JPH03261366A - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
- Publication number
- JPH03261366A JPH03261366A JP5802790A JP5802790A JPH03261366A JP H03261366 A JPH03261366 A JP H03261366A JP 5802790 A JP5802790 A JP 5802790A JP 5802790 A JP5802790 A JP 5802790A JP H03261366 A JPH03261366 A JP H03261366A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- coil
- switching
- capacitor
- voltage
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- Pending
Links
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- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
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］
本発明はスイッチング電源回路に関し、特に共振形コン
バータに関する。
バータに関する。
［発明の概要］
スイッチング素子の浮遊容量とこのスイッチング素子に
駆動される並列共振回路のコイルのインダクタンスによ
る寄生共振によりスイッチング素子に過大電圧が印加す
るのを防止するため、コイルとスイッチング素子の接続
部にダイオードを接続して過大電圧をクランプするよう
にしたスイッチング電源のコンバータ回路。
駆動される並列共振回路のコイルのインダクタンスによ
る寄生共振によりスイッチング素子に過大電圧が印加す
るのを防止するため、コイルとスイッチング素子の接続
部にダイオードを接続して過大電圧をクランプするよう
にしたスイッチング電源のコンバータ回路。
〔従来の技術］
コイルとコンデンサの並列共振を利用して電気エネルギ
ーを変換するようにした共振コンバータが知られている
。第３図は従来の共振形ＤＣ−ＤＣコンバータの要部回
路図である。図において、Ｑはスイチング素子Ｎチャン
ネルＭＯ３ＦＥＴを示し、ＱとコンデンサＣ１とコイル
しｔは並列共掻回路１を構成し、Ｄ、は整流作用をもつ
ダイオードである。
ーを変換するようにした共振コンバータが知られている
。第３図は従来の共振形ＤＣ−ＤＣコンバータの要部回
路図である。図において、Ｑはスイチング素子Ｎチャン
ネルＭＯ３ＦＥＴを示し、ＱとコンデンサＣ１とコイル
しｔは並列共掻回路１を構成し、Ｄ、は整流作用をもつ
ダイオードである。
第３図の回路は、スイッチング用ＦＥＴ Ｑと整流ダ
イオードＤ、のＯＮ、 ＯＦＦにより次の４つの動作状
態をとる。
イオードＤ、のＯＮ、 ＯＦＦにより次の４つの動作状
態をとる。
動作状態１ スイッチング用ＦＥＴ Ｑ及びダイオー
ドＤ１がＯＮの場合で、第４図（ａ）の等価回路で表わ
される。この状態ではスイッチング用ＦＥＴＱが導通し
、共振コンデンサＣ３の電圧は出力電圧■。にクランプ
されているので共振コイルし！を流れる電流ＩＬ２は線
形に増加し、ダイオードＤ＋を流れる電流は線形に減少
する。
ドＤ１がＯＮの場合で、第４図（ａ）の等価回路で表わ
される。この状態ではスイッチング用ＦＥＴＱが導通し
、共振コンデンサＣ３の電圧は出力電圧■。にクランプ
されているので共振コイルし！を流れる電流ＩＬ２は線
形に増加し、ダイオードＤ＋を流れる電流は線形に減少
する。
動作状態２ スイッチング用ＦＥＴ ＱがＯＮ、ダイ
オードがＯＦＦの場合で、第４図Ｃｂ）の等価回路で表
わされる。この状態ではコンデンサＣＩとコイルＬ２と
で並列共振状態になり、共振電流ｒｔｚはスイッチング
用ＦＥＴ Ｑの寄生ダイオード（図示せず）のために
逆方向にも流れる。
オードがＯＦＦの場合で、第４図Ｃｂ）の等価回路で表
わされる。この状態ではコンデンサＣＩとコイルＬ２と
で並列共振状態になり、共振電流ｒｔｚはスイッチング
用ＦＥＴ Ｑの寄生ダイオード（図示せず）のために
逆方向にも流れる。
動作状１１３ スイッチング用ＦＥＴ Ｑ及びダイ
オードＤ１がＯＦＦの場合で、第４図（Ｃ）の等価回路
で表わされる。この状態では、入力電流Ｉユにより共振
コンデンサＣ１が充電される期間である。
オードＤ１がＯＦＦの場合で、第４図（Ｃ）の等価回路
で表わされる。この状態では、入力電流Ｉユにより共振
コンデンサＣ１が充電される期間である。
共振用コンデンサＣ１の電圧Ｖ Ｃｔは直線的に上昇し
、出力電圧■。に等しくなるとダイオードＤＩが導通し
、ＶＣＩは出力電圧■。にクランプされる。
、出力電圧■。に等しくなるとダイオードＤＩが導通し
、ＶＣＩは出力電圧■。にクランプされる。
動作状態４ スイッチング用ＦＥＴ Ｑが叶Ｆでダイ
オードＤ１がＯＮの場合で、第４図（ｄ）の等価回路で
表わされる。この状態では、コンデンサＣ１の電圧■。
オードＤ１がＯＮの場合で、第４図（ｄ）の等価回路で
表わされる。この状態では、コンデンサＣ１の電圧■。
、は出力電圧■。に等しく、入力側の電流はすべて出力
側へ流れる。この状態は次にスイッチング用ＦＥＴ
ＱがＯＮするまで続く。
側へ流れる。この状態は次にスイッチング用ＦＥＴ
ＱがＯＮするまで続く。
スイッチング周波数が数百ＭＨｚ以上の場合は、スイッ
チング用ＦＥＴのドレインとソース間に存在する浮遊容
量と共振コイルＬ２の線間に存在する浮遊容量が共振定
数（ｔ、Ｚ、Ｃｔ）に比べて小さいので、スイッチング
用ＦＥＴの浮遊容量と共振コイルＬｘのインダクタンス
による共振電圧は、振幅が小さいので余り問題にならな
い。もし必要ならばスナバ回路で対策できる。しかしス
イッチング周波数がＩ ＭＨｚ以上になってくると共振
定数（Ｌｘ 、Ｃｔ ）による共振周波数にスイッチン
グ用ＦＥＴの浮遊容量と共振コイルＬｚのインダクタン
スによる共振周波数が近くなるので、その浮遊容量に基
づく共振電圧が大きくなるだけでなく、それがスイッチ
ング素子であるＦＥＴに印加されて時にはそのＦＥＴの
耐圧能力を越えて損傷させることもある。第５図に従来
の回路によるスイッチング用ＦＥＴの各部の実測波形を
示す。ドレインとソース間の電圧■、、が大きく振動し
ていることが分かる。スナバ回路で対策することは損失
の点で得策ではない。
チング用ＦＥＴのドレインとソース間に存在する浮遊容
量と共振コイルＬ２の線間に存在する浮遊容量が共振定
数（ｔ、Ｚ、Ｃｔ）に比べて小さいので、スイッチング
用ＦＥＴの浮遊容量と共振コイルＬｘのインダクタンス
による共振電圧は、振幅が小さいので余り問題にならな
い。もし必要ならばスナバ回路で対策できる。しかしス
イッチング周波数がＩ ＭＨｚ以上になってくると共振
定数（Ｌｘ 、Ｃｔ ）による共振周波数にスイッチン
グ用ＦＥＴの浮遊容量と共振コイルＬｚのインダクタン
スによる共振周波数が近くなるので、その浮遊容量に基
づく共振電圧が大きくなるだけでなく、それがスイッチ
ング素子であるＦＥＴに印加されて時にはそのＦＥＴの
耐圧能力を越えて損傷させることもある。第５図に従来
の回路によるスイッチング用ＦＥＴの各部の実測波形を
示す。ドレインとソース間の電圧■、、が大きく振動し
ていることが分かる。スナバ回路で対策することは損失
の点で得策ではない。
本発明は、このような問題点に対応してなされたもので
、スイッチング電源の効率を低下させることなしに、わ
ずか１個のダイオードを追加することにより信転性の高
い共振形コンバータを提供することを目的とする。
、スイッチング電源の効率を低下させることなしに、わ
ずか１個のダイオードを追加することにより信転性の高
い共振形コンバータを提供することを目的とする。
本発明は前記問題を解決するために、直列に接続された
第１のコイルと第１のコンデンサを入力電源に接続し、
直列に接続された第２のコイルとスイッチング素子を前
記第１のコンデンサに並列接続し、直列に接続された第
１のダイオードと第２のコンデンサを前記第２のコイル
とスイッチング素子の回路に並列に接続し、前記第２の
コンデンサに並列に負荷回路を設けた非絶縁形ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータにおいて、前記第２のコイルとスイッチン
グ素子の接続部と前記第１のダイオードと第２のコンデ
ンサの接続部の間に第２のダイオードを追加接続した構
成にしている。
第１のコイルと第１のコンデンサを入力電源に接続し、
直列に接続された第２のコイルとスイッチング素子を前
記第１のコンデンサに並列接続し、直列に接続された第
１のダイオードと第２のコンデンサを前記第２のコイル
とスイッチング素子の回路に並列に接続し、前記第２の
コンデンサに並列に負荷回路を設けた非絶縁形ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータにおいて、前記第２のコイルとスイッチン
グ素子の接続部と前記第１のダイオードと第２のコンデ
ンサの接続部の間に第２のダイオードを追加接続した構
成にしている。
スイッチング用ＦＥＴのドレインとソース間に存在する
浮遊容量と駆動される並列共振回路のコイルのインダク
タンスによる共振によりパルス性の高電圧がスイッチン
グ用ＦＥＴに印加される。
浮遊容量と駆動される並列共振回路のコイルのインダク
タンスによる共振によりパルス性の高電圧がスイッチン
グ用ＦＥＴに印加される。
これを防止するために共振回路を構成しているスイッチ
ング用ＦＥＴとコイルの接続部に、追加するダイオード
のアノードを接続し、ダイオードのカソードを負荷が接
続されている出力端子に接続する。このように構成する
ことにより、スイッチング用ＦＥＴのドレインとソース
間に誘起される共振電圧はクランプされると共にコイル
に蓄積された電磁エネルギーが負荷側へ伝送される。
ング用ＦＥＴとコイルの接続部に、追加するダイオード
のアノードを接続し、ダイオードのカソードを負荷が接
続されている出力端子に接続する。このように構成する
ことにより、スイッチング用ＦＥＴのドレインとソース
間に誘起される共振電圧はクランプされると共にコイル
に蓄積された電磁エネルギーが負荷側へ伝送される。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明の共振昇圧形ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を
示したものである。この第１図に示す共振昇圧形ＤＣ−
ＤＣコンバータの構成のうち第３図の従来のものと貫な
る部分はスイッチング用ＦＥＴ ＱとコイルＬｔの接
続部にダイオードＤｔを追加したことである。
は本発明の共振昇圧形ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を
示したものである。この第１図に示す共振昇圧形ＤＣ−
ＤＣコンバータの構成のうち第３図の従来のものと貫な
る部分はスイッチング用ＦＥＴ ＱとコイルＬｔの接
続部にダイオードＤｔを追加したことである。
以下、その異なった部分について説明する。
第１図に示すようにダイオードＤ２のアノードをスイッ
チング用ＦＥＴ ＱとコイルＬｘとの接続部に接続し
、ダイオードＤｚＯカソードを第１のダイオードＤ、と
第２のコンデンサとの接続部に接続する。このような構
成において、スイッチング用ＦＥＴ Ｑをｆ 、 ２
５ＭＨｚでスイッチング駆動した時のドレインとソース
間の電圧■□、ドレイン電流ＩＤ、及びダイオードＤ２
の電流ｔａｘの実測した波形を第２図に示す。測定条件
は本実施例の場合は入力側電圧６Ｖ、スイッチング周波
数１゜２５ＭＨｚ 、出力電圧及び電流１２Ｖ−ＩＡで
ある。第５図の従来例における実測波形の■。、の波形
と本発明の実施例における実測波形のそれと比較してみ
ると明らかなように、ダイオードＤ２の付加によりスイ
ッチングがＯＦＦ した時のＶＯ２の振動電圧がクラン
プされて平坦化されていることが分かる。このクランプ
機能を受けもつのが本発明の付加ダイオードＤｚで第２
図の■、の波形がその様子を示している。言い換えると
、スイッチングＯＦＦの時の電力の伝送をダイオードＤ
、が受は持ち、スイッチング用ＦＥＴの浮遊容量とコイ
ルのインダクタンスに起因する振動電圧のクランプをダ
イオードＤｔが受は持っている。
チング用ＦＥＴ ＱとコイルＬｘとの接続部に接続し
、ダイオードＤｚＯカソードを第１のダイオードＤ、と
第２のコンデンサとの接続部に接続する。このような構
成において、スイッチング用ＦＥＴ Ｑをｆ 、 ２
５ＭＨｚでスイッチング駆動した時のドレインとソース
間の電圧■□、ドレイン電流ＩＤ、及びダイオードＤ２
の電流ｔａｘの実測した波形を第２図に示す。測定条件
は本実施例の場合は入力側電圧６Ｖ、スイッチング周波
数１゜２５ＭＨｚ 、出力電圧及び電流１２Ｖ−ＩＡで
ある。第５図の従来例における実測波形の■。、の波形
と本発明の実施例における実測波形のそれと比較してみ
ると明らかなように、ダイオードＤ２の付加によりスイ
ッチングがＯＦＦ した時のＶＯ２の振動電圧がクラン
プされて平坦化されていることが分かる。このクランプ
機能を受けもつのが本発明の付加ダイオードＤｚで第２
図の■、の波形がその様子を示している。言い換えると
、スイッチングＯＦＦの時の電力の伝送をダイオードＤ
、が受は持ち、スイッチング用ＦＥＴの浮遊容量とコイ
ルのインダクタンスに起因する振動電圧のクランプをダ
イオードＤｔが受は持っている。
以上説明したように、本発明によれば、１個のダイオー
ドを追加することにより、変換効率を劣化させることな
く、寄生共振を防ぐことができるのでスイッチング用Ｆ
ＥＴのドレインとソース間の耐圧が低いものが使えるよ
うになった。その結果、材料費が安くなり、ＦＥＴのオ
ン抵抗の小さいものが使えるようになった。また、寄生
共振が発生しないので制御が安定し、条件設定がやりや
すくなった。そして数ＭＨｚまでスイッチング周波数を
上げることができ、ノイズ成分が少なくなるので、ノイ
ズ対策が簡単になった。
ドを追加することにより、変換効率を劣化させることな
く、寄生共振を防ぐことができるのでスイッチング用Ｆ
ＥＴのドレインとソース間の耐圧が低いものが使えるよ
うになった。その結果、材料費が安くなり、ＦＥＴのオ
ン抵抗の小さいものが使えるようになった。また、寄生
共振が発生しないので制御が安定し、条件設定がやりや
すくなった。そして数ＭＨｚまでスイッチング周波数を
上げることができ、ノイズ成分が少なくなるので、ノイ
ズ対策が簡単になった。
第１図は本発明の回路構成を示す図、第２図は本発明に
おける実測波形を示す図、第３図は従来の回路構成を示
す図、第４図（ａ）は従来回路の動作状態１を示す等価
回路図、第４図（ロ）は従来回路の動作状態２を示す等
価回路図、第４図（Ｃ）は従来回路の動作状態３を示す
等価回路図、第４図（６）は従来回路の動作状態４を示
す等価回路図、第５図は従来例における実測波形を示す
図である。 １−・・・−・−・・・・・−並列共振回路Ｑ−・・・
−・−・・・・・スイッチング用ＦＥＴＤ２・・・−一
−−−・・−クランプダイオード第１図本究明の回訃橋
へを示す図 第２図本究明に・おけろ実測波形と示す間第３図 従来の回路構成と示す図 第４図（ａ）初作状態１と示す再岨回路間第４図（ｂ）
！７］作広懇２と示す等（曲回路間→を
おける実測波形を示す図、第３図は従来の回路構成を示
す図、第４図（ａ）は従来回路の動作状態１を示す等価
回路図、第４図（ロ）は従来回路の動作状態２を示す等
価回路図、第４図（Ｃ）は従来回路の動作状態３を示す
等価回路図、第４図（６）は従来回路の動作状態４を示
す等価回路図、第５図は従来例における実測波形を示す
図である。 １−・・・−・−・・・・・−並列共振回路Ｑ−・・・
−・−・・・・・スイッチング用ＦＥＴＤ２・・・−一
−−−・・−クランプダイオード第１図本究明の回訃橋
へを示す図 第２図本究明に・おけろ実測波形と示す間第３図 従来の回路構成と示す図 第４図（ａ）初作状態１と示す再岨回路間第４図（ｂ）
！７］作広懇２と示す等（曲回路間→を
Claims (1)
- 直列に接続された第１のコイルと第１のコンデンサを
入力電源に接続し、直列に接続された第２のコイルとス
イッチング素子を前記第１のコンデンサに並列に接続し
、直列に接続された第１のダイオードと第２のコンデン
サを前記第２のコイルとスイッチング素子の回路に並列
に接続し、前記第２のコンデンサに並列に負荷回路を設
けた非絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記第２
のコイルとスイッチング素子の接続部と前記第１のダイ
オードと第２のコンデンサの接続部の間に第２のダイオ
ードを追加接続したことを特徴とするスイッチング電源
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5802790A JPH03261366A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5802790A JPH03261366A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スイッチング電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261366A true JPH03261366A (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=13072467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5802790A Pending JPH03261366A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03261366A (ja) |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP5802790A patent/JPH03261366A/ja active Pending
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