JPH07123707A - 部分共振型定周波pwm制御dc/dcコンバータ - Google Patents
部分共振型定周波pwm制御dc/dcコンバータInfo
- Publication number
- JPH07123707A JPH07123707A JP29887393A JP29887393A JPH07123707A JP H07123707 A JPH07123707 A JP H07123707A JP 29887393 A JP29887393 A JP 29887393A JP 29887393 A JP29887393 A JP 29887393A JP H07123707 A JPH07123707 A JP H07123707A
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- JP
- Japan
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- resonance
- transformer
- power source
- converter
- switch
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 PWMチョッパDC/DCコンバータのスイ
ッチング損失とノイズを低減し、スナバ回路損を除去し
て、スイッチング周波数の高周波化を計り、機器の小型
軽量化、低損失化、低ノイズ化を目的とする。 【構成】 PWMチョッパDC/DCコンバータに於い
て、主スイッチング部を部分共振制御する補助スイッ
チング素子Saは、高周波補助トランスT、逆流防止ダ
イオードD1を直列に電源Eに結び、前記トランスTの
分割点Pより共振用インダクタLr、共振用コンデンサ
Crを電源Eのマイナス部に結んで共振回路を構成し、
主スイッチはゼロ電圧電流ターンON、ゼロ電圧ターン
OFF動作することを特徴とする部分共振型定周波PW
MソフトスイッチングDC/DCコンバータに関するも
のである。 【効果】 低損失かつ低ノイズなソフトスイッチングD
C/DCコンバータを構成し、高周波スイッチングの制
御応答が高くできる為、機器の小型軽量化を実現でき
る。
ッチング損失とノイズを低減し、スナバ回路損を除去し
て、スイッチング周波数の高周波化を計り、機器の小型
軽量化、低損失化、低ノイズ化を目的とする。 【構成】 PWMチョッパDC/DCコンバータに於い
て、主スイッチング部を部分共振制御する補助スイッ
チング素子Saは、高周波補助トランスT、逆流防止ダ
イオードD1を直列に電源Eに結び、前記トランスTの
分割点Pより共振用インダクタLr、共振用コンデンサ
Crを電源Eのマイナス部に結んで共振回路を構成し、
主スイッチはゼロ電圧電流ターンON、ゼロ電圧ターン
OFF動作することを特徴とする部分共振型定周波PW
MソフトスイッチングDC/DCコンバータに関するも
のである。 【効果】 低損失かつ低ノイズなソフトスイッチングD
C/DCコンバータを構成し、高周波スイッチングの制
御応答が高くできる為、機器の小型軽量化を実現でき
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DC/DCコンバータ
ーのスイッチング損失を極小に押さえ、かつスナバ回路
損をゼロとするための部分共振回路単位を付加したこと
を特徴とする発明に関することである。
ーのスイッチング損失を極小に押さえ、かつスナバ回路
損をゼロとするための部分共振回路単位を付加したこと
を特徴とする発明に関することである。
【0002】
【従来の技術】従来のPWMチョッパによるDC/DC
コンバータの主スイッチは、例えばハード(強制)スイ
ッチングモードにより、オンオフ制御され、スイッチン
グ損失が大きくDC/DCコンバータの高周波化が困難
であった。又、電磁ノイズレベルが高く適用範囲に制約
があった。
コンバータの主スイッチは、例えばハード(強制)スイ
ッチングモードにより、オンオフ制御され、スイッチン
グ損失が大きくDC/DCコンバータの高周波化が困難
であった。又、電磁ノイズレベルが高く適用範囲に制約
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
様に、ハード(強制)スイッチングモードによるDC/
DCコンバータは、スイッチ素子のターンオン、ターン
オフ時に発生する電圧ストレス(dv/dt値)電流ス
トレス(di/dt値)及びスイッチング損失が大き
く、スイッチング周波数の高周波化に伴い、スイッチン
グ損失が増大し、電圧サージ及び電流サージが発生しや
すくDC/DCコンバータの小型、軽量化及び低損失
化、さらに低電磁ノイズレベル化に限界があった。
様に、ハード(強制)スイッチングモードによるDC/
DCコンバータは、スイッチ素子のターンオン、ターン
オフ時に発生する電圧ストレス(dv/dt値)電流ス
トレス(di/dt値)及びスイッチング損失が大き
く、スイッチング周波数の高周波化に伴い、スイッチン
グ損失が増大し、電圧サージ及び電流サージが発生しや
すくDC/DCコンバータの小型、軽量化及び低損失
化、さらに低電磁ノイズレベル化に限界があった。
【0004】しかるに本発明は、DC/DCコンバータ
のスイッチ素子のスイッチング損失を低減することによ
り、スイッチング周波数の高周波化を計り、電源機器の
小型、軽量化、低損失化、低電磁ノイズ化を同時に実現
することを目的とするところのものである。
のスイッチ素子のスイッチング損失を低減することによ
り、スイッチング周波数の高周波化を計り、電源機器の
小型、軽量化、低損失化、低電磁ノイズ化を同時に実現
することを目的とするところのものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかるに本発明の主要構
成要素を説明すると、電源Eより主スイッチング部を
介して、チョークコイルL、コンデンサC、フライホイ
ールダイオードDからなる平滑回路を設けたPWMチ
ョッパDC/DCコンバータに於いて、主スイッチング
部を部分共振タイミング制御する補助スイッチ素子S
aは、転流電圧供給用高周波トランスT、逆流防止ダイ
オードD1を直列に電源Eに結んである。
成要素を説明すると、電源Eより主スイッチング部を
介して、チョークコイルL、コンデンサC、フライホイ
ールダイオードDからなる平滑回路を設けたPWMチ
ョッパDC/DCコンバータに於いて、主スイッチング
部を部分共振タイミング制御する補助スイッチ素子S
aは、転流電圧供給用高周波トランスT、逆流防止ダイ
オードD1を直列に電源Eに結んである。
【0006】前記トランスTの分割点Pより共振用イン
ダクターLr、共振用コンデンサCrを電源Eのマイナ
ス部に結んでトランス共振回路を構成することにより主
スイッチはターンON時に電圧電流ゼロ動作、ターンO
FF時はゼロ電圧動作をすることを特徴とする部分共振
型定周波PWM制御DC/DCコンバーターに関するも
のである。
ダクターLr、共振用コンデンサCrを電源Eのマイナ
ス部に結んでトランス共振回路を構成することにより主
スイッチはターンON時に電圧電流ゼロ動作、ターンO
FF時はゼロ電圧動作をすることを特徴とする部分共振
型定周波PWM制御DC/DCコンバーターに関するも
のである。
【0007】また、共振用インダクタLrは、高周波ト
ランスTの寄生リーケージインダクタとして利用するこ
とができるのでトランスTに含めることも出来る。
ランスTの寄生リーケージインダクタとして利用するこ
とができるのでトランスTに含めることも出来る。
【0008】
【動作】本発明のDC/DCコンバータの動作モード
を、図2、図3により、以下に説明する。
を、図2、図3により、以下に説明する。
【0009】まず、補助スイッチ素子Sa ON、主ス
イッチ素子So OFFの に固定され、その分割点PからインダクタLrを通して
流れる電流ilrは平滑インダクタに流れているチョー
ク入力フィルタの電流Ioを超えるまでコンデンサCr
両端電圧VcrはフライホイールダイオードDの順方向
電圧にクランプされる。
イッチ素子So OFFの に固定され、その分割点PからインダクタLrを通して
流れる電流ilrは平滑インダクタに流れているチョー
ク入力フィルタの電流Ioを超えるまでコンデンサCr
両端電圧VcrはフライホイールダイオードDの順方向
電圧にクランプされる。
【0010】次にモード2では、ilrがIoを超える
と共振コンデンサCrに充電電流icr=ilr−Io
が流れ、Vcrが共振の弧を描き上昇を行う。
と共振コンデンサCrに充電電流icr=ilr−Io
が流れ、Vcrが共振の弧を描き上昇を行う。
【0011】次にモード3では、Vcrが電源Eの電圧
に到達すると、ダイオードDoが導通し、Lrのエネル
ギーはEに回生されると共に負荷に供給される。
に到達すると、ダイオードDoが導通し、Lrのエネル
ギーはEに回生されると共に負荷に供給される。
【0012】本モード3の区間内に主スイッチ素子So
を導通する。
を導通する。
【0013】なお、この時には主スイッチ素子Soが導
通する直前は、電圧電流共に0Vである。
通する直前は、電圧電流共に0Vである。
【0014】次にモード4に於いて、主スイッチ素子S
oの電流は、0Aから徐々に立ち上がり、負荷に供給を
行う。
oの電流は、0Aから徐々に立ち上がり、負荷に供給を
行う。
【0015】次にモード5の区間は、トランスTの二次
電流が先に0となり、トランスTの寄生リーケージイン
ダクタンスによる一次側のリンギングを防止する為に設
けている。
電流が先に0となり、トランスTの寄生リーケージイン
ダクタンスによる一次側のリンギングを防止する為に設
けている。
【0016】また、ダイオードDrはリーケージインダ
クタのリセットである。
クタのリセットである。
【0017】次にモード6では、モード5までの部分共
振主スイッチ素子Soのターンオンが終了し、補助スイ
ッチ素子SaをOFFし、主スイッチ素子Soを通して
負荷側に電流を供給する。
振主スイッチ素子Soのターンオンが終了し、補助スイ
ッチ素子SaをOFFし、主スイッチ素子Soを通して
負荷側に電流を供給する。
【0018】次にモード7では、主スイッチ素子Soは
コンデンサCrがある為、ゼロボルトスイッチモードで
ターンオフが行われる。
コンデンサCrがある為、ゼロボルトスイッチモードで
ターンオフが行われる。
【0019】次にモード8は、スイッチ素子SoのOF
F期間で、Lの回生電流がフライホイールダイオードD
を通して負荷に供給される区間である。
F期間で、Lの回生電流がフライホイールダイオードD
を通して負荷に供給される区間である。
【0020】以上の様に、主スイッチ素子Soのターン
オン時は電圧ゼロ、電流ゼロでターンオフ時は電圧ゼ
ロ、補助スイッチ素子Saはターンオン、ターンオフ時
共に電流ゼロの動作モードとなり、主スイッチ素子、補
助スイッチ素子に印加されない。
オン時は電圧ゼロ、電流ゼロでターンオフ時は電圧ゼ
ロ、補助スイッチ素子Saはターンオン、ターンオフ時
共に電流ゼロの動作モードとなり、主スイッチ素子、補
助スイッチ素子に印加されない。
【0021】このことににより、スイッチング損失の極
小化、スイッチ素子へのストレスが低減される。
小化、スイッチ素子へのストレスが低減される。
【0022】
【実施例】実施例について図面を参照すると、図4にお
いて、Vrは基準電圧、Aは誤差増幅器、Fは発振回
路、Pはパルス幅変調回路、Bは遅延シーケンス回路で
あり、トランスTに適当な寄生リーケージインダクタン
スを持たせることにより、共振用インダクタを形成して
いる。
いて、Vrは基準電圧、Aは誤差増幅器、Fは発振回
路、Pはパルス幅変調回路、Bは遅延シーケンス回路で
あり、トランスTに適当な寄生リーケージインダクタン
スを持たせることにより、共振用インダクタを形成して
いる。
【0023】出力電圧を基準電圧Vrと比較し、誤差増
幅器Aで、パルス幅変調回路Pにフィードバックし、遅
延シーケンス回路Bを通じて主スイッチング素子Q2、
補助スイッチング素子Q1を駆動することにより、出力
電圧が一定した低ノイズで高性能な部分共振型定周波P
WM制御DC/DCコンバータを構成しているものであ
る。
幅器Aで、パルス幅変調回路Pにフィードバックし、遅
延シーケンス回路Bを通じて主スイッチング素子Q2、
補助スイッチング素子Q1を駆動することにより、出力
電圧が一定した低ノイズで高性能な部分共振型定周波P
WM制御DC/DCコンバータを構成しているものであ
る。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0025】定周波PWM制御が容易に実現でき、出力
電圧もしくは出力電流のフィードバック信号により、安
定した定電制御や定電流制御が自在にできる他、従来の
制御用ICの導入ができる。
電圧もしくは出力電流のフィードバック信号により、安
定した定電制御や定電流制御が自在にできる他、従来の
制御用ICの導入ができる。
【0026】なお本発明は降圧型変換を対象としている
が、昇圧型、フォワード型への拡張も可能である。
が、昇圧型、フォワード型への拡張も可能である。
【0027】また大容量の高周波リンクDC/DCコン
バータ、高力率コンバータ、スイッチングレギュレー
タ、UPS、アクティブフィルタ、バッテリー充電器、
高圧放電燈用高周波電子安定器等が小型、高効率、低ノ
イズに製作できるため、産業上をはじめ、情報機器用、
航空宇宙用等において有用な発明である。
バータ、高力率コンバータ、スイッチングレギュレー
タ、UPS、アクティブフィルタ、バッテリー充電器、
高圧放電燈用高周波電子安定器等が小型、高効率、低ノ
イズに製作できるため、産業上をはじめ、情報機器用、
航空宇宙用等において有用な発明である。
【図1】本発明の基本構成図である。
【図2】本発明の回路の各助作モード図である。
【図3】本発明の回路定常動作波形図である。
【図4】本発明の実施回路例図である。
【符号の説明】 主スイッチング部 平滑回路 E 電源 So 主スイッチ素子 Sa 補助スイッチ素子 T トランス D フライホイールダイオード C コンデンサ Cr 共振コンデンサ D1 逆流防止タイオード Dr ダイオード Lr 共振用インダクタ R 負荷 Vr 基準電圧 A 誤差増幅器 F 発振回路 P パルス幅変調回路 B 遅延シーケンス回路
Claims (1)
- 【請求項1】直流電源Eより主スイッチング部を介し
て、チョークコイルL、平滑コンデンサC、フライホイ
ールダイオードDからなる平滑回路を設けた部分共振
PWM制御DC/DCコンバータに於いて、主スイッチ
ング部を部分共振制御する補助スイッチング素子Sa
は、トランスT、逆流防止ダイオードD1を直列に電源
Eに結んである。前記トランスTの分割点Pより共振用
インダクタLr、共振用コンデンサーCrを電源Eのマ
イナス部に結んで共振回路を構成することにより主スイ
ッチはターンON時に電圧電流ゼロ動作、ターンOFF
時はゼロ電圧動作をすることを特徴とする部分共振型定
周波PWMDC/DCコンバーターに関するものであ
る。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29887393A JPH07123707A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 部分共振型定周波pwm制御dc/dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29887393A JPH07123707A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 部分共振型定周波pwm制御dc/dcコンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07123707A true JPH07123707A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17865293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29887393A Pending JPH07123707A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 部分共振型定周波pwm制御dc/dcコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07123707A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999025059A1 (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-20 | Praveen Kumar Jain | Dc-dc converters |
US6028413A (en) * | 1997-09-19 | 2000-02-22 | Perdix Oy | Charging device for batteries in a mobile electrical device |
JP2006230053A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Toyota Industries Corp | 電流双方向レギュレータ |
WO2009063561A1 (ja) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | Fujitsu Media Devices Limited | スイッチング電源、スイッチング電源を制御する制御回路およびスイッチング電源の制御方法 |
WO2017117367A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-06 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for resonant energy minimization in power converters |
US9853547B2 (en) | 2016-04-13 | 2017-12-26 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
US10141846B2 (en) | 2016-04-15 | 2018-11-27 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
US10141845B2 (en) | 2016-04-13 | 2018-11-27 | Texas Instruments Incorporated | DC-DC converter and control circuit with low-power clocked comparator referenced to switching node for zero voltage switching |
US10177658B2 (en) | 2016-04-14 | 2019-01-08 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
US10840797B2 (en) | 2018-11-26 | 2020-11-17 | Texas Instruments Incorporated | Load release detection circuit |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP29887393A patent/JPH07123707A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6028413A (en) * | 1997-09-19 | 2000-02-22 | Perdix Oy | Charging device for batteries in a mobile electrical device |
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US7880450B2 (en) | 2007-11-15 | 2011-02-01 | Taiyo Yuden Mobile Technology Co., Ltd. | Switching power supply, control circuit controlling switching power supply and control method of switching power supply |
JP4963724B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2012-06-27 | 富士通メディアデバイス株式会社 | スイッチング電源、スイッチング電源を制御する制御回路およびスイッチング電源の制御方法 |
CN108352785A (zh) * | 2015-12-29 | 2018-07-31 | 德州仪器公司 | 用于电力转换器中的谐振能量最小化的方法及设备 |
WO2017117367A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-06 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for resonant energy minimization in power converters |
CN108352785B (zh) * | 2015-12-29 | 2020-06-30 | 德州仪器公司 | 用于电力转换器中的谐振能量最小化的方法及设备 |
US9853547B2 (en) | 2016-04-13 | 2017-12-26 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
US10141845B2 (en) | 2016-04-13 | 2018-11-27 | Texas Instruments Incorporated | DC-DC converter and control circuit with low-power clocked comparator referenced to switching node for zero voltage switching |
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US10468987B2 (en) | 2016-04-14 | 2019-11-05 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
US11038421B2 (en) | 2016-04-14 | 2021-06-15 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for adaptive timing for zero voltage transition power converters |
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US10840797B2 (en) | 2018-11-26 | 2020-11-17 | Texas Instruments Incorporated | Load release detection circuit |
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