JPH0715351Y2 - Switching power supply - Google Patents
Switching power supplyInfo
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- JPH0715351Y2 JPH0715351Y2 JP1988156980U JP15698088U JPH0715351Y2 JP H0715351 Y2 JPH0715351 Y2 JP H0715351Y2 JP 1988156980 U JP1988156980 U JP 1988156980U JP 15698088 U JP15698088 U JP 15698088U JP H0715351 Y2 JPH0715351 Y2 JP H0715351Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、直流電源をスイッチングにより交流電源に
変換して例えば誘導性の負荷に供給する例えばチョッパ
装置およびインバータ装置等のスイッチング電源装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a switching power supply device such as a chopper device and an inverter device, which converts a DC power supply into an AC power supply by switching and supplies the AC power to an inductive load. Is.
第5図は従来のチヨッパ装置の回路図を示している。こ
のチョッパ装置は、例えば第5図に示すように、電圧E1
の直流電源1の正極に誘導性の負荷4を介してスイッチ
ング素子2の一端を接続し、スイッチング素子2の他端
を直流電源1の負極に接続し、直流電源1に対して逆極
性の状態にダイオード3を負荷4に並列接続している。FIG. 5 shows a circuit diagram of a conventional chopper device. The chopper device, for example, as shown in FIG. 5, the voltage E 1
, One end of the switching element 2 is connected to the positive electrode of the DC power supply 1 via the inductive load 4, the other end of the switching element 2 is connected to the negative electrode of the DC power supply 1, and the polarity is opposite to that of the DC power supply 1. The diode 3 is connected in parallel to the load 4.
このチョッパ装置では、スイッチング素子2をオンオフ
することによって、負荷4に流れる負荷電流ILを調整す
ることができる。In this chopper device, the load current I L flowing through the load 4 can be adjusted by turning on and off the switching element 2.
動作を第6図を参照して説明する。スイッチング素子2
がオンの状態(第6図の期間TO)では、直流電源1→負
荷4→スイッチング素子2→直流電源1の経路で負荷電
流ILが流れる。このとき、負荷電流ILは、電流ISとして
スイッチング素子2を流れる。また、ダイオード3を通
る電流IDは零であり、スイッチング素子2の両端間の電
圧VSは零で、ダイオード3の両端間の電圧VDは直流電源
1の電圧E1に等しい。The operation will be described with reference to FIG. Switching element 2
In the ON state (period T O in FIG. 6), the load current I L flows through the path of DC power supply 1 → load 4 → switching element 2 → DC power supply 1. At this time, the load current I L flows through the switching element 2 as the current I S. The current ID passing through the diode 3 is zero, the voltage V S across the switching element 2 is zero, and the voltage V D across the diode 3 is equal to the voltage E 1 of the DC power supply 1.
スイッチング素子2がオンからオフに変化する過渡期
(第6図の期間T1)には、スイッチング素子2を通して
流れていた負荷電流ILがその後も流れ続けようとしてダ
イオード3の方へ徐々に転流するので、電流ISは、負荷
電流ILから零まで減少する。このときに、電流IDは、零
から増加して負荷電流ILに達する。During the transition period when the switching element 2 changes from on to off (time period T 1 in FIG. 6), the load current I L flowing through the switching element 2 gradually changes to the diode 3 in an attempt to continue flowing thereafter. As it flows, the current I S decreases from the load current I L to zero. At this time, the current I D increases from zero and reaches the load current I L.
また、電圧VDは、直流電源1の電圧E1から零まで下降す
る。このときに、電圧VSは、零から直流電源1の電圧E1
まで上昇する。The voltage V D drops from the voltage E 1 of the DC power supply 1 to zero. At this time, the voltage V S changes from zero to the voltage E 1 of the DC power supply 1.
Rise to.
スイッチング素子2がオフの状態(第6図の期間T2)で
は、負荷電流ILはダイオード3を通して電流IDとして流
れることになる。このとき、スイッチング素子2を流れ
る電流ISは零であり、スイッチング素子2の両端間の電
圧VSは直流電源1の電圧E1に等しく、ダイオード3の両
端間の電圧VDは零である。When the switching element 2 is off (time period T 2 in FIG. 6), the load current I L flows as the current I D through the diode 3. At this time, the current I S flowing through the switching element 2 is zero, the voltage V S across the switching element 2 is equal to the voltage E 1 of the DC power supply 1, and the voltage V D across the diode 3 is zero. .
スイッチング素子2がオフからオンに変化する過渡期
(第6図の期間T3)には、ダイオード3を通して流れて
いた負荷電流ILがスイッチング素子2の方へ徐々に転流
するので、電流IDは負荷電流ILから零まで減少し、電流
ISは零から負荷電流ILまで増加する。ダイオード3の電
流IDが零になると、ダイオード3の特性として、ダイオ
ード3の逆回復電流で逆方向に流れ始め、このときに電
流ISとしてはダイオード3の逆回復電流の分が負荷電流
ILに上乗せされて流れる。その後、ダイオード3の逆回
復電流のピークが過ぎると、電流ISは減少し始めて負荷
電流ILになる。また、電圧VDは、逆回復電流のピーク時
以後零から直流電源1の電圧E1まで上昇する。このと
き、電圧VSは、直流電源1の電圧E1から零まで下降す
る。During the transitional period when the switching element 2 changes from off to on (period T 3 in FIG. 6), the load current I L flowing through the diode 3 gradually commutates toward the switching element 2, so that the current I D decreases from the load current I L to zero,
I S increases from zero to the load current I L. When the current I D of the diode 3 becomes zero, the reverse recovery current of the diode 3 starts to flow in the reverse direction as a characteristic of the diode 3, and at this time, the current I S is equal to the load current of the reverse recovery current of the diode 3.
It is added to I L and flows. After that, when the peak of the reverse recovery current of the diode 3 passes, the current I S starts to decrease and becomes the load current I L. Further, the voltage V D rises from zero to the voltage E 1 of the DC power supply 1 after the peak of the reverse recovery current. At this time, the voltage V S drops from the voltage E 1 of the DC power supply 1 to zero.
第7図は従来のインバータ装置の回路図を示している。
第7図において、11は直流電源、12ないし15はそれぞれ
スイッチング素子、16ないし19はそれぞれダイオード、
20は負荷である。FIG. 7 shows a circuit diagram of a conventional inverter device.
In FIG. 7, 11 is a DC power supply, 12 to 15 are switching elements, 16 to 19 are diodes,
20 is the load.
このインバータ装置は、例えばスイッチング素子12,13
を休止期間を設けた状態にて低周波数で交互にオン動作
させ、スイッチング素子12,13の各々のオン期間にスイ
ッチング素子15,14をそれぞれ高周波数でオンオフ動作
させることにより、負荷20に給電するようになってい
て、第5図のチョッパ装置を2台組み合わせたものと等
価である。This inverter device includes, for example, switching elements 12, 13
Are alternately turned on at a low frequency with a pause period, and the load 20 is supplied with power by turning on and off the switching elements 15 and 14 at high frequencies during the on periods of the switching elements 12 and 13, respectively. This is equivalent to a combination of two chopper devices shown in FIG.
第5図のチョッパ装置においては、前記したように、ス
イッチング素子2がオフとなった時、それまで負荷4に
流れていた負荷電流ILは、直流電源1に対して逆極性に
接続されたダイオード3を通して電流IDとして流れる。
このダイオード3に流れる電流IDが零になる以前に、再
度スイッチング素子2がオンになると、タイオード3に
逆電圧が印加される。このとき、逆方向に逆回復電流が
流れる(第6図の期間T3における電流IDの負極性の部
分)。この逆回復電流は、ダイオード3に順方向に流れ
ていた電流値、およびその電流の減少率(di/dt)によ
り変化するが、この逆回復電流が流れている期間は、直
流電源1が短絡状態となって、ダイオード3およびスイ
ッチング素子2の経路に過大な電流が流れることにな
る。この逆回復電流のピークはダイオード3の電流容量
および耐圧が増加するにつれて大きくなり、流れる時間
も長くなる。In the chopper device of FIG. 5, as described above, when the switching element 2 is turned off, the load current I L flowing in the load 4 until then is connected to the DC power source 1 in the opposite polarity. It flows as a current I D through the diode 3.
When the switching element 2 is turned on again before the current ID flowing through the diode 3 becomes zero, a reverse voltage is applied to the diode 3. At this time, a reverse recovery current flows in the reverse direction (a negative polarity portion of the current I D in the period T 3 in FIG. 6). The reverse recovery current changes depending on the value of the current flowing in the diode 3 in the forward direction and the reduction rate (di / dt) of the current. During the period when the reverse recovery current is flowing, the DC power supply 1 is short-circuited. In this state, an excessive current flows in the path of the diode 3 and the switching element 2. The peak of this reverse recovery current increases as the current capacity and breakdown voltage of the diode 3 increase, and the flowing time also increases.
このように、大きい逆回復電流が長く流れると、スイッ
チング素子2に悪影響を与えるのみならず、ダイオード
3自身も悪影響を受ける。Thus, when a large reverse recovery current flows for a long time, not only the switching element 2 is adversely affected, but also the diode 3 itself is adversely affected.
また、この逆回復電流がスイッチング素子2に流れるこ
とにより、スイッチング素子2のスイッチング損失も大
きいという問題があった。Further, there is a problem that the switching loss of the switching element 2 is large because the reverse recovery current flows through the switching element 2.
第7図のインバータ装置も、上記チョッパ装置と同様の
問題があった。The inverter device shown in FIG. 7 has the same problem as the above chopper device.
したがって、この考案の目的は、スイッチング素子およ
びダイオードに悪影響を与えることがなく、またスイッ
チング素子のスイッチング損失を低減することができる
スイッチング電源装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of reducing the switching loss of the switching element without adversely affecting the switching element and the diode.
この考案のスイッチング電源装置は、第1の直流電源の
両端間に誘導性の負荷を介してスイッチング素子を接続
し、負荷にダイオ−ドを第1の直流電源に対して逆極性
の状態に並列接続し、第1の直流電源から負荷,ダイオ
−ドおよびスイッチング素子よりなる回路への給電経路
中に可飽和変流器の一次巻線を介挿し、可飽和変流器の
二次巻線の両端間に第2の直流電源および電流制限用の
抵抗器の直列回路を接続している。In the switching power supply device of the present invention, a switching element is connected between both ends of a first DC power supply via an inductive load, and a diode is connected to the load in a state of reverse polarity with respect to the first DC power supply. The primary winding of the saturable current transformer is inserted in the power feeding path from the first DC power source to the circuit composed of the load, the diode and the switching element, and the secondary winding of the saturable current transformer is connected. A series circuit of a second DC power supply and a current limiting resistor is connected between both ends.
そして、第1の直流電源の電圧によって可飽和変流器の
一次巻線に流れる電流により可飽和変流器の磁芯に生じ
る磁束の方向に対して、第2の直流電源の電圧によって
可飽和変流器の二次巻線に流れる電流により可飽和変流
器の磁芯に生じる磁束の方向が逆方向になるように設定
する。The direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the saturable current transformer by the current flowing through the primary winding of the saturable current transformer by the voltage of the first DC power source is saturated by the voltage of the second DC power source. The direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the saturable current transformer by the current flowing in the secondary winding of the current transformer is set to be the opposite direction.
また、第1および第2の直流電源の電圧をそれぞれE1,E
2とし、抵抗器の抵抗値をRとし、可飽和変流器の一次
二次巻数比を1:nとし、負荷に流れる最大負荷電流をILM
としたときに、 E2+nE1≧(ILM/n)R …(1) を満足するように設定する。In addition, the voltages of the first and second DC power supplies are set to E 1 and E, respectively.
2 , the resistance value of the resistor is R, the primary / secondary turns ratio of the saturable current transformer is 1: n, and the maximum load current flowing to the load is I LM
Then, it is set so that E 2 + nE 1 ≧ (I LM / n) R (1) is satisfied.
この考案の構成においては、第1の直流電源から負荷へ
の給電経路中に一次巻線を介挿した可飽和変流器は、ス
イッチング素子がオフの期間において、第2の直流電源
から抵抗器を通して流れる電流によってスイッチング素
子がオンのときとは逆方向に飽和している。In the configuration of the present invention, the saturable current transformer having the primary winding interposed in the power supply path from the first DC power supply to the load is such that the switching element is off from the second DC power supply. Due to the current flowing through the switching element, the switching element is saturated in the opposite direction from when it is on.
そして、スイッチング素子がオフからオンに変化すると
きにおいて、第1の直流電源の電圧によってダイオ−ド
に逆回復電流が流れると、この逆回復電流でもって可飽
和変流器は非飽和状態へ移行して可飽和変流器の一次巻
線の両端間に電圧が現れることになり、この電圧でもっ
て第1の直流電源からダイオードへ印加される電圧が減
少することになり、この結果ダイオードに流れる逆回復
電流が抑制されることになる。When the switching element changes from off to on, a reverse recovery current flows in the diode due to the voltage of the first DC power supply, and the reverse recovery current causes the saturable current transformer to shift to an unsaturated state. As a result, a voltage appears across the primary winding of the saturable current transformer, and this voltage reduces the voltage applied to the diode from the first DC power supply, and as a result, flows to the diode. The reverse recovery current will be suppressed.
この後、ダイオードの逆回復電流がおさまった後、第1
の直流電源の電圧によって一次巻線に流れる電流により
生じる可飽和変流器の磁束が第2の直流電源の電圧によ
って二次巻線に流れる電流により生じる磁束に勝って可
飽和変流器が飽和し、可飽和変流器の一次巻線の両端間
の電圧が零となって第1の直流電源から制限なく負荷へ
電流供給される。After this, after the reverse recovery current of the diode has subsided, the first
The magnetic flux of the saturable current transformer generated by the current flowing through the primary winding due to the voltage of the DC power supply exceeds the magnetic flux generated by the current flowing through the secondary winding due to the voltage of the second DC power supply, and the saturable current transformer is saturated Then, the voltage across the primary winding of the saturable current transformer becomes zero, and current is supplied from the first DC power supply to the load without limitation.
さらにこの後、スイッチング素子がオフとなると、負荷
に流れていた負荷電流はダイオードを通して流れ、可飽
和変流器の一次巻線の電流がなくなるので、このとき可
飽和変流器の二次巻線に第2の直流電源から抵抗器を通
して流れる電流で可飽和変流器がスイッチング素子がオ
ンのときとは逆方向に飽和する。After that, when the switching element is turned off after that, the load current flowing in the load flows through the diode and the current in the primary winding of the saturable current transformer disappears.At this time, the secondary winding of the saturable current transformer is lost. In addition, the saturable current transformer is saturated in the opposite direction to that when the switching element is on by the current flowing from the second DC power supply through the resistor.
なお、以上の動作は、第(1)式の条件を満足させるこ
とで、スイッチング素子がオフのときに負荷に流れてい
た負荷電流がダイオードからスイッチング素子の方へ完
全に転流させて、ダイオードに逆回復電流が流れる状態
にして始めて可能となるものである。もし、上式の条件
が満たされず、負荷電流が完全にスイッチング素子の方
へ転流せず、少しでもダイオードに順方向電流が流れて
いる場合には、可飽和変流器による電流制限機能が有効
に働かず可飽和変流器が飽和した時点で第1の直流電源
からダイオードを通して過大な逆回復電流が流れること
になる。In the above operation, by satisfying the condition of the expression (1), the load current flowing in the load when the switching element is off is completely commutated from the diode to the switching element, and This is possible only when the reverse recovery current flows in the. If the above conditions are not satisfied, the load current does not completely commutate to the switching element, and the forward current flows through the diode even a little, the current limiting function by the saturable current transformer is effective. Does not work and the saturable current transformer becomes saturated, an excessive reverse recovery current flows from the first DC power supply through the diode.
この考案の第1の実施例を第1図ないし第3図に基づい
て説明する。このチョッパ装置は、第1図に示すよう
に、直流電源1の正極に誘導性の負荷4を介してスイッ
チング素子2の一端を接続し、スイッチング素子2の他
端を直流電源1の負極に接続し、負荷4にダイオード3
を直流電源1に対して逆極性に並列接続している。ここ
までの構成は第5図の従来例と同様である。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this chopper device, as shown in FIG. 1, one end of a switching element 2 is connected to a positive electrode of a DC power supply 1 via an inductive load 4, and the other end of the switching element 2 is connected to a negative electrode of the DC power supply 1. And load 3 with diode 3
Are connected in parallel to the DC power source 1 in reverse polarity. The configuration so far is the same as that of the conventional example shown in FIG.
また、直流電源1の正極と負荷4,ダイオード3およびス
イッチング素子2よりなる回路との間に可飽和変流器7
の一次巻線を介挿し、可飽和変流器7の二次巻線の両端
間に抵抗器6を介して直流電源5を接続している。In addition, a saturable current transformer 7 is provided between the positive electrode of the DC power source 1 and the circuit including the load 4, the diode 3 and the switching element 2.
The primary winding is inserted, and the DC power supply 5 is connected between both ends of the secondary winding of the saturable current transformer 7 via the resistor 6.
そして、直流電源1の電圧E1によって可飽和変流器7の
一次巻線に流れる電流により可飽和変流器7の磁芯に生
じる磁束の方向に対して、直流電源5の電圧E2によって
可飽和変流器7の二次巻線に流れる電流により可飽和変
流器7の磁芯に生じる磁束の方向が逆方向となるように
例えば直流電源5の極性等を設定する。Then, with respect to the direction of magnetic flux generated in the saturable current transformer 7 of the magnetic core by the current flowing through the primary winding of the saturable current transformer 7 by the voltage E 1 of the DC power source 1, the voltage E 2 of the DC power source 5 For example, the polarity of the DC power supply 5 is set such that the direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the saturable current transformer 7 by the current flowing through the secondary winding of the saturable current transformer 7 is opposite.
また、前記した第(1)式の条件を満足するように、直
流電源5の電圧E2および抵抗器6の抵抗値R等を設定す
る。Further, the voltage E 2 of the DC power supply 5 and the resistance value R of the resistor 6 are set so as to satisfy the condition of the above-mentioned formula (1).
また、可飽和変流器7の磁芯としては、フェライト等の
高周波特性の良好なものが用いられる。また、磁芯の容
量は、直流電源1の電圧E1とダイオード逆回復時間との
積で表される電圧時間積があればよく、ダイオード3の
逆回復電流がなくなった後は可飽和変流器7が完全に飽
和した方が良いので、必要以上に大きくは設定しない方
がよい。Further, as the magnetic core of the saturable current transformer 7, one having good high frequency characteristics such as ferrite is used. Further, the capacity of the magnetic core may be a voltage-time product represented by the product of the voltage E 1 of the DC power supply 1 and the diode reverse recovery time, and after the reverse recovery current of the diode 3 disappears, a saturable current change occurs. Since it is better that the container 7 is completely saturated, it is better not to set it larger than necessary.
なお、上記可飽和変流器7は、例えばリング状の磁芯に
二次巻線をトロイダル状に巻きつけ、直流電源1と負荷
4,ダイオード3およびスイッチング素子2よりなる回路
とを接続している導体を前記磁芯に貫通させることで構
成できる。The saturable current transformer 7 is configured such that, for example, a secondary winding is wound around a ring-shaped magnetic core in a toroidal shape, and the DC power source 1 and the load are connected.
4, a conductor connecting the circuit including the diode 3 and the switching element 2 is penetrated through the magnetic core.
この実施例の動作を第2図および第3図を参照して説明
する。スイッチング素子2がオンの状態(第2図の期間
T0)では、直流電源1→可飽和変流器7の一次巻線→負
荷4→スイッチング素子2→直流電源1の経路で負荷電
流ILが流れる。このとき、負荷電流ILは、電流ISとして
スイッチング素子2を流れる。また、ダイオード3を通
る電流IDは零であり、スイッチング素子2の両極間の電
圧VSは零で、ダイオード3の両極間の電圧VDは直流電源
1の電圧E1に等しい。また、可飽和変流器7の磁芯は、
直流電源1の電圧E1によって一次巻線に流れる電流によ
って飽和しており、第3図のB−H曲線上のの位置に
あり、一次巻線の両端間の電圧V1は零であり、可飽和変
流器7が負荷4へ流す負荷電流ILを制限することはな
い。The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The state where the switching element 2 is on (the period of FIG. 2
At T 0 ), the load current I L flows in the route of the DC power supply 1 → the primary winding of the saturable current transformer 7 → the load 4 → the switching element 2 → the DC power supply 1. At this time, the load current I L flows through the switching element 2 as the current I S. The current I D passing through the diode 3 is zero, the voltage V S between the two poles of the switching element 2 is zero, and the voltage V D between the two poles of the diode 3 is equal to the voltage E 1 of the DC power supply 1. Further, the magnetic core of the saturable current transformer 7 is
The voltage E 1 of the DC power source 1 is saturated by current flowing through the primary winding, in a position of over B-H curve of FIG. 3, voltages V 1 across the primary winding is zero, The saturable current transformer 7 does not limit the load current I L flowing to the load 4.
スイッチング素子2がオンからオフに変化する過渡期
(第2図の期間T1)には、スイッチング素子2を通して
流れていた負荷電流ILがその後も流れ続けようとしてダ
イオード3の方へ除々に転流するので、電流ISは、負荷
電流ILから零まで減少する。このときに、電流IDは、零
から増加して負荷電流ILに達する。During the transitional period when the switching element 2 changes from on to off (period T 1 in FIG. 2), the load current I L flowing through the switching element 2 gradually changes to the diode 3 in order to continue flowing thereafter. As it flows, the current I S decreases from the load current I L to zero. At this time, the current I D increases from zero and reaches the load current I L.
また、電圧VDは、直流電源1の電圧E1から零まで降下す
る。このときに、電圧VSは、零から直流電源1の電圧E1
にまで上昇する。Further, the voltage V D drops from the voltage E 1 of the DC power supply 1 to zero. At this time, the voltage V S changes from zero to the voltage E 1 of the DC power supply 1.
Rise to.
スイッチング素子2がオフの状態(第2図の期間T2)で
は、負荷電流ILはダイオード3を通して電流IDとして流
れることになる。このとき、スイッチング素子2を流れ
る電流ISは零であり、スイッチング素子2の両端間の電
圧VSは直流電源1の電圧E1に等しく、ダイオード3の両
端間の電圧VDは零である。可飽和変流器7の磁芯は、期
間T2の始めから時間の経過につれて、第3図のB−H曲
線上のの位置からの位置へ移行し、スイッチング素
子2がオンのときとは逆方向に飽和することになる。When the switching element 2 is off (period T 2 in FIG. 2 ), the load current I L flows as the current I D through the diode 3. At this time, the current I S flowing through the switching element 2 is zero, the voltage V S across the switching element 2 is equal to the voltage E 1 of the DC power supply 1, and the voltage V D across the diode 3 is zero. . The magnetic core of the saturable current transformer 7 shifts from the position on the B-H curve of FIG. 3 to the position from the position of the switching element 2 as time passes from the beginning of the period T 2 . It will be saturated in the opposite direction.
スイッチング素子2がオフからオンに変化する過渡期
(第2図の期間T3)には、ダイオード3を通して流れて
いた負荷電流ILがスイッチング素子2の方へ除々に転流
するので、電流IDは、負荷電流ILから零まで減少し、電
流ISは零から負荷電流ILまで増加する。ダイオード3の
電流IDが零になると、ダイオード3の逆回復電流で逆方
向に流れ始め、このときに電流ISとしてはダイオード3
の逆回復電流の分が負荷電流ILに上乗せされて流れる。
その後、ダイオード3の逆回復電流のピ−クが過ぎる
と、電流ISは減少し始めて負荷電流ILになる。また、電
圧VDは、逆回復電流のピ−ク時以後零から直流電源1の
電圧E1まで上昇する。このとき、電圧VSは、直流電源1
の電圧E1から零まで下降する。During the transition period when the switching element 2 changes from OFF to ON (period T 3 in FIG. 2), the load current I L flowing through the diode 3 gradually commutates toward the switching element 2, so that the current I D decreases from load current I L to zero and current I S increases from zero to load current I L. When the current I D of the diode 3 becomes zero, the reverse recovery current of the diode 3 starts to flow in the reverse direction. At this time, the current I S is the diode 3
The reverse recovery current of is added to the load current I L and flows.
After that, when the peak of the reverse recovery current of the diode 3 passes, the current I S starts to decrease and becomes the load current I L. In addition, the voltage V D rises from zero to the voltage E 1 of the DC power supply 1 after the peak of the reverse recovery current. At this time, the voltage V S is the DC power supply 1
The voltage E 1 drops from zero to zero.
また、可飽和変流器7の磁芯は、期間T3の始めから時間
の経過につれて、第3図のB−H曲線上のの位置から
の位置へ移行することになる。Further, the magnetic core of the saturable current transformer 7 shifts from the position on the BH curve of FIG. 3 to the position with the passage of time from the beginning of the period T 3 .
可飽和変流器7の磁芯が第3図のB−H曲線上のの位
置からの位置へ移行する期間T3は、磁芯が非飽和状態
であり、一次巻線の両端間に電圧V1が生じる。この電圧
V1はダイオード3の電圧VDおよびスイッチング素子2の
電圧VSを低減する作用をし、ダイオード3に流れる電流
IDのうちの逆回復電流を抑制することになる。なお、こ
のように逆回復電流が抑制されると、逆回復電流が流れ
ている時間が従来例よりは多少長くなる。During the period T 3 during which the magnetic core of the saturable current transformer 7 shifts from the position on the BH curve in FIG. 3 to the position, the magnetic core is in the unsaturated state, and the voltage across the primary winding is V 1 occurs. This voltage
V 1 acts to reduce the voltage V D of the diode 3 and the voltage V S of the switching element 2, and the current flowing in the diode 3
The reverse recovery current of I D will be suppressed. When the reverse recovery current is suppressed in this way, the time during which the reverse recovery current is flowing becomes slightly longer than in the conventional example.
期間T3の後は、期間T0と同様であり、可飽和変流器7の
磁芯が飽和状態を維持する。After a period T 3 is the same as the period T 0, the magnetic core of the saturable current transformer 7 is to maintain the saturation state.
上記した可飽和変流器7の一次巻線の両端に生じる電圧
V1は、可飽和変流器7の一次巻線に流れる一次電流に基
づいて二次巻線に流れる二次電流によって抵抗器6の両
端に電圧をが生じることに対応して、生じることにな
る。Voltage generated across the primary winding of the saturable current transformer 7 described above
V 1 is generated in response to the generation of a voltage across the resistor 6 by the secondary current flowing in the secondary winding based on the primary current flowing in the primary winding of the saturable current transformer 7. Become.
なお、以上に述べた可飽和変流器7によるダイオード3
の逆回復電流の制限動作は、第(1)式の条件を満足さ
せることで、スイッチング素子2がオフのときに負荷4
に流れていた負荷電流ILがダイオード3からスイッチン
グ素子2の方へ完全に転流させて、ダイオード3に逆回
復電流が流れる状態にして始めて可能となるものであ
る。In addition, the diode 3 using the saturable current transformer 7 described above
The limiting operation of the reverse recovery current of (4) satisfies the condition of the expression (1), and when the switching element 2 is off, the load 4
This is possible only when the load current I L flowing through the diode 3 is completely commutated from the diode 3 toward the switching element 2 and the reverse recovery current flows through the diode 3.
もし、第(1)式の条件が満たされず、負荷電流ILが完
全にスイッチング素子2の方へ転流せず、少しでもダイ
オード3に順方向電流が流れている場合には、可飽和変
流器7による電流制限機能が有効に働かず可飽和変流器
7が飽和した時点で直流電源1からダイオード3を通し
て過大な逆回復電流が流れることになる。したがって、
回路設計する場合には、第(1)式の条件を必ず満たす
必要がある。If equation (1) condition is not satisfied, if the load current I L is not allowed to flow rolling towards the fully switching element 2, and a forward current flows through the diode 3 even slightly, saturable current transformer When the saturable current transformer 7 saturates because the current limiting function of the transformer 7 does not work effectively, an excessive reverse recovery current flows from the DC power supply 1 through the diode 3. Therefore,
When designing a circuit, it is necessary to satisfy the condition of expression (1) without fail.
なお、上記第(1)式はつぎのような考えで導かれたも
のである。すなわち、可飽和変流器7の一次巻線に電圧
E1が印加された場合に、二次巻線に流れる電流がILM/n
となる可飽和変流器7の二次電流より大きければよい。
これを数式で表すと、第(2)式のようになり、この第
(2)式を変形すれば、第(1)式が得られる。The above equation (1) is derived from the following idea. That is, a voltage is applied to the primary winding of the saturable current transformer 7.
When E 1 is applied, the current flowing in the secondary winding is I LM / n
The secondary current of the saturable current transformer 7 becomes
When this is expressed by a mathematical expression, it becomes like the expression (2), and by modifying the expression (2), the expression (1) is obtained.
E2+nE1)/R−ILM/n≧0 …(2) このチョッパ装置は、直流電源1から負荷4、ダイオー
ド3およびスイッチング素子2よりなる回路への給電路
に可飽和変流器7の一次巻線を介挿し、可飽和変流器7
の二次巻線に直流電源5を抵抗器6を介して接続し、直
流電源1の電圧E1によって可飽和変流器7の一次巻線に
流れる電流により可飽和変流器7の磁芯に生じる磁束の
方向に対して、直流電源5の電圧E2によって可飽和変流
器7の二次巻線に流れる電流により可飽和変流器7の磁
芯に生じる磁束の方向が逆方向となるように設定すると
ともに、第(1)式の条件を満足させるようにしたの
で、ダイオード3に流れる逆回復電流を抑制することが
でき、スイッチング素子2およびダイオード3に与える
悪影響を低減することができる。E 2 + nE 1 ) / R−I LM / n ≧ 0 (2) This chopper device has a saturable current transformer 7 in the power supply path from the DC power supply 1 to the circuit composed of the load 4, the diode 3 and the switching element 2. The primary winding of the saturable current transformer 7
The DC power supply 5 is connected to the secondary winding of the saturable current transformer 7 via the resistor 6, and the magnetic core of the saturable current transformer 7 is driven by the current flowing in the primary winding of the saturable current transformer 7 by the voltage E 1 of the DC power supply 1. The direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the saturable current transformer 7 by the voltage E 2 of the DC power source 5 flowing in the secondary winding of the saturable current transformer 7 is opposite to the direction of the magnetic flux generated in The reverse recovery current flowing in the diode 3 can be suppressed and the adverse effect on the switching element 2 and the diode 3 can be reduced because the condition of the equation (1) is satisfied. it can.
また、スイッチング素子2がオフからオンへ変化する過
渡期において、可飽和変流器7が電圧の一部を分担して
スイッチング素子2に加わる電圧を低減するとともにス
イッチング素子2に流れる電流を抑制するので、スイッ
チング素子2におけるスイッチング損失を低減すること
ができる。In the transitional period when the switching element 2 changes from off to on, the saturable current transformer 7 shares a part of the voltage to reduce the voltage applied to the switching element 2 and suppress the current flowing through the switching element 2. Therefore, the switching loss in the switching element 2 can be reduced.
また、ダイオード3の逆回復電流のピ−クを低く抑える
ことができるため、正常時における直流電源1から流出
する電流のピ−クを抑えることができる。したがって、
直流電源1の出力側に過電流検出回路を設けて回路の保
護を図る場合などにおいて、過電流検出の閾値を定常負
荷電流に近づけることができ、過電流検出を高精度で行
うことができ、過電流によるスイッチング素子2等の保
護を確実に行うことができる。Further, since the peak of the reverse recovery current of the diode 3 can be suppressed to a low level, the peak of the current flowing out from the DC power supply 1 in a normal state can be suppressed. Therefore,
When an overcurrent detection circuit is provided on the output side of the DC power supply 1 to protect the circuit, the threshold value for overcurrent detection can be brought close to the steady load current, and overcurrent detection can be performed with high accuracy. It is possible to reliably protect the switching element 2 and the like due to overcurrent.
なお、可飽和変流器7の一次巻線は、直流電源1の負極
とスイッチング素子2の他端との間に介挿してもよい。The primary winding of the saturable current transformer 7 may be inserted between the negative electrode of the DC power supply 1 and the other end of the switching element 2.
第4図はこの考案の第2の実施例のインバ−タ装置の構
成を示す回路図である。このインバ−タ装置において
も、第1図のチョッパ装置と同様の可飽和変流器23の一
次巻線を直流電源11からスイッチング素子12〜15,ダイ
オード16〜19および負荷20への給電路に介挿し、可飽和
変流器23の二次巻線に直流電源21を抵抗器22を介して接
続している。この実施例における可飽和変流器23,直流
電源21および抵抗器22の作用は第1図の場合と同様であ
り、この回路が満たす条件も第(1)式と同様である。FIG. 4 is a circuit diagram showing the construction of the inverter device of the second embodiment of the present invention. Also in this inverter device, the primary winding of the saturable current transformer 23 similar to that of the chopper device of FIG. 1 is used as a power supply path from the DC power supply 11 to the switching elements 12 to 15, the diodes 16 to 19 and the load 20. The DC power supply 21 is connected via a resistor 22 to the secondary winding of the saturable current transformer 23. The operations of the saturable current transformer 23, the DC power supply 21, and the resistor 22 in this embodiment are the same as those in the case of FIG. 1, and the conditions satisfied by this circuit are also the same as in the equation (1).
この実施例の効果は第1の実施例と同様である。The effect of this embodiment is similar to that of the first embodiment.
この考案のスイッチング電源装置によれば、第1の直流
電源から負荷およびダイオードの並列回路への給電路に
可飽和変流器の一次巻線を介挿し、可飽和変流器の二次
巻線に第2の直流電源を抵抗器を介して接続し、所定の
条件を満たすようにしたので、ダイオードに流れる逆回
復電流を抑制することができ、スイッチング素子および
ダイオードに与える悪影響を低減することができる。According to the switching power supply device of the present invention, the primary winding of the saturable current transformer is inserted in the power feeding path from the first DC power source to the parallel circuit of the load and the diode, and the secondary winding of the saturable current transformer is inserted. Since the second DC power source is connected to the via a resistor to satisfy the predetermined condition, the reverse recovery current flowing in the diode can be suppressed and the adverse effect on the switching element and the diode can be reduced. it can.
また、スイッチング素子がオフからオンへ変化する過渡
期において、可飽和変流器が電圧の一部を分担してスイ
ッチング素子に加わる電圧を低減するとともにスイッチ
ング素子に流れる電流を抑制するので、スイッチング素
子におけるスイッチング損失を低減することができる。Further, in the transition period when the switching element changes from off to on, the saturable current transformer shares a part of the voltage to reduce the voltage applied to the switching element and suppress the current flowing through the switching element. It is possible to reduce the switching loss at.
第1図はこの考案の第1の実施例の構成を示す回路図、
第2図は第1図の各部の電圧・電流の波形図、第3図は
可飽和変流器のB−H特性を示すB−H特性図、第4図
はこの考案の第2の実施例の構成を示す回路図、第5図
は従来例の構成を示す回路図、第6図は第5図の各部の
波形図、第7図は別の従来例の構成を示す回路図であ
る。 1……直流電源、2……スイッチング素子、3……ダイ
オード、4……負荷、5……直流電源、6……抵抗器、
7……可飽和変流器FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a voltage / current waveform diagram of each part in FIG. 1, FIG. 3 is a BH characteristic diagram showing a BH characteristic of a saturable current transformer, and FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of an example of the prior art, FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the conventional example, FIG. 6 is a waveform diagram of each part of FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of another conventional example. . 1 ... DC power supply, 2 ... switching element, 3 ... diode, 4 ... load, 5 ... DC power supply, 6 ... resistor,
7: Saturable current transformer
Claims (1)
両端間に誘導性の負荷を介して接続したスイッチング素
子と、前記第1の直流電源に対して逆極性の状態に前記
負荷に並列接続したダイオードと、前記第1の直流電源
から前記負荷,ダイオードおよびスイッチング素子より
なる回路への給電経路中に一次巻線を介挿した可飽和変
流器と、この可飽和変流器の二次巻線の両端間に接続し
た第2の直流電源および電流制限用の抵抗器の直列回路
とを備え、 前記第1の直流電源の電圧によって前記可飽和変流器の
一次巻線に流れる電流により前記可飽和変流器の磁芯に
生じる磁束の方向に対して、前記第2の直流電源の電圧
によって前記可飽和変流器の二次巻線に流れる電流によ
り前記可飽和変流器の磁芯に生じる磁束の方向が逆方向
となるように設定するとともに、 前記第1および第2の直流電源の電圧をそれぞれE1,E2
とし、前記抵抗器の抵抗値をRとし、前記可飽和変流器
の一次二次巻数比を1:nとし、前記負荷に流れる最大負
荷電流をILMとしたときに、 E2+nE1≧(ILM/n)R を満足するように設定したスイッチング電源装置。1. A first DC power supply, a switching element connected between both ends of the first DC power supply via an inductive load, and a switching element having a polarity opposite to that of the first DC power supply. A diode connected in parallel with a load, a saturable current transformer having a primary winding interposed in a power feeding path from the first DC power source to a circuit including the load, the diode and a switching element, and the saturable current transformer A second DC power supply connected across the secondary winding of the transformer and a series circuit of a current limiting resistor, the primary winding of the saturable current transformer depending on the voltage of the first DC power supply. To the direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the saturable current transformer by the current flowing through the saturable transformer by the current flowing in the secondary winding of the saturable current transformer by the voltage of the second DC power supply. The direction of the magnetic flux generated in the magnetic core of the sink becomes the opposite direction. And set the voltages of the first and second DC power supplies to E 1 and E 2 respectively.
When the resistance value of the resistor is R, the primary-secondary winding ratio of the saturable current transformer is 1: n, and the maximum load current flowing through the load is I LM , E 2 + nE 1 ≧ A switching power supply device set to satisfy (I LM / n) R.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1988156980U JPH0715351Y2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Switching power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1988156980U JPH0715351Y2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Switching power supply |
Publications (2)
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---|---|
JPH0279190U JPH0279190U (en) | 1990-06-18 |
JPH0715351Y2 true JPH0715351Y2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=31436013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1988156980U Expired - Lifetime JPH0715351Y2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Switching power supply |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3349118B2 (en) * | 1999-07-23 | 2002-11-20 | 日本電産コパル株式会社 | Motors and mobile phones |
JP5744144B2 (en) * | 2013-09-26 | 2015-07-01 | 三菱電機株式会社 | Inductive load power supply control device |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP1988156980U patent/JPH0715351Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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