JPH0727294U

JPH0727294U - 高電圧高周波整流回路

Info

Publication number: JPH0727294U
Application number: JP5557893U
Authority: JP
Inventors: 満松川; 猛小林
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】整流ブリッジのダイオードのリカバリータイ
ム時の短絡電流の影響を抑制した、高周波化が容易な高
電圧高周波整流回路。【構成】交流入力電圧Ｖ₁ を一対の高周波トランスＴ
₁ 、Ｔ₂ で昇圧し、各高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ に対応
した一対の４整流ダイオード式ブリッジ回路Ｂ₁、Ｂ₂
で整流し、各ブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ を直列接続した出
力整流部２から高電圧の出力電圧Ｖ_DCを直流負荷３に印
加する。各ブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ の直流出力電圧は、
出力電圧Ｖ_DCの半分に相当して、各ブリッジ回路Ｂ₁ 、
Ｂ₂ の各整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ は低耐圧なリカバリ
ータイムの短いファーストリカバリーダイオードが適用
されて、整流回路の高周波化が可能になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＤＣ／ＤＣコンバータや高周波リンク型ＤＣ／ＡＣインバータなどに使用される高圧直流負荷用の高電圧高周波整流回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

高周波の電源電圧を昇圧し、整流して直流負荷に高電圧を供給する高電圧高周波整流回路の一般的従来例を図５に示すと、この整流回路は、交流電源１の電源電圧を昇圧する高周波トランスＴ₀ と、昇圧された交流電圧を全波整流する４整流ダイオード式ブリッジ回路Ｂ₀ を備える。ブリッジ回路Ｂ₀ は、４つの第１乃至第４の整流ダイオードＤa 〜Ｄd をブリッジ接続したもので、第１と第３の整流ダイオードＤa 、Ｄc の中間点と、第２と第４の整流ダイオードＤb 、Ｄd の中間点に高周波トランスＴの２次側が接続され、第１と第２の整流ダイオードＤ a 、Ｄb の中間点と、第３と第４の整流ダイオードＤc 、Ｄd の中間点に直流負荷３が平滑用リアクトルＬ₁ を介して接続される。

【０００３】図５の整流回路の各点の電圧波形と電流波形が図６に示される。交流電源１から図６（ａ）に示す交流波形の入力電圧Ｖ₁ が高周波トランスＴ₀ で数１００Ｖ以上の高電圧に昇圧され、ブリッジ回路Ｂ₀ で全波整流されて図６（ｂ）に示す直流波形の出力電圧Ｖ_DCが直流負荷３に供給されると、直流負荷３に図６（ｃ）に示す直流波形の負荷電流Ｉ_DCが流れる。この場合、ブリッジ回路Ｂ₀ には図６（ｄ）に示す交流波形の入力電流Ｉ_INが流れる。

【０００４】図６（ａ）の入力電圧Ｖ₁ がゼロボルトの区間ｍのとき、図７に示すようにブリッジ回路Ｂ₀ の各整流ダイオードＤa 〜Ｄd に順方向の環流電流Ｉ_D1、Ｉ_D2が流れ、これが合流して負荷電流Ｉ_DCとなる。入力電圧Ｖ₁ がゼロボルトの区間ｍから例えばマイナス側に立ち下がると、図８に示すようにブリッジ回路Ｂ₀ に整流ダイオード特有のリカバリータイムｔの間だけ短絡電流Ｉ_S が瞬間的に流れる。入力電圧Ｖ₁ がゼロボルトの区間ｍからプラス側に立ち上がる場合も、ブリッジ回路Ｂ₀ に整流ダイオード特有のリカバリータイムｔの間だけ短絡電流Ｉ_S が瞬間的に流れる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ブリッジ回路Ｂ₀ に短絡電流Ｉ_S が流れるリカバリータイムｔの時間が長いと、この間、電源側から見て負荷短絡の状態となって高周波電源側に様々な誤動作を引き起こすことがある。かかる短絡電流Ｉ_S の電源側に及ぼす影響は、短絡電流Ｉ_S が流れるリカバリータイムｔが長く、負荷電流Ｉ_DCの周波数が高い程に大きくなる。このような短絡電流Ｉ_S の電源側に及ぼす影響は、整流ダイオードＤ a 〜Ｄd にリカバリータイムｔの短い、いわゆるファーストリカバリーダイオードを使用するか、高電圧整流回路を低周波化するかで抑制されるが、これには次の問題があった。

【０００６】すなわち、数１００Ｖ以上の高電圧を必要とする直流負荷３においては、ブリッジ回路Ｂ₀ の整流ダイオードＤa 〜Ｄd に直流負荷３の高電圧に対応した高耐圧ダイオードを使用する必要があるが、高耐圧ダイオードのリカバリータイムは一般整流用ダイオードに比べ大幅に長いといった整流ダイオード特有の特性がある。したがって、ブリッジ回路Ｂの各整流ダイオードＤa 〜Ｄd にファーストリカバリーダイオードを適用することができず、結果的に短絡電流Ｉ_S の影響を少なくするために高電圧整流回路を低周波化している。

【０００７】換言すると現状の高電圧整流回路は、高周波化が難しくて用途に限界があり、汎用性に欠ける問題があった。また、整流回路全体が低周波数仕様のため、高周波トランスＴ₀ やリアクトルＬ₁ に容積の大きな大形製品を使用する必要があり、整流回路全体が大形化、コスト高になっていた。

【０００８】それ故に、本考案の目的とするところは、整流ダイオードのリカバリータイムにおける短絡電流の影響の少ない、かつ、高周波化が容易な高電圧高周波整流回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、交流入力電圧を昇圧する複数の高周波トランスと、各高周波トランスで昇圧された交流電圧をそれぞれに全波整流する複数の４整流ダイオード式ブリッジ回路を直列接続して、外部の直流負荷に接続される出力整流部とを備えた構成にて、上記目的を達成する。

【００１０】また、本考案は、全波整流用ブリッジ回路の整流ダイオードのリカバリータイムにおける短絡電流の影響をより確実に防止する目的達成のため、前記出力整流部の出力側に、高耐圧ダイオードと過飽和リアクトルの直列回路からなる環流電流用バイパス回路を並列接続することを特徴とする。

【００１１】

【作用】

交流入力電圧を複数の高周波トランスで昇圧した交流電圧のそれぞれをブリッジ回路で全波整流して、複数のブリッジ回路の直流電圧を加算した直流高電圧を直流負荷に供給することで、複数のブリッジ回路の各整流ダイオードは、直流負荷に必要な高電圧を交流トランスの数で分圧した低電圧に対応する低耐圧のダイオード、したがって、リカバリータイムの短いファーストリカバリーダイオードの適用が可能となり、この整流ダイオードの低耐圧化の分、整流回路の高周波化が可能となる。

【００１２】また、複数のブリッジ回路の直列回路である出力整流部に、高耐圧ダイオードと過飽和リアクトルの直列回路からなる環流電流用バイパス回路を並列接続すると、交流入力電圧がゼロボルトの時間帯の環流電流は、出力整流部よりダイオード数が少なくてオン電圧の低いバイパス回路に集中的に流れ、交流入力電圧がゼロボルトからプラス或いはマイナス側に変動したときに、整流ダイオードのリカバリータイムの間だけ瞬間的に流れる短絡電流もバイパス回路に集中的に流れると共に、この短絡電流はバイパス回路の過飽和リアクトルで流れが阻止されて、事実上、整流回路に短絡電流が流れなくなる。

【００１３】

【実施例】

以下、図１及び図２を参照して第１の実施例を、図３及び図４を参照して第２の実施例を説明する。

【００１４】図１に示される第１の実施例の高電圧高周波整流回路は、複数例えば一対の第１、第２の高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ と、各高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ に対応した一対の４整流ダイオード式の第１、第２のブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ を直列接続した出力整流部２を備える。一対の第１、第２の高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ は、交流入力電圧Ｖ₁ を昇圧して対応する第１、第２のブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ に印加する。

【００１５】第１のブリッジ回路Ｂ₁ は、４つの整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₄ を図５と同様にブリッジ接続し、第２のブリッジ回路Ｂ2 は、４つの整流ダイオードＤ₅ 〜Ｄ₈ を図５と同様にブリッジ接続している。第１のブリッジ回路Ｂ₁ の整流ダイオードＤ₃ とＤ₄ の中間点と、第２のブリッジ回路Ｂ₂ の整流ダイオードＤ₅ とＤ₆ の中間点が接続されて、出力整流部２が構成される。第１のブリッジ回路Ｂ₁ の整流ダイオードＤ₁ とＤ₂ の中間点と、第２のブリッジ回路Ｂ₂ の整流ダイオードＤ₇ とＤ₈ の中間点の間に出力電流平滑用リアクトルＬ₁ を介して直流負荷３が接続される。

【００１６】図２（ａ）に示す交流波形の交流入力電圧Ｖ₁ が各高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ で昇圧されて、対応する各ブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ で全波整流される。各ブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ の直流出力電圧が加算されて、図２（ｂ）の直流波形に示す高電圧の出力電圧Ｖ_DCとなり、これが出力整流部２から直流負荷３に印加されて負荷電流Ｉ_DCが流れる。このとき、各ブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ には、図２（ｃ）に示す交流波形の入力電流Ｉ_INが流れる。

【００１７】いま、図１の整流回路の入力電圧Ｖ₁ と出力電圧Ｖ_DCが図５整流回路と同一であるとすると、図１の整流回路における第１、第２のブリッジ回路Ｂ₁ 、Ｂ₂ の直流出力電圧は出力電圧Ｖ_DCの半分に相当する。したがって、各ブリッジ回路Ｂ ₁ 、Ｂ₂ の各整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ は図５の整流回路の整流ダイオードＤa 〜Ｄd に必要な耐圧値の半分の耐圧値のものが使用できる。つまり、図１の整流回路における整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ は、そのリカバリータイムｔの短いファーストリカバリーな低耐圧ダイオードが使用できる。このファーストリカバリーダイオードの使用で、整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ のリカバリータイムｔで生じる短絡電流Ｉ_S が無視できる程度に微少となり、短絡電流Ｉ_S の負荷側に及ぼす影響が大幅に抑制され、その分、整流回路の高周波化が可能となる。

【００１８】図１の整流回路の高周波化により、一対の高周波トランスＴ₁ 、Ｔ₂ とリアクトルＬ₁ が小形化され、低コスト化される。なお、図１の整流回路は、整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ を図５整流回路の２倍の計８個を使用するが、かかるダイオードは半導体モジュール化されたものであるために、その個数の増加によるサイズ的、コスト的な問題は無視できる。

【００１９】図３の第２の実施例に示される高電圧高周波整流回路は、図１の整流回路の出力整流部２に環流電流用バイパス回路４を並列接続したことを特徴とする。バイパス回路４は、高耐圧ダイオードＤ_H のカソード側に過飽和リアクトルＬ₂ を直列接続した回路である。高耐圧ダイオードＤ_H は、出力整流部２の整流ダイオードＤ₁ 〜Ｄ₈ と同じ順方向に設置される。

【００２０】図３の整流回路においては、図４（ａ）に示す交流入力電圧Ｖ₁ で図４（ｂ）に示す出力電圧Ｖ_DCが得られ、直流負荷３に供給される。交流入力電圧Ｖ₁ がゼロボルトの区間ｍにおいて、出力整流部２の４直列ダイオード系列とバイパス回路４の順方向に分流して環流電流が流れる。このとき、バイパス回路４の１個の高耐圧ダイオードＤ_H のオン電圧は、出力整流部２の４直列ダイオード系列のオン電圧より等価的に低いため、環流電流はバイパス回路４に集中的に流れ、出力整流部２にはほとんど流れ無い。

【００２１】また、交流入力電圧Ｖ₁ がゼロボルトからプラス或いはマイナス側に変動したときに、高耐圧ダイオードＤ_H のリカバリータイムの間だけ逆方向に瞬間的に短絡電流が流れる。ここでバイパス回路４の過飽和リアクトルＬ₂ に、高耐圧ダイオードＤ_H のリカバリータイムに流れる短絡電流を阻止するインピーダンスのものを使用することによって、バイパス回路４に短絡電流が流れ無くなる。その結果、図３の整流回路においては、ダイオード特有のリカバリータイムの間の短絡電流の流れがほぼ皆無となり、各ダイオードのリカバリータイムの影響が無視でき、整流回路の高周波化が尚更に容易になる。

【００２２】なお、本考案は上記実施例に限らず、例えば交流入力電圧を昇圧する高周波トランスを３個以上に増加して、各高周波トランスに直結されるブリッジ回路における整流ダイオードの低電圧化、ファーストリカバリー化を図ることも可能である。

【００２３】

【考案の効果】

本考案のように、交流入力電圧を複数の高周波トランスで昇圧した交流電圧のそれぞれをブリッジ回路で全波整流して、複数のブリッジ回路の直流電圧を加算した直流高電圧を直流負荷に供給するようにすることで、各ブリッジ回路の整流ダイオードに耐圧の低い、リカバリータイムの短いファーストリカバリーダイオードの適用が可能となって、整流回路の高周波化が可能となる。また、かかる高周波化で整流回路の高周波トランスやリアクトルの小形化、低コスト化が実現されて、ＤＣ／ＤＣコンバータや高周波リンク型ＤＣ／ＡＣインバータなどに有効に使用できる汎用性に優れた高電圧高周波整流回路の提供ができる。

【００２４】また、複数のブリッジ回路の直列回路である出力整流部に、高耐圧ダイオードと過飽和リアクトルの直列回路からなる環流電流用バイパス回路を並列接続することにより、交流入力電圧がゼロボルトからプラス或いはマイナス側に変動したときに、整流ダイオードのリカバリータイムの間だけ瞬間的に流れる短絡電流がバイパス回路に集中的に流れ、この流れがバイパス回路の過飽和リアクトルで阻止されて、結果的に整流回路に短絡電流が流れなくなって、短絡電流の負荷への影響が無視できるようになり、高電圧高周波整流回路の尚更の高周波化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す高電圧高周波整流
回路図

【図２】図１の整流回路の電圧、電流の波形図

【図３】本考案の第２の実施例を示す高電圧高周波整流
回路図

【図４】図３の整流回路の電圧、電流の波形図

【図５】従来の高電圧高周波整流回路図

【図６】図５の整流回路の電圧、電流の波形図

【図７】図５の整流回路の環流電流時の回路図

【図８】図５の整流回路の短絡電流時の回路図

【符号の説明】

２出力整流部３直流負荷Ｖ₁ 交流入力電圧Ｔ₁、Ｔ₂ 高周波トランスＢ₁、Ｂ₂ ブリッジ回路Ｄ₁〜Ｄ₈ 整流ダイオード４バイパス回路Ｄ_H 高耐圧ダイオードＬ₂ 過飽和リアクトル

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】交流入力電圧を昇圧する複数の高周波ト
ランスと、各高周波トランスで昇圧された交流電圧をそ
れぞれに全波整流する複数の４整流ダイオード式ブリッ
ジ回路を直列接続して、外部の直流負荷に接続される出
力整流部とを備えた高電圧高周波整流回路。
【請求項２】出力整流部の出力側に、高耐圧ダイオー
ドと過飽和リアクトルの直列回路からなる環流電流用バ
イパス回路を並列接続したことを特徴とする請求項１記
載の高電圧高周波整流回路。