(54)【考案の名称】省エネ型電力変換装置

(73)【実用新案権者】群光電能科技股▲ふん▼有限公司

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、電力変換装置に関し、特に、省エネ型電力変換装置に関する。

【従来の技術】

【0002】
図2を参照する。図2は、従来の電力変換装置を示すブロック図である。図2に示す従来の電力変換装置50は、電源供給装置20と負荷装置30との間に適用される。従来の電力変換装置50は、例えば、フライバックコンバータ(flyback converter)である。
【0003】
図2に示す従来の電力変換装置50は、変圧器102、第1のスイッチユニット104、第1のスイッチコントローラ114、ダイオード52及び出力端コンデンサ118を具える。変圧器102は、変圧器一次側120及び変圧器二次側122を有する。
【0004】
変圧器一次側120は、電源供給装置20及び第1のスイッチユニット104に電気的に接続される。第1のスイッチコントローラ114は、第1のスイッチユニット104に電気的に接続される。ダイオード52は、変圧器二次側122、出力端コンデンサ118及び負荷装置30に電気的に接続される。
【0005】
第1のスイッチユニット104がオンになる(第1のスイッチコントローラ114によって制御される)と、変圧器一次側120が蓄電し始める。第1のスイッチユニット104がオフになる(第1のスイッチコントローラ114によって制御される)と、変圧器二次側122は、ダイオード52を介して電流を放出し始める。以上は、一般のフライバックコンバータの基本的な作動原理である。
【0006】
上述の従来の電力変換装置50は、構造が非常に簡単であるが、ダイオード52の電力損失が大きすぎるという欠点を有する。
【0007】

【効果】

【0011】
スイッチサブユニットの電力損失は、ダイオードサブユニット(又は一般のダイオード)の電力損失より小さいため、省エネ型電力変換装置の電力損失は、図2に示す従来の電力変換装置の電力損失(電流がダイオードを流れる)より小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本考案の省エネ型電力変換装置を示すブロック図である。
【図2】従来の電力変換装置を示すブロック図である。

【0013】
図1を参照する。図1は、本考案の省エネ型電力変換装置を示すブロック図である。本考案の省エネ型電力変換装置10は、電源供給装置20と負荷装置30との間に適用される。
【0014】
本考案の省エネ型電力変換装置10は、変圧器102、第1のスイッチユニット104、第2のスイッチユニット106、比較ユニット108、電流検出器110、抵抗112、第1のスイッチコントローラ114、入力端コンデンサ116及び出力端コンデンサ118から構成する。
【0015】
変圧器102は、変圧器一次側120及び変圧器二次側122を具える。第2のスイッチユニット106は、ダイオードサブユニット124及びスイッチサブニット126を具え、比較ユニット108は、比較ユニット出力端128、比較ユニット第1入力端130及び比較ユニット第2入力端132を具える。
【0016】
変圧器一次側120は、電源供給装置20に電気的に接続される。第1のスイッチユニット104は、変圧器一次側120に電気的に接続される。ダイオードサブユニット124は、変圧器二次側122に電気的に接続される。スイッチサブユニット126は、変圧器二次側122及びダイオードサブユニット124に電気的に接続される。
【0017】
比較ユニット出力端128は、スイッチサブユニット126に電気的に接続される。電流検出器110は、ダイオードサブユニット124、スイッチサブユニット126、比較ユニット第1入力端130、比較ユニット第2入力端132及び負荷装置30に電気的に接続される。
【0018】
抵抗112は、比較ユニット第1入力端130、比較ユニット第2入力端132及び電流検出器110に電気的に接続される。第1のスイッチコントローラ114は、第1のスイッチユニット104に電気的に接続される。入力端コンデンサ116は、電源供給装置20及び変圧器一次側120に電気的に接続される。出力端コンデンサ118は、電流検出器110及び負荷装置30に電気的に接続される。
【0019】
一般のフライバックコンバータの基本的な作動原理を以下に示す。第1のスイッチユニット104がオンになる(第1のスイッチコントローラ114によって制御される)と、変圧器一次側120が蓄電し始める。第1のスイッチユニット104がオフになる(第1のスイッチコントローラ114によって制御される)と、変圧器二次側122は、ダイオードサブユニット124を介して負荷装置30に二次側電流40を伝送する(即ち、電力を供給する)。
【0020】
本考案の省エネ型電力変換装置の作動原理を以下に示す。第1のスイッチユニット104がオフになる(第1のスイッチコントローラ114によって制御される)と、変圧器二次側122は、ダイオードサブユニット124を介して電流検出器110に二次側電流40を伝送する。即ち、第1のスイッチユニット104がオフになると、変圧器二次側122は、ダイオードサブユニット124を介して電流を放出する。
【0021】
電流検出器110は、二次側電流40を検出すると、比較ユニット108及び抵抗112に伝送する。電流検出器110は、二次側電流40を小電流に変換する(これに限定されない)。抵抗112は、二次側電流40(又は上記の小電流)を電圧に変換して比較ユニット108に進入させるために用いられる。
【0022】
比較ユニット第1入力端130と比較ユニット第2入力端132との電圧差に基づき、比較ユニット108は、比較ユニット出力端128を介してスイッチサブユニット126をオンにする(例えば、高電位を出力する)。これにより、スイッチサブユニット126に二次側電流40が流れるようになる。即ち、二次側電流40は、ダイオードサブユニット124に流れなくなる。
【0023】
スイッチサブユニット126の電力損失は、ダイオードサブユニット124(又は一般のダイオード)の電力損失より小さいため、節約型電力変換装置10の電力損失は、図2に示す従来の電力変換装置50の電力損失(電流がダイオード52を流れる)より小さくなる。
【0024】
電流検出器110は、変流器(current transformer)又はホール効果電流変換器(Hall effect current transducer)である(これらに限定されない)。比較ユニット108は、コンパレータ、電力増幅器比較回路又は差動比較回路である(これらに限定されない)。
【0025】
比較ユニット108がコンパレータである場合、比較ユニット出力端128は、コンパレータ出力端である。比較ユニット第1入力端130は、コンパレータ非逆相入力端である。比較ユニット第2入力端132は、コンパレータ逆相入力端である。
【0026】
第1のスイッチユニット104は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(metal oxide semiconductor field effect transistor:以下MOSFETと称す)、IGBT(insulation gate bipolar transistor)、シリコン制御整流素子(silicon controlled rectifier:SCR)である(これらに限定されない)。
【0027】
変圧器102は、フライバックトランス(flyback transformer)、フォワードトランス(forward transformer)、インダクタ−インダクタ−コンデンサ共振トランス(inductor−inductor−capacitor resonant transformer:一般にLLC共振トランスと称す)又はプッシュプルトランス(push pull transformer)である(これらに限定されない)。
【0028】
第2のスイッチユニット106は、ダイオードが内蔵された電子素子、或いは、ダイオードが内蔵されない電子素子である。
【0029】
第2のスイッチユニット106がダイオードが内蔵された電子素子である場合、第2のスイッチユニット106は、MOSFETである(これに限定されない)。
【0030】
第2のスイッチユニット106がダイオードが内蔵されない電子素子である場合、スイッチサブユニット126は、バイポーラ接合トランジスタ(bipolar junction transistor:一般にBJTと称す)、IGBT又はシリコン制御整流素子である(これらに限定されない)。また、ダイオードサブユニット124は、ダイオードである(これに限定されない)。
【0031】
第2のスイッチユニット106及び電流検出器110は、変圧器二次側122の低圧側に設置してもよい。
【0032】
本考案は、以下(1)及び(2)に示す特徴を有する。
【0033】
(1)第1のスイッチユニット104がオフになると、変圧器二次側122は、ダイオードサブユニット124を介して電流検出器110に二次側電流40を伝送する。電流検出器110は、二次側電流40を検出すると、比較ユニット108及び抵抗112に伝送する。比較ユニット108は、スイッチサブユニット126をオンにする。これにより、二次側電流40は、スイッチサブユニット126を流れるようになる。
【0034】
(2)スイッチサブユニット126の電力損失は、ダイオードサブユニット124(又は一般のダイオード)の電力損失より小さいため、省エネ型電力変換装置10の電力損失は、図2に示す従来の電力変換装置50の電力損失(電流がダイオード52を流れる)より小さくなる。
【0035】
以上の説明は、本考案の好適な実施形態を示すものであり、本考案の実施範囲を限定するものではない。即ち、本考案の実用新案登録請求の範囲に基づく同等効果である変更、修飾などは、全て本考案の保護範囲に含まれる。説明したことから分かるように、本考案は、産業上の利用性、新規性及び進歩性を有する。また、本考案の構造は、同類製品中において見られない上、公開使用されていない。
【0036】
10 省エネ型電力変換装置
20 電源供給装置
30 負荷装置
40 二次側電流
50 従来の電力変換装置
52 ダイオード
102 変圧器
104 第1のスイッチユニット
106 第2のスイッチユニット
108 比較ユニット
110 電流検出器
112 抵抗
114 第1のスイッチコントローラ
116 入力端コンデンサ
118 出力端コンデンサ
120 変圧器一次側
122 変圧器二次側
124 ダイオードサブユニット
126 スイッチサブユニット
128 比較ユニット出力端
130 比較ユニット第1入力端
132 比較ユニット第2入力端

(57)【要約】

【課題】電力損失の小さな省エネ型電力変換装置を提供する。【解決手段】第1のスイッチユニット104、変圧器一次側120、二次側122、ダイオードサブユニット124、スイッチサブユニット126、比較ユニット108、電流検出器110及び抵抗112を含む。第1のスイッチユニット104がオンになると変圧器一次側120が蓄電し始める。第1のスイッチユニットがオフになると、変圧器二次側122は、ダイオードサブユニット124を介して電流検出器110に二次側電流40を伝送する。電流検出器は二次側電流を検出すると、比較ユニット108及び抵抗112に伝送する。抵抗は、二次側電流を電圧に変換して比較ユニットに進入させる。比較ユニットがスイッチサブユニット126をオンにすることで、二次側電流はダイオードサブユニット124よりも電力損失の小さなスイッチサブユニットが流れる。


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