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公開番号2022176011
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-25
出願番号2021103642
出願日2021-05-12
発明の名称ソフトスイッチングコンバータ
出願人大平電子株式会社
代理人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20221117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】従来の発振制御回路でソフトスイッチングを実現する。
【解決手段】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出力コンデンサの間に第2のダイオードを接続した。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
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。
続きを表示(約 880 文字)【請求項2】
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。
【請求項3】
前記インターリーブ型のスイッチングコンバータの前記第1と第2のスイッチ素子が互いに直列接続されて前記直流電源に並列に接続され前記第1と第2の入力コンデンサからなる直列回路の中点と前記第1と第2のスイッチ素子からなる直列回路の中点にトランスが接続されたハーフブリッジ型のスイッチングコンバータである請求項2記載のソフトスイッチングコンバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
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。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2010-68619
特開2013-188090
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
(【0011】以降は省略されています)

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