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JP7705586B2 - Soft Switching Converter - Google Patents
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Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特にソフトスイッチングに関する。The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to soft switching.

スイッチング電源装置において、リアクトルの電流をオンオフするスイッチ素子の両端にコンデンサを並列に接続する使い方が多い。このコンデンサはスナバコンデンサと呼ばれ、オン状態からターンオフする際の急激な電流電圧の変化を緩い変化に変える働きをする。急激な電流の変化はノイズを生みやすく、また急激な電圧の変化はスイッチ素子に大きいストレスを加えるからである。しかし、このコンデンサはスイッチ素子がオフ状態からターンオンする際に電力損失を生む。
ターンオフの際に電流電圧の変化を緩め、ターンオンの際に電力損失を小さくする技術はソフトスイッチングと呼ばれ、その手段として従来から回路が考案されてきた。
In switching power supplies, capacitors are often connected in parallel across the switch element that turns the reactor current on and off. This capacitor is called a snubber capacitor, and its function is to convert the sudden change in current and voltage when turning off from the on state into a gradual change. This is because sudden changes in current are likely to generate noise, and sudden changes in voltage place a large stress on the switch element. However, this capacitor generates power loss when the switch element turns on from the off state.
The technology of slowing down the change in current and voltage when turning off and reducing power loss when turning on is called soft switching, and circuits have been devised as a means of achieving this.

従来のソフトスイッチングの1例として特許文献1にはチョッパ型コンバータに用いる方法が提供されている。As an example of conventional soft switching, Patent Document 1 provides a method used in a chopper type converter.

また別の1例として特許文献2にはハーフブリッジコンバータに用いる方法が提供されている。As another example, Patent Document 2 provides a method used in a half-bridge converter.

特開2010-68619Patent Publication 2010-68619 特開2013-188090Patent Publication 2013-188090

特許文献1の図1には昇圧チョッパにソフトスイッチング回路を応用した図が示されている。図において、103がスナバコンデンサで、これがスイッチ素子101に加わる電流電圧の変化を緩い変化にしている。その働きは段落[0018]ないし[0038]に詳述されているが、次のように要約できる。スイッチ素子101がターンオンする前に補助スイッチ素子104をターンオンさせて、スナバコンデンサ103の電荷を空にして、そのタイミングで補助スイッチ素子104をオフさせて、スイッチ素子101をターンオンさせている。すなわち、スイッチ素子101がターンオンするときはスナバコンデンサ103の電圧はゼロになっているので電力損失は生じない。スナバコンデンサ103の電荷はリアクトル108bの励磁エネルギとなりダイオード109を介して出力される。FIG. 1 of Patent Document 1 shows a diagram in which a soft switching circuit is applied to a boost chopper. In the diagram, 103 is a snubber capacitor, which makes the change in current and voltage applied to the switch element 101 a gradual change. Its function is described in detail in paragraphs [0018] to [0038], but can be summarized as follows. Before the switch element 101 turns on, the auxiliary switch element 104 is turned on to empty the charge of the snubber capacitor 103, and at that timing the auxiliary switch element 104 is turned off to turn on the switch element 101. That is, when the switch element 101 turns on, the voltage of the snubber capacitor 103 is zero, so no power loss occurs. The charge of the snubber capacitor 103 becomes the excitation energy of the reactor 108b and is output via the diode 109.

特許文献2の図1にはハーフブリッジコンバータにソフトスイッチング回路を応用した図が示されている。図において、3bと4bがスナバコンデンサである。スイッチ素子である3~6にはダイオードが逆並列に接続されている。スイッチ素子3と4はハーフブリッジコンバータの主スイッチ素子であり、5と6は電流の導通方向を半周期ずつ振り分ける補助スイッチである。3がオンする順番のときは、その半周期は3がオフした後も5がオンを保ち、4がオンする順番のときは、その半周期は6がオンを保つ。Figure 1 of Patent Document 2 shows a diagram in which a soft switching circuit is applied to a half-bridge converter. In the diagram, 3b and 4b are snubber capacitors. Diodes are connected in anti-parallel to the switch elements 3 to 6. Switch elements 3 and 4 are the main switch elements of the half-bridge converter, and 5 and 6 are auxiliary switches that distribute the current conduction direction for each half cycle. When it is 3's turn to turn on, 5 remains on for that half cycle even after 3 turns off, and when it is 4's turn to turn on, 6 remains on for that half cycle.

特許文献2の段落[0014]ないし[0030]に詳述されているが、次のように要約できる。主スイッチ素子3がターンオフするとトランス7の1次巻線の励磁エネルギはダイオード4aと6aと補助スイッチ5を通りコンデンサ2bを充電する。そのときに主スイッチ素子4のスナバコンデンサ4bの電荷も放電される。主スイッチ素子3のスナバコンデンサ3bの電圧は4bの放電に合わせて緩い変化で上昇する。補助スイッチは一方方向にのみ通電するので4bの電荷が空になっても逆流することはない。そのため主スイッチ素子4がターンオンするときは4bの放電による電力損失は生じない。This is described in detail in paragraphs [0014] to [0030] of Patent Document 2, but can be summarized as follows: When the main switching element 3 is turned off, the excitation energy of the primary winding of the transformer 7 passes through diodes 4a and 6a and the auxiliary switch 5 to charge the capacitor 2b. At that time, the charge in the snubber capacitor 4b of the main switching element 4 is also discharged. The voltage of the snubber capacitor 3b of the main switching element 3 rises slowly in accordance with the discharge of 4b. Since the auxiliary switch conducts electricity in only one direction, there is no reverse flow even if the charge in 4b becomes empty. Therefore, when the main switching element 4 is turned on, no power loss occurs due to the discharge of 4b.

特許文献1も特許文献2も補助スイッチの制御信号が主スイッチ素子の制御信号とタイミングが異なるので、別々の信号を用意しなければならない。In both Patent Document 1 and Patent Document 2, the control signal for the auxiliary switch has a different timing from the control signal for the main switch element, and therefore separate signals must be prepared.

量産されているスイッチング電源用のICの多くは入手が容易で安価であるが、補助スイッチのための制御信号はなく、上記2つの特許文献が提供する方法を応用できるICは特殊である上に高価であるという難がある。Many mass-produced ICs for switching power supplies are easy to obtain and inexpensive, but there is a drawback in that there is no control signal for the auxiliary switch, and the ICs to which the methods provided by the above two patent documents can be applied are specialized and expensive.

本発明の目的は、従来のスイッチング電源用制御ICを用いてソフトスイッチングを実現できる単純で安価な方法を提供することである。SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENT An object of the present invention is to provide a simple and inexpensive method for achieving soft switching using a conventional switching power supply control IC.

上の目的を達成するために請求項1記載の発明は、直流電源とスイッチ素子とダイオードと出力コンデンサとスイッチ素子の制御端子に信号を加えてオンオフさせる発振制御回路を備えたチョッパ型のスイッチングコンバータにおいて、スイッチ素子に並列に第1のダイオードと第1のコンデンサからなる直列回路を接続し第1のコンデンサに並列に第1のリアクトルと第1の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し第1のリアクトルの第1の逆非導通スイッチ素子側の端子とダイオードの出力コンデンサとの接続点の間に第2のダイオードを接続しスイッチ素子の制御端子に加える信号と同期した信号を第1の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加えた。In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 provides a chopper-type switching converter equipped with a DC power supply, a switch element, a diode, an output capacitor, and an oscillation control circuit which applies a signal to a control terminal of the switch element to turn it on and off, wherein a series circuit consisting of a first diode and a first capacitor is connected in parallel to the switch element, a series circuit consisting of a first reactor and a first reverse non-conducting switch element is connected in parallel to the first capacitor, a second diode is connected between a connection point between the terminal of the first reactor on the first reverse non-conducting switch element side and the output capacitor of the diode, and a signal synchronized with a signal applied to the control terminal of the switch element is applied to the control terminal of the first reverse non-conducting switch element.

請求項2記載の発明は、直流電源と直流電源に並列に接続された第1の入力コンデンサと第2の入力コンデンサからなる直列回路と第1の入力コンデンサに並列に接続された第1のスイッチ素子と第1のトランスからなる直列回路と第2の入力コンデンサに並列に接続された第2のスイッチ素子と第2のトランスからなる直列回路と第1と第2のスイッチ素子の各々の制御端子に信号を加えて第1と第2のスイッチ素子を交互にオンオフさせる発振制御回路を備えたインターリーブ型のスイッチングコンバータにおいて、第1のスイッチ素子に並列に第1のダイオードと第1のコンデンサからなる直列回路を接続し第2のスイッチ素子に並列に第3のダイオードと第2のコンデンサからなる直列回路を接続し第1のコンデンサに並列に第1のリアクトルと第1の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し第2のコンデンサに並列に第2のリアクトルと第2の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し第1のリアクトルの第1の逆非導通スイッチ素子側の端子と第2の入力コンデンサの直流電源との接続点の間に第2のダイオードを接続し第2のリアクトルの第2の逆非導通スイッチ素子側の端子と第1の入力コンデンサの直流電源との接続点の間に第4のダイオードを接続し第1のスイッチ素子の制御端子に加える信号と同期した信号を第1の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加え第2のスイッチ素子の制御端子に加える信号に同期した信号を第2の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加えた。The invention of claim 2 relates to an interleaved switching converter including a DC power supply, a series circuit including a first input capacitor and a second input capacitor connected in parallel to the DC power supply, a series circuit including a first switch element and a first transformer connected in parallel to the first input capacitor, a series circuit including a second switch element and a second transformer connected in parallel to the second input capacitor, and an oscillation control circuit which applies signals to control terminals of the first and second switch elements to alternately turn on and off the first and second switch elements, wherein a series circuit including a first diode and a first capacitor is connected in parallel to the first switch element, and a series circuit including a third diode and a second capacitor is connected in parallel to the second switch element. A series circuit consisting of a first reactor and a first reverse non-conducting switch element is connected in parallel to the first capacitor, a series circuit consisting of a second reactor and a second reverse non-conducting switch element is connected in parallel to the second capacitor, a second diode is connected between a terminal of the first reactor on the first reverse non-conducting switch element side and a connection point of the second input capacitor with the DC power supply, a fourth diode is connected between a terminal of the second reactor on the second reverse non-conducting switch element side and a connection point of the first input capacitor with the DC power supply, a signal synchronized with a signal applied to the control terminal of the first switch element is applied to the control terminal of the first reverse non-conducting switch element, and a signal synchronized with a signal applied to the control terminal of the second switch element is applied to the control terminal of the second reverse non-conducting switch element.

請求項1記載のソフトスイッチングの手段はチョッパ型コンバータに応用されているが、その手段は請求項2記載のインターリーブ型コンバータにも応用されている。2つの請求項は共通した技術的特徴を有している。 The soft switching means in claim 1 is applied to a chopper type converter, but the means is also applied to an interleaved type converter in claim 2. The two claims have common technical features.

本発明によれば従来のスイッチング電源用制御ICを応用してソフトスイッチングを実現できるので、回路やトランスの技術資産の活用が可能になり、開発コストや量産コストを大幅に削減できる。According to the present invention, soft switching can be achieved by applying a conventional switching power supply control IC, which makes it possible to utilize technological assets such as circuits and transformers, and greatly reduces development costs and mass production costs.

効率とノイズの両方が改善されるのでスイッチング電源の小型化軽量化が可能になる。Since both efficiency and noise are improved, it becomes possible to make switching power supplies smaller and lighter.

請求項1記載の発明の実施例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention according to claim 1. 図1の回路の状態を示す図である。FIG. 2 shows the state of the circuit of FIG. 1; 図2の各状態の電流波形を示す図である。3A to 3C are diagrams showing current waveforms in each state of FIG. 2; 請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention according to claim 1. 請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention according to claim 1. 請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention according to claim 1. 請求項2記載の発明の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention according to claim 2. 請求項2記載の発明の別の実施例を示す回路図である。 FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention according to claim 2 .

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は請求項1発明の実施例を示す回路図である。
図において、7は直流電源、101はリアクトル、9はスイッチ素子、10はダイオード、6は出力コンデンサ、8は発振制御回路であり、これらは昇圧チョッパ型コンバータの基本構成である。スイッチ素子9がオン状態からターンオフするときにスイッチ素子9の両端に生じる電圧の急上昇を第1のダイオード1と第1のコンデンサ2が抑えている。スイッチ素子9がオフ状態の間は第1のコンデンサ2には出力電圧とほぼ同じ電圧が充電される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the first aspect of the invention.
In the figure, 7 is a DC power supply, 101 is a reactor, 9 is a switch element, 10 is a diode, 6 is an output capacitor, and 8 is an oscillation control circuit, which are the basic components of a boost chopper converter. When the switch element 9 is turned off from an on state, a sudden rise in voltage occurring across the switch element 9 is suppressed by a first diode 1 and a first capacitor 2. While the switch element 9 is in the off state, the first capacitor 2 is charged with a voltage approximately equal to the output voltage.

図1では第1の逆非導通スイッチ素子4がダイオード4bとMOSFET4aの直列接続によって構成されているが、2つの同じMOSFETを逆向きに直列接続した回路でも良い。In FIG. 1, the first reverse non-conducting switch element 4 is configured by connecting a diode 4b and a MOSFET 4a in series, but it may also be a circuit in which two identical MOSFETs are connected in series in the opposite directions.

スイッチ素子9がオフ状態からターンオンすると第1の逆非導通スイッチ素子4もターンオンするので、第1のコンデンサ2の電荷は第1のリアクトル3を通って放電する。この状態が図2に示した状態Iである。When the switch element 9 is turned on from the off state, the first reverse non-conducting switch element 4 is also turned on, so that the charge in the first capacitor 2 is discharged through the first reactor 3. This state is state I shown in FIG.

放電によって第1のコンデンサ2の電荷がなくなると、第1のリアクトル3は励磁エネルギを放出して同じ方向に電流を押し流すので、電流はオン状態の第1の逆非導通スイッチ素子4とスイッチ素子9と第1のダイオード1を通り流れ続ける。この状態が図2に示した状態IIである。When the charge in the first capacitor 2 disappears due to discharging, the first reactor 3 releases excitation energy and pushes current in the same direction, so that the current continues to flow through the first reverse non-conducting switch element 4, which is in the on state, the switch element 9, and the first diode 1. This state is state II shown in FIG.

状態IIの電流は2つのダイオードとオン状態の2つのスイッチ素子から構成される環状の回路を流れるので電流の傾きはごく小さくほぼ一定に近い。そのため第1のリアクトル3の励磁エネルギの減少は小さい。The current in state II flows through a loop circuit formed by two diodes and two switch elements in the ON state, so the gradient of the current is very small and nearly constant, and therefore the decrease in the excitation energy of the first reactor 3 is small.

また、状態IIに示したようにスイッチ素子9には互いに逆方向の電流が流れるため、スイッチ素子9のオン抵抗による電力損失を減らす効果をもたらす。Furthermore, as shown in state II, currents flow in opposite directions through the switch element 9, which has the effect of reducing power loss due to the on-resistance of the switch element 9.

スイッチ素子9がオン状態からターンオフすると第1の逆非導通スイッチ素子4も同時にターンオフするので、第1のリアクトル3に残っている励磁エネルギは第2のダイオード5と第1のダイオード1と導通状態のダイオード10が作る環状の回路を流れる。この状態が図2に示した状態IIIである。When the switch element 9 is turned off from the on state, the first reverse non-conducting switch element 4 is also turned off at the same time, so that the excitation energy remaining in the first reactor 3 flows through the loop circuit formed by the second diode 5, the first diode 1, and the conducting diode 10. This state is state III shown in FIG.

状態IIIの電流は2つのダイオードと導通状態のダイオード10を流れるので電流の傾きはごく小さくほぼ一定に近い。また、ダイオード10の電流はプラスマイナス差し引きされるので損失が小さくなり電力損失を減らす効果をもたらす。The current in state III flows through the two diodes and the diode 10 in a conducting state, so the gradient of the current is very small and nearly constant. Also, the current in the diode 10 is subtracted by plus and minus, so the loss is small, resulting in an effect of reducing power loss.

図1の主な部品の電流波形を図3に示した。状態Iにおけるリアクトル101の電流はスイッチ素子9の電流と同じである。状態IIにおけるリアクトル101の電流はスイッチ素子9の電流に第1の逆非導通スイッチ素子4の電流を加えたものである。状態IIIにおけるリアクトル101の電流はダイオード10の電流に第2のダイオード5の電流を加えたものである。The current waveforms of the main components in Fig. 1 are shown in Fig. 3. In state I, the current in reactor 101 is the same as the current in switch element 9. In state II, the current in reactor 101 is the current in switch element 9 plus the current in first reverse non-conducting switch element 4. In state III, the current in reactor 101 is the current in diode 10 plus the current in second diode 5.

第1のリアクトル3の電流は、2つのスイッチ素子のオンオフによって多少変化するが常に一方向だけに流れているThe current in the first reactor 3 changes slightly depending on the on/off state of the two switch elements, but always flows in one direction.

第1のコンデンサ2はスイッチ素子9による急峻な電流電圧の変化を吸収して電荷としてエネルギを蓄積する。蓄積されたエネルギは有効に活用されるのでノイズは抑えられ、かつ損失も抑えられる。The first capacitor 2 absorbs the steep current and voltage changes caused by the switch element 9 and stores energy as electric charge. The stored energy is effectively utilized, so noise is suppressed and loss is also suppressed.

図4は請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。
図は降圧チョッパ型コンバータであるが、ソフトスイッチングのために追加した部品の構成と接続位置は請求項1記載の通りである。また、状態の変化も電流波形も基本的に同じである。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
The figure shows a step-down chopper converter, but the configuration and connection positions of the parts added for soft switching are as described in claim 1. Also, the state changes and current waveforms are basically the same.

図5は請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。
図は反転チョッパ型コンバータであるが、ソフトスイッチングのために追加した部品の構成と接続位置は請求項1記載の通りである。また、状態の変化も電流波形も基本的に同じである。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
The figure shows an inverting chopper type converter, but the configuration and connection positions of the parts added for soft switching are as described in claim 1. Also, the state changes and current waveforms are basically the same.

図1ではスイッチ素子9と第1の逆非導通スイッチ素子4の制御端子の一方が同じ電位になっているので信号は1つで済むが、図4ないし図5では制御端子の電位がいずれも異なるので、発振制御回路は各々の信号をトランスの巻線を別にして互いに絶縁して供給している。トランスの代りにフォトカプラを利用して絶縁することも可能である。In Fig. 1, one of the control terminals of the switch element 9 and the first reverse non-conducting switch element 4 is at the same potential, so one signal is sufficient, but in Fig. 4 and Fig. 5, the control terminals are all at different potentials, so the oscillation control circuit supplies each signal through a separate transformer winding and insulated from each other. It is also possible to provide isolation by using a photocoupler instead of a transformer.

図6は請求項1記載の発明の別の実施例を示す回路図である。
図は昇圧チョッパ型コンバータをソフトスイッチングにした図1の部品の接続位置を変えたものである。第1のダイオード1と第1のコンデンサ2の位置を入れ替え、また、第1の逆非導通スイッチ素子4の位置も入れ替えているが、効果は同じである。また、図4及び図5のトポロジについても同様な変更が可能である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
The figure shows a step-up chopper converter with soft switching, with the connection positions of the components in Fig. 1 changed. The positions of the first diode 1 and the first capacitor 2 are interchanged, and the position of the first reverse non-conducting switch element 4 is also interchanged, but the effect is the same. Similar changes are also possible for the topologies in Figs. 4 and 5.

図7は請求項2記載の発明の実施例を示す回路図である。図1の部品の名称と同じものには同じ符号が用いられている。7 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention as set forth in claim 2. The same reference numerals are used for parts that are the same as those in FIG.

図において、22と23は直流電源に並列に接続された第1と第2の入力コンデンサ、24と26は第1のスイッチ素子と第1のトランスからなる直列回路、25と27は第2のスイッチ素子と第2のトランスの直列回路を構成している。26aと26bは第1のトランス26の1次巻線と2次巻線、27aと27bは第2のトランス27の1次巻線と2次巻線、29aと29bと29cは整流平滑回路、28は発振制御回路である。これらの部品はインターリーブ型絶縁コンバータの回路を構成している。In the figure, 22 and 23 are first and second input capacitors connected in parallel to a DC power supply, 24 and 26 are a series circuit consisting of a first switch element and a first transformer, and 25 and 27 are a series circuit consisting of a second switch element and a second transformer. 26a and 26b are the primary and secondary windings of the first transformer 26, 27a and 27b are the primary and secondary windings of the second transformer 27, 29a, 29b, and 29c are rectifying and smoothing circuits, and 28 is an oscillation control circuit. These components constitute the circuit of an interleaved isolated converter.

2と1は第1のコンデンサと第1のダイオード、3と4は第1のリアクトルと第1の逆非導通スイッチ素子、5は第2のダイオードである。これらの部品はハイサイド側のスイッチ素子24をソフトスイッチングにする。Reference numerals 2 and 1 denote a first capacitor and a first diode, reference numerals 3 and 4 denote a first reactor and a first reverse non-conducting switch element, and reference numeral 5 denotes a second diode. These components make the switch element 24 on the high side soft-switch.

同様に符号11ないし15はローサイド側のスイッチ素子25をソフトスイッチングにする。Similarly, reference numerals 11 to 15 make the low-side switch element 25 soft-switch.

ハイサイド側とローサイド側に付加したソフトスイッチングの働きをする回路の構成と接続は図1に示した昇圧チョッパのソフトスイッチングの働きをする回路の構成と接続とほとんど同じである。The configuration and connections of the circuits that perform soft switching and are added to the high side and low side are almost the same as the configuration and connections of the circuit that performs soft switching of the boost chopper shown in FIG.

ハイサイドもローサイドも動作は図2に示した状態図と同じでありコンデンサ2と12に吸収された電荷はリアクトル3と13によって励磁エネルギに変換されて電流になりスイッチ素子24と25の導通時に逆に流れてオンロスを下げ、更にダイオード5と15を流れて直流電源に並列に接続された第2と第1の入力コンデンサ23と22にそれぞれ回生される。The operation of both the high side and the low side is the same as the state diagram shown in FIG. 2, and the charge absorbed in capacitors 2 and 12 is converted into excitation energy by reactors 3 and 13 and becomes a current that flows in the reverse direction when switch elements 24 and 25 are conductive, reducing the on-loss, and further flows through diodes 5 and 15 and is regenerated in the second and first input capacitors 23 and 22 connected in parallel to the DC power supply.

図において、整流平滑回路がフライバック方式になっているがフォワード方式に変えることも可能である。In the figure, the rectifying and smoothing circuit is of the flyback type, but it can also be changed to the forward type.

図8は請求項2記載の発明の別の実施例を示す回路図である。ソフトスイッチングに関する部品には図7の符号と同じ符号が用いられている。 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention as set forth in claim 2. The same reference numerals as those in FIG. 7 are used for components relating to soft switching.

図において、トランス36の1次巻線36aは請求項2記載の第1のトランスの1次巻線と第2のトランスの1次巻線の共通巻線である。その共通巻線とスイッチ素子34の直列回路が第1の入力コンデンサ32に並列に接続され、その共通巻線とスイッチ素子35の直列回路が第2の入力コンデンサ33に並列に接続されている。巻線36bと36cは第1のトランスと第2のトランスのそれぞれの2次巻線に相当する。 In the figure, a primary winding 36a of a transformer 36 is a common winding of the primary windings of the first transformer and the second transformer according to claim 2. A series circuit of the common winding and a switch element 34 is connected in parallel to a first input capacitor 32, and a series circuit of the common winding and a switch element 35 is connected in parallel to a second input capacitor 33. Windings 36b and 36c correspond to the secondary windings of the first transformer and the second transformer, respectively.

図において、第1と第2のスイッチ素子34と35が交互にオンオフを繰返すとトランス36の1次巻線36aには正方向と逆方向の電流が交互に流れる。In the figure, when first and second switch elements 34 and 35 are alternately turned on and off, forward and reverse currents flow alternately through a primary winding 36a of a transformer 36.

第1のトランスと第2のトランスの1次巻線を共通化したことにより、巻線には両方向に電流が交互に流れ、コアの磁束変化はマイナスからプラスに振れるのでトランスコアの利用効率が上がる。By sharing the primary winding of the first transformer and the second transformer, current flows alternately in both directions in the winding, and the magnetic flux change in the core swings from negative to positive, improving the utilization efficiency of the transformer core.

2次巻線36bと36cにはセンタータップダイオード39a39bとリアクトル39cとコンデンサ39dが接続されていて全波整流された電流は平坦な直流電圧に変換される。Center tap diodes 39a, 39b, a reactor 39c and a capacitor 39d are connected to the secondary windings 36b, 36c, and the full-wave rectified current is converted into a flat DC voltage.

スイッチ素子34(35)に並列に接続されているコンデンサ2(12)とダイオード1(11)とコンデンサ2(12)に並列に接続されているリアクトル3(13)と逆非導通スイッチ素子3(13)は図7の同じ符号の部品と同じ働きをしている。()内の数字はローサイド側の符号であり、以降も同じ。Capacitor 2 (12) connected in parallel to switch element 34 (35), diode 1 (11), reactor 3 (13) connected in parallel to capacitor 2 (12), and reverse non-conducting switch element 3 (13) function in the same way as the components with the same reference numerals in Figure 7. The numbers in parentheses indicate the reference numerals for the low side, and the same applies to the following.

ダイオード5(15)の電流の一部は入力コンデンサに流れ残りはトランス36を介してコンデンサ39dに流れるが図7のダイオード5(15)の電流と同じ回生電流である。A part of the current of the diode 5 (15) flows to the input capacitor, and the remainder flows to the capacitor 39d via the transformer 36, but this is the same regenerative current as the current of the diode 5 (15) in FIG.

1 第1のダイオード
2 第1のコンデンサ
3 第1のリアクトル
4 第1の逆非導通スイッチ素子
5 第2のダイオード
6 出力コンデンサ
7、21、31 直流電源
8、28、38 発振制御回路
9、24、25、34、35 MOSFET
10、29a、29b、39a、39b ダイオード
11 第3のダイオード
12 第2のコンデンサ
13 第2のリアクトル
14 第2の逆非導通スイッチ素子
15 第4のダイオード
22、23、32、33 入力コンデンサ
26、27 トランス
26a、27a、36a 1次巻線
26b、27b、36b、36c 2次巻線
29c、39d コンデンサ
101、39c リアクトル
102、103 抵抗
REFERENCE SIGNS LIST 1 First diode 2 First capacitor 3 First reactor 4 First reverse non-conducting switch element 5 Second diode 6 Output capacitor 7, 21, 31 DC power supply 8, 28, 38 Oscillation control circuit 9, 24, 25, 34, 35 MOSFET
10, 29a, 29b, 39a, 39b Diode 11 Third diode 12 Second capacitor 13 Second reactor 14 Second reverse non-conducting switch element 15 Fourth diode 22, 23, 32, 33 Input capacitor 26, 27 Transformer 26a, 27a, 36a Primary winding 26b, 27b, 36b, 36c Secondary winding 29c, 39d Capacitor 101, 39c Reactor 102, 103 Resistor

Claims (2)

直流電源とスイッチ素子とダイオードと出力コンデンサと前記スイッチ素子の制御端子に信号を加えてオンオフさせる発振制御回路を備えたチョッパ型のスイッチングコンバータにおいて、前記スイッチ素子に並列に第1のダイオードと第1のコンデンサからなる直列回路を接続し前記第1のコンデンサに並列に第1のリアクトルと第1の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し前記第1のリアクトルの前記第1の逆非導通スイッチ素子側の端子と前記ダイオードの前記出力コンデンサとの接続点の間に第2のダイオードを接続し前記スイッチ素子の制御端子に加える信号と同期した信号を前記第1の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加えたことを特徴とするソフトスイッチングコンバータ。1. A chopper-type switching converter comprising a DC power supply, a switch element, a diode, an output capacitor, and an oscillation control circuit which applies a signal to a control terminal of the switch element to turn it on and off, wherein a series circuit consisting of a first diode and a first capacitor is connected in parallel to the switch element, a series circuit consisting of a first reactor and a first reverse non-conducting switch element is connected in parallel to the first capacitor, a second diode is connected between a terminal of the first reactor on the first reverse non-conducting switch element side and a connection point of the diode to the output capacitor, and a signal synchronized with a signal applied to the control terminal of the switch element is applied to the control terminal of the first reverse non-conducting switch element. 直流電源と前記直流電源に並列に接続された第1の入力コンデンサと第2の入力コンデンサからなる直列回路と前記第1の入力コンデンサに並列に接続された第1のスイッチ素子と第1のトランスからなる直列回路と前記第2の入力コンデンサに並列に接続された第2のスイッチ素子と第2のトランスからなる直列回路と前記第1と第2のスイッチ素子の各々の制御端子に信号を加えて前記第1と第2のスイッチ素子を交互にオンオフさせる発振制御回路を備えたインターリーブ型のスイッチングコンバータにおいて、前記第1のスイッチ素子に並列に第1のダイオードと第1のコンデンサからなる直列回路を接続し前記第2のスイッチ素子に並列に第3のダイオードと第2のコンデンサからなる直列回路を接続し前記第1のコンデンサに並列に第1のリアクトルと第1の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し前記第2のコンデンサに並列に第2のリアクトルと第2の逆非導通スイッチ素子からなる直列回路を接続し前記第1のリアクトルの前記第1の逆非導通スイッチ素子側の端子と前記第2の入力コンデンサの前記直流電源との接続点の間に第2のダイオードを接続し前記第2のリアクトルの前記第2の逆非導通スイッチ素子側の端子と前記第1の入力コンデンサの前記直流電源との接続点の間に第4のダイオードを接続し前記第1のスイッチ素子の制御端子に加える信号と同期した信号を前記第1の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加え前記第2のスイッチ素子の制御端子に加える信号に同期した信号を前記第2の逆非導通スイッチ素子の制御端子に加えたことを特徴とするソフトスイッチングコンバータ。In an interleaved switching converter including a DC power supply, a series circuit including a first input capacitor and a second input capacitor connected in parallel to the DC power supply, a series circuit including a first switch element and a first transformer connected in parallel to the first input capacitor, a series circuit including a second switch element and a second transformer connected in parallel to the second input capacitor, and an oscillation control circuit that applies signals to control terminals of each of the first and second switch elements to alternately turn on and off the first and second switch elements, the interleaved switching converter further includes a series circuit including a first diode and a first capacitor connected in parallel to the first switch element, a series circuit including a third diode and a second capacitor connected in parallel to the second switch element, and a first reactor connected in parallel to the first capacitor. and a first reverse non-conducting switch element, a series circuit consisting of a second reactor and a second reverse non-conducting switch element is connected in parallel to the second capacitor, a second diode is connected between a terminal of the first reactor on the first reverse non-conducting switch element side and a connection point of the second input capacitor with the DC power supply, a fourth diode is connected between a terminal of the second reactor on the second reverse non-conducting switch element side and a connection point of the first input capacitor with the DC power supply, and a signal synchronized with a signal applied to a control terminal of the first switch element is applied to the control terminal of the first reverse non-conducting switch element, and a signal synchronized with a signal applied to the control terminal of the second switch element is applied to the control terminal of the second reverse non-conducting switch element.
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