により構成され、 前記スナバ抵抗は、前記 第１のダイオードに並列接続さ
れ、 前記第２のコンデンサは、充電路を通して直流電圧が充
電されることを特徴とするチョッパ装置。 - 【請求項５】 前記直流電源のプラス出力ラインは、前
記第２のコンデンサと前記第２のダイオードとの接続点
に接続され、 前記第２のコンデンサは、前記直流電源から 充電用電圧
を得ることを特徴とする請求項４に記載のチョッパ装
置。 - 【請求項６】 前記平滑化手段のプラス出力ラインは、
前記第２のコンデンサと前記第２のダイオードとの接続
点に接続され、 前記第２のコンデンサは、前記平滑化手段から 充電用電
圧を得ることを特徴とする請求項４に記載のチョッパ装
置。 - 【請求項７】 前記第２のコンデンサに接続された外部
電源装置を備え、 前記第２のコンデンサは、前記外部電源装置から 充電用
電圧を得ることを特徴とする請求項４に記載のチョッパ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33757798A JP3400728B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | チョッパ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33757798A JP3400728B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | チョッパ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000166224A JP2000166224A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3400728B2 true JP3400728B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=18309968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33757798A Expired - Fee Related JP3400728B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | チョッパ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3400728B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7184279B2 (en) * | 2005-04-01 | 2007-02-27 | Thermatool Corp. | Solid state switching circuit |
| CN113746080A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 荣信汇科电气股份有限公司 | 一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP33757798A patent/JP3400728B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000166224A (ja) | 2000-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |