JP2000125546A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JP2000125546A
JP2000125546A JP10287654A JP28765498A JP2000125546A JP 2000125546 A JP2000125546 A JP 2000125546A JP 10287654 A JP10287654 A JP 10287654A JP 28765498 A JP28765498 A JP 28765498A JP 2000125546 A JP2000125546 A JP 2000125546A
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JP
Japan
Prior art keywords
turn
switching element
suppressing means
converter
transformer
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Application number
JP10287654A
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English (en)
Inventor
Osamu Yamaguchi
修 山口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP10287654A priority Critical patent/JP2000125546A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング素子の出力電圧の時間的変化d
V/dtを下げてノイズを低減させてもスイッチング素
子の電力損失が小さく、発熱も小さいDC―DCコンバ
ータを提供することを目的とする。 【解決手段】 スイッチング素子1の制御電極に接続し
たターンオン速度抑制手段4とスイッチング素子1に並
列接続されたターンオフ速度抑制手段9により、スイッ
チング素子1のターンオン時はターンオン速度抑制手段
4によりdV/dtを制限し、ターンオフ時はターンオ
フ速度抑制手段9によりdV/dtを制限するように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧、電流を所望の
値に変換するDC−DCコンバータに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、DC−DCコンバータでは図5に
示すように、スイッチング素子として例えば、MOSF
ET1(以下、FETと記載する)のドレイン102を
トランス2の一次巻線に接続し、発振制御回路3の出力
で抵抗器11を通して、制御電極であるゲート101を
ハイ,ローレベルに変化させることにより、FET1を
オン,オフさせ、FET1がオンの時トランス2に蓄え
られたエネルギーをFET1がオフになったとき二次巻
線202に放出させ、ダイオード6とコンデンサ7で平
滑し、負荷10に供給するという動作を繰り返すことに
より電力変換を行う。
【0003】そして出力電圧は電圧検出回路8で所定の
値より高いか低いかが検出され、その結果を発振制御回
路3にフィードバックすることにより、出力電圧が所定
の値より低いときは発振制御回路3はFET1に対しオ
ンの期間を増加させ、逆に出力電圧が所定の値より高い
ときは発振制御回路3はFET1のオン期間を短くする
ように出力のパルス幅を変化させることで出力電圧を所
定の値に制御する。
【0004】そしてFET1のゲート101と発振制御
回路3との間に直列接続された抵抗器11によりドレイ
ン電圧の時間的変化dV/dtを抑制することによりノ
イズを低減していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す従来のDC−DCコンバータ回路では、図6に示す
要部波形図でわかるようにゲート部の抵抗値を大きくし
て、dV/dtを小さくし、ノイズを下げようとするほ
ど図6(e)に示すようにターンオフ時にドレイン電圧
×ドレイン電流で生じる電力損失の持続する時間が長く
なるため、スイッチング素子であるFETの発熱が大き
くなり、そのままでは信頼性が低下するため、FETに
大型の放熱器を使用しなければならず、結果としてDC
−DCコンバータが大型になったり、コストが高くなる
などした。
【0006】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、スイッチング素子の出力電圧の時間的変
化dV/dtを下げてノイズを低減させてもスイッチン
グ素子の電力損失が小さく、発熱も小さいDC−DCコ
ンバータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、スイッチング素子のターンオン時は制御
電極に直列接続されたターンオン速度抑制手段でdV/
dtを制限し、ターンオフ時はスイッチング素子または
トランスに並列に接続されたターンオフ速度抑制手段に
よりdV/dtを抑制するようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、一次巻線および二次巻線を有するトランスと、前
記トランスの一次巻線に直列接続されたスイッチング素
子と、前記スイッチング素子に並列接続されたターンオ
フ速度抑制手段と、前記スイッチング素子のスイッチン
グを制御する発振制御回路と前記スイッチング素子の制
御電極と前記発振制御回路との間に接続されたターンオ
ン速度抑制手段を具備することを特徴とするDC−DC
コンバータである。
【0009】また、一次巻線および二次巻線を有するト
ランスと、前記トランスの一次巻線に直列接続されたス
イッチング素子と、前記トランスの一次巻線に並列接続
されたターンオフ速度抑制手段と、前記スイッチング素
子のスイッチングを制御する発振制御回路と前記スイッ
チング素子の制御電極と前記発振制御回路との間に接続
されたターンオン速度抑制手段を具備することを特徴と
するDC−DCコンバータである。
【0010】このように、スイッチング素子が導通して
いる間にトランスにエネルギーが蓄えられ、スイッチン
グ素子が遮断すると蓄えられたエネルギーを出力側に放
出するという動作を繰り返すことで電力変換を行う。従
って、スイッチング素子であるFETの導通開始時、つ
まりターンオン時はトランスに蓄積されたエネルギーが
ほとんど放出されてしまっている状態であるため、ゲー
トに直列に接続されたターンオン速度抑制手段でゲート
電流を制限し、ドレインのdV/dtを小さくして遷移
時間を長くしてもドレイン電流がほとんど流れていない
ため電力損失はごくわずかで済む。逆にFETの遮断開
始時、つまりターンオフ時はトランスにエネルギーが最
大限に蓄えられた状態であるからドレイン電流がかなり
大きくなっており、ここでゲート抵抗を大きくしてドレ
インのdV/dtを小さくして遷移時間を長くすると、
FETに多大な電力損失が発生してしまう。そこでター
ンオフ時はゲート部のターンオン速度制御手段はゲート
電流を大きくしてゲートに蓄積された電荷を素早く引き
出すとともにドレインに接続されたターンオフ速度抑制
手段の内部のコンデンサによってdV/dtを抑制する
ことにより、ターンオフ期間中、ターンオフ速度抑制手
段の内部のコンデンサにトランスの電流が流れ、FET
にはほとんどドレイン電流が流れないようになるため、
FETの電力損失はわずかで済むことになる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】(実施例1)図1において、1はスイッチ
ング素子であるFET、2はトランスである。制御電極
であるFETのゲート101にはターンオン速度抑制手
段4の出力402が接続されている。ターンオン速度抑
制手段4は、ダイオード41と抵抗器42,43で構成
されている。FETのドレイン102とソース103間
にはコンデンサ92とダイオード91と抵抗器93で構
成されるターンオフ速度抑制手段9が並列に接続されて
いる。
【0013】図2は実施例1の要部波形を示しており、
(a),(b),(c),(d),(e),(f)はそ
れぞれ発振制御手段出力、FETゲート電圧、FETド
レイン電圧、FETドレイン電流、ターンオフ速度抑制
手段電流、FETドレイン電力損失を表している。
【0014】ここで動作について説明すると、FETの
ゲート101は発振制御回路3より出力されたパルスに
よりターンオン速度抑制手段4を通して駆動される。タ
ーンオン時はダイオード41が遮断状態になるため、タ
ーンオフ時に比べゲートに流れる電流が制限され、ドレ
イン電圧の時間的変化dV/dtは図2(c)のように
所定の値以下に制限される。ターンオフ時はダイオード
41が導通状態になるため、ターンオン速度抑制手段4
は抵抗器42,43を通して比較的速くゲート電荷を引
き出し、FETを速く遮断しようとするが、FETと並
列に接続されたターンオフ速度抑制手段9のダイオード
91が導通し、このダイオードを通してコンデンサ92
に充電電流が流れ、図2(c)のようにドレイン電圧の
dV/dtはターンオン時と同様に所定の値に制限され
る。
【0015】このようにターンオフ速度抑制手段9によ
りターンオフ時のdV/dtを制限するようにしたこと
でターンオフの遷移期間中、ドレイン電流をごくわずか
な値に抑えることができるため、FETの電力損失自体
もわずかで済み、結果としてFETの電力損失、つまり
発熱を最小限に抑えながらターンオン時とターンオフ時
両方のドレイン電圧の時間的変化dV/dtを抑制して
ノイズの発生を低減したDC−DCコンバータが実現可
能となる。
【0016】(実施例2)図3は、実施例1の構成にお
けるターンオフ速度抑制手段の接続されるポイントが異
なるもので、実施例1ではスイッチング素子1であるF
ETのドレインとソース間に並列接続したターンオフ速
度抑制手段9を、本実施例2では、トランス2の一次巻
線に並列に接続したものであり、実施例1と同等の効果
を得ることができる。
【0017】(実施例3)図4は、他の実施例としてス
イッチング素子1にIGBTを用いたもので、制御電極
であるIGBTのゲートにはダイオード41と抵抗器4
2,43で構成されるターンオン速度抑制手段4が接続
されている。IGBTと並列にコンデンサ92とダイオ
ード91と抵抗器93で構成されるターンオフ速度抑制
手段9が接続されている。
【0018】IGBTのターンオン時はターンオン速度
抑制手段4では抵抗器42,43を通して比較的ゆっく
りゲートを通電し、ターンオフ時は抵抗器43、ダイオ
ード41を通してゲート電荷を取り出し、IGBTをす
ばやく遮断しようとする。
【0019】一方、ターンオフ速度抑制手段9ではIG
BTのターンオン時はダイオード91が遮断状態になる
ため抵抗器93を通してゆっくりコンデンサ92は放電
されるが、IGBTがターンオフする場合にはダイオー
ド91は導通状態になり、IGBTがすばやく遮断しよ
うとするがコンデンサ92には大きな充電電流が流れ、
コレクタ電圧の時間的変化dV/dtを制限する。結果
としてIGBTの電力損失、つまり発熱を最小限に抑え
ながらターンオン時とターンオフ時両方のドレイン電圧
の時間的変化dV/dtを抑制してノイズの発生を低減
したDC−DCコンバータが実現可能となる。
【0020】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように本発明
によれば、スイッチング素子に電流がほとんど流れてい
ないターンオン時は制御電極に接続されたターンオン速
度抑制手段でスイッチング素子のdV/dtを抑制し、
トランスにかなり電流が流れているターンオフ時にはス
イッチング素子に流れる電流をターンオフ速度抑制手段
にバイパスさせてdV/dtを抑制することにより、ス
イッチング素子に流れる電流を小さくできるため、結果
としてスイッチング素子の発熱を最小限に抑えながらd
V/dtを低下させてノイズを低減することができ、実
用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のDC−DCコンバータの構
成図
【図2】実施例1のDC−DCコンバータの要部波形図
【図3】本発明の実施例2のDC−DCコンバータの構
成図
【図4】本発明の実施例3のDC−DCコンバータの構
成図
【図5】従来のDC−DCコンバータの構成図
【図6】従来のDC−DCコンバータの要部波形図
【符号の説明】
1 スイッチング素子 2 トランス 3 発振制御回路 4 ターンオン速度抑制手段 41 ダイオード 42,43 抵抗器 9 ターンオフ速度抑制手段 91 ダイオード 92 コンデンサ 93 抵抗器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次巻線および二次巻線を有するトラン
    スと、前記トランスの一次巻線に直列接続されたスイッ
    チング素子と、前記スイッチング素子に並列接続された
    ターンオフ速度抑制手段と、前記スイッチング素子のス
    イッチングを制御する発振制御回路と前記スイッチング
    素子の制御電極と前記発振制御回路との間に接続された
    ターンオン速度抑制手段を具備することを特徴とするD
    C−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 ターンオフ速度抑制手段はコンデンサと
    抵抗器とダイオードにより構成される請求項1記載のD
    C−DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 ターンオン速度抑制手段は抵抗器とダイ
    オードより構成される請求項1記載のDC−DCコンバ
    ータ。
  4. 【請求項4】 一次巻線および二次巻線を有するトラン
    スと、前記トランスの一次巻線に直列接続されたスイッ
    チング素子と、前記トランスの一次巻線に並列接続され
    たターンオフ速度抑制手段と、前記スイッチング素子の
    スイッチングを制御する発振制御回路と前記スイッチン
    グ素子の制御電極と前記発振制御回路との間に接続され
    たターンオン速度抑制手段を具備することを特徴とする
    DC−DCコンバータ。
  5. 【請求項5】 ターンオフ速度抑制手段はコンデンサと
    抵抗器とダイオードにより構成される請求項4記載のD
    C−DCコンバータ。
  6. 【請求項6】 ターンオン速度抑制手段は抵抗器とダイ
    オードより構成される請求項4記載のDC−DCコンバ
    ータ。
JP10287654A 1998-10-09 1998-10-09 Dc−dcコンバータ Pending JP2000125546A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010178555A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsumi Electric Co Ltd Dc−dcコンバータおよびスイッチング制御回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010178555A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsumi Electric Co Ltd Dc−dcコンバータおよびスイッチング制御回路

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