JPS62138061A - Power unit for switching regulator - Google Patents
Power unit for switching regulatorInfo
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- JPS62138061A JPS62138061A JP27732185A JP27732185A JPS62138061A JP S62138061 A JPS62138061 A JP S62138061A JP 27732185 A JP27732185 A JP 27732185A JP 27732185 A JP27732185 A JP 27732185A JP S62138061 A JPS62138061 A JP S62138061A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はスイッチングレギュレータ電源装置に関するも
ので、さらに詳しく言えば交流入力が４００ｖ系に対応
させた高周波インバータ回路を直列接読させてなるスイ
ッチングレギュレータ電源゛装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a switching regulator power supply device, and more specifically, a switching regulator power supply device in which a high frequency inverter circuit whose AC input corresponds to a 400V system is directly read in series. It is related to the device.
従来技術とその間照点
スイッチングレギュレータ電源装置は、受電された交流
電圧を直接整流、平滑して高周波インバータ回路でスイ
ッチングし、得られた高周波の交流電圧を再び整流、平
滑して得られた直流電力を倉荷に供給するものである。Conventional technology and points of interest Switching regulator power supply devices directly rectify and smooth the received AC voltage, switch it in a high-frequency inverter circuit, and then rectify and smooth the resulting high-frequency AC voltage again to generate DC power. is supplied to the warehouse.
このようなスイッチングレギュレータ電源装置において
、高周波インバータ回路のスイッチング素子には
）スイッチング速度の早いパイボーラトランジス夕や
ＦＥＴが使用されるが、これらの素子の耐圧は５００ｖ
以下のものがほとんどで、８００ｖ級の耐圧の素子もあ
るものの電流容量が小さいため、またスイッチング速度
が遅いため、４００■系の交流入力電圧に対応するスイ
ッチングレギュレータ電源装置は高周波インバータ回路
を直列接続して構成されている。In such a switching regulator power supply device, the switching elements of the high frequency inverter circuit are
) Pibora transistors and FETs with high switching speed are used, but the withstand voltage of these elements is 500V.
Most of the following are devices with a withstand voltage of 800V class, but because the current capacity is small and the switching speed is slow, switching regulator power supplies that support 400V AC input voltage are connected in series with high frequency inverter circuits. It is configured as follows.
今、上記の如きスイッチングレギュレータ電源装置を第
４図、第５図により説明する。第４図において交流Ｎ源
１より受電された交流電圧は整流回路２で直接整流され
、得られた直流電圧は直列接続された同一容量の２個の
コンデンサ３，４で平滑され、前記各コンデンサ６．４
と並列に接続された高周波インバータ回路５゜乙に印加
される。各高周波インバータ回路５゜６に印加された直
流電圧は、高周波の交流電圧に変換され、高周波整流Ｒ
７，８で整流されるとともに平滑用リアクトル９，１０
、平滑用コンデンサ１１で平滑されて出力端子１２．１
２’間に接続される負荷（図示せず）に直流電力を供給
する。この第４図に示したスイッチングレギュレーター
！ど）χ装置は、高周波インバータ回路５゜６にスイッ
チング素子が５−１〜５−４．６−１〜６−４の如く４
個がうなるフルブリッジ形を使用している。また第５図
に示したスイッチングレギュレータ電源装置は、高周波
インバータ回路５／、６／にスイッチング素子が５’−
１，５’−２、６’−１，６’−２の如く２個ずつがら
なり、コンデンサが５’−３，５’−４，６’−３，６
’−４の如く２個ずつからなるハーフブリッジ形を使用
したものである。これらの装置では高周波インバータ回
路５．５’、 ６．６’ 内のスイッチング素子のオフ
時に印加される電圧の最大値がコンデンサ３．４の端子
間電圧に等しいため、直列接続して４００Ｖ系の交流入
力に対応させることができる。The switching regulator power supply device as described above will now be explained with reference to FIGS. 4 and 5. In FIG. 4, an AC voltage received from an AC N source 1 is directly rectified by a rectifier circuit 2, and the resulting DC voltage is smoothed by two capacitors 3 and 4 of the same capacity connected in series. 6.4
It is applied to the high frequency inverter circuit 5°B connected in parallel with . The DC voltage applied to each high-frequency inverter circuit 5゜6 is converted into a high-frequency AC voltage, and the high-frequency rectifier R
7, 8 and smoothing reactors 9, 10.
, the output terminal 12.1 is smoothed by the smoothing capacitor 11.
DC power is supplied to a load (not shown) connected between 2'. This switching regulator shown in Figure 4! etc.) The χ device has four switching elements such as 5-1 to 5-4 and 6-1 to 6-4 in a high-frequency inverter circuit 5゜6.
It uses a full bridge shape where the individual parts growl. Further, the switching regulator power supply device shown in FIG. 5 has switching elements 5'-
1, 5'-2, 6'-1, 6'-2, and the capacitors are 5'-3, 5'-4, 6'-3, 6.
It uses a half-bridge type, consisting of two pieces each, as shown in '-4. In these devices, the maximum value of the voltage applied when the switching elements in the high frequency inverter circuits 5.5' and 6.6' are turned off is equal to the voltage between the terminals of the capacitor 3.4, so they are connected in series to It can be made to correspond to AC input.
ところが上述したスイッチングレギュレータ電源装置で
は、平滑用リアクトル９，１ｏおよび高周波インバータ
回路５．６内のトランス５ｍ４．５’−５，６−５，６
’−５のインピーダンスの差、高周波整流器７，８内の
ダイオード７−１．７−２．８−１．８−２の順方向電
圧降下の差により、コンデンサ５，４の端子間電圧にア
ンバランスを生じるため高周波インバータ回路５．５’
、 ６．６’内のスイッチング素子のオフ時に印加され
る電圧にもアンバランスを生じてスイッチング素子の耐
圧を越えて破壊に至らしめることがあった。However, in the switching regulator power supply device described above, the smoothing reactors 9, 1o and the transformers 5m4.5'-5, 6-5, 6 in the high frequency inverter circuit 5.6
Due to the difference in impedance of -5 and the difference in forward voltage drop of diodes 7-1.7-2.8-1.8-2 in high-frequency rectifiers 7 and 8, the voltage between the terminals of capacitors 5 and 4 is affected. High frequency inverter circuit 5.5' to create balance
, 6.6' The voltage applied when the switching element is turned off may also become unbalanced, exceeding the breakdown voltage of the switching element and causing destruction.
発明の目的
本発明は上記欠点を解消するもので、４００ｖ系の交流
入力に対応させて直列接続された高周波インバータ回路
に印加される電圧をバランスさせることによりスイッチ
ング素子の破壊を防止し、安定した動作をするスイッチ
ングレギエレータ［［装置を提供することを目的とする
。Purpose of the Invention The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and prevents destruction of switching elements by balancing the voltages applied to series-connected high-frequency inverter circuits in response to 400V AC input. The purpose of the present invention is to provide a switching regulator [[apparatus] which operates.
発明の構成
本発明のスイッチングレギュレータ電源装置は、直流電
圧が印加される入力端子間に同一容量の２個のコンデン
サを直列接読し、各コンデンサと並列に接続される高周
波インバータ回路を互いに逆位相させる２石式フォワー
ド形とし、該回路内のトランスの２次巻線の一端を互い
に共通して帰還ダイオードのアノードと平滑層コンデン
サの一端に接続するとともに前記トランスの２次＠線の
他端をそれぞれ高周波整流器のアノードに接続し、各カ
ソードを共通にして前記帰還ダイオードのカソードと平
滑用リアクトルの一端に接続し、前記平滑用リアクトル
の他端を前記平滑用コンデンサの他端に接続してなるも
のである。Structure of the Invention The switching regulator power supply device of the present invention connects two capacitors of the same capacity in series between the input terminals to which a DC voltage is applied, and connects high-frequency inverter circuits connected in parallel with each capacitor in opposite phases to each other. One end of the secondary winding of the transformer in the circuit is commonly connected to the anode of the feedback diode and one end of the smoothing layer capacitor, and the other end of the secondary @ wire of the transformer is connected to the anode of the feedback diode and one end of the smoothing layer capacitor. Each is connected to an anode of a high frequency rectifier, each cathode is connected in common to the cathode of the feedback diode and one end of the smoothing reactor, and the other end of the smoothing reactor is connected to the other end of the smoothing capacitor. It is something.
実施例
以下実施例により説明する。第１図は本発明のスイッチ
ングレギュレータ電源装置の回路図で、第４図、第５図
と共通するものには同じ符号を用いている。本発明に関
る２石式フォワード形の高周波インバータ回路は１り、
１４で、２組のダイオードとスイッチング素子との直列
回路が並列に接続され、各直列接続点間にトランスの１
次巻線が接続されてなり、これらの各高周波インバータ
回路１３．１４は、直流電圧が印加される入力端子１５
．ｉ５’間に直列接続された同一容量の２個のコンデン
サ６．４に並列に接続される。この２石式フォワード形
はスイッチング素子のオフ時に印加される電圧の最大値
が各コンデンサの端子間電圧に等しいため、直列接続し
て高い交流入力電圧に対応させることができる。さらに
高周波インバータ回路１３内の同時にオン、オフするス
イッチング素子１６−１，１５−４と高周波インバータ
回路１４内の同時にオン、オフするスイッチング素子１
４うに制御杉、スイッチング素子１３−１．１３−４が
オンした時にはトランス１３−５の１次巻線に電圧が印
加され、巻数比に応じた電圧が２次巻線に誘起される。EXAMPLES The present invention will be explained below using examples. FIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator power supply device of the present invention, and the same reference numerals are used for parts common to FIGS. 4 and 5. The two-stone forward type high frequency inverter circuit according to the present invention includes:
14, two sets of series circuits of diodes and switching elements are connected in parallel, and one of the transformers is connected between each series connection point.
Each of these high frequency inverter circuits 13 and 14 has an input terminal 15 to which a DC voltage is applied.
．． It is connected in parallel to two capacitors 6.4 of the same capacity connected in series between i5'. In this two-stone forward type, the maximum value of the voltage applied when the switching element is off is equal to the voltage between the terminals of each capacitor, so it can be connected in series to cope with a high AC input voltage. Furthermore, the switching elements 16-1 and 15-4 in the high frequency inverter circuit 13 that are turned on and off at the same time and the switching element 1 that is turned on and off at the same time in the high frequency inverter circuit 14
When the switching elements 13-1 and 13-4 are turned on, a voltage is applied to the primary winding of the transformer 13-5, and a voltage corresponding to the turns ratio is induced in the secondary winding.
そしてこの２次巻線に誘起された電圧は高周波整流器７
′で整流され、平滑用リアクトル１６、平滑用コンデン
サ１１を介して出力端子１２．１２’間に接続される負
荷（図示さず）に直流電力として供給される。The voltage induced in this secondary winding is then transferred to the high frequency rectifier 7.
', and is supplied as DC power to a load (not shown) connected between the output terminals 12 and 12' via the smoothing reactor 16 and the smoothing capacitor 11.
この時スイッチング素子１４−１．１４−４はオフで、
トランス１４−５の１次巻線の励磁エネルギーがダイオ
ード１４−２．１４−３を介してコンデンサ４に帰還さ
れるとともに平滑用リアクトル１６に蓄積されていたエ
ネルギーにより帰還ダイオード１５を介して出力端子１
２゜１２′間に接続された負荷にも直流電力が供給され
る。そしてスイッチング素子１３−１ 、１３−４がオ
フし、スイッチング素子１４−１．１４−４がオンした
時には上述した逆位相の動作で負荷に直流電力が供給さ
れる。At this time, switching elements 14-1 and 14-4 are off,
The excitation energy of the primary winding of the transformer 14-5 is fed back to the capacitor 4 via the diode 14-2, 14-3, and the energy stored in the smoothing reactor 16 is transferred to the output terminal via the feedback diode 15. 1
DC power is also supplied to the load connected between 2° and 12'. Then, when the switching elements 13-1 and 13-4 are turned off and the switching elements 14-1 and 14-4 are turned on, DC power is supplied to the load by the above-mentioned opposite phase operation.
上述した本発明のスイッチングレギュレータ電源装置・
の動作を第５図の動作波形図により説明する。！１３図
において、波形（ａ）および（′ｂ）はそれぞれ第１図
の高周波インバータ回路１３．１４内のトランス１３−
５．１４−５の２次巻線の端子間電圧波形、波形（Ｃ）
は前記トランスの共通した２次巻線端子と共通にした高
周波整流器７′。The switching regulator power supply device of the present invention described above
The operation will be explained with reference to the operation waveform diagram in FIG. ! In Fig. 13, waveforms (a) and ('b) are the transformer 13- in the high frequency inverter circuit 13 and 14 of Fig. 1, respectively.
5. Voltage waveform between terminals of secondary winding in 14-5, waveform (C)
is a high frequency rectifier 7' which is shared with the common secondary winding terminal of the transformer.
８′のカソードとの間の電圧波形、波形（ｄ） 、 （
ｅ）はそれぞれ前記高周波整流器７′、８′の電流波形
、波形（０は平滑用リアクトル１６の電流波形である。8' cathode, waveform (d), (
e) are the current waveforms and waveforms of the high-frequency rectifiers 7' and 8', respectively (0 is the current waveform of the smoothing reactor 16).
波形（ａ）および（ｂ）の如く、本発明においては高周
波インバータ回路１３ 、ｊ４は互いに逆位相で動作す
るように構成されるため、波形（Ｃ）は前記高周波イン
バータ回路１３．１４の動作周波数の２倍の周波数の矩
形波となる。従って波形（山、（ｅ）の如く高周波整流
器７’ 、 ８’に流れる電流も互いに逆位相になる。As shown in waveforms (a) and (b), in the present invention, the high frequency inverter circuits 13 and j4 are configured to operate in opposite phases to each other, so the waveform (C) shows the operating frequency of the high frequency inverter circuits 13 and 14 It becomes a rectangular wave with a frequency twice that of . Therefore, the currents flowing through the high-frequency rectifiers 7' and 8', as shown in the waveform (peak, (e)), also have opposite phases.
一方、波形（幻の如く平滑用リアクトル１６の電流の平
均値は一定であるから、高周波整流器７′、８′に流れ
る電流のピーク値も等しくなり、各高周波インバータ回
路１３．ｊ４に印加される電圧すなわちコンデンサ６，
４の端子間電圧にアンバランスを生じることはない。On the other hand, since the average value of the current in the smoothing reactor 16 is constant, the peak values of the currents flowing through the high-frequency rectifiers 7' and 8' are also equal, and are applied to each high-frequency inverter circuit 13.j4. voltage i.e. capacitor 6,
No unbalance occurs in the voltage between the terminals of 4.
次に本発明のスイッチングレギュレータ電源装置の他の
実施例を第２図により説明する。第２図の回路図で第１
図と共通するものには同じ符号を用いている。この実施
例では直流電圧が印加される入力端子１５ 、１５’間
に蓄電池１を接続したもので、高い電圧で駆動される電
動車両において蓄電池１から種々の直流電圧を得るのに
有効である。Next, another embodiment of the switching regulator power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. 1 in the circuit diagram in Figure 2.
The same symbols are used for the same parts as in the figure. In this embodiment, a storage battery 1 is connected between input terminals 15 and 15' to which DC voltage is applied, and is effective for obtaining various DC voltages from the storage battery 1 in an electric vehicle driven at a high voltage.
発明の効果
実施例において詳述した如く、本発明のスイッチングレ
ギュレータ電源装置は、直流電圧が印加される入力端子
間に直列接続された同一容量の２個のコンデンサのそれ
ぞれに並列に２石式フォワード形の高周波インバータ回
路を接続し、それぞれを逆位相で動作させることにより
、２個のコンデンサに印加される電圧がアンバランスす
ることなく、５００ｖ以下の耐圧のスイッチング素子を
用いて交流入力が４００Ｖ、１に対応させることができ
る。さらに従来装置では平滑用リアクトルが２個必要で
あったのを１個にすることができるので構成もａ素にす
ることができる。なおハーフブリッジ形で使用される直
列接続された同一容量のコンデンサは、各コンデンサに
印加される電圧をバランスさせるために抵抗を接続する
ことがあるが、ハーフブリッジ塵ではトランスが両方向
で励磁されるためこの抵抗はｆｉ士ｋｆｌＮ度のもので
よいのに対し、本発明装置ではトランスが一方向のみで
励磁されるためこの抵抗を設けるとすれば、きわめて小
さくする必要があり、装置の効率を低下させて好ましい
ものとならない。Effects of the Invention As described in detail in the embodiments, the switching regulator power supply device of the present invention has two capacitors of the same capacity connected in series between the input terminals to which a DC voltage is applied, and two capacitors connected in parallel to each other. By connecting two types of high frequency inverter circuits and operating them in opposite phases, the voltages applied to the two capacitors will not be unbalanced, and the AC input can be increased to 400V using a switching element with a withstand voltage of 500V or less. 1. Furthermore, since the conventional device requires two smoothing reactors, it can be reduced to one, and the structure can also be made a-element. Note that for capacitors of the same capacity connected in series used in a half-bridge type, a resistor may be connected to balance the voltage applied to each capacitor, but in a half-bridge type, the transformer is excited in both directions. Therefore, this resistor can be of a degree of F/kflN, whereas in the device of the present invention, the transformer is excited in only one direction, so if this resistor is provided, it must be extremely small, which reduces the efficiency of the device. It will not be good if you let it happen.
第１図は本発明のスイッチングレギュレータ′ｗＬＲ装
置の回路図、第２図は本発明装置の他の実施例の回路図
、第６図は第１図の装置の動作波形図、第４図、第５図
は従来のスイッチングレギュレータ電源装置の回路図で
ある。
６．４・・・コンデンサ
５ 、６ 、１３ 、１４・・・高周波インバータ回路
７ 、８ 、７’ 、 ８’・・・高周波整流器９ 、
１０ 、１６・・・平滑用リアクトル１１・・・平滑用
コンデンサ
１５・・・帰還ダイオードFIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator 'wLR device of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment of the device of the present invention, FIG. 6 is an operating waveform diagram of the device of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional switching regulator power supply device. 6.4... Capacitors 5, 6, 13, 14... High frequency inverter circuits 7, 8, 7', 8'... High frequency rectifier 9,
10, 16...Smoothing reactor 11...Smoothing capacitor 15...Feedback diode
Claims (1)
容量の２個のコンデンサと、前記各コンデンサに並列接
続された２組の高周波インバータ回路とを備えたスイッ
チングレギュレータ電源装置において、前記各高周波イ
ンバータ回路は互いに逆位相で動作するように制御され
、それぞれに直列接続された２組のスイッチング素子と
ダイオードとが前記コンデンサに並列接続されるととも
に各直列接続点間にトランスの１次巻線が接続された２
石式フォワード形であつて、前記２組の高周波インバー
タ回路のトランスは、２次巻線の一端が互いに共通にさ
れて帰還ダイオードのアノードと平滑用コンデンサの一
端に接続され、２次巻線の他端がそれぞれ高周波整流器
のアノードに接続されるとともにカソードが共通にされ
て前記帰還ダイオードのカソードと平滑用リアクトルの
一端に接続され、前記平滑用リアクトルの他端が前記平
滑用コンデンサの他端に接続されていることを特徴とす
るスイッチングレギュレータ電源装置。In a switching regulator power supply device comprising two capacitors of the same capacity connected in series between input terminals to which a DC voltage is applied, and two sets of high frequency inverter circuits connected in parallel to each of the capacitors, each of the high frequency The inverter circuit is controlled to operate in opposite phases to each other, and two sets of switching elements and diodes connected in series are connected in parallel to the capacitor, and the primary winding of the transformer is connected between each series connection point. connected 2
The transformers of the two sets of high-frequency inverter circuits are of the stone type forward type, and one end of the secondary winding is made common to each other and connected to the anode of the feedback diode and one end of the smoothing capacitor. The other ends are respectively connected to the anodes of the high frequency rectifier, and the cathodes are connected to the cathode of the feedback diode and one end of the smoothing reactor, and the other end of the smoothing reactor is connected to the other end of the smoothing capacitor. A switching regulator power supply device, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27732185A JPS62138061A (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Power unit for switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27732185A JPS62138061A (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Power unit for switching regulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138061A true JPS62138061A (en) | 1987-06-20 |
Family
ID=17581903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27732185A Pending JPS62138061A (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Power unit for switching regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138061A (en) |
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