(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と前記交流電源に並列に接続された第１と第２のコンデンサからなる直列回路と、前記交流電源に並列に接続された第１と第２の双方向スイッチ回路からなる直列回路と、前記第１と第２のコンデンサの中点と前記第１と第２の双方向スイッチ回路の中点との間に接続されたトランスの１次巻線と、前記１次巻線に電磁的に結合している２次巻線と、前記２次巻線に接続された負荷と、前記第１と第２の双方向スイッチ回路を交互にオン・オフをさせるデュアル発振制御回路を備えた電子トランスにおいて、前記第１の双方向スイッチ回路は互いに反対向きに直列接続された第１と第２のＭＯＳＦＥＴからなり、前記第２の双方向スイッチ回路は互いに反対向きに直列に接続された第３と第４のＭＯＳＦＥＴからなり、前記交流電源の電圧の正弦波の正の半波と負の半波を検出して信号を出力する交流位相識別回路を付加して、前記交流位相識別回路が正の半波を検出したときに発生する信号を前記第１のＭＯＳＦＥＴと前記第３のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記デュアル発振制御回路の信号とＯＲ接続で加え、前記交流位相識別回路が負の半波を検出したときに発生する信号を前記第２のＭＯＳＦＥＴと前記第４のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記デュアル発振制御回路の信号とＯＲ接続で加え、これによって交流電流を直接スイッチングできることを特徴とする電子トランス。
【請求項２】
請求項１において、前記２次巻線の一方の端子と前記負荷の一方の端子の間に第５のＭＯＳＦＥＴを直列に挿入し、前記２次巻線の別の一方の端子と前記負荷の別の一方の端子の間に第６のＭＯＳＦＥＴを直列に挿入し、前記２次巻線の別の一方の端子と前記負荷の一方の端子の間に第７のＭＯＳＦＥＴを接続し、前記２次巻線の一方の端子と前記負荷の別の一方の端子の間に第８のＭＯＳＦＥＴを接続し、前記第５のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記第１のＭＯＳＦＥＴのゲートにＯＲ接続で加える２つの信号をＡＮＤ接続で加え、前記第６のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記第２のＭＯＳＦＥＴのゲートにＯＲ接続で加える２つの信号をＡＮＤ接続で加え、前記第７のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記第３のＭＯＳＦＥＴのゲートにＯＲ接続で加える２つの信号をＡＮＤ接続で加え、前記第８のＭＯＳＦＥＴのゲートに前記第４のＭＯＳＦＥＴのゲートにＯＲ接続で加える２つの信号をＡＮＤ接続で加えることを特徴とする電子トランス。
【請求項３】
前記第１から第８のＭＯＳＦＥＴの一部、または全部をＩＧＢＴに置き換え、かつ、前記ＩＧＢＴに並列にダイオードを各々接続したことを特徴とする請求項２記載の電子トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はスイッチング電源に関し、特に交流電流を直接スイッチングする電源に関する。
【背景技術】
【０００２】  商用のＡＣ１００Ｖから絶縁された交流電圧を作る最も簡単な方法はＡＣトランスを用いることであるが、トランスのサイズを小さくするために、図６に示したように交流をいったん直流に変換してその直流をスイッチングして高周波電流を作り、高周波用のトランスを介して絶縁された電圧を作る方法がとられている。このトランスを電子トランスと呼んでいる。
従来の電子トランスはブリッジ整流器によって交流をいったん直流に交換しているが、ブリッジ整流器による電圧ドロップが約２Ｖになり、これが電子トランスの効率を下げている原因の１つになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、交流をいったん直流にすることなく、交流を直接スイッチングすることによって、従来効率をを下げていたブリッジ整流器の損失をゼロにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、交流を直接スイッチングするために、２つのＭＯＳＦＥＴからなる双方向スイッチを２つ用いて、交流の正弦波の正負を検出して得られる信号と高周波の信号を合成してＭＯＳＦＥＴのゲートに加えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】  本発明の電子トランスはブリッジ整流器の損失をゼロにできるので効率が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】  図１は請求項１記載の発明の実施例を示す回路図である。
図において、９は交流位相識別回路で交流電圧が正弦波の正の位相にあるときは端子Ｐからパルスを出力し、負の位相にあるときは端子Ｓからパルスを出力する。１０はデュアル発振制御回路で、端子Ｕと端子Ｖからは交互にパルスを出力する。各々のパルスの幅は同じである。また、ＵとＶのいずれもパルスを発しないディレイタイムが存在していても良い。１１から１４はＯＲ回路である。
交流位相識別回路とデュアル発振制御回路のパルスが出力されている間を１として、パルスを出力していない間を０として、各々のパルスと４から７のＭＯＳＦＥＴがとり得るオン・オフの状態を表１にまとめた。【０００８】
【表１】
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0004811720.tif 000003
【０００９】  表１はＭＯＳＦＥＴのオンを１、オフを０で表している。交流位相識別回路の出力はＰが１ならばＳは０であり、Ｐが０ならばＳは１である。デュアル発振制御回路はＵが１ならばＶは０であり、Ｖが１ならばＵが０である。また、Ｕが０でＶも０という状態もある。
表１の状態Ａでは交流電源からＭＯＳＦＥＴ４及び５とトランス８の１次巻線８ａとコンデンサ３を通る電流が流れ、トランス８の２次巻線８ｂを介して負荷１５に電力が供給される。状態Ｂになると交流電源からの電流は止まり、トランス８にたまった励磁エネルギは、オン状熊のＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ６のボディダイオードとコンデンサ３を通って放出されコンデンサ３に電荷となって回生される。状態Ｃになると交流電源からコンデンサ２とトランス８の１次巻線８ａとＭＯＳＦＥＴ６と７を通る電流が流れ、トランス８の２次巻線８ｂを介して負荷１５に電力が供給される。状態Ｄでは交流電源からの電流は止まり、トランス８にたまった励磁エネルギはオン状態のＭＯＳＦＥＴ５とＭＯＳＦＥＴ４のボディダイオードとコンデンサ２を通り放出され、コンデンサ２に電荷となって回生される。このように状態を繰り返して交流電源からの電流は直接スイッチングされて、トランス８を介して負荷に供給される。交流電源に流れる電流と負荷に流れる電流の波形を図２に示す。
トランス８が電力を通過させる際にトランス８にたまる余計なエネルギである励磁エネルギは回生されるので損失にならない。【００１０】  図３は請求項２記載の発明の実施例を示す回路図である。交流電源１からトランス８の１次巻線８ａまでは図１と同じである。
図において、１６から１９はＭＯＳＦＥＴでそれらのゲートには交流位相識別回路９とデュアル発振制御回路１０のパルスが、２０から２３のＡＮＤ回路を介して供給されている。
図３の回路において、交流位相識別回路９とデュアル発振制御回路１０のパルスに対するＭＯＳＦＥＴ１１から１４及びＭＯＳＦＥＴ２０から２３のオン・オフ状態をまとめたものを表２に示す。【００１１】
【表２】
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【００１２】  表２の状態Ａでは実施例の図１で説明したようにトランス８の１次巻線８ａに電流が流れているが、ＭＯＳＦＥＴ１６がオン状態であるため、電流は２次巻線８ｂからＭＯＳＦＥＴ１７のボディダイオードとオン状態のＭＯＳＦＥＴ１６を介して負荷に供給される。状態ＢではＭＯＳＦＥＴ１６から１９がオフであるから負荷に電流は供給されない。状態Ｃではトランス８の１次巻線８ａに状態Ａのときとは反対方向に電流が流れるが、ＭＯＳＦＥＴ１８がオン状態であるため、２次巻線８ｂの電流はＭＯＳＦＥＴ１９のボディダイオードとオン状態のＭＯＳＦＥＴ１８を介して負荷に供給される。負荷に流れる電流の方向は状態Ａのときと同じである。
すなわち、負荷に流れる電流は交流の位相と一致するようになる。図４は交流電源に流れる電流と負荷に流れる電流の波形を示している。
負荷の前に高周波を取り除くフィルタを挿入することによって、負荷に流れる電流は正弦波になる。
図５は請求項３記載の発明の実施例を示す回路図である。図３のＭＯＳＦＥＴ４から７及び１６から１９をＩＧＢＴとダイオードの組み合わせによって置き換えたものである。動作は図３の回路図と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００１３】  交流を直接スイッチングすることによりブリッジ整流器を取り除くことができ、その分損失が減るので効率が改善される。また、負荷に供給する電流を交流にすることが容易にできるので、従来の商用トランスに置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  請求項１記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図２】  図１の電流波形を示す波形図である。
【図３】  請求項２記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図４】  図４の電流波形を示す波形図である。
【図５】  請求項３記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図６】  従来方式の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１５】１  交流電源
２、３  コンデンサ
４  第２のＭＯＳＦＥＴ
５  第１のＭＯＳＦＥＴ
６  第４のＭＯＳＦＥＴ
７  第３のＭＯＳＦＥＴ
８  トランス
８ａ  １次巻線
８ｂ  ２次巻線
９  交流位相識別回路
１０  デュアル発振制御回路
１１、１２、１３、１４  ＯＲ回路
１５  負荷
１６  第５のＭＯＳＦＥＴ
１７  第６のＭＯＳＦＥＴ
１８  第７のＭＯＳＦＥＴ
１９  第８のＭＯＳＦＥＴ
２０、２１、２２、２３  ＡＮＤ回路
２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１  ＩＧＢＴ
３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９  ダイオード
１０１  ブリッジ整流器
１０２、１０３  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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