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JP2654876B2 - Power supply for switching power converter - Google Patents

Power supply for switching power converter

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Publication number
JP2654876B2
JP2654876B2 JP3258935A JP25893591A JP2654876B2 JP 2654876 B2 JP2654876 B2 JP 2654876B2 JP 3258935 A JP3258935 A JP 3258935A JP 25893591 A JP25893591 A JP 25893591A JP 2654876 B2 JP2654876 B2 JP 2654876B2
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JP
Japan
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semiconductor switch
power supply
circuit
voltage
turned
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JP3258935A
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忠一 青木
豊 鍬田
敏明 高砂
洋介 野崎
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電源装置に関し、特
にスイッチング電力変換装置に直流電力を供給する電源
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply, and more particularly, to a power supply for supplying DC power to a switching power converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、直流電力を半導体スイッチにより
オン・オフ制御してそのオン・オフ期間比を変化せしめ
ることにより異なる電圧或いは極性の直流電力に変換す
るDC−DCコンバータ、オン・オフ期間比を変化せし
めると共に出力電圧の極性をも切り替えて所望の周波数
の交流電力に変換するインバータ、その他の電力供給装
置の需要が増大している。
2. Description of the Related Art In recent years, a DC-DC converter for converting DC power to DC power of different voltage or polarity by controlling on / off of a DC power by a semiconductor switch to change the ON / OFF period ratio, and an ON / OFF period ratio In addition, there is an increasing demand for inverters and other power supply devices that convert the output voltage into AC power of a desired frequency by switching the polarity of the output voltage.

【0003】ここで、この種の電力供給装置の従来例を
図1、2を参照して説明する。1は電源装置であり、電
池、整流器出力、DC−DCコンバータ出力その他の単
なる直流電圧源そのもののみにより構成されるものであ
る。20はスイッチング電力変換装置、3はスイッチン
グ電力変換装置20内の半導体スイッチを制御するスイ
ッチング電力変換装置制御回路である。この電力供給装
置の従来例は、スイッチング電力変換装置制御回路3か
ら送り出される制御信号により変換装置20内の半導体
スイッチを強制的にオン・オフして電源装置1からスイ
ッチング電力変換装置20に供給される直流電力を所望
の出力電力に変換する。
Here, a conventional example of this type of power supply device will be described with reference to FIGS. Reference numeral 1 denotes a power supply device, which includes only a battery, a rectifier output, a DC-DC converter output, and other DC voltage sources. Reference numeral 20 denotes a switching power conversion device, and reference numeral 3 denotes a switching power conversion device control circuit that controls a semiconductor switch in the switching power conversion device 20. In the conventional example of this power supply device, the semiconductor switch in the conversion device 20 is forcibly turned on / off by a control signal sent from the switching power conversion device control circuit 3 and supplied from the power supply device 1 to the switching power conversion device 20. DC power to desired output power.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この電力供給装置は回
路が簡単であり、装置を小型、軽量化することができる
長所を有するものではあるが、半導体スイッチを強制的
にオン・オフする際に第2図において斜線により示され
るが如きスイッチング損失を半導体スイッチ内に発生す
る。即ち、半導体スイッチの両端電圧VS と半導体スイ
ッチを流れる電流IS の双方共に零ではない期間が存在
してそこに必ず電力消費が生ずることとなる。そして、
電力スイッチング時には半導体スイッチおよび配線の分
布容量、分布インダクタンスに起因してサージ電圧、電
流が発生し、これらは放射雑音および伝導雑音の原因に
なる。また、この電力供給装置を小型、軽量化するには
スイッチング周波数を高めることが必要不可欠のことで
あるが、そうするとスイッチング周波数の増加に比例し
てスイッチング損失、放射雑音および伝導雑音が増大す
ることは言うまでもない。従って、これらスイッチング
損失、放射雑音および伝導雑音の増大が阻害要因となっ
て、或る一定限度以上の電力供給装置の小型、軽量化は
望めない。
Although this power supply device has advantages in that the circuit is simple and the device can be reduced in size and weight, it is difficult to turn on / off the semiconductor switch forcibly. Switching losses occur in the semiconductor switch as shown by hatching in FIG. That is, there is a period in which both the voltage V S across the semiconductor switch and the current I S flowing through the semiconductor switch are not zero, and power consumption always occurs there. And
At the time of power switching, a surge voltage and a current are generated due to the distributed capacitance and the distributed inductance of the semiconductor switch and the wiring, which cause radiated noise and conducted noise. In addition, it is essential to increase the switching frequency in order to reduce the size and weight of the power supply device. However, in this case, the switching loss, radiation noise, and conduction noise increase in proportion to the increase in the switching frequency. Needless to say. Therefore, the increase in the switching loss, the radiated noise and the conducted noise is a hindrance factor, and it is not possible to reduce the size and weight of the power supply device beyond a certain limit.

【0005】この発明は、上述の通りの問題を解消する
電源装置を提供するものである。
[0005] The present invention is to provide a power supply device that solves the above-mentioned problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】電源装置10は、直流電
圧源Eと半導体スイッチS1 とを直列に接続して更に半
導体スイッチS1 にダイオードD1 を逆並列に接続した
第1の回路を具備し、半導体スイッチS2 と共振用リア
クトルLと共振用コンデンサC1 とを直列に接続して更
に半導体スイッチS2 にダイオードD2 を逆並列に接続
すると共に共振用コンデンサC1 に対して半導体スイッ
チS3 を並列にそしてダイオードD3 を逆並列に接続し
た第2の回路を具備し、第1の回路と第2の回路とは互
いに並列接続しており、これら互いに並列接続した第1
の回路と第2の回路とに並列に接続した共振用コンデン
サC2 および逆並列に接続したダイオードD4 を具備
し、共振用コンデンサC2 両端部にスイッチング電力変
換装置20を接続して電源装置10の零電圧状態におい
てスイッチング電力変換装置20の半導体スイッチのオ
ン・オフをする構成とした。
Power supply 10 Means for Solving the Problems] is a first circuit connecting a DC voltage source E and the semiconductor switch S 1 to the further semiconductor switches S 1 are connected in series with diode D 1 in antiparallel A semiconductor switch S 2 , a resonance reactor L, and a resonance capacitor C 1 are connected in series, a diode D 2 is connected to the semiconductor switch S 2 in anti-parallel, and a semiconductor is connected to the resonance capacitor C 1 . A second circuit having a switch S 3 connected in parallel and a diode D 3 connected in anti-parallel, wherein the first circuit and the second circuit are connected in parallel with each other, and the first circuit connected in parallel with each other;
Circuit and comprising a diode D 4 connected to the resonant capacitor C 2 and the anti-parallel and connected in parallel with a second circuit, the power supply to connect the switching power converter 20 to the resonant capacitor C 2 both end portions In the zero voltage state of 10, the semiconductor switch of the switching power converter 20 is turned on / off.

【0007】[0007]

【実施例】この発明の一実施例を図3ないし図6を参照
して説明する。先ず、図3を用いて、この発明の電源装
置10を具備した電力供給装置の概略を説明する。10
はこの発明の電源装置であり、40は電源装置10内の
半導体スイッチを制御する電源装置制御回路である。2
0は電源装置10から供給される直流電力をオン・オフ
するスイッチング電力変換装置であり、30はスイッチ
ング電力変換装置20内の半導体スイッチをオン・オフ
制御するためのスイッチング電力変換装置制御回路であ
る。50は零電圧検出回路、60は電源装置出力電圧検
出回路である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, an outline of a power supply device including the power supply device 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 10
Is a power supply unit of the present invention, and 40 is a power supply control circuit for controlling a semiconductor switch in the power supply unit 10. 2
Reference numeral 0 denotes a switching power conversion device for turning on / off the DC power supplied from the power supply device 10, and reference numeral 30 denotes a switching power conversion device control circuit for controlling on / off of a semiconductor switch in the switching power conversion device 20. . 50 is a zero voltage detection circuit, and 60 is a power supply output voltage detection circuit.

【0008】ここで、電源装置10は、直流電圧源Eと
半導体スイッチS1とを直列に接続して更に半導体スイ
ッチS1 にダイオードD1 を逆並列に接続した第1の回
路を具備し、半導体スイッチS2 と共振用リアクトルL
と共振用コンデンサC1 とを直列に接続して更に半導体
スイッチS2 にダイオードD2 を逆並列に接続すると共
に共振用コンデンサC1 に対して半導体スイッチS3
並列にそしてダイオードD3 を逆並列に接続した第2の
回路を具備し、第1の回路と第2の回路とは互いに並列
接続しており、これら互いに並列接続した第1の回路と
第2の回路とに並列に接続した共振用コンデンサC2
よび逆並列に接続したダイオードD4 を具備し、共振用
コンデンサC2 両端部を出力端とするものである。
Here, the power supply device 10 includes a first circuit in which a DC voltage source E and a semiconductor switch S 1 are connected in series, and a diode D 1 is connected to the semiconductor switch S 1 in anti-parallel. Semiconductor switch S 2 and reactor L for resonance
Reverse and diode D 3 in parallel semiconductor switches S 3 with respect to the resonance capacitor C 1 is further connected to a resonance capacitor C 1 in series with the semiconductor switch S 2 with connecting diode D 2 in inverse parallel with A second circuit connected in parallel, the first circuit and the second circuit being connected in parallel with each other, and being connected in parallel with the first circuit and the second circuit connected in parallel with each other; comprises a diode D 4 connected to the capacitor C 2 and the anti-parallel resonance, in which the output end of the resonant capacitor C 2 both ends.

【0009】この発明の電源装置10の動作について図
3、図3の波形を示す図4および図3の動作モードを示
す図5、共振用コンデンサの両端電圧および共振用リア
クトルを流れる電流について実験により求めた波形を示
す図6を参照して説明する。ここで、この発明の電源装
置10の初期状態は半導体スイッチS1 およびS3 はオ
ン、S2 はオフであり、従って共振用コンデンサC1
両端電圧VC 1 は零、共振用コンデンサC2 の両端電圧
C 2 は直流電圧源Eの電圧、共振用リアクトルLに流
れる電流IL は零の状態である。電源装置10はこれを
初期状態として以下の如き動作モードをとる。
The operation of the power supply device 10 of the present invention is shown in FIGS. 3, 3 and 4 showing the waveforms of FIG. 3 and FIG. 5 showing the operation mode of FIG. 3, and the voltage across the resonance capacitor and the current flowing through the resonance reactor are experimentally measured. This will be described with reference to FIG. 6 showing the obtained waveform. Here, the initial state of the power supply apparatus 10 of the present invention is a semiconductor switch S 1 and S 3 are turned on, S 2 is off, therefore the voltage across V C 1 of the resonance capacitor C 1 is zero, resonant capacitor C 2 voltage across V C 2 of the voltage of the DC voltage source E, the current I L flowing through the resonant reactor L in the state of zero. The power supply 10 takes this as an initial state and takes the following operation modes.

【0010】(モード1)電源装置10内の半導体スイ
ッチS1 およびS3 はオン、S2 はオフであり、直流電
圧源Eからスイッチング電力変換装置20に半導体スイ
ッチS1 を介して電力を供給するモードである。 (モード2)スイッチング電力変換装置制御回路30か
ら電源装置制御回路40に供給される零電圧発生指令パ
ルスPS の立ち上がりに同期して半導体スイッチS2
オンにして共振用リアクトルLに共振初期電流IL を流
し始めるモードである。
(Mode 1) The semiconductor switches S 1 and S 3 in the power supply device 10 are on and S 2 is off, and power is supplied from the DC voltage source E to the switching power converter 20 via the semiconductor switch S 1. Mode. (Mode 2) switching power converter control circuit 30 from the power supply control circuit 40 to the supplied zero-voltage generation command pulse P S rises to synchronize the semiconductor switch S 2 is turned on in resonant reactor L and the resonance start current This is the mode in which I L starts to flow.

【0011】(モード3)共振用リアクトルLに共振初
期電流IL を流し始めた後、半導体スイッチS1 および
3 をオフにすることによりLC共振を発生させるモー
ドである。このモードにおいては、共振用リアクトルL
を流れる電流IL により共振用コンデンサC1 は充電さ
れてその両端電圧VC 1 は上昇する一方、共振用コンデ
ンサC2 は放電し、その両端電圧VC 2 は低下する。
(Mode 3) In this mode, the semiconductor switches S 1 and S 3 are turned off after the initial resonance current I L starts to flow through the resonance reactor L to generate LC resonance. In this mode, the resonance reactor L
While the resonance capacitor C 1 by the current I L flowing through the both ends voltage V C 1 is charged increases, resonant capacitor C 2 is discharged, the voltage across V C 2 decreases.

【0012】(モード4)共振用コンデンサC2 の放電
は終了し、その両端電圧VC 2 が零になると同時にダイ
オードD4 はオンとなり、その両端電圧VC 2 は零に保
持されるモードである。零電圧検出回路50はこの零電
圧を検出することにより零電圧検出パルスP0 を発生
し、この零電圧検出パルスP0 はスイッチング電力変換
装置制御回路30に供給される。スイッチング電力変換
装置制御回路30はこの零電圧検出パルスP0 に同期し
てスイッチング電力変換装置20内の半導体スイッチの
切り替えを実施する。即ち、電源装置10の出力電圧で
ある共振用コンデンサC2 の両端電圧VC 2 が零状態の
ときスイッチング電力変換装置20内の半導体スイッチ
の切り替えを実施することができるのである。
(Mode 4) In this mode, the discharge of the resonance capacitor C 2 is completed, the voltage V C 2 across the capacitor C 2 becomes zero, the diode D 4 is turned on at the same time, and the voltage V C 2 across the diode V 2 is held at zero. is there. Zero voltage detection circuit 50 generates a zero voltage detection pulse P 0 by detecting the zero voltage, the zero voltage detection pulse P 0 is supplied to the switching power converter control circuit 30. Switching power converter control circuit 30 carries out a switching of the semiconductor switches of the switching power converter 20 in synchronization with the zero voltage detection pulse P 0. That is, when the voltage V C2 across the resonance capacitor C 2 which is the output voltage of the power supply device 10 is in a zero state, the switching of the semiconductor switch in the switching power conversion device 20 can be performed.

【0013】(モード5)共振用コンデンサC1 の充電
完了後、直ちに放電が開始されるのであるが、この場
合、共振用リアクトルLを流れる電流IL は反転するの
でダイオードD2 はオン、ダイオードD4 はオフとな
り、共振用コンデンサC2 の充電が開始されてその両端
電圧VC 2 が上昇するに到るモードである。
[0013] (Mode 5) after the completion of the charging of the resonance capacitor C 1, immediately, the discharge is to be initiated, in this case, the diode D 2 since current I L reverses through the resonant reactor L is turned on, the diode D 4 is turned off, a mode leading to the voltage across V C 2 is started charging the resonant capacitor C 2 is to increase.

【0014】(モード6)共振用コンデンサC1 の放電
が終了し、ダイオードD3 がオンとなって共振用コンデ
ンサC1 の両端電圧VC 1 が零になるモードである。 (モード7)共振用コンデンサC2 の両端電圧VC 2
上昇して直流電圧源Eの電圧に等しくなったとき、ダイ
オードD1 はオンとなって共振用リアクトルLを流れる
電流IL がこのダイオードD1 を介して直流電圧源Eに
帰還するモードである。この時、電源装置出力電圧検出
回路60はその電源装置出力電圧検出信号PE のレベル
を「L」から「H」にするものであり、電源装置制御回
路40は電源装置出力電圧検出信号PE の立ち上がりに
同期して電源装置10内の半導体スイッチS1 およびS
3 をオン、S2 をオフにする。即ち、モード1に復帰
し、共振用リアクトルLを流れる電流IL が零となった
ところで初期状態となる。ここで、電源装置10内の半
導体スイッチS1 、S2 、S3 をオン・オフ切り替えす
るときのこれらのスイッチに印加されている電圧につい
てであるが、これらのスイッチに逆並列に接続したダイ
オードD1 ,D2 、D3はすべてオンであるところか
ら、これらのスイッチS1 、S2 、S3 の両端電圧はす
べて零である。従って、電源装置10内の半導体スイッ
チS1 、S2 およびS3 のオン・オフ切り替えも零電圧
状態において実施されていることになる。ところで、ダ
イオードD2 はモード5において既にオンしているの
で、半導体スイッチS2 の切り替えはモード5において
実施しても差し支えなく、またダイオードD3 はモード
6において既にオンしているので、半導体スイッチS3
の切り替えはモード6において実施しても差し支えない
ことは言うまでもない。なお、共振用コンデンサC1
2 の容量比の関係によっては、モード6とモード7の
順序が逆になる場合がある。即ち、共振用コンデンサC
2 の両端電圧VC 2 が直流電圧源Eの電圧に等しくなっ
た後に、共振用コンデンサC1 の両端電圧VC 1 が零に
なる場合があるが、この場合もダイオードD1 およびD
3 はオンであるので、半導体スイッチS1 、S2 および
3 のオン・オフ切り替えが零電圧状態において実施さ
れていることに変りはない。 スイッチング電力変換装
置制御回路30から電源装置制御回路40に供給される
零電圧発生指令パルスPS の繰り返しに対応してモード
1ないしモード7の動作は繰り返される。
(Mode 6) In this mode, the discharge of the resonance capacitor C 1 is completed, the diode D 3 is turned on, and the voltage V C 1 across the resonance capacitor C 1 becomes zero. (Mode 7) when the voltage across V C 2 of the resonance capacitor C 2 becomes equal to the voltage of the DC voltage source E rises, the diode D 1 is the current I L flowing through the resonant reactor L becomes ON this it is a mode for feedback to the DC voltage source E through the diode D 1. At this time, the power supply output voltage detection circuit 60 changes the level of the power supply output voltage detection signal PE from "L" to "H", and the power supply control circuit 40 outputs the power supply output voltage detection signal P E Semiconductor switches S 1 and S in power supply 10 in synchronization with the rise of
3 ON, turn off S 2. That is, the mode returns to the mode 1 and the initial state is reached when the current IL flowing through the resonance reactor L becomes zero. Here, regarding the voltages applied to the semiconductor switches S 1 , S 2 , and S 3 in the power supply device 10 when the switches are turned on and off, diodes connected in antiparallel to these switches are described. Since D 1 , D 2 , and D 3 are all on, the voltages across these switches S 1 , S 2 , and S 3 are all zero. Therefore, the on / off switching of the semiconductor switches S 1 , S 2 and S 3 in the power supply device 10 is also performed in the zero voltage state. By the way, since the diode D 2 is already turned on in the mode 5, the switching of the semiconductor switch S 2 may be performed in the mode 5, and the diode D 3 is already turned on in the mode 6. S 3
It is needless to say that the switching may be performed in the mode 6. Note that the order of mode 6 and mode 7 may be reversed depending on the relationship between the capacitance ratios of the resonance capacitors C 1 and C 2 . That is, the resonance capacitor C
After the voltage across V C 2 of 2 is equal to the voltage of the DC voltage source E, there is a case where the voltage across V C 1 of the resonance capacitor C 1 becomes zero, in this case the diode D 1 and D
3 is on, so that the on / off switching of the semiconductor switches S 1 , S 2 and S 3 is still performed in the zero voltage state. Operation of in response to the repetition of switching power converter control circuit 30 from the power supply control zero voltage generation command is supplied to the circuit 40 the pulse P S mode 1 to mode 7 is repeated.

【0015】次に、この発明の電源装置10をパルス幅
変調(PWM)インバータに使用したところを図7、8
を参照して説明する。このPWMインバータは電源装置
10、電源装置制御回路40、PWMインバータ主回路
200、PWMインバータ制御回路300、零電圧検出
回路50、電源装置出力電圧検出回路60、低域通過フ
ィルタ70により構成される。ここで、PWMインバー
タ制御回路300は基準発振器301、PWM信号発生
回路302、同期PWM信号発生回路303、零電圧発
生指令パルス発生回路304、半導体スイッチ決定論理
回路305、正負信号発生回路306、半導体スイッチ
駆動回路307により構成される。電源装置制御回路4
0は半導体スイッチ切り替え論理回路41、駆動回路4
2により構成される。PWM信号発生回路302は正弦
波発生器302−1、キャリア三角波発生器302−
2、比較器302−3により構成される。
Next, FIGS. 7 and 8 show the use of the power supply device 10 of the present invention in a pulse width modulation (PWM) inverter.
This will be described with reference to FIG. This PWM inverter includes a power supply 10, a power supply control circuit 40, a PWM inverter main circuit 200, a PWM inverter control circuit 300, a zero voltage detection circuit 50, a power supply output voltage detection circuit 60, and a low-pass filter 70. Here, the PWM inverter control circuit 300 includes a reference oscillator 301, a PWM signal generation circuit 302, a synchronous PWM signal generation circuit 303, a zero voltage generation command pulse generation circuit 304, a semiconductor switch determination logic circuit 305, a positive / negative signal generation circuit 306, and a semiconductor switch. The driving circuit 307 is used. Power supply control circuit 4
0 is a semiconductor switch switching logic circuit 41 and a driving circuit 4
2. The PWM signal generation circuit 302 includes a sine wave generator 302-1 and a carrier triangular wave generator 302-
2. It is composed of a comparator 302-3.

【0016】ここで、このPWMインバータの動作を図
8の波形をも参照して説明する。基準発振器301に同
期した正弦波発生器302−1から出力される基準正弦
波V 1 とキャリア三角波発生器302−2から出力され
るV2 とが比較器302−3において比較され、正弦波
の振幅に比例したパルス幅を有するPWM信号V3 を発
生する。このPWM信号V3 の立ち上がりおよび立ち下
がりに同期して零電圧発生指令パルス発生回路304か
ら零電圧発生指令パルスPS が発生し、電源装置制御回
路40に供給される。ここで、零電圧発生指令パルスP
S は先の実施例における図4の零電圧発生指令パルスP
S に相当するものであることは言うまでもなく、図8
(d)は圧縮して示されてはいるが、これは同じく図4
のVC 2 に対応するものである。電源装置制御回路40
内の半導体スイッチ切り替え論理回路41においては、
この零電圧発生指令パルスPS により上述された通りの
シーケンスに従って電源装置10内の半導体スイッチS
1 、S2 、S3 をオン・オフ制御する信号を発生し、こ
の信号に基づいて駆動回路42を介して半導体スイッチ
1 、S2 、S3 をオン・オフ駆動することとなる。一
方、電源装置10の出力電圧VC 2 が零になると、零電
圧検出回路50は零電圧検出パルスP0 を発生してPW
Mインバータ制御回路300内の同期PWM信号発生回
路303に入力され、ここにおいて零電圧検出パルスP
0 と同期した同期PWM信号V4 を発生する。この零電
圧検出パルスP0 も、図8(e)において圧縮して示さ
れてはいるが、図4のP0 に対応するものである。先の
実施例においてはこの零電圧検出パルスP0 に同期して
スイッチング電力変換装置20内の半導体スイッチの切
り替えを即実施するのであるが、この例においては出力
の極性を反転する必要もあるところから、零電圧検出パ
ルスP0 を検出したことに基づいて先ず同期PWM信号
4 を発生し、これを半導体スイッチ決定論理回路30
5入力する。半導体スイッチ決定論理回路305におい
ては、同期PWM信号V4 が「L」レベルであれば、電
源装置10の出力電圧VC 2 をしてPWMインバータ主
回路200を通過せしめず、出力側の電流をPWMイン
バータ主回路200の半導体スイッチを介して還流させ
るモードAとして、PWMインバータ主回路200の制
御スイッチを半導体スイッチ駆動回路307を介して動
作させる。同期PWM信号V4が「H」レベルであって
正・負方向信号V5 が正方向を示す「H」レベルであれ
ば、電源装置10の出力電圧VC 2 の極性の切り替えを
実施せずにPWMインバータ主回路200を通過せしめ
る正方向の極性を有する電力を出力するモードBとし
て、PWMインバータ主回路200の制御スイッチを半
導体スイッチ駆動回路307を介して動作させる。同期
PWM信号V4 が「H」レベルであって正・負方向信号
5 が負方向を示す「L」レベルであれば、電源装置1
0の出力電圧VC 2 の極性を切り替えてPWMインバー
タ主回路200を通過せしめる負方向の極性を有する電
力を出力するモードCとして、PWMインバータ主回路
200の制御スイッチを半導体スイッチ駆動回路307
を介して動作させる。これらのモードAないしCを同期
PWM信号V4 および正・負方向信号V5 に基づいて繰
り返して実施することにより、PWMインバータ主回路
200の出力波形はVOU T となり、この電圧VOUT は低
域通過フィルタ70を通過せしめることにより低周波の
交流電圧になる。
Here, the operation of the PWM inverter will be described.
This will be described with reference to the waveform of FIG. Same as reference oscillator 301
Reference sine output from the expected sine wave generator 302-1
Wave V 1And output from the carrier triangular wave generator 302-2.
VTwoAre compared in a comparator 302-3, and a sine wave
PWM signal V having a pulse width proportional to the amplitude ofThreeDepart
Live. This PWM signal VThreeRise and fall
The zero voltage generation command pulse generation circuit 304
From zero voltage generation command pulse PSOccurs and the power supply control
It is supplied to the road 40. Here, the zero voltage generation command pulse P
SIs the zero-voltage generation command pulse P in FIG.
SNeedless to say, this is equivalent to FIG.
(D) is shown in a compressed form, which is also shown in FIG.
VC 2It corresponds to. Power supply control circuit 40
In the semiconductor switch switching logic circuit 41 inside,
This zero voltage generation command pulse PSAs described above by
Semiconductor switch S in power supply 10 according to the sequence
1, STwo, SThreeGenerates a signal to turn on / off the
Semiconductor switch via the drive circuit 42 based on the signal of
S1, STwo, SThreeAre driven on and off. one
The output voltage V of the power supply 10C 2Becomes zero, zero current
The pressure detection circuit 50 outputs a zero voltage detection pulse P0And PW
Synchronous PWM signal generation time in M inverter control circuit 300
Path 303 where the zero voltage detection pulse P
0Synchronous PWM signal V synchronized withFourOccurs. This zero current
Pressure detection pulse P0Is also shown in a compressed form in FIG.
Despite this, P in FIG.0It corresponds to. Previous
In the embodiment, the zero voltage detection pulse P0In sync with
Switching off the semiconductor switch in the switching power converter 20
The replacement is performed immediately, but in this example, the output
Since it is necessary to reverse the polarity of the
Luth P0First, the synchronous PWM signal
VFour, And this is connected to the semiconductor switch decision logic circuit 30.
Enter 5. In the semiconductor switch decision logic circuit 305
The synchronous PWM signal VFourIs "L" level,
Output voltage V of power supply device 10C 2And PWM inverter
Without passing through the circuit 200, the output side current is
Refluxed through the semiconductor switch of the barter main circuit 200
In the mode A, the PWM inverter main circuit 200 is controlled.
The control switch is operated via the semiconductor switch driving circuit 307.
Let it work. Synchronous PWM signal VFourIs "H" level
Positive / negative signal VFiveIs the "H" level indicating the positive direction
The output voltage V of the power supply 10C 2Switch the polarity of
Pass through the PWM inverter main circuit 200 without performing
Mode B that outputs power with positive polarity
The control switch of the PWM inverter main circuit 200 by half.
The operation is performed via the conductor switch drive circuit 307. Sync
PWM signal VFourIs "H" level and positive / negative signal
VFiveIs "L" level indicating the negative direction, the power supply device 1
0 output voltage VC 2Switch the polarity of PWM inversion
Having a negative polarity to pass through the main circuit 200.
PWM inverter main circuit as mode C to output force
200 control switches to the semiconductor switch drive circuit 307
To work through. Synchronize these modes A to C
PWM signal VFourAnd positive / negative signal VFiveBased on
The PWM inverter main circuit
The output waveform of 200 is VOU TAnd this voltage VOUTIs low
The low-pass filter 70
It becomes AC voltage.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明の電源装
置10は、直流電圧源Eと半導体スイッチS1 とを直列
に接続して更に半導体スイッチS1 にダイオードD1
逆並列に接続した第1の回路を具備し、半導体スイッチ
2 と共振用リアクトルLと共振用コンデンサC1 とを
直列に接続して更に半導体スイッチS2 にダイオードD
2 を逆並列に接続すると共に共振用コンデンサC1 に対
して半導体スイッチS3 を並列にそしてダイオードD3
を逆並列に接続した第2の回路を具備し、第1の回路と
第2の回路とは互いに並列接続しており、これら互いに
並列接続した第1の回路と第2の回路とに並列に接続し
た共振用コンデンサC2 および逆並列に接続したダイオ
ードD4 を具備し、共振用コンデンサC2 両端部にスイ
ッチング電力変換装置20を接続して電源装置10の零
電圧状態においてスイッチング電力変換装置20内の半
導体スイッチのオン・オフをする構成とすることにより
半導体スイッチのオン・オフ切り替えに起因するスイッ
チング損失、放射雑音と伝導雑音の発生を大いに抑制す
るものである。そして、電源装置10自体の具備する半
導体スイッチのオン・オフ切り替えも同様に零電圧状態
においてすべて実施することができるものである。
As described above, the power supply device of the present invention is described.
The device 10 includes a DC voltage source E and a semiconductor switch S.1And in series
Connected to the semiconductor switch S1Diode D1To
A semiconductor switch comprising a first circuit connected in anti-parallel;
STwo, Resonance reactor L and resonance capacitor C1And
Connect in series and switch STwoDiode D
TwoAre connected in anti-parallel and the resonance capacitor C1To
And semiconductor switch SThreeIn parallel and the diode DThree
Are connected in anti-parallel to each other, and the first circuit and
The second circuit is connected in parallel with each other,
The first circuit and the second circuit connected in parallel are connected in parallel.
Resonant capacitor CTwoAnd a diode connected in anti-parallel
Code DFourAnd a resonance capacitor CTwoSui on both ends
The switching power converter 20 is connected to
In the voltage state, half of the switching power conversion device 20
With a configuration that turns on and off the conductor switch,
Switch caused by semiconductor switch on / off switching
Greatly suppresses the generation of switching loss, radiated noise and conducted noise
Things. Then, a half of the power supply device 10 itself is provided.
The on / off switching of the conductor switch is also zero voltage state
Can all be implemented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】スイッチング電力変換装置用電源装置の従来例
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of a power supply device for a switching power conversion device.

【図2】図1に示されるスイッチング電力変換装置用電
源装置の動作波形を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of the power supply device for a switching power converter shown in FIG.

【図3】この発明のスイッチング電力変換装置用電源装
置を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a power supply device for a switching power conversion device according to the present invention.

【図4】図3に示されるこの発明のスイッチング電力変
換装置用電源装置の動作波形を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms of the power supply device for a switching power conversion device of the present invention shown in FIG. 3;

【図5】図3に示されるこの発明のスイッチング電力変
換装置用電源装置の動作モードを説明する図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation mode of the power supply device for a switching power conversion device of the present invention shown in FIG. 3;

【図6】共振用コンデンサの両端電圧VC 1 およびV
C 2 、共振用リアクトルを流れる電流IL について実験
により求めた波形を示す図。
FIG. 6 shows voltages V C1 and V across the resonance capacitor.
C 2, shows a waveform obtained by experiments on the current I L flowing through the resonance reactor.

【図7】この発明のスイッチング電力変換装置用電源装
置の一適用例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an application example of a power supply device for a switching power converter according to the present invention.

【図8】図7の適用例の動作波形を示す図。FIG. 8 is a diagram showing operation waveforms of the application example of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電源装置 E 直流電圧源 S1 第1の半導体スイッチ D1 第1のダイオード S2 第2の半導体スイッチ L 共振用リアクトル C1 第1の共振用コンデンサ D2 第2のダイオード S3 第3の半導体スイッチ D3 第3のダイオード C2 第2の共振用コンデンサ D4 第4のダイオード 20 スイッチング電力変換装置 30 スイッチング電力変換装置制御回路 40 電源装置制御回路 50 零電圧検出回路 60 電源装置出力電圧検出回路 70 低域通過フィルタ 200 PWMインバータ主回路 300 PWMインバータ制御回路Reference Signs List 10 power supply device E DC voltage source S 1 first semiconductor switch D 1 first diode S 2 second semiconductor switch L resonance reactor C 1 first resonance capacitor D 2 second diode S 3 third Semiconductor switch D 3 Third diode C 2 Second resonance capacitor D 4 Fourth diode 20 Switching power converter 30 Switching power converter control circuit 40 Power supply control circuit 50 Zero voltage detection circuit 60 Power supply output voltage detection Circuit 70 Low-pass filter 200 PWM inverter main circuit 300 PWM inverter control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野崎 洋介 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−506128(JP,A) 特開 昭64−43062(JP,A) 特開 昭58−222321(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yosuke Nozaki 1-6-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-62-506128 (JP, A) JP-A Sho 64-43062 (JP, A) JP-A-58-222321 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電圧源と第1の半導体スイッチとを
直列に接続して更に第1の半導体スイッチに第1のダイ
オードを逆並列に接続した第1の回路を具備し、第2の
半導体スイッチと共振用リアクトルと第1の共振用コン
デンサとを直列に接続して更に第2の半導体スイッチに
第2のダイオードを逆並列に接続すると共に第1の共振
用コンデンサに対して第3の半導体スイッチを並列にそ
して第3のダイオードを逆並列に接続した第2の回路を
具備し、第1の回路と第2の回路とは互いに並列接続し
ており、これら互いに並列接続した第1の回路と第2の
回路とに並列に接続した第2の共振用コンデンサおよび
逆並列に接続した第4のダイオードを具備し、第2の共
振用コンデンサ両端部をスイッチング電力変換装置に接
続したことを特徴とするスイッチング電力変換装置用電
源装置。
A first circuit in which a DC voltage source and a first semiconductor switch are connected in series, and a first diode is connected to the first semiconductor switch in anti-parallel; A switch, a resonance reactor, and a first resonance capacitor are connected in series, a second diode is connected in anti-parallel to a second semiconductor switch, and a third semiconductor is connected to the first resonance capacitor. A second circuit having switches connected in parallel and a third diode connected in anti-parallel, the first circuit and the second circuit being connected in parallel with each other, and the first circuit being connected in parallel with each other; A second resonance capacitor connected in parallel with the second circuit and a second diode, and a fourth diode connected in anti-parallel, and both ends of the second resonance capacitor are connected to a switching power converter. When Power supply for switching power converters.
【請求項2】 請求項1に記載されるスイッチング電力
変換装置用電源装置において、電力供給時においては第
1の半導体スイッチおよび第3の半導体スイッチはオン
とすると共に第2の半導体スイッチはオフとすることに
より第1の共振用コンデンサの電圧は零、第2の共振用
コンデンサの両端電圧は直流電圧源の電圧に等しく、共
振用リアクトルを流れる電流は零である初期状態を実現
して電力を直流電圧源から第1の半導体スイッチを介し
てスイッチング電力変換装置に印加し、スイッチング電
力変換装置内半導体スイッチ切り替え時においては第1
ないし第3の半導体スイッチのすべてをオンとして共振
用リアクトルに共振初期電流を供給する期間を設定した
後に第1の半導体スイッチおよび第3の半導体スイッチ
をオフとすることにより第2の共振用コンデンサの両端
電圧を零とする期間を発生し、この両端電圧を零とする
期間に同期してスイッチング電力変換装置内の半導体ス
イッチの切り替えを実施することを特徴とするスイッチ
ング電力変換装置用電源装置。
2. The power supply device for a switching power conversion device according to claim 1, wherein the first semiconductor switch and the third semiconductor switch are turned on and the second semiconductor switch is turned off during power supply. As a result, an initial state in which the voltage of the first resonance capacitor is zero, the voltage across the second resonance capacitor is equal to the voltage of the DC voltage source, and the current flowing through the resonance reactor is zero, and power is realized. A voltage is applied to the switching power converter from the DC voltage source via the first semiconductor switch.
After turning on all of the third semiconductor switches and setting a period for supplying the resonance initial current to the resonance reactor, and then turning off the first semiconductor switch and the third semiconductor switch, the second resonance capacitor is turned off. A power supply device for a switching power conversion device, wherein a period in which both ends of the voltage is zero is generated, and a semiconductor switch in the switching power conversion device is switched in synchronization with the period in which the both ends of the voltage is zero.
【請求項3】 請求項2に記載されるスイッチング電力
変換装置用電源装置において、スイッチング電力変換装
置内の半導体スイッチの切り替えを実施した後、第1な
いし第3のダイオードがオンとなることに起因して第1
ないし第3の半導体スイッチの両端電圧がすべて零とな
った時に第1の半導体スイッチおよび第3の半導体スイ
ッチをオンとすると共に第2の半導体スイッチをオフと
することにより初期状態に復帰せしめることを特徴とす
るスイッチング電力変換装置用電源装置。
3. The switching power converter according to claim 2, wherein the first to third diodes are turned on after the semiconductor switch in the switching power converter is switched. First
When the voltage across the third semiconductor switch becomes zero, the first semiconductor switch and the third semiconductor switch are turned on and the second semiconductor switch is turned off to return to the initial state. A power supply device for a switching power conversion device.
【請求項4】 請求項3に記載されるスイッチング電力
変換装置用電源装置において、第1のダイオードがオン
した時に第1の半導体スイッチをオフとし、第2のダイ
オードがオンした時に第2の半導体スイッチをオフと
し、第3のダイオードがオンした時に第3の半導体スイ
ッチをオフとすることを特徴とするスイッチング電力変
換装置用電源装置。
4. The switching power converter according to claim 3, wherein the first semiconductor switch is turned off when the first diode is turned on, and the second semiconductor switch is turned off when the second diode is turned on. A power supply device for a switching power converter, wherein the switch is turned off and the third semiconductor switch is turned off when the third diode is turned on.
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