JP4513456B2 - DC-DC converter transformer magnetism detector - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁形直流−直流変換装置における変圧器の磁気飽和に対する保護に関し、特に高価な電流検出器や直流分除去用のコンデンサなどを用いることなく、変圧器の偏磁を検出する装置に関する。 The present invention relates to protection against magnetic saturation of a transformer in an insulation type DC-DC converter, and more particularly, to an apparatus for detecting a magnetic bias of a transformer without using an expensive current detector or a capacitor for removing a DC component. .
図4に、従来方式の回路例を示す。図4において、1は直流電源、2〜5は半導体スイッチ素子、6は変圧器、7〜10はダイオード、11はリアクトル、12は負荷である。
半導体スイッチ素子2と5をオンすると変圧器6の一次巻線に正の電圧が、半導体スイッチ素子3と4をオンすると負の電圧が印加される。正負の電圧を交互に印加することで高周波の交流が変圧器6の一次巻線に入力される。変圧器6によってこれを変圧、絶縁した後ダイオード7〜10からなるダイオード整流器により整流し、リアクトル11により平滑することで負荷12に直流電圧を印加する。負荷12に印加する電圧はパルス幅制御回路15により半導体スイッチ素子2〜5がオン・オフする時比率を変えることで制御可能である。
ここで、半導体スイッチ素子2〜5の特性の違い、オン・オフ信号の伝達時間のバラツキ等により、変圧器6には意図しない直流電圧成分が印加されることがある。直流電圧成分が印加されると変圧器6は偏磁を起こし、はなはだしい場合には磁気飽和に至る。磁気飽和が発生すると負荷に正常に電力を伝達できないばかりか、変圧器6がほぼ短絡に等しい状態となるので過電流が発生し、半導体スイッチ素子2〜5を損傷する原因となる。
FIG. 4 shows an example of a conventional circuit. In FIG. 4, 1 is a DC power source, 2 to 5 are semiconductor switch elements, 6 is a transformer, 7 to 10 are diodes, 11 is a reactor, and 12 is a load.
When
Here, an unintended DC voltage component may be applied to the transformer 6 due to a difference in characteristics of the
これを防止する手段として、電流検出器13によって変圧器6の一次巻線電流を検出しその直流成分をローパスフィルタ等からなる直流分検出器14により抽出し、これをパルス幅制御器15に入力して直流成分が減少するよう制御することで偏磁を抑制する。以上の方式はたとえば特許文献1に一例が示されている。
この従来例において、電流検出器13は、高周波交流から直流までの広い帯域を持つ必要があり、さらに交流に含まれるわずかな直流成分を捉えるためには高精度であることが要求されるが、一般にそのような検出器は高価である。他の偏磁防止方法としては、たとえば特許文献2にあるように変圧器に直列にコンデンサを挿入し、直流成分を除去する方法があるが、コンデンサに大きな電流が流れるため大型のコンデンサが必要となり、特に大容量器においては価格、大きさの点で不利になる。
In this conventional example, the
直流を交流に変換する、いわゆるインバータの出力に変圧器の入力を、前記変圧器の出力に複数のダイオードからなる整流回路の入力を、前記整流回路の出力にリアクトルと負荷との直列回路を接続してなる直流−直流変換装置において、前記整流回路の出力に並列接続した環流ダイオードと、上記整流回路内のダイオードの少なくとも2個についてその導通を検出する導通検出手段と、前記ダイオードの導通時間を比較する時間比較手段とを備え、環流期間中には整流回路のダイオードには励磁電流のみ流れるようにした上で、各々のダイオードのオン時間のアンバランスにより偏磁を検出する。 Converting direct current to alternating current, connecting the transformer input to the output of the so-called inverter, connecting the input of the rectifier circuit consisting of a plurality of diodes to the output of the transformer, and connecting the series circuit of the reactor and load to the output of the rectifier circuit In the DC-DC converter, the circulating diode connected in parallel to the output of the rectifier circuit, the continuity detecting means for detecting the continuity of at least two of the diodes in the rectifier circuit, and the conduction time of the diode Time comparison means for comparison, and during the circulation period, only the excitation current flows through the diodes of the rectifier circuit, and the bias is detected by imbalance of the on-time of each diode.
少なくとも2個の整流ダイオードの導通時間差を検出するだけで、従来のように高価な電流検出器や直流分除去用のコンデンサを用いることなく偏磁検出を可能とし、それによる偏磁抑制が安価に実現できる。 By detecting the difference in conduction time between at least two rectifier diodes, it is possible to detect demagnetization without using an expensive current detector or capacitor for removing a DC component as in the past, thereby reducing demagnetization. realizable.
図1に本発明の第1の実施例を、図2にその動作を示す。図4と同一の部品については同一符号を付してその説明は省略する。図1において、101は環流ダイオード、102、103は電圧検出器、104は時間差測定器である。
半導体スイッチ素子2〜5は図4の動作と同様に、半導体スイッチ素子2、5がオン、半導体スイッチ素子3、4がオンを交互に繰り返す。半導体スイッチ素子2、5がオンすると、変圧器6に電圧が印加され、変圧器6に励磁電流が流れ、さらに二次側巻線にはダイオード7、10が導通してリアクトル11と負荷12を通る経路で電流が流れる。次に、半導体スイッチ素子2,5をオフするとリアクトル11の平滑作用によりリアクトル11の電流が保持され、この電流は環流ダイオード101を流れる。
ここで電流経路としては整流ダイオード7〜10を通る経路も存在し得るが、こちらの経路ではダイオードが2直列になり、順電圧が2倍発生することになるため、電流は環流ダイオード101に流れる。この期間を環流期間と称する。次に、半導体スイッチ素子3、4がオンすると、変圧器6に電圧が印加され、変圧器6に励磁電流が流れ、さらに二次側巻線にはダイオード8、9が導通してリアクトル11と負荷12を通る経路で電流が流れる。次に、半導体スイッチ素子3,4をオフするとリアクトル11の平滑作用によりリアクトル11の電流が保持され、この電流は環流ダイオード101を流れる。ここで電流経路としては整流ダイオード7〜10を通る経路も存在し得るが、こちらの経路ではダイオードが2直列になり、順電圧が2倍発生することになるため、電流は環流ダイオード101に流れる。
なお、環流ダイオード101を設ける方法は環流期間中の損失を低減するために一般的に用いられる方法である。このとき変圧器6の励磁電流は一次側ないし二次側で流れつづけようとするが、一次側を流れると直流電源1の電圧が電流を減少させる方向にかかるのに対し、二次側を流れるとそれよりはるかに小さい7〜10の順電圧が2個分かかるだけなので、励磁電流は二次側を流れる。例えば環流期間に入るときに一次側で励磁電流が正極性であったとすると、二次側では励磁電流は負極性になるので変圧器6→ダイオード9→リアクトル11→負荷12→ダイオード8→変圧器6の経路で流れ、ダイオード8と9が導通する。同様に、環流期間に入るときに励磁電流が負極性であったとすると、二次側では励磁電流は正極性になるのでダイオード7と10が導通する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows its operation. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 1, 101 is a free-wheeling diode, 102 and 103 are voltage detectors, and 104 is a time difference measuring device.
In the
Here, there may be a path through the
The method of providing the
偏磁が発生していないときには励磁電流は正負均等の波形であるので、ダイオード7と10、ダイオード8と9における導通時間は均等である。一方、偏磁が発生すると導通時間が不均等となる。図2に示すように励磁電流が正に偏ると、環流期間中には常にダイオード8と9が導通することになり、ダイオード7と10、ダイオード8と9の導通時間が不均等となる。これを検出することで偏磁の発生が検出可能となる。
ダイオードの導通は各々の電流を検出することでも可能であるが、より安価に行うため、図1においてはアノード・カソード間の電圧を検出する電圧検出器102、103を設けている。これらはダイオード8および10に順電圧が発生したことを検出するもので、逆電圧の検出機能は不要である。また、順電圧の値そのものは問題にしないので、精度も必要ない。同様の理由により個々のダイオードの順電圧のばらつきも問題にならない。電圧検出器としては、抵抗の直列回路などを用いる方法、抵抗の直列回路と増幅器を用いる方法などがある。
When no magnetism has occurred, the excitation current has a positive and negative equal waveform, so that the conduction times of the
Although it is possible to conduct the diode by detecting each current,
ダイオード8および10の導通時間の差を、時間差測定器104で測定する。時間差測定器104はカウンタまたは積分器等からなる。ここで必要な値は環流期間の導通時間差であるが、定常状態において変圧器6に正の電圧を印加する期間、負の電圧を印加する期間の時間差は十分小さいので、全ての期間の導通時間差を測定しても問題ない。
時間差測定器104の測定結果に基づき、導通時間差が小さくなるようパルス幅制御器15によって半導体スイッチ素子2,5のオン時間と、半導体スイッチ素子3,4のオン時間を調整することにより偏磁が抑制される。
The difference in conduction time between the
Based on the measurement results of the time difference measuring
図3に本発明の第2の実施例を示す。図1との違いは、変圧器の2次側巻線がセンタータップとなっており、さらに整流ダイオードとしてダイオード7と9の2個を使用したセンタータップ整流回路としてあり、ダイオード7に電圧検出器103が、ダイオード9に電圧検出器102が取り付けてある点である。この構成では、環流期間は環流ダイオード101と、整流ダイオード7または9と変圧器2次巻線との直列回路が並列接続されるため、環流電流を環流ダイオードに流すために環流ダイオード101の順方向電圧は整流ダイオード7、9に比べて小さいものを選択してある。
その他の動作については図1と同様である。即ち、半導体スイッチ素子2、5がオンすると、変圧器6に電圧が印加され、変圧器6に励磁電流が流れ、さらに二次側巻線にはダイオード7が導通してリアクトル11と負荷12を通る経路で電流が流れる。次に、半導体スイッチ素子2,5をオフするとリアクトル11の平滑作用によりリアクトル11の電流が保持され、この電流は環流ダイオード101を流れる。ここで電流経路としては整流ダイオード7、9を通る経路も存在し得るが、環流ダイオード101の順電圧は、ダイオード7、9の順電圧に比べて小さく選んであるため、電流は環流ダイオード101に流れる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The difference from Fig. 1 is that the transformer secondary winding is a center tap, and further a center tap rectifier circuit using two
Other operations are the same as those in FIG. That is, when the
次に、半導体スイッチ素子3、4がオンすると、変圧器6に電圧が印加され、変圧器6に励磁電流が流れ、さらに二次側巻線にはダイオード9が導通してリアクトル11と負荷12を通る経路で電流が流れる。次に、半導体スイッチ素子3,4をオフするとリアクトル11の平滑作用によりリアクトル11の電流が保持され、この電流は環流ダイオード101を流れる。ここで電流経路としては整流ダイオード7、9を通る経路も存在し得るが、環流ダイオード101の順電圧は、ダイオード7、9の順電圧に比べて小さく選んであるため、電流は環流ダイオード101に流れる。偏磁が発生していないときには励磁電流は正負均等の波形であるので、ダイオード7の導通期間とダイオード9における導通時間は均等である。
一方、偏磁が発生すると導通時間が不均等となる。図2と同じように励磁電流が正に偏ると、環流期間中には常にダイオード9が導通することになり、ダイオード7とダイオード9の導通時間が不均等となる。これを検出することで偏磁の発生が検出可能となる。ダイオード7および9の導通時間の差を、時間差測定器104で測定する。時間差測定器104はカウンタまたは積分器等からなる。ここで必要な値は環流期間の導通時間差であるが、定常状態において変圧器6に正の電圧を印加する期間、負の電圧を印加する期間の時間差は十分小さいので、全ての期間の導通時間差を測定しても問題ない。
Next, when the
On the other hand, when the demagnetization occurs, the conduction time becomes uneven. As in FIG. 2, when the exciting current is positively biased, the diode 9 always conducts during the circulation period, and the conduction time between the
時間差測定器104の測定結果に基づき、導通時間差が小さくなるようパルス幅制御器15によって半導体スイッチ素子2,5のオン時間と、半導体スイッチ素子3,4のオン時間を調整することにより偏磁が抑制される。
Based on the measurement results of the time
本発明は、フルブリッジ形スイッチングレギュレータの偏磁防止回路に関するもので、高価な電流検出器やコンデンサ等を使用せずに変圧器の偏磁を検出できるので、フルブリッジ形インバータ回路を用い、出力に変圧器を使用するスイッチングレギュレータ、DC−DCコンバータ、高圧電源などに適用できる。 The present invention relates to a demagnetization prevention circuit of a full-bridge type switching regulator, and can detect the demagnetization of a transformer without using an expensive current detector or capacitor. It can be applied to switching regulators using DC transformers, DC-DC converters, high-voltage power supplies, and the like.
1・・・直流電源 2〜5半導体スイッチ素子 6・・・変圧器
7〜10・・・ダイオード 11・・・リアクトル 12・・・負荷
13・・・電流検出器 14・・・直流分検出器
15・・・パルス幅増幅器 101・・・環流ダイオード
102、103・・・電圧検出器 104・・・時間差測定器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply 2-5 Semiconductor switch element 6 ... Transformer 7-10 ...
DESCRIPTION OF
Claims (1)
還流期間中に前記整流回路のダイオードに励磁電流のみを流すために前記整流回路の出力に並列接続した環流ダイオードと、前記整流回路内のダイオードの少なくとも2個についてその導通を検出する導通検出手段と、前記2個のダイオードの導通時間を比較する時間比較手段とを備えたことを特徴とする直流−直流変換装置の変圧器偏磁検出装置。 Converting direct current to alternating current, connecting the input of a transformer to the output of a so-called inverter, connecting the input of a rectifier circuit consisting of a plurality of diodes to the output of the transformer, and connecting a series circuit of a reactor and a load to the output of the rectifier circuit In the DC-DC converter formed by
Wherein the wheeling diode connected in parallel to the output of the rectifier circuit, conduction detecting means for detecting the conduction for at least two diodes of the previous SL in the rectifier circuit to flow only exciting current to the diode of the rectifier circuit in refluxing period And a time comparison means for comparing the conduction times of the two diodes. A transformer demagnetization detecting device for a DC-DC converter.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09163736A (en) * | 1995-12-11 | 1997-06-20 | Sanken Electric Co Ltd | Dc-dc converter |
JPH10337021A (en) * | 1997-05-19 | 1998-12-18 | Trw Inc | Phase crossing full bridge converter accompanied with soft pwm switching |
JP2004015900A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Omron Corp | Electric power conversion system of push-pull circuit |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09163736A (en) * | 1995-12-11 | 1997-06-20 | Sanken Electric Co Ltd | Dc-dc converter |
JPH10337021A (en) * | 1997-05-19 | 1998-12-18 | Trw Inc | Phase crossing full bridge converter accompanied with soft pwm switching |
JP2004015900A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Omron Corp | Electric power conversion system of push-pull circuit |
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