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JP4470555B2 - converter - Google Patents

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JP4470555B2 JP2004101525A JP2004101525A JP4470555B2 JP 4470555 B2 JP4470555 B2 JP 4470555B2 JP 2004101525 A JP2004101525 A JP 2004101525A JP 2004101525 A JP2004101525 A JP 2004101525A JP 4470555 B2 JP4470555 B2 JP 4470555B2
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Description

本発明は、電源回路の一部として種々の機器に搭載されるコンバータに関する。   The present invention relates to a converter mounted on various devices as a part of a power supply circuit.

共振を利用して電力損失を低減するコンバータには、特許文献1に示されたものがある。又、力率を改善することが可能なコンバータには、特許文献2に示されたものがある。
特開平07−255169号公報 特開2001−136739号公報
A converter that uses resonance to reduce power loss is disclosed in Patent Document 1. Further, there is a converter disclosed in Patent Document 2 that can improve the power factor.
JP 07-255169 A JP 2001-136739 A

図14は、従来のコンデンサインプット型のコンバータの一例を示す回路図である。
このコンバータは、特許文献1のコンバータと同様に、共振を利用して電力損失を低減するコンバータであり、交流電源1にフィルタ2及び整流回路3を介して接続されたフィルタ4を備えている。フィルタ4の出力端子4aとグランド端子4bとの間に、平滑コンデンサ5が接続されている。フィルタ4の出力端子4aには、電流共振用のコンデンサ6の一方の電極が接続され、そのコンデンサ6の他方の電極が、リーケージインダクタ7を介してトランス8の一次巻線8aの一端に接続されている。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of a conventional capacitor input type converter.
Similar to the converter of Patent Document 1, this converter is a converter that uses resonance to reduce power loss, and includes a filter 4 connected to an AC power source 1 via a filter 2 and a rectifier circuit 3. A smoothing capacitor 5 is connected between the output terminal 4a of the filter 4 and the ground terminal 4b. One electrode of a capacitor 6 for current resonance is connected to the output terminal 4 a of the filter 4, and the other electrode of the capacitor 6 is connected to one end of the primary winding 8 a of the transformer 8 via the leakage inductor 7. ing.

一次巻線8aの他端とコンデンサ6の一方の電極との間に、スイッチング素子のNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)9が接続されている。一次巻線8aの他端とフィルタ4のグランド端子4bとの間には、電圧疑似共振用のコンデンサ10とスイッチング素子のNMOS11とが並列に接続されている。
次に、このコンバータの動作を、図15を参照しつつ説明する。
図15は、図14のコンバータの動作を説明するための波形図である。
交流電源1が発生する交流電圧がフィルタ2で濾波されて、整流回路3に入力される。整流回路3は交流電圧の全波整流を行い、脈動する電圧を出力する。フィルタ4が整流回路3の出力電圧の濾波を行い、コンデンサ5が整流回路3の出力電圧の充電放電を行い、平滑化した直流電圧を生成する。
An N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS) 9 serving as a switching element is connected between the other end of the primary winding 8a and one electrode of the capacitor 6. Between the other end of the primary winding 8a and the ground terminal 4b of the filter 4, a capacitor 10 for voltage pseudo resonance and an NMOS 11 serving as a switching element are connected in parallel.
Next, the operation of this converter will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the operation of the converter of FIG.
The AC voltage generated by the AC power source 1 is filtered by the filter 2 and input to the rectifier circuit 3. The rectifier circuit 3 performs full-wave rectification of the AC voltage and outputs a pulsating voltage. The filter 4 filters the output voltage of the rectifier circuit 3, and the capacitor 5 charges and discharges the output voltage of the rectifier circuit 3 to generate a smoothed DC voltage.

コンデンサ13は、コンデンサ5の出力電圧に基づき充電される。コンデンサ13の充電電圧が所定値以上になった場合に、制御部14が駆動される。駆動された制御部14は、NMOS9,11をオン、オフするための制御信号を生成し、各NMOS9,11のゲートを電圧駆動する。これにより、NMOS9,11は、両方ともオンしないデッドタイムを挟んで交互にオン、オフする。   The capacitor 13 is charged based on the output voltage of the capacitor 5. When the charging voltage of the capacitor 13 exceeds a predetermined value, the control unit 14 is driven. The driven control unit 14 generates a control signal for turning on and off the NMOSs 9 and 11 and drives the gates of the NMOSs 9 and 11 by voltage. As a result, the NMOSs 9 and 11 are alternately turned on and off with a dead time in which both of them are not turned on.

NMOS11のゲート電圧が高レベル(以下、“H”という)になって、NMOS11がオンすると、コンデンサ5の正極からコンデンサ6、リーケージインダクタ7、一次巻線8a、NMOS11を介してコンデンサ5の陰極に電流i1が流れる。電流i1は、コンデンサ6及びリーケージインダクタ7の特性で決まる共振周波数を持つ共振電流と、一次巻線8aを励磁したことにより発生する励磁電流とを合成した電流となり、図15(c)に示す波形となる。   When the gate voltage of the NMOS 11 becomes a high level (hereinafter referred to as “H”) and the NMOS 11 is turned on, the positive electrode of the capacitor 5 is switched from the positive electrode of the capacitor 5 to the negative electrode of the capacitor 5 via the capacitor 6, the leakage inductor 7, the primary winding 8a, A current i1 flows. The current i1 is a current obtained by synthesizing a resonance current having a resonance frequency determined by the characteristics of the capacitor 6 and the leakage inductor 7 and an excitation current generated by exciting the primary winding 8a, and has a waveform shown in FIG. It becomes.

電流i1の共振電流に対応する電流がトランス8の二次巻線8bに流れ、ダイオード20を介して負荷及びコンデンサ22に与えられ、コンデンサ22が充電される。又、トランス8の一次巻線8aに印加された電圧により、補助巻線8cに巻線比に応じた電圧が発生し、この電圧がダイオード18を介してコンデンサ13に与えられる。これにより、コンデンサ13が充電され、制御部14が継続して駆動される。   A current corresponding to the resonance current of the current i1 flows through the secondary winding 8b of the transformer 8 and is applied to the load and the capacitor 22 via the diode 20, and the capacitor 22 is charged. The voltage applied to the primary winding 8 a of the transformer 8 generates a voltage corresponding to the winding ratio in the auxiliary winding 8 c, and this voltage is applied to the capacitor 13 via the diode 18. Thereby, the capacitor 13 is charged and the control unit 14 is continuously driven.

電流i1が流れている間に、NMOS11がオフすると、NMOS11の両端の電圧V11及びNMOS9の両端の電圧V9は、コンデンサ10の容量と、リーケージインダクタ7及び一次巻線8aのインダクタンスとによって決まる電圧疑似共振波形で変化し、NMOS11の両端の電圧V11は上昇し、NMOS9の両端の電圧V9は減少する。   When the NMOS 11 is turned off while the current i1 is flowing, the voltage V11 across the NMOS 11 and the voltage V9 across the NMOS 9 are voltage pseudo values determined by the capacitance of the capacitor 10 and the inductance of the leakage inductor 7 and the primary winding 8a. The voltage V11 across the NMOS 11 increases and the voltage V9 across the NMOS 9 decreases while changing with the resonance waveform.

電圧V11が上昇して電源電圧Eに到達すると、電流i1はNMOS9の寄生ダイオードに転流する。その後、制御部14がNMOS9をオンさせると、NMOS9の寄生ダイオードに転流していた電流が減少して極性(その方向)が変化し、NMOS9に流れる。NMOS9がオンすると、コンデンサ6からNMOS9、一次巻線8a、リーケージインダクタ7及びコンデンサ6の経路に電流i9が流れる。電流i9は、コンデンサ6の容量及びリーケージインダクタ7のインダクタンスとで決まる共振周波数を持つ共振電流と、一次巻線8aを励磁したことにより発生する励磁電流とを合成した電流となり、図15(d)に示す波形となる。この電流i9の共振電流に対応する電流が二次巻線8bを流れ、ダイオード21を介して負荷及びコンデンサ22に与えられる。以上の動作が繰り返され、負荷に直流電圧が供給される。   When the voltage V11 rises and reaches the power supply voltage E, the current i1 is commutated to the parasitic diode of the NMOS 9. Thereafter, when the control unit 14 turns on the NMOS 9, the current commutated to the parasitic diode of the NMOS 9 is reduced, the polarity (its direction) is changed, and the current flows to the NMOS 9. When the NMOS 9 is turned on, a current i 9 flows from the capacitor 6 to the NMOS 9, the primary winding 8 a, the leakage inductor 7, and the capacitor 6. The current i9 is a current obtained by synthesizing a resonance current having a resonance frequency determined by the capacitance of the capacitor 6 and the inductance of the leakage inductor 7 and an excitation current generated by exciting the primary winding 8a. It becomes the waveform shown in. A current corresponding to the resonance current of the current i9 flows through the secondary winding 8b and is given to the load and the capacitor 22 via the diode 21. The above operation is repeated, and a DC voltage is supplied to the load.

NMOS9,11のスイッチング周波数を前記共振周波数よりも高い周波数で制御することにより、出力電力の制御が可能になると共に、NMOS9,11におけるゼロ電圧スイッチングが実現できる。   By controlling the switching frequency of the NMOSs 9 and 11 at a frequency higher than the resonance frequency, the output power can be controlled and zero voltage switching in the NMOSs 9 and 11 can be realized.

しかしながら、図14のコンバータは、コンデンサインプット型コンバータであり、交流電源1の発生する交流電圧が、コンデンサ5の充電電圧よりも高い、正弦波のピーク部分しか整流電流がコンデンサ5に流れない。そのため、入力電圧である交流電圧と、入力電流の波形がかけ離れたものとなり、力率が悪く、多くの高調波電流を発生させていた。   However, the converter of FIG. 14 is a capacitor input type converter, and the rectified current flows to the capacitor 5 only at the peak portion of the sine wave where the AC voltage generated by the AC power supply 1 is higher than the charging voltage of the capacitor 5. For this reason, the AC voltage, which is the input voltage, and the waveform of the input current are different from each other, the power factor is poor, and many harmonic currents are generated.

近年、商用の交流電源ラインに流れる高調波電流を規制する規格(例えばIEC61000−3−2)が制定されている。これらの規格により、図14のコンバータ等をそのまま用いることができなくなっている。
高調波電流を減ずるためには、入力電流波形を正弦波に近づけることが重要で、一般には力率改善をすることにより、これを行っている。
In recent years, a standard (for example, IEC61000-3-2) that regulates harmonic current flowing in a commercial AC power supply line has been established. Due to these standards, the converter of FIG. 14 cannot be used as it is.
In order to reduce the harmonic current, it is important to make the input current waveform close to a sine wave, and this is generally done by improving the power factor.

その最も簡単な例として、図16のように、交流電源1と整流回路3との間に、チョークコイル30を接続し、入力のピーク電圧を低下させて入力電流が流れる期間を長くすることが考えられる。しかしながら、チョークコイル30を商用周波数(50/60Hz)に対応させると、チョークコイル30が大きくかつ重くなるという欠点があった。   As the simplest example, as shown in FIG. 16, a choke coil 30 is connected between the AC power source 1 and the rectifier circuit 3 to reduce the input peak voltage and lengthen the period in which the input current flows. Conceivable. However, when the choke coil 30 is adapted to the commercial frequency (50/60 Hz), there is a drawback that the choke coil 30 is large and heavy.

また、高調波電流を減ずるために、図17のように、昇圧チョッパ回路を基本としたアクティブフィルタ40を、コンバータの前段に設ける場合もある。
図17は、従来の他のコンバータを示す回路図である。
In order to reduce the harmonic current, an active filter 40 based on a boost chopper circuit may be provided in front of the converter as shown in FIG.
FIG. 17 is a circuit diagram showing another conventional converter.

このコンバータは、技術文献2に示されたコンバータと同様に、アクティブフィルタ40を設けたコンバータである。アクティブフィルタ40は、交流電圧の電圧の低い部分を昇圧し、連続的に入力電流を流せるようにし、力率を改善している。   This converter is a converter provided with an active filter 40 as in the converter disclosed in the technical document 2. The active filter 40 boosts the low voltage portion of the AC voltage so that the input current can flow continuously, improving the power factor.

従来の図14のコンバータは、力率が悪く、多くの高調波電流を発生させることになっていた。
これに対し、図16のコンバータでは、チョークコイル30を商用周波数(50/60Hz)に対応させると、チョークコイル30が大きくかつ重くなるという欠点があった。
また、図17のコンバータでは、アクティブフィルタ40におけるスイッチング周波数は、数10KHzと高く、かつ、アクティブフィルタ40に、チョークコイル41、チョークコイル41に電磁結合するコイル42、スイッチング素子43、電圧検出用の抵抗44〜48、コンパレータ49,51、オペアンプ50,乗算回路52、フリップフロップ53等が必要になる。チョークコイル41は、図16のチョークコイル30よりも小型でよいが、他を構成する部品数が増加するとともに、スイッチングロスの増加や、スイッチングノイズの増加があった。
The conventional converter shown in FIG. 14 has a low power factor, and generates many harmonic currents.
On the other hand, in the converter of FIG. 16, when the choke coil 30 is made to correspond to the commercial frequency (50/60 Hz), the choke coil 30 is large and heavy.
In the converter of FIG. 17, the switching frequency in the active filter 40 is as high as several tens of KHz, and the active filter 40 includes a choke coil 41, a coil 42 that is electromagnetically coupled to the choke coil 41, a switching element 43, and a voltage detection device. Resistors 44 to 48, comparators 49 and 51, an operational amplifier 50, a multiplier circuit 52, a flip-flop 53, and the like are required. The choke coil 41 may be smaller than the choke coil 30 shown in FIG. 16, but the number of components constituting the others increases, and there is an increase in switching loss and an increase in switching noise.

本発明は、部品数が少なくて安価であると共に高調波電流の低減が可能なコンバータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a converter that has a small number of parts, is inexpensive, and can reduce harmonic current.

上記目的を達成するために、本発明に係るコンバータは、交流電圧を整流する整流回路と、第1のコンデンサと、前記整流回路と前記第1のコンデンサの一方の電極との間に接続された第1のコイル及び第1の整流素子の直列回路と、前記整流回路と前記第1のコンデンサの他方の電極との間に接続された第2のコイル及び第2の整流素子の直列回路と、一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、前記第1のコンデンサの一方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のコンデンサの他方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第2のスイッチング素子と、前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコイル及び前記第1の整流素子の接続点に接続された第2のコンデンサと、前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第2のコイル及び前記第2の整流素子の接続点に接続された第3のコンデンサと、前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフして前記一次巻線に電流を流すスイッチング制御部と、前記電流に対応するエネルギーを二次巻線から負荷に供給する出力手段と、前記第2のコンデンサから前記第1のコンデンサへ第1のコイルを介してエネルギーを出力する手段と、前記第3のコンデンサから前記第1のコンデンサへ前記第2のコイルを介してエネルギーを出力する手段と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, the converter according to the present onset Ming is connected between a rectifier circuit for rectifying an AC voltage, a first capacitor, and one electrode of the said rectifier circuit first capacitor a series circuit of the first coil and the first rectifying element, a series circuit of the second coil and second rectifying element connected between the other electrode of the said rectifier circuit first capacitor a transformer having a primary winding and a secondary winding, a first switching element connected between one end of one of the electrode and the primary winding of said first capacitor, said first capacitor A second switching element connected between the other electrode of the first winding and one end of the primary winding, one electrode connected to the other end of the primary winding, and the other electrode serving as the first coil and said first second connected to the connection point of the rectifying element And capacitor, one electrode connected to the other end of the primary winding, and a third capacitor and the other electrode connected to the connection point of the second coil and the second rectifying element, said first A switching control unit for turning on and off the switching element and the second switching element to flow current to the primary winding, output means for supplying energy corresponding to the current from the secondary winding to the load, and the first Means for outputting energy from the second capacitor to the first capacitor via the first coil; and means for outputting energy from the third capacitor to the first capacitor via the second coil; , characterized in that it comprises a.

本発明によれば、部品数が少なくて安価であるとともに、高調波電流の少ないコンバータを実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a converter that has a small number of parts, is inexpensive, and has a low harmonic current.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図14中の要素と共通の要素には共通の符号を付している。図2は、図1中の制御部14の要部を示す構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a converter according to the first embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 14 are denoted by common reference numerals. FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of the control unit 14 in FIG.

このコンバータは、コンデンサインプット型コンバータに、新たにコイル60、ダイオード61及コンデンサ62を設けたものである。
交流電源1には、フィルタ2が接続され、フィルタ2に整流回路3を介してフィルタ4が接続されている。
In this converter, a coil 60, a diode 61 and a capacitor 62 are newly provided to the capacitor input type converter.
A filter 2 is connected to the AC power source 1, and a filter 4 is connected to the filter 2 via a rectifier circuit 3.

フィルタ4の負側出力端子4bにコイル60の一端が接続され、コイル60の他端に、ダイオード61のカソードが接続されている。ダイオード61のアノードに平滑コンデンサ5の負極が接続されている。フィルタ4の正側出力端子4aにコンデンサ5の正極が接続されている。   One end of the coil 60 is connected to the negative output terminal 4 b of the filter 4, and the cathode of the diode 61 is connected to the other end of the coil 60. The anode of the smoothing capacitor 5 is connected to the anode of the diode 61. The positive electrode of the capacitor 5 is connected to the positive output terminal 4 a of the filter 4.

コンデンサ5の負極に、電流共振用のコンデンサ6の一方の電極が接続され、そのコンデンサ6の他方の電極が、リーケージインダク7を介してトランス8の一次巻線8aの一端に接続されている。コンデンサ6の他方の電極と、ダイオード61のカソードとの間に、コンデンサ62が接続されている。   One electrode of the capacitor 6 for current resonance is connected to the negative electrode of the capacitor 5, and the other electrode of the capacitor 6 is connected to one end of the primary winding 8 a of the transformer 8 via the leakage inductor 7. A capacitor 62 is connected between the other electrode of the capacitor 6 and the cathode of the diode 61.

一次巻線8aの他端とコンデンサ6の一方の電極との間に、スイッチング素子のNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)9と電圧疑似共振用のコンデンサ10とが並列に接続されている。一次巻線8aの他端とコンデンサ5の正極との間には、スイッチング素子のNMOS11とが接続されている。   Between the other end of the primary winding 8a and one electrode of the capacitor 6, an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS) 9 as a switching element and a capacitor 10 for voltage quasi-resonance are connected in parallel. . An NMOS 11 serving as a switching element is connected between the other end of the primary winding 8a and the positive electrode of the capacitor 5.

コンデンサ5の正極と負極との間には、さらに、抵抗12とコンデンサ13とが直列に接続されている。抵抗12及びコンデンサ13は、制御部14を駆動するものである。制御部14は、NMOS9,11のオン、オフを制御するものである。制御部14のグランド端子GNDが、コンデンサ5の負極に接続されている。   A resistor 12 and a capacitor 13 are further connected in series between the positive electrode and the negative electrode of the capacitor 5. The resistor 12 and the capacitor 13 are for driving the control unit 14. The control unit 14 controls on / off of the NMOSs 9 and 11. The ground terminal GND of the control unit 14 is connected to the negative electrode of the capacitor 5.

制御部14には、図2のように、電源端子VCCと、フィードバック端子FBと、ドライブ電源端子VBと、基準電圧端子VSと、グランド端子GNDと、2つのゲート駆動端子HD,LDとが設けられている。各ゲート駆動端子HD,LDは、NMOS9,11のゲートにそれぞれ接続されている。   As shown in FIG. 2, the control unit 14 includes a power supply terminal VCC, a feedback terminal FB, a drive power supply terminal VB, a reference voltage terminal VS, a ground terminal GND, and two gate drive terminals HD and LD. It has been. The gate drive terminals HD and LD are connected to the gates of the NMOSs 9 and 11, respectively.

制御部14は、発振器(OSC)14aを有している。フィードバック端子FBに、発振器14aが接続され、発振器14aに遅延型フリップフロップ(D−FF)14bが接続されている。遅延型フリップフロップ14bの出力側に、デッドタイムを設定するタイミング設定回路(DT)14c,14dが接続されている。タイミング設定回路14cに、レベルシフタ14eが接続されている。レベルシフタ14eにバッファ14fが接続されている。タイミング設定回路14dにバッファ14gが接続されている。   The control unit 14 includes an oscillator (OSC) 14a. An oscillator 14a is connected to the feedback terminal FB, and a delay flip-flop (D-FF) 14b is connected to the oscillator 14a. Timing setting circuits (DT) 14c and 14d for setting a dead time are connected to the output side of the delay flip-flop 14b. A level shifter 14e is connected to the timing setting circuit 14c. A buffer 14f is connected to the level shifter 14e. A buffer 14g is connected to the timing setting circuit 14d.

バッファ14fの出力端子が、ゲート駆動端子HDに接続され、バッファ14gの出力端子が、ゲート駆動端子LDに接続されている。バッファ14fは、レベルシフタ14eから与えられたデータに基づき、ドライブ電源端子VBから供給される電圧を用いて、ゲート駆動端子HDを駆動する。バッファ14gは、ゲート駆動端子LDを駆動する。   The output terminal of the buffer 14f is connected to the gate drive terminal HD, and the output terminal of the buffer 14g is connected to the gate drive terminal LD. The buffer 14f drives the gate drive terminal HD using the voltage supplied from the drive power supply terminal VB based on the data given from the level shifter 14e. The buffer 14g drives the gate drive terminal LD.

制御部14の電源端子VCCは、抵抗12及びコンデンサ13の接続点に接続されている。この抵抗12とコンデンサ13との接続点には、さらに、ダイオード15のアノードと、ダイオード18のカソードとが接続されている。   A power supply terminal VCC of the control unit 14 is connected to a connection point between the resistor 12 and the capacitor 13. Further, the anode of the diode 15 and the cathode of the diode 18 are connected to the connection point between the resistor 12 and the capacitor 13.

ダイオード15のカソードには、コンデンサ16の一方の電極が接続されている。コンデンサ16の他方の電極が、NMOS11のソース及び制御部14の基準電圧端子VSに接続されている。ダイオード15及びコンデンサ16は、NMOS11のゲート電圧を高レベルに駆動するめのチャージポンプを構成している。   One electrode of a capacitor 16 is connected to the cathode of the diode 15. The other electrode of the capacitor 16 is connected to the source of the NMOS 11 and the reference voltage terminal VS of the control unit 14. The diode 15 and the capacitor 16 constitute a charge pump for driving the gate voltage of the NMOS 11 to a high level.

トランス8の一次巻線8aには、コアを介して補助巻線8cが結合している。ダイオード18のアノードが補助巻線8cの一端に接続され、補助巻線8cの他端が制御部14のグランド端子GNDに接続されている。補助巻線8cは、コンデンサ13を充電するものである。   An auxiliary winding 8c is coupled to the primary winding 8a of the transformer 8 via a core. The anode of the diode 18 is connected to one end of the auxiliary winding 8 c, and the other end of the auxiliary winding 8 c is connected to the ground terminal GND of the control unit 14. The auxiliary winding 8c charges the capacitor 13.

トランス8の二次巻線8bの一端は、ダイオード20のアノードに接続され、ダイオード20のカソードが、出力端子OUTaに接続されている。トランス8の二次巻線8bには、中間タップが設けられ、その中間タップが出力端子OUTbに接続されている。   One end of the secondary winding 8b of the transformer 8 is connected to the anode of the diode 20, and the cathode of the diode 20 is connected to the output terminal OUTa. The secondary winding 8b of the transformer 8 is provided with an intermediate tap, and the intermediate tap is connected to the output terminal OUTb.

二次巻線8bの他端は、ダイオード21のアノードが接続され、ダイオード21のカソードが、出力端子OUTaに接続されている。出力端子OUTa及び出力端子OUTbは、負荷に直流電圧を供給する端子であり、これらの出力端子OUTa,OUTb間に、平滑コンデンサ22が接続されている。   The other end of the secondary winding 8b is connected to the anode of the diode 21, and the cathode of the diode 21 is connected to the output terminal OUTa. The output terminal OUTa and the output terminal OUTb are terminals for supplying a DC voltage to the load, and a smoothing capacitor 22 is connected between the output terminals OUTa and OUTb.

このコンバータには、さらに、負荷に供給する電圧を検出する電圧検出回路23と、発光ダイオード24aとフォトトランジスタ24bとを備えている。
発光ダイオード24aは、電圧検出回路23で検出する電圧に応じて発光し、フォトトランジスタ24bはその光を受信して対応する信号を制御部14のフィードバック端子FBに帰還する。
The converter further includes a voltage detection circuit 23 that detects a voltage supplied to the load, a light emitting diode 24a, and a phototransistor 24b.
The light emitting diode 24a emits light according to the voltage detected by the voltage detection circuit 23, and the phototransistor 24b receives the light and feeds back a corresponding signal to the feedback terminal FB of the control unit 14.

以下、コンバータの動作を、図3〜図5を参照しつつ説明する。
図3は、図1のコンバータの動作を説明するための波形図である。
図4は、スイッチング周波数と出力電力の関係を示す説明図である。
図5は、入力電流波形を示す説明図である。
Hereinafter, the operation of the converter will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the converter of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the switching frequency and the output power.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an input current waveform.

交流電源1が発生する交流電圧がフィルタ2で濾波されて、整流回路3に入力される。整流回路3は交流電圧の全波整流を行い、脈動する整流電圧を出力する。フィルタ4が整流電圧の濾波を行い、コンデンサ5が整流回路3の出力電圧の充電放電を行い、平滑化した直流電圧を生成する。   The AC voltage generated by the AC power source 1 is filtered by the filter 2 and input to the rectifier circuit 3. The rectifier circuit 3 performs full-wave rectification of the AC voltage and outputs a pulsating rectified voltage. The filter 4 filters the rectified voltage, and the capacitor 5 charges and discharges the output voltage of the rectifier circuit 3 to generate a smoothed DC voltage.

コンデンサ13は、コンデンサ5の出力電圧に基づき充電される。コンデンサ13の充電電圧が所定値以上になった場合に、制御部14が駆動される。駆動された制御部14は、NMOS9,11のオン、オフするための制御信号を生成し、各NMOS9,11のゲートを電圧駆動する。これにより、NMOS9,11は、両方ともオンしないデッドタイムを挟んで交互にオン、オフする。   The capacitor 13 is charged based on the output voltage of the capacitor 5. When the charging voltage of the capacitor 13 exceeds a predetermined value, the control unit 14 is driven. The driven control unit 14 generates a control signal for turning on and off the NMOSs 9 and 11 and voltage-drives the gates of the NMOSs 9 and 11. As a result, the NMOSs 9 and 11 are alternately turned on and off with a dead time in which both of them are not turned on.

NMOS11のゲート電圧が高レベルになって(図3(a))、NMOS11がオンすると、コンデンサ5の正極からNMOS11、一次巻線8a及びリーケージインダクタ7、コンデンサ6を介してコンデンサ5の陰極に電流i11が流れる。電流i11は、コンデンサ6の容量及びリーケージインダクタ7のインダクタンスで決まる共振周波数を持つ共振電流と、一次巻線8aを励磁したことにより発生する励磁電流との合成電流である。さらに、コンデンサ62の充電電圧が交流電源1が発生する交流電圧の瞬時値よりも低い状態であれば、交流電源1、フィルタ2、整流回路3、フィルタ4を介して、NMOS11、一次巻線8a、リーケージインダクタンス7、コンデンサ62、コイル60の経路で電流が流れる。このとき、コイル60に昇圧エネルギーが蓄えられると同時に、コンデンサ62を充電する電流も流れる。この電流が前記合成電流に加算される。   When the gate voltage of the NMOS 11 becomes high (FIG. 3A) and the NMOS 11 is turned on, a current flows from the positive electrode of the capacitor 5 to the cathode of the capacitor 5 through the NMOS 11, the primary winding 8a, the leakage inductor 7, and the capacitor 6. i11 flows. The current i11 is a combined current of a resonance current having a resonance frequency determined by the capacitance of the capacitor 6 and the inductance of the leakage inductor 7 and an excitation current generated by exciting the primary winding 8a. Further, if the charging voltage of the capacitor 62 is lower than the instantaneous value of the AC voltage generated by the AC power source 1, the NMOS 11 and the primary winding 8a are passed through the AC power source 1, the filter 2, the rectifier circuit 3, and the filter 4. The current flows through the path of the leakage inductance 7, the capacitor 62, and the coil 60. At this time, the boosted energy is stored in the coil 60 and at the same time, a current for charging the capacitor 62 flows. This current is added to the combined current.

したがって、電流i11は、図3(c)に実線で示す波形となる。この電流i11は、従来の図15のコンバータの電流i1に相当するが、電流i1にはコンデンサ62を充電する電流が含まれないので、図3(c)に破線で示す波形である。即ち、電流i11は電流i1よりも電流値が増加する。   Therefore, the current i11 has a waveform indicated by a solid line in FIG. This current i11 corresponds to the current i1 of the conventional converter of FIG. 15, but since the current i1 does not include a current for charging the capacitor 62, it has a waveform indicated by a broken line in FIG. That is, the current value of the current i11 is larger than that of the current i1.

電流i11の共振電流に対応する電流がトランス8の二次巻線8bに流れ、ダイオード21を介して負荷及びコンデンサ22に与えられ、コンデンサ22が充電される。又、トランス8の一次巻線8aに印加された電圧により、補助巻線8cに巻線比に応じた電圧が発生し、この電圧がダイオード18を介してコンデンサ13に与えられる。これにより、コンデンサ13が充電され、制御部14が継続して駆動される。   A current corresponding to the resonance current of the current i11 flows through the secondary winding 8b of the transformer 8 and is given to the load and the capacitor 22 via the diode 21, so that the capacitor 22 is charged. The voltage applied to the primary winding 8 a of the transformer 8 generates a voltage corresponding to the winding ratio in the auxiliary winding 8 c, and this voltage is applied to the capacitor 13 via the diode 18. Thereby, the capacitor 13 is charged and the control unit 14 is continuously driven.

電流i11が流れている間に、NMOS11がオフすると、NMOS11の両端の電圧V11及びNMOS9の両端の電圧V9は、コンデンサ10の容量と、リーケージインダク7及び一次巻線8aのインダクタンス等によって決まる電圧疑似共振波形で変化する。NMOS11の両端の電圧V11は上昇し、NMOS9の両端の電圧V9は減少する。   When the NMOS 11 is turned off while the current i11 is flowing, the voltage V11 across the NMOS 11 and the voltage V9 across the NMOS 9 are voltage pseudo values determined by the capacitance of the capacitor 10, the inductance of the leakage inductor 7 and the primary winding 8a, and the like. It changes with the resonance waveform. The voltage V11 across the NMOS 11 increases and the voltage V9 across the NMOS 9 decreases.

電圧V11が上昇して電源電圧Eに到達すると、電流i11はNMOS9の寄生ダイオードに転流する。その後、制御部14がNMOS9のゲート電圧データを高レベルにしてNMOS9をオンさせると(図3(b))、NMOS9の寄生ダイオードに転流していた電流が減少してその極性が変化し、NMOS9のドレイン・ソース間に流れる。   When the voltage V11 rises and reaches the power supply voltage E, the current i11 is commutated to the parasitic diode of the NMOS 9. After that, when the control unit 14 sets the gate voltage data of the NMOS 9 to a high level and turns on the NMOS 9 (FIG. 3B), the current commutated to the parasitic diode of the NMOS 9 decreases and its polarity changes. Flows between the drain and source.

NMOS9がオンすると、コンデンサ6からリーケージインダクタ7、一次巻線8a、NMOS9及びコンデンサ6の経路に電流i9が流れる。電流i9は、コンデンサ6の容量及びリーケージインダクタ7のインダクタンス等で決まる共振周波数を持つ共振電流と、一次巻線8aを励磁したことにより発生する励磁電流とを合成した電流となる。   When the NMOS 9 is turned on, a current i 9 flows from the capacitor 6 to the leakage inductor 7, the primary winding 8 a, the NMOS 9, and the capacitor 6. The current i9 is a current obtained by combining a resonance current having a resonance frequency determined by the capacitance of the capacitor 6 and the inductance of the leakage inductor 7 and the like and an excitation current generated by exciting the primary winding 8a.

ここで、NMOS9がオンする前に、コンデンサ62にエネルギーが蓄えられ、フィルタ4の出力電圧がコンデンサ62の充電電圧よりも高ければ、コンデンサ62に蓄えられていたエネルギーが、コンデンサ62からリーゲージインダクタ7,一次巻線8a、NMOS9,ダイオード61,コンデンサ62の経路で流れて放電する。これと同時に、コイル60に蓄えられていたエネルギーが、交流電源1、フィルタ2、整流回路3、フィルタ4、ダイオード61を介してコンデンサ5に放電される。つまり、コンデンサ5が充電される。   Here, before the NMOS 9 is turned on, energy is stored in the capacitor 62. If the output voltage of the filter 4 is higher than the charging voltage of the capacitor 62, the energy stored in the capacitor 62 is transferred from the capacitor 62 to the reage inductor. 7. Discharge by flowing through the path of the primary winding 8a, NMOS 9, diode 61 and capacitor 62. At the same time, the energy stored in the coil 60 is discharged to the capacitor 5 via the AC power source 1, the filter 2, the rectifier circuit 3, the filter 4, and the diode 61. That is, the capacitor 5 is charged.

電流i9の共振電流に対応する電流がトランス8の二次巻線8bに流れ、ダイオード20を介して負荷及びコンデンサ22に与えられ、コンデンサ22が充電される。コンデンサ22を介して負荷に電力が供給される。制御部14は、負荷に供給する電力を、NMOS9,11のスイッチング周波数で制御する。制御部14は、NMOS9,11のスイッチング周波数を、前述の共振電流の周波数f0よりも高い周波数で変化させて、出力電力P0を制御する(図4参照)。   A current corresponding to the resonance current of the current i9 flows through the secondary winding 8b of the transformer 8 and is applied to the load and the capacitor 22 via the diode 20, and the capacitor 22 is charged. Electric power is supplied to the load via the capacitor 22. The control unit 14 controls the power supplied to the load with the switching frequency of the NMOSs 9 and 11. The control unit 14 controls the output power P0 by changing the switching frequency of the NMOSs 9 and 11 at a frequency higher than the frequency f0 of the resonance current (see FIG. 4).

以上のように、本実施形態のコンバータは、コンデンサインプット型コンバータに、コイル60とダイオード61とコンデンサ62とを設けている。これら、コイル60、ダイオード61及びコンデンサ62は、コンデンサ5に対する昇圧チョッパとなる。   As described above, the converter according to the present embodiment is provided with the coil 60, the diode 61, and the capacitor 62 in the capacitor input type converter. These coil 60, diode 61, and capacitor 62 serve as a boost chopper for the capacitor 5.

コンデンサ62は、共振電流を設定する共振コンデンサ6に流れるエネルギーを分流するものと見なすことができる。ここで、出力電圧は、負荷の軽重或いは入力電圧等の入出力変動に応じたNMOS9,11のスイッチング周波数で制御されるので、コンデンサ6の電圧も同時に制御される。したがって、コンデンサ62の充電電圧もコンバータの入出力変動に応じて制御される。これにより、コンデンサ5を必要以上に昇圧するこを防止できる。   Capacitor 62 can be considered to shunt energy flowing through resonant capacitor 6 that sets the resonant current. Here, since the output voltage is controlled by the switching frequency of the NMOSs 9 and 11 according to input / output fluctuations such as load weight or input voltage, the voltage of the capacitor 6 is also controlled simultaneously. Therefore, the charging voltage of the capacitor 62 is also controlled according to the input / output fluctuation of the converter. Thereby, it is possible to prevent the capacitor 5 from being boosted more than necessary.

したがって、入力電流の流入する期間が増加し、図5のように、入力電流が交流電圧の波形に近くなる。よって、力率が向上し、高調波の発生を抑制できる。   Therefore, the period during which the input current flows increases, and the input current becomes close to the waveform of the AC voltage as shown in FIG. Therefore, the power factor is improved and the generation of harmonics can be suppressed.

また、コイル60、ダイオード61及びコンデンサ62をコンデンサインプット型コンバータに設けただけの少ない部品の追加で、前記力率を改善できるので、コストの上昇も抑制できる。   Moreover, since the power factor can be improved by adding a small number of components such as the coil 60, the diode 61, and the capacitor 62 provided in the capacitor input type converter, an increase in cost can be suppressed.

[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号を付してる。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a converter according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.

このコンバータの第1の実施形態のコンバータと異なる点は、コイル60とダイオード61がなく、コイル60とダイオード61の代わりのコイル70とダイオード71を備えている点である。このコンバータでは、電圧疑似共振用のコンデンサ10が、NMOS9のドレイン・ソース間ではなく、NMOS11のドレイン・ソース間に接続されている。   This converter differs from the converter according to the first embodiment in that the coil 60 and the diode 61 are not provided, and a coil 70 and a diode 71 instead of the coil 60 and the diode 61 are provided. In this converter, the capacitor 10 for voltage quasi-resonance is connected not between the drain and source of the NMOS 9 but between the drain and source of the NMOS 11.

コイル70の一端は、フィルタ4の正極出力端子4aに接続され、コイル70の他端が、ダイオード71のアノードに接続されている。ダイオード71のカソードが平滑コンデンサ5の正極に接続されている。ダイオードの71のアノード及びコイル70の他端と、コンデンサ62の他方の電極が接続されている。他の構成は、第1の実施形態のコンバータと同様である。   One end of the coil 70 is connected to the positive electrode output terminal 4 a of the filter 4, and the other end of the coil 70 is connected to the anode of the diode 71. The cathode of the diode 71 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 5. The anode of the diode 71 and the other end of the coil 70 are connected to the other electrode of the capacitor 62. Other configurations are the same as those of the converter of the first embodiment.

このコンバータにおいても、コイル70、ダイオード71及びコンデンサ62が、コイル60、ダイオード61及びコンデンサ62と同様に機能し、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、電圧疑似共振用のコンデンサ10は、NMOS9のドレイン・ソース間に接続されていても、NMOS11のドレイン・ソース間に接続されていてもよく、さらに、NMOS9,11の両方のトランジスタのドレイン・ソース間にそれぞれ接続されていてもよい。   Also in this converter, the coil 70, the diode 71, and the capacitor 62 function in the same manner as the coil 60, the diode 61, and the capacitor 62, and provide the same operational effects as in the first embodiment. The voltage quasi-resonant capacitor 10 may be connected between the drain and source of the NMOS 9 or may be connected between the drain and source of the NMOS 11, and furthermore, the drain and source of both transistors of the NMOS 9 and 11. Each may be connected between the sources.

[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図6中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a converter according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 6 are denoted by common reference numerals.

このコンバータは、第2の実施形態と同様に接続されたコイル70、ダイオード71及びコンデンサ62を備えている。そして、第2の実施形態ではリーケージインダクタ7とコンデンサ5の負極との間に接続されていた電流共振用のコンデンサ6が、リーケージインダクタ7とコンデンサ5の正極との間に接続されている。また、NMOS9のドレイン・ソース間に電圧疑似共振用のコンデンサ6が接続されている。他の構成は、第2の実施形態と同様である。   This converter includes a coil 70, a diode 71, and a capacitor 62 that are connected in the same manner as in the second embodiment. In the second embodiment, the current resonance capacitor 6 connected between the leakage inductor 7 and the negative electrode of the capacitor 5 is connected between the leakage inductor 7 and the positive electrode of the capacitor 5. A capacitor 6 for voltage quasi-resonance is connected between the drain and source of the NMOS 9. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

このコンバータにおいても、コイル70、ダイオード71及びコンデンサ62が、コイル60、ダイオード61及びコンデンサ62と同様に機能し、電流共振用のコンデンサ6が第1の実施形態のコンデンサ6と同様に機能する。即ち、リーケージインダクタ7に一端が接続されたコンデンサ6は、他端がコンデンサ5のいずれの電極に接続されていても、共振電流を流すことができる。そのため、本実施形態のコンバータも、第1の実施形態のコンバータと同様の作用効果を奏する。なお、コンデンサ6の他端を、コンデンサ5の負極に接続してもよい。   Also in this converter, the coil 70, the diode 71, and the capacitor 62 function similarly to the coil 60, the diode 61, and the capacitor 62, and the current resonance capacitor 6 functions similarly to the capacitor 6 of the first embodiment. That is, the capacitor 6 having one end connected to the leakage inductor 7 can pass a resonance current regardless of which electrode of the capacitor 5 is connected to the other end. Therefore, the converter of this embodiment also has the same operational effects as the converter of the first embodiment. Note that the other end of the capacitor 6 may be connected to the negative electrode of the capacitor 5.

[第4の実施形態]
図8は、本発明の第4の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1,図6中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
このコンバータの第1の実施形態のコンバータと異なる点は、コイル70、ダイオード71及コンデンサ72を設けたことであり、他の構成は、第1の実施形態のコンバータと同様である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a converter according to the fourth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIGS. 1 and 6 are denoted by common reference numerals.
This converter differs from the converter of the first embodiment in that a coil 70, a diode 71, and a capacitor 72 are provided, and the other configuration is the same as that of the converter of the first embodiment.

コイル70の一端は、フィルタ4の正極出力端子4aに接続され、コイル70の他端が、ダイオード71のアノードに接続されている。ダイオード71のカソードが平滑コンデンサ5の正極に接続されている。コイル70の他端及びダイオード71のアノードとリーケージインダクタ7との間に、コンデンサ72が接続されている。   One end of the coil 70 is connected to the positive electrode output terminal 4 a of the filter 4, and the other end of the coil 70 is connected to the anode of the diode 71. The cathode of the diode 71 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 5. A capacitor 72 is connected between the other end of the coil 70 and the anode of the diode 71 and the leakage inductor 7.

このコンバータでは、コイル60、ダイオード61及びコンデンサ62と、コイル70、ダイオード71及びコンデンサ72とを備えるので、コンデンサ5の負極側と正極側に両側の昇圧動作を実施することになる。そのため、第1の実施形態では電流i11と電流i9とのアンバランスがあったが、この実施形態のコンバータでは、電流i11と電流i9とのアンバランスが解消される。   Since this converter includes the coil 60, the diode 61 and the capacitor 62, and the coil 70, the diode 71 and the capacitor 72, the boosting operation on both sides is performed on the negative electrode side and the positive electrode side of the capacitor 5. Therefore, in the first embodiment, there is an unbalance between the current i11 and the current i9, but in the converter of this embodiment, the unbalance between the current i11 and the current i9 is eliminated.

[第5の実施形態]
図9は、本発明の第5の実施形態に係るコンバータを示す構成図である。
このコンバータには、第1の実施形態のコイル60とダイオード61とコンデンサ62とがなく、コイル60及びダイオード61の代わりのコイル70及びダイオード71を備えている。コイル70の一端は、フィルタ4の正極出力端子4aに接続され、コイル70の他端が、ダイオード71のアノードに接続されている。ダイオード71のカソードが平滑コンデンサ5の正極に接続されている。そして、第1の実施形態では、リーケージインダクタ7とコンデンサ5の負極との間に接続されいたコンデンサ6が、リーケージインダクタ7とダイオード71のアノードとの間に接続されている。他の構成は、第1の実施形態と同様である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a converter according to the fifth embodiment of the present invention.
This converter does not have the coil 60, the diode 61, and the capacitor 62 of the first embodiment, but includes a coil 70 and a diode 71 instead of the coil 60 and the diode 61. One end of the coil 70 is connected to the positive electrode output terminal 4 a of the filter 4, and the other end of the coil 70 is connected to the anode of the diode 71. The cathode of the diode 71 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 5. In the first embodiment, the capacitor 6 connected between the leakage inductor 7 and the negative electrode of the capacitor 5 is connected between the leakage inductor 7 and the anode of the diode 71. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第1の実施形態及び第2の実施形態のコンデンサ62は、コンデンサ6に流れる電流の一部を分流し、昇圧に用いていたが、本実施形態では、コンデンサ6に流れる電流をコンデンサ6の全てを昇圧に用いる。このような構成を採用することにより、昇圧エネルギーの調整は困難になるが、力率改善は、第1の実施形態と同様に可能になる。   The capacitor 62 of the first embodiment and the second embodiment shunts a part of the current flowing through the capacitor 6 and used it for boosting, but in this embodiment, the current flowing through the capacitor 6 is all of the capacitor 6. Is used for boosting. By adopting such a configuration, it becomes difficult to adjust the boosted energy, but the power factor can be improved as in the first embodiment.

[第6の実施形態]
図10は、本発明の第6の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 10 is a block diagram showing a converter according to the sixth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.

第1の実施形態のコンバータでは、トランス8の二次巻線8bに中間タップを設け、二次巻線8bの両端にダイオード20,21を取付け、両波整流回路を構成したが、本実施形態ではダイオード20,21を用いず、二次巻線8bの両端に全波整流回路25を接続している。全波整流回路25の出力端子間に、平滑コンデンサ22が接続されている。他の構成は、第1の実施形態と同様である。   In the converter of the first embodiment, the intermediate winding is provided in the secondary winding 8b of the transformer 8, and the diodes 20 and 21 are attached to both ends of the secondary winding 8b to configure a double-wave rectifier circuit. Then, the full-wave rectifier circuit 25 is connected to both ends of the secondary winding 8b without using the diodes 20 and 21. A smoothing capacitor 22 is connected between the output terminals of the full-wave rectifier circuit 25. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このような構成を採用しても、二次巻線8aから負荷に供給するエネルギーを取り出す方式が異なるだけで、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   Even if such a configuration is adopted, the same effects as those of the first embodiment can be obtained except that the energy supplied to the load from the secondary winding 8a is different.

[第7の実施形態]
図11は、本発明の第7の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
[Seventh Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram showing a converter according to the seventh embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.

このコンバータは、第1の実施形態ではリーケージインダクタ7とコンデンサ5の負極との間に接続されていたコンデンサ6が、リーケージインダクタ7とコンデンサ5の正極との間に接続されている。一方、トランス8の二次巻線8b側では、二次巻線8bの一端がダイオード20のアノードに接続され、ダイオード20のカソードが、平滑コンデンサ22の正極および出力端子OUTaに接続されている。二次巻線8bの他端が、コンデンサ22の負極及び出力端子OUTbに接続されている。即ち、トランス8の二次巻線8b側には、半波整流回路が形成され、半波整流回路の出力をコンデンサ22で平滑化する。他の構成は、第1の実施形態のコンバータと同様である。   In this converter, the capacitor 6 that is connected between the leakage inductor 7 and the negative electrode of the capacitor 5 in the first embodiment is connected between the leakage inductor 7 and the positive electrode of the capacitor 5. On the other hand, on the secondary winding 8b side of the transformer 8, one end of the secondary winding 8b is connected to the anode of the diode 20, and the cathode of the diode 20 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 22 and the output terminal OUTa. The other end of the secondary winding 8b is connected to the negative electrode of the capacitor 22 and the output terminal OUTb. That is, a half-wave rectifier circuit is formed on the secondary winding 8 b side of the transformer 8, and the output of the half-wave rectifier circuit is smoothed by the capacitor 22. Other configurations are the same as those of the converter of the first embodiment.

コンバータのトランス8の一次巻線8a側の基本動作は、第1の実施形態と同様である。但し、制御部14の行うNMOS9,11のスイッチングの制御が異なる。   The basic operation on the primary winding 8a side of the transformer 8 of the converter is the same as that of the first embodiment. However, the switching control of the NMOSs 9 and 11 performed by the control unit 14 is different.

NMOS9,11のスイッチング周波数は固定であるかまたは若干変化する。制御部14は、NMOS9,11のスイッチングを基本的に、デッドタイムを挟んだPWM制御(パルス幅制御)により行う。   The switching frequency of the NMOSs 9 and 11 is fixed or slightly changed. The control unit 14 basically performs switching of the NMOSs 9 and 11 by PWM control (pulse width control) with a dead time interposed therebetween.

PWM制御では、NMOS9,11のオンさせるデューティ比を制御させる(図12,13参照)。
図12(a)〜(e)は、図11の各部の波形を示す図である。図13は、NMOS9のオンデューティ比と出力電圧の関係を示す特性図である。
In the PWM control, the duty ratio for turning on the NMOSs 9 and 11 is controlled (see FIGS. 12 and 13).
12 (a) to 12 (e) are diagrams showing waveforms at various parts in FIG. FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the on-duty ratio of the NMOS 9 and the output voltage.

NMOS9のデューティ比を変化させると、デューティ比が0〜約0.35までは、出力電圧Voがデューティ比と共に上昇し、デューティ比が0.35を超えると、出力電圧Voは単調減少する。本実施形態の制御部14は、デューティ比が0.35よりも大きいところで変化させてNMOS9をオン、オフさせて、出力電圧Voを制御する。   When the duty ratio of the NMOS 9 is changed, the output voltage Vo increases with the duty ratio from 0 to about 0.35, and when the duty ratio exceeds 0.35, the output voltage Vo monotonously decreases. The control unit 14 of the present embodiment controls the output voltage Vo by changing the duty ratio greater than 0.35 to turn on and off the NMOS 9.

PWM制御により、NMOS9の電圧波形は図12(a)、NMOS9の電流波形は図12(b)、一次巻線8aに流れる電流は図12(c)、ダイオード20の電圧波形は図12(d)及びダイオード12の出力電圧波形は図12(f)に示すようになる。   With the PWM control, the voltage waveform of the NMOS 9 is FIG. 12A, the current waveform of the NMOS 9 is FIG. 12B, the current flowing through the primary winding 8a is FIG. 12C, and the voltage waveform of the diode 20 is FIG. ) And the output voltage waveform of the diode 12 are as shown in FIG.

なお、本発明は、上記形態に限定されず、さらに種々の変形が考えられる。
その変形例は、例えば、電圧疑似共振用のコンデンサ10をNMOS9のドレイン・ソース間に接続してもよいし、NMOS11のドレイン・ソースに接続してもよいし、両方のNMOS9,11のドレイン・ソース間にそれぞれ接続されてもよい。さらに、NMOS9,11の寄生容量を利用することにより、省略することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said form, Furthermore, various deformation | transformation can be considered.
For example, the voltage pseudo-resonance capacitor 10 may be connected between the drain and source of the NMOS 9, may be connected to the drain and source of the NMOS 11, or may be connected to the drain and source of both NMOS 9 and 11. Each may be connected between the sources. Furthermore, it can be omitted by using the parasitic capacitance of the NMOSs 9 and 11.

一方、リーケージインダクタ7は、部品として取り付けられてもよいし、トランス8内部のリーケージインダクタをそのまま用いてもよい。   On the other hand, the leakage inductor 7 may be attached as a component, or the leakage inductor inside the transformer 8 may be used as it is.

本発明の第1の実施形態に係るコンバータを示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the converter concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1中の制御部の要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the control part in FIG. 図1のコンバータの動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the converter of FIG. スイッチング周波数と出力電力の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a switching frequency and output electric power. 入力電流波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an input current waveform. 本発明の第2の実施形態に係るコンバータを示す構成図である。It is a block diagram which shows the converter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るコンバータを示す構成図であIt is a block diagram which shows the converter which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るコンバータを示す構成図であIt is a block diagram which shows the converter which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るコンバータを示す構成図であIt is a block diagram which shows the converter which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係るコンバータを示す構成図であIt is a block diagram which shows the converter which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係るコンバータを示す構成図である。It is a block diagram which shows the converter which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 図11の各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part of FIG. オンデューティ比と出力電圧の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between on-duty ratio and an output voltage. 従来のコンデンサインプット型のコンバータの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the conventional capacitor | condenser input type converter. 図14のコンバータの動作を説明するための波形図である。FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the operation of the converter of FIG. 14. チョークコイルを用いたコンバータを示す構成図である。It is a block diagram which shows the converter using a choke coil. コンバータの他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of a converter.

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
3 整流回路
5 平滑コンデンサ
6 電流共振用コンデンサ
7 リーケージインダクタ
8 トランス
9,11 NMOS
10 電圧疑似共振用コンデンサ
14 制御部
60 コイル
61 整流素子としてのダイオード
62,72 コンデンサ
1 AC Power Supply 3 Rectifier Circuit 5 Smoothing Capacitor 6 Current Resonance Capacitor 7 Leakage Inductor 8 Transformer 9, 11 NMOS
10 Capacitor for Voltage Pseudo Resonance 14 Control Unit 60 Coil 61 Diode as Rectifier 62, 72 Capacitor

Claims (1)

交流電圧を整流する整流回路と、
第1のコンデンサと、
前記整流回路と前記第1のコンデンサの一方の電極との間に接続された第1のコイル及び第1の整流素子の直列回路と、
前記整流回路と前記第1のコンデンサの他方の電極との間に接続された第2のコイル及び第2の整流素子の直列回路と、
一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、
前記第1のコンデンサの一方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のコンデンサの他方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコイル及び前記第1の整流素子の接続点に接続された第2のコンデンサと、
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第2のコイル及び前記第2の整流素子の接続点に接続された第3のコンデンサと、
前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフして前記一次巻線に電流を流すスイッチング制御部と、
前記電流に対応するエネルギーを二次巻線から負荷に供給する出力手段と、
前記第2のコンデンサから前記第1のコンデンサへ第1のコイルを介してエネルギーを出力する手段と、
前記第3のコンデンサから前記第1のコンデンサへ前記第2のコイルを介してエネルギーを出力する手段と、
を備えることを特徴とするコンバータ。
A rectifier circuit for rectifying an alternating voltage;
A first capacitor;
A series circuit of a first coil and a first rectifier element connected between the rectifier circuit and one electrode of the first capacitor;
A series circuit of a second coil and a second rectifier element connected between the rectifier circuit and the other electrode of the first capacitor;
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A first switching element connected between one electrode of the first capacitor and one end of the primary winding;
A second switching element connected between the other electrode of the first capacitor and one end of the primary winding;
A second capacitor having one electrode connected to the other end of the primary winding and the other electrode connected to a connection point of the first coil and the first rectifying element;
A third capacitor in which one electrode is connected to the other end of the primary winding and the other electrode is connected to a connection point of the second coil and the second rectifying element;
A switching control unit for turning on and off the first switching element and the second switching element to flow a current through the primary winding;
Output means for supplying energy corresponding to the current from the secondary winding to the load;
Means for outputting energy from the second capacitor to the first capacitor via a first coil;
Means for outputting energy from the third capacitor to the first capacitor via the second coil;
A converter comprising:
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