JPS596086B2 - 半導体スイッチング素子の電力損失低減回路 - Google Patents
半導体スイッチング素子の電力損失低減回路Info
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- JPS596086B2 JPS596086B2 JP2263678A JP2263678A JPS596086B2 JP S596086 B2 JPS596086 B2 JP S596086B2 JP 2263678 A JP2263678 A JP 2263678A JP 2263678 A JP2263678 A JP 2263678A JP S596086 B2 JPS596086 B2 JP S596086B2
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- Japan
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- diode
- capacitor
- loss reduction
- anode
- reduction circuit
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- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体スイッチング素子による電力制御回路に
おいて、スイッチング素子のオフ時の電力損失低減回路
の改良に関するものである。
おいて、スイッチング素子のオフ時の電力損失低減回路
の改良に関するものである。
第１図は従来の半導体スイッチング素子の電力制御回路
における損失低減回路の一例である。第１図において、
１は直流電源、２はスイッチング素子、３は還流ダイオ
ード、４は平滑リアクトル５は負荷、６はスイッチング
損失低減回路で、コンデンサＴ、ダイオード８および抵
抗９によつて構成されている。第２図は、スイッチング
素子がオフするときの素子電流ＩＣおよび素子電圧ＶＣ
Ｅを示す。
における損失低減回路の一例である。第１図において、
１は直流電源、２はスイッチング素子、３は還流ダイオ
ード、４は平滑リアクトル５は負荷、６はスイッチング
損失低減回路で、コンデンサＴ、ダイオード８および抵
抗９によつて構成されている。第２図は、スイッチング
素子がオフするときの素子電流ＩＣおよび素子電圧ＶＣ
Ｅを示す。
もし損失低減回路６がなければ、素子電流ＩＣに対して
素子電圧ＶＣＥは第２図ａに示すようになり、オフ時の
電力損失が大きい。これを改善するため従来では第１図
に示すような損失低減回路６が用いられていた。この回
路が接続された場合の動作について説明する。まずスイ
ッチング素子２が電圧を回復しはじめると同時に、素子
電流ＩＣはコンデンサ７およびダイオード８の直列回路
へ移る。コンデンサ７はそれ以前に抵抗９を介して電源
電圧まで充電されているので、素子電流ＩＣがコンデン
サＴへ移ることにより放電し、その端子電圧と電源電圧
との差が素子電圧ＶＣＥとなり、第２図のｂに示すよう
になる。したがつてコンデン升７の容量が大きくなれば
、素子電圧ＶＣＥは第２図ｃの場合には、第２図ａに示
すような素子電圧ＶＣＥに比較して電力損失が低減し、
第２図ｃの場合にはさらにその効果が大きい。しかし、
この回路においてはコンデンサＴの充電電流が抵抗９に
損失を生じさせる。スイッチング周波数が高い場合には
この損失が犬きくなり、抵抗器の発熱が大きくなると共
に制御回路の効率が低下する欠点ある。またスイッチン
グ損失抵抗効果を高めるためにコンデンサＴの容量を大
きくすると、上記欠点が著しくなる。本発明は上記従来
の欠点である抵抗損失をなくし、制御回路の効率を向上
させることを目的とする。
素子電圧ＶＣＥは第２図ａに示すようになり、オフ時の
電力損失が大きい。これを改善するため従来では第１図
に示すような損失低減回路６が用いられていた。この回
路が接続された場合の動作について説明する。まずスイ
ッチング素子２が電圧を回復しはじめると同時に、素子
電流ＩＣはコンデンサ７およびダイオード８の直列回路
へ移る。コンデンサ７はそれ以前に抵抗９を介して電源
電圧まで充電されているので、素子電流ＩＣがコンデン
サＴへ移ることにより放電し、その端子電圧と電源電圧
との差が素子電圧ＶＣＥとなり、第２図のｂに示すよう
になる。したがつてコンデン升７の容量が大きくなれば
、素子電圧ＶＣＥは第２図ｃの場合には、第２図ａに示
すような素子電圧ＶＣＥに比較して電力損失が低減し、
第２図ｃの場合にはさらにその効果が大きい。しかし、
この回路においてはコンデンサＴの充電電流が抵抗９に
損失を生じさせる。スイッチング周波数が高い場合には
この損失が犬きくなり、抵抗器の発熱が大きくなると共
に制御回路の効率が低下する欠点ある。またスイッチン
グ損失抵抗効果を高めるためにコンデンサＴの容量を大
きくすると、上記欠点が著しくなる。本発明は上記従来
の欠点である抵抗損失をなくし、制御回路の効率を向上
させることを目的とする。
さらには、損失低減回路のコンデンサの充電時には等価
的にコンデンサ容量を半減し、充電電流のピーク値を低
くすると同時に充電時間を短縮しまた、コンデンサの放
電時には等価的にコンデンサ容量を２倍にすることによ
り損失低減効果を高めることを目的としている。
的にコンデンサ容量を半減し、充電電流のピーク値を低
くすると同時に充電時間を短縮しまた、コンデンサの放
電時には等価的にコンデンサ容量を２倍にすることによ
り損失低減効果を高めることを目的としている。
第３図は本発明の実施例であり、１〜５は第１図と同一
構成である。
構成である。
６は損失低減回路で、１０，１３はコンデンサ、１２，
１４，１５はダイオード、１１はリアクトルである。
１４，１５はダイオード、１１はリアクトルである。
スイツチング素子２のオン時には電源１、負荷５、リア
クトル４によつて主回路が構成されると同時に損失低減
回路６において、第１コンデンサ１０、リアクトル１１
、第３ダイオード１２、第２コンデンサ１３から成る直
列共振回路が形成され、コンデンサ１０および１３はそ
れぞれ電源電圧まで充電される。このように直列共振回
路において、コンデンサを２分割し、それぞれを電源電
圧まで充電させることは本発明の一つの特徴である。コ
ンデンサ１０および１３のキヤパシタンスをＣＣＦ〕、
リアクトル１１のインダクタンスをＬ〔Ｈ〕とすると、
直列共振回路においてコンデンサ容量は１／２となり、
共振電源のピーク値１ｐは、電源電圧をＶとするとＩＰ
＝Ｖ／普〔Ａ］となり、共振時間ｔはｔ＝π／ＱＩ′Ｓ
ｅｃ〕 となり、共振電流は抑制さへ また共振時間も
短縮される。
クトル４によつて主回路が構成されると同時に損失低減
回路６において、第１コンデンサ１０、リアクトル１１
、第３ダイオード１２、第２コンデンサ１３から成る直
列共振回路が形成され、コンデンサ１０および１３はそ
れぞれ電源電圧まで充電される。このように直列共振回
路において、コンデンサを２分割し、それぞれを電源電
圧まで充電させることは本発明の一つの特徴である。コ
ンデンサ１０および１３のキヤパシタンスをＣＣＦ〕、
リアクトル１１のインダクタンスをＬ〔Ｈ〕とすると、
直列共振回路においてコンデンサ容量は１／２となり、
共振電源のピーク値１ｐは、電源電圧をＶとするとＩＰ
＝Ｖ／普〔Ａ］となり、共振時間ｔはｔ＝π／ＱＩ′Ｓ
ｅｃ〕 となり、共振電流は抑制さへ また共振時間も
短縮される。
この共振電流はスイツチング素子２が導通した後に流れ
る電流であり素子の損失はほとんど増加しない。さらに
望ましいことは、従来例のコンデンサ７の充電電流波形
に対して、本発明の共振電流波形は正弦波であり、スイ
ツチング素子のオン時の電流は少なく、したがつてオン
時のスイツチング損失が減少することである。また、共
振回路では従来例のような抵抗損失がない。次にオフ時
に（人第１コンデンサ１０および第１ダイオード１４な
らびに第２コンデンサ１３および第２ダイオード１５に
より従来例と同様な動作となるが、コンデンサの容量は
等価的に２倍となり、損失低減効果が高められる。
る電流であり素子の損失はほとんど増加しない。さらに
望ましいことは、従来例のコンデンサ７の充電電流波形
に対して、本発明の共振電流波形は正弦波であり、スイ
ツチング素子のオン時の電流は少なく、したがつてオン
時のスイツチング損失が減少することである。また、共
振回路では従来例のような抵抗損失がない。次にオフ時
に（人第１コンデンサ１０および第１ダイオード１４な
らびに第２コンデンサ１３および第２ダイオード１５に
より従来例と同様な動作となるが、コンデンサの容量は
等価的に２倍となり、損失低減効果が高められる。
以上のように、本発明によれば、従来比較して抵抗によ
る損失を生ずることなくスイツチング素子のオフ時のス
イツチング損失を低減することができ、制御回路の効率
を向上させることができる利点がある。
る損失を生ずることなくスイツチング素子のオフ時のス
イツチング損失を低減することができ、制御回路の効率
を向上させることができる利点がある。
また、コンデンサの充電および放電時の等価容量が異な
るため、充電時には充電電流のピーク値が抑えられると
ともに共振時間が短縮され、放電時には損失低減効果が
大きい利点がある。
るため、充電時には充電電流のピーク値が抑えられると
ともに共振時間が短縮され、放電時には損失低減効果が
大きい利点がある。
第１図（人従来の半導体スイツチング素子の電力損失低
減回路の一例を示す回路図、第２図は従来例における動
作説明図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。 ２・・・・・・スイツチング素子、３・・・・・・還流
ダイオード、６・・・・・・スイツ千ング損失低減回路
、１０・・・・・・第１コンデンサ、１１・・・・・・
リアクトル、１２・・・・・・第３ダイオード、１３・
・・・・・第２コンデンサ、１４・・・・・・第１ダイ
オ一に １５・・・・・・第２ダイオード。
減回路の一例を示す回路図、第２図は従来例における動
作説明図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。 ２・・・・・・スイツチング素子、３・・・・・・還流
ダイオード、６・・・・・・スイツ千ング損失低減回路
、１０・・・・・・第１コンデンサ、１１・・・・・・
リアクトル、１２・・・・・・第３ダイオード、１３・
・・・・・第２コンデンサ、１４・・・・・・第１ダイ
オ一に １５・・・・・・第２ダイオード。
Claims (1)
- １ スイッチング制御される半導体素子と、還流ダイオ
ードによつて構成される電力制御回路において、前記還
流ダイオードのカソードに第１コンデンサを介して第１
ダイオードのカソードを接続し前記第１ダイオードのア
ノードを前記還流ダイオードのアノードに接続し、前記
還流ダイオードのカソードに第２ダイオードのカソード
を接続し、前記第２ダイオードのアノードを第２コンデ
ンサを介して前記還流ダイオードのアノードに接続し前
記第１コンデンサと第１ダイオードの接続点にリアクト
ルを介して第３ダイオードのアノードを接続し、前記第
３ダイオードのカソードを前記第２ダイオードと前記第
２コンデンサの接続点に接続して成る半導体スイッチン
グ素子の電力損失低減回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263678A JPS596086B2 (ja) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | 半導体スイッチング素子の電力損失低減回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263678A JPS596086B2 (ja) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | 半導体スイッチング素子の電力損失低減回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54114166A JPS54114166A (en) | 1979-09-06 |
| JPS596086B2 true JPS596086B2 (ja) | 1984-02-09 |
Family
ID=12088312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2263678A Expired JPS596086B2 (ja) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | 半導体スイッチング素子の電力損失低減回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596086B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0956150A (ja) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Nippon Steel Corp | スイッチング電源装置 |
| KR0177873B1 (ko) * | 1995-12-02 | 1999-05-15 | 변승봉 | 순환전류 프리형 고주파 소프트 스위칭FB(Full Bridge)DC-DC컨버터 |
| JP2013135570A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Denso Corp | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
-
1978
- 1978-02-27 JP JP2263678A patent/JPS596086B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54114166A (en) | 1979-09-06 |
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