JP2002272096A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter

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JP2002272096A
JP2002272096A JP2001064450A JP2001064450A JP2002272096A JP 2002272096 A JP2002272096 A JP 2002272096A JP 2001064450 A JP2001064450 A JP 2001064450A JP 2001064450 A JP2001064450 A JP 2001064450A JP 2002272096 A JP2002272096 A JP 2002272096A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent current in a main switch from saturating by surely discharging residual energy in a transformer in a DC-DC converter. SOLUTION: The DC-DC converter has a transformer 3 having primary, secondary, and auxiliary coils N1, N2, and N3, a main switching transistor Q1 connected to the primary coil N1 in series, a rectifier/filter circuit connected to the secondary coil N3, and a control circuit 2 for carrying out PWM control of the main switching transistor Q1 by the output voltage of the rectifier/filter circuit. The auxiliary coil N3 is connected to local power supply means (D3 and C3) that utilize excitation energy of the transformer 3 for supplying a local power supply. Also, the auxiliary coil is connected to forced drive circuits (R1, R2, and Q4) that forcedly turn off a main switch 1 even if a signal for turning on the main switch 1 is outputted from the control circuit 2 when the generation of voltage due to the residual energy is detected.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器(携
帯電話機、PHS電話機、遊技機、パーソナルコンピュ
ータ等)に利用可能なDC−DCコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter that can be used for various electronic devices (mobile phones, PHS phones, game machines, personal computers, etc.).

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来例について説明する。2. Description of the Related Art A conventional example will be described below.

【0003】§1:従来例1の説明 従来例1の回路図を図4に示す。従来例1はフォワード
型DC−DCコンバータの1例である。この回路は、定
電圧回路1と、制御回路2と、トランジスタQ2、Q3
からなるドライバと、トランス3と、主スイッチングト
ランジスタQ1と、コンデンサC1、C2と、ダイオー
ドDr、D1、D2と、コイルL1と、入力端子T1、
T2と、出力端子T3、T4等を備えている。
§1: Description of Conventional Example 1 FIG. 4 shows a circuit diagram of Conventional Example 1. Conventional example 1 is an example of a forward type DC-DC converter. This circuit comprises a constant voltage circuit 1, a control circuit 2, and transistors Q2 and Q3.
, A transformer 3, a main switching transistor Q1, capacitors C1, C2, diodes Dr, D1, D2, a coil L1, an input terminal T1,
T2 and output terminals T3, T4, and the like.

【0004】なお、前記トランジスタQ1はNチャンネ
ルMOS−FET(MOS型電界効果トランジスタ)、
Q2、Q3はバイポーラ型トランジスタである。また、
この例では、入力端子T1に直流入力電圧+Vinを印加
し、入力端子T2をGNDに接続して運用する。
The transistor Q1 is an N-channel MOS-FET (MOS type field effect transistor),
Q2 and Q3 are bipolar transistors. Also,
In this example, a DC input voltage + V in is applied to the input terminal T1, operated by connecting to the GND input terminal T2.

【0005】そして、トランス3には1次巻線N1と、
2次巻線N2と、リセット巻線Nrを備え、トランス3
の1次巻線N1と直列に主スイッチングトランジスタQ
1(主スイッチ)が接続されている。また、コンデンサ
C1は入力端子T1、T2間に接続され、コンデンサC
2は出力端子T3、T4間に接続されている。
The transformer 3 has a primary winding N1 and
The transformer 3 includes a secondary winding N2 and a reset winding Nr.
Main switching transistor Q in series with the primary winding N1 of
1 (main switch) is connected. The capacitor C1 is connected between the input terminals T1 and T2,
2 is connected between the output terminals T3 and T4.

【0006】制御回路2は、コンデンサC2の電圧を入
力して主スイッチングトランジスタQ1に対するPWM
制御(PWM:パルス幅変調)を行う回路である。トラ
ンジスタQ2、Q3は、制御回路2から出力されるPW
Mパルスによりオン/オフ駆動され、主スイッチングト
ランジスタQ1のゲート電圧を制御するドライバであ
る。定電圧回路1は、シリーズレギュレータ等で構成さ
れ、入力電圧+Vin(例えば、DC50V)から直流定
電圧Vcc(例えば、DC10V)を発生させ、制御回路
2やドライバ(トランジスタQ2、Q3)にローカル電
源として供給するものである。
[0006] The control circuit 2 receives the voltage of the capacitor C2 and applies a PWM to the main switching transistor Q1.
This is a circuit that performs control (PWM: pulse width modulation). The transistors Q2 and Q3 are connected to the PW output from the control circuit 2.
The driver is turned on / off by the M pulse and controls the gate voltage of the main switching transistor Q1. The constant voltage circuit 1 is composed of a series regulator or the like, generates a DC constant voltage V cc (for example, DC 10 V) from an input voltage + V in (for example, DC 50 V), and locally generates the DC voltage to the control circuit 2 and the drivers (transistors Q 2 and Q 3). It is supplied as power.

【0007】トランス3の2次巻線N2に接続されたダ
イオードD1、D2、コイルL1、コンデンサC2から
なる回路は整流平滑回路であり、この整流平滑回路の出
力は、出力端子T3、T4から得られるようになってい
る。この場合、出力端子T3の電圧は+Vout 、出力端
子T4の電圧は−Vout とする。
A circuit composed of diodes D1, D2, a coil L1, and a capacitor C2 connected to the secondary winding N2 of the transformer 3 is a rectifying / smoothing circuit. The output of this rectifying / smoothing circuit is obtained from output terminals T3, T4. It is supposed to be. In this case, the voltage of the output terminal T3 is + V out, the voltage of the output terminal T4 is a -V out.

【0008】そして、制御回路2は、前記整流平滑回路
の出力電圧(出力端子T3、T4間の電圧)を入力し、
ドライバ(Q2、Q3)を介して主スイッチングトラン
ジスタQ1に対するPWM制御を行うように構成されて
いる。
The control circuit 2 receives the output voltage of the rectifying / smoothing circuit (the voltage between the output terminals T3 and T4),
It is configured to perform PWM control on the main switching transistor Q1 via drivers (Q2, Q3).

【0009】この場合、ドライバでは制御回路2から出
力されたPWMパルスがハイレベルの時はトランジスタ
Q2がオン、Q3がオフとなって主スイッチングトラン
ジスタQ1のゲートにハイレベルの電圧(略+Vcc)を
印加し、PWMパルスがローレベルの時はトランジスタ
Q2がオフ、Q3がオンとなって主スイッチングトラン
ジスタQ1のゲートにローレベルの電圧(略GND電
位)を印加する。
In this case, in the driver, when the PWM pulse output from the control circuit 2 is at a high level, the transistor Q2 is turned on and Q3 is turned off, so that a high-level voltage (approximately + Vcc ) is applied to the gate of the main switching transistor Q1. When the PWM pulse is at a low level, the transistor Q2 is turned off and Q3 is turned on to apply a low-level voltage (approximately GND potential) to the gate of the main switching transistor Q1.

【0010】そして、主スイッチングトランジスタQ1
のゲートにハイレベルの電圧が印加すると主スイッチン
グトランジスタQ1はオンとなり、ローレベルの電圧が
印加すると主スイッチングトランジスタQ1はオフとな
る。
The main switching transistor Q1
When a high-level voltage is applied to the gate of the switch, the main switching transistor Q1 is turned on, and when a low-level voltage is applied, the main switching transistor Q1 is turned off.

【0011】前記回路の動作は次の通りである。入力端
子T2をGNDに接続し、入力端子T1に入力電圧+V
inを印加すると、この入力電圧+Vinにより、定電圧回
路1から電圧Vccを発生し、制御回路2やトランジスタ
Q2、Q3に印加する。そして、制御回路2のPWM制
御によりトランジスタQ2、Q3がオン/オフ駆動さ
れ、それに伴って主スイッチングトランジスタQ1がオ
ン/オフ駆動される。
The operation of the above circuit is as follows. The input terminal T2 is connected to GND, and an input voltage + V is applied to the input terminal T1.
The application of in, by the input voltage + V in, generates a voltage V cc from the constant voltage circuit 1, applied to the control circuit 2 and the transistor Q2, Q3. The transistors Q2 and Q3 are turned on / off by the PWM control of the control circuit 2, and the main switching transistor Q1 is turned on / off accordingly.

【0012】また、主スイッチングトランジスタQ1が
オン/オフ駆動されるのに伴い、トランス3の1次巻線
が励磁され、2次巻線N2に電圧が誘起する。そのた
め、2次巻線N2に誘起された電圧でダイオードD1が
順方向バイアスされると、2次巻線N2→ダイオードD
1→コイルL1→コンデンサC2→2次巻線N2の経路
で電流が流れ、コンデンサC2を充電する。
Further, as the main switching transistor Q1 is turned on / off, the primary winding of the transformer 3 is excited, and a voltage is induced in the secondary winding N2. Therefore, when the diode D1 is forward-biased by the voltage induced in the secondary winding N2, the secondary winding N2 → the diode D2
A current flows through a path of 1 → coil L1 → capacitor C2 → secondary winding N2 to charge the capacitor C2.

【0013】その後、2次巻線N2の電圧極性が逆方向
になると、ダイオードD1は逆バイアスされるので、該
ダイオードD1には電流が流れず、コイルL1に蓄えら
れた電磁エネルギー(残留磁束)により、コイルL1→
コンデンサC2→ダイオードD2→コイルL1の経路で
電流が流れ、コンデンサC2を充電する。以降、2次巻
線N2の電圧極性が変わる度に前記動作を繰り返す。
Thereafter, when the voltage polarity of the secondary winding N2 is reversed, the diode D1 is reverse-biased, so that no current flows through the diode D1 and the electromagnetic energy (residual magnetic flux) stored in the coil L1. As a result, the coil L1 →
A current flows through the path of the capacitor C2 → the diode D2 → the coil L1, and charges the capacitor C2. Thereafter, each time the voltage polarity of the secondary winding N2 changes, the above operation is repeated.

【0014】この時、コンデンサC2の電圧は制御回路
2へ入力され、この電圧に応じて制御回路2からPWM
パルスを出力し、該PWMパルスによりトランジスタQ
2、Q3からなるドライバをオン/オフ駆動することで
主スイッチングトランジスタQ1をオン/オフ駆動(オ
ン/オフの間隔を制御しながら駆動)する。
At this time, the voltage of the capacitor C2 is input to the control circuit 2, and the control circuit 2 outputs the PWM
A pulse is output and the transistor Q
2. The main switching transistor Q1 is turned on / off (by controlling the on / off interval) by turning on / off the driver composed of Q3.

【0015】前記の動作において、主スイッチングトラ
ンジスタQ1がオンになると、入力端子T1→1次巻線
N1→主スイッチングトランジスタQ1→入力端子T2
(GND)の経路で電流が流れ、1次巻線N1を励磁す
る。この時、リセット巻線Nrにも誘起電圧が発生す
る。
In the above operation, when the main switching transistor Q1 is turned on, the input terminal T1 → primary winding N1 → main switching transistor Q1 → input terminal T2
A current flows through the (GND) path and excites the primary winding N1. At this time, an induced voltage is also generated in the reset winding Nr.

【0016】次に、主スイッチングトランジスタQ1が
オフになると、リセット巻線Nrの誘起電圧は逆向きに
なり、入力端子T2→ダイオードDr→リセット巻線N
r→入力端子T1の経路で電流が流れる。この動作によ
り、トランス3の励磁エネルギー(残留エネルギー)を
リセット巻線Nrにより入力端子側へ放出する。
Next, when the main switching transistor Q1 is turned off, the induced voltage of the reset winding Nr is reversed, and the input terminal T2 → the diode Dr → the reset winding N
A current flows through a path from r to the input terminal T1. With this operation, the excitation energy (residual energy) of the transformer 3 is released to the input terminal side by the reset winding Nr.

【0017】§2:従来例2の説明 従来例2の回路図を図5に示す。この例は、従来例1と
同様なフォワード型DC−DCコンバータにおいて、ト
ランスの補助巻線を利用してローカル電源を作成する例
である。
§2: Description of Conventional Example 2 A circuit diagram of Conventional Example 2 is shown in FIG. This example is an example in which a local power supply is created using an auxiliary winding of a transformer in a forward DC-DC converter similar to the first conventional example.

【0018】図5に示したように、トランス3には前記
従来例1のリセット巻線Nrを設けず、補助巻線N3を
設ける。そして、補助巻線N3の両端子間にダイオード
D3とコンデンサC3との直列回路を接続し、前記コン
デンサC3の端子電圧をローカル電源(電圧:Vcc)と
して利用し、制御回路2やドライバ(Q2、Q3)に供
給する。なお、前記補助巻線N3やローカル電源以外は
従来例1と同じなので説明は省略する。
As shown in FIG. 5, the transformer 3 does not have the reset winding Nr of the conventional example 1, but has an auxiliary winding N3. Then, a series circuit of a diode D3 and a capacitor C3 is connected between both terminals of the auxiliary winding N3, and the terminal voltage of the capacitor C3 is used as a local power supply (voltage: Vcc ) to control the control circuit 2 and the driver (Q2 , Q3). Except for the auxiliary winding N3 and the local power supply, the configuration is the same as that of the conventional example 1, and the description is omitted.

【0019】§3:従来例2の波形図による動作の説明 従来例2の出力短絡時の各部波形図を図6に示す。図6
において、A図は制御回路2の出力波形(PWMパルス
の波形)、B図は主スイッチングトランジスタQ1のゲ
ート電圧波形、C図は主スイッチングトランジスタQ1
の電圧波形(P点の電圧波形)、D図は主スイッチング
トランジスタQ1の電流波形、t0〜t7は各タイミン
グを示す。
§3: Description of operation according to waveform chart of conventional example 2 FIG. 6 shows a waveform chart of each part when the output of the conventional example 2 is short-circuited. FIG.
3A shows the output waveform (PWM pulse waveform) of the control circuit 2, FIG. 3B shows the gate voltage waveform of the main switching transistor Q1, and FIG.
(Voltage waveform at point P), FIG. D shows a current waveform of the main switching transistor Q1, and t0 to t7 show respective timings.

【0020】図5に示した回路において、出力端子T
3、T4が負荷の異常状態等により短絡した場合、各部
の波形は図6のようになる。図6において、タイミング
t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5、t6〜t7の間
は、主スイッチングトランジスタQ1がオンで、タイミ
ングt1〜t2、t3〜t4、t5〜t6の間は、主ス
イッチングトランジスタQ1がオフである。
In the circuit shown in FIG.
3. When T4 is short-circuited due to an abnormal condition of the load or the like, the waveform of each part is as shown in FIG. In FIG. 6, the main switching transistor Q1 is turned on during the timings t0 to t1, t2 to t3, t4 to t5, and t6 to t7. Transistor Q1 is off.

【0021】前記出力短絡時には、制御回路2はA図の
ようなPWMパルスを出力する。そして、トランジスタ
Q2、Q3からなるドライブ回路により主スイッチング
トランジスタQ1のゲート電圧をB図のような電圧波形
となるように制御を行う。
When the output is short-circuited, the control circuit 2 outputs a PWM pulse as shown in FIG. Then, the gate voltage of the main switching transistor Q1 is controlled by a drive circuit including the transistors Q2 and Q3 so as to have a voltage waveform as shown in FIG.

【0022】このため、主スイッチングトランジスタQ
1は、前記ゲート電圧によりオン/オフ駆動されて電流
が流れる。この場合、主スイッチングトランジスタQ1
の電圧波形(ドレイン・ソース間の電圧波形)はC図の
ようになり、主スイッチングトランジスタQ1に流れる
電流は、トランス3の残留エネルギーの影響により次第
に大きくなり、その電流波形はD図のようになる。
For this reason, the main switching transistor Q
1 is turned on / off by the gate voltage and a current flows. In this case, the main switching transistor Q1
The voltage waveform (voltage waveform between the drain and the source) becomes as shown in FIG. C, and the current flowing through the main switching transistor Q1 gradually increases due to the residual energy of the transformer 3, and the current waveform becomes as shown in FIG. Become.

【0023】これは、負荷の異常により出力端が短絡さ
れた際、主スイッチングトランジスタQ1のオン時間が
最大オンデューティまで広がり、トランスの励磁エネル
ギーが増大し、ローカル電源等で消費しきれなくなり、
トランス3に励磁エネルギーが残ってしまう。
This is because when the output terminal is short-circuited due to a load abnormality, the on-time of the main switching transistor Q1 extends to the maximum on-duty, the excitation energy of the transformer increases, and it cannot be consumed by the local power supply or the like.
Excitation energy remains in the transformer 3.

【0024】その状態で、次の主スイッチングトランジ
スタQ1のオン時間が来ると、更に励磁エネルギーの残
留量(残留エネルギー)が増えてしまい、遂にはトラン
ス3が飽和し、主スイッチングトランジスタQ1の電流
が急増飽和する(タイミングt6〜t7参照)。この現
象は入力電圧が高いと、より顕著となる。
In this state, when the next ON time of the main switching transistor Q1 comes, the remaining amount of the excitation energy (residual energy) further increases, and finally the transformer 3 is saturated, and the current of the main switching transistor Q1 is reduced. The saturation rapidly increases (see timing t6 to t7). This phenomenon becomes more pronounced when the input voltage is high.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。
The above-mentioned prior art has the following problems.

【0026】(1) :従来例1のフォワード型DC−DC
コンバータにおいて、定電圧回路1が無い場合、制御回
路2や主スイッチングトランジスタQ1のドライブ回路
(トランジスタQ2、Q3)に供給する電源は、入力端
子に印加された入力電圧を抵抗等で降圧したローカル電
源から供給する。
(1): Forward type DC-DC of Conventional Example 1
In the case where the constant voltage circuit 1 is not provided in the converter, the power supplied to the control circuit 2 and the drive circuit (transistors Q2 and Q3) of the main switching transistor Q1 is a local power supply obtained by stepping down the input voltage applied to the input terminal with a resistor or the like. Supplied from

【0027】この場合、入力電圧が高いと、制御回路2
や主スイッチングトランジスタQ1のドライブ回路(ト
ランジスタQ2、Q3)の最大定格電圧を超えてしまう
ことがあり、別途、低電圧電源を用意する必要がある。
その結果、製品のコスト高や、大型化の原因ともなる。
In this case, when the input voltage is high, the control circuit 2
Or the maximum rated voltage of the drive circuit (transistors Q2 and Q3) of the main switching transistor Q1 may be exceeded, and it is necessary to separately provide a low-voltage power supply.
As a result, the cost and the size of the product are increased.

【0028】(2) :そこで、従来例1のように、前記定
電圧電源としてシリーズレギュレータ等で構成した定電
圧回路1を設け、この定電圧回路1からPWM制御を行
う制御回路2や主スイッチングトランジスタQ1のドラ
イバ(Q2、Q3)に電源を供給するようにしていた。
(2) Therefore, as in the prior art 1, a constant voltage circuit 1 composed of a series regulator or the like is provided as the constant voltage power supply, and a control circuit 2 for performing PWM control from the constant voltage circuit 1 and a main switching circuit are provided. Power was supplied to the driver (Q2, Q3) of the transistor Q1.

【0029】ところが、定電圧回路1のように、入力電
圧からシリーズレギュレータで定電圧を作成し、ローカ
ル電源(制御回路2やドライバの電源)とした場合、シ
リーズレギュレータは抵抗が大きく、損失が大きくなっ
てしまう。例えば、入力端子T1の入力電圧をVin、制
御回路2の消費電流をIccとすると、制御回路2での電
力損失はIcc×Vinとなり、入力電圧Vinが大きいと電
力損失も大きくなってしまう。
However, when a constant voltage is generated from the input voltage by a series regulator and used as a local power supply (power supply for the control circuit 2 and driver) as in the constant voltage circuit 1, the series regulator has a large resistance and a large loss. turn into. For example, the input voltage V in at the input terminal T1, the current consumption of the control circuit 2, I cc, power loss I cc × V in next to the control circuit 2, greater power loss and the input voltage V in is greater turn into.

【0030】(3) :前記の欠点を改善するため、従来例
2のように、トランス1に補助巻線N3を設け、トラン
ス3の残留エネルギーにより補助巻線N3に誘起する電
圧を利用して前記ローカル電源(或いは補助電源)とす
ることが行われていた。
(3): In order to improve the above-mentioned drawback, the auxiliary winding N3 is provided in the transformer 1 as in the conventional example 2, and the voltage induced in the auxiliary winding N3 by the residual energy of the transformer 3 is used. The local power supply (or auxiliary power supply) has been used.

【0031】ところが、従来例2で説明したように、負
荷の異常により出力端子が短絡された場合、主スイッチ
ングトランジスタQ1のオン時間が最大オンデューティ
まで広がり、トランス3の励磁エネルギーが増大し、ロ
ーカル電源(補助電源)等で消費しきれなくなり、トラ
ンス3に励磁エネルギーが残ってしまう。
However, when the output terminal is short-circuited due to a load abnormality, as described in the conventional example 2, the on-time of the main switching transistor Q1 extends to the maximum on-duty, the excitation energy of the transformer 3 increases, and the local The power cannot be consumed by the power supply (auxiliary power supply) or the like, and the excitation energy remains in the transformer 3.

【0032】その状態で、次の主スイッチングトランジ
スタQ1のオン時間が来ると、更に励磁エネルギーの残
留量が増えてしまい、遂にはトランス3が飽和し、主ス
イッチングトランジスタQ1の電流が急増(過大と別)
し、主スイッチングトランジスタQ1等の素子を破壊し
てしまう恐れがある。
In this state, when the next ON time of the main switching transistor Q1 comes, the residual amount of the excitation energy further increases, and finally the transformer 3 saturates, and the current of the main switching transistor Q1 sharply increases (when the current is excessive). Separate)
However, elements such as the main switching transistor Q1 may be destroyed.

【0033】本発明は、このような従来の課題を解決
し、トランスの残留エネルギーを確実に放出しながら主
スイッチのPWM制御を行うことで、主スイッチに流れ
る電流の飽和が起きないようにすることを目的とする。
The present invention solves such a conventional problem and prevents the saturation of the current flowing through the main switch by performing the PWM control of the main switch while reliably discharging the residual energy of the transformer. The purpose is to:

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、1次巻線、2次巻線、及び補助巻線を有す
るトランスと、前記1次巻線に直列接続された主スイッ
チと、前記2次巻線に接続された整流平滑回路と、前記
主スイッチに対するPWM制御を行う制御回路を備える
と共に、前記トランスの励磁エネルギー利用手段を接続
したDC−DCコンバータにおいて、前記補助巻線に残
留エネルギーによる電圧が発生していることを検出した
際、前記制御回路から主スイッチをオンする信号が出力
されても、主スイッチを強制的にオフにする強制駆動回
路を備えている。
According to the present invention, there is provided a transformer having a primary winding, a secondary winding, and an auxiliary winding, and a transformer connected in series to the primary winding. A DC-DC converter comprising a switch, a rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding, and a control circuit for performing PWM control on the main switch, wherein the auxiliary winding is A forced drive circuit is provided for forcibly turning off the main switch when a signal for turning on the main switch is output from the control circuit when detecting that a voltage due to residual energy is generated in the line.

【0035】また、前記強制駆動回路は、前記補助巻線
の電圧を分圧する複数の抵抗と、前記抵抗で分圧した電
圧によりオン/オフ駆動されるトランジスタを備えてい
る。また、前記励磁エネルギー利用手段は、前記補助巻
線に接続されたローカル電源であり、前記制御回路と、
前記制御回路から出力されるPWMパルスにより前記主
スイッチをオン/オフ駆動するドライバを含む回路の電
源である。
Further, the forcible driving circuit includes a plurality of resistors for dividing the voltage of the auxiliary winding, and a transistor which is turned on / off by the voltage divided by the resistor. Further, the excitation energy utilizing means is a local power supply connected to the auxiliary winding, the control circuit,
A power supply for a circuit including a driver for driving the main switch on / off by a PWM pulse output from the control circuit.

【0036】また、前記トランスは第2の補助巻線を含
み、前記整流平滑回路は同期整流素子を含み、前記励磁
エネルギー利用手段は前記第2の補助巻線を含み、その
誘起電圧で前記同期整流素子を駆動するように構成し
た。
Further, the transformer includes a second auxiliary winding, the rectifying / smoothing circuit includes a synchronous rectifying element, and the exciting energy utilizing means includes the second auxiliary winding. The rectifier was configured to be driven.

【0037】(作用)前記DC−DCコンバータの出力
短絡時には、制御回路はPWMパルスを出力するが、負
荷の異常により出力端子が短絡された際、主スイッチの
オン時間が最大オンデューティまで広がり、トランスの
励磁エネルギーが増大し、ローカル電源等で消費しきれ
なくなり、トランスに励磁エネルギーが残ってしまう
(残留エネルギーが発生)。
(Operation) When the output of the DC-DC converter is short-circuited, the control circuit outputs a PWM pulse. However, when the output terminal is short-circuited due to a load abnormality, the on-time of the main switch extends to the maximum on-duty. The excitation energy of the transformer increases and cannot be consumed by a local power supply or the like, and the excitation energy remains in the transformer (residual energy is generated).

【0038】従って、補助巻線の電圧は、トランスの残
留エネルギーにより電圧の高い状態が続く。このような
場合、強制駆動回路では、補助巻線に残留エネルギーに
よる電圧が発生していることを検出した際、制御回路か
ら主スイッチをオンする信号が出力されても、主スイッ
チを強制的にオフにするように制御を行う。
Therefore, the voltage of the auxiliary winding remains high due to the residual energy of the transformer. In such a case, when the forcible drive circuit detects that a voltage due to residual energy is generated in the auxiliary winding, the control circuit forcibly switches the main switch even if a signal for turning on the main switch is output from the control circuit. Control to turn off.

【0039】このため、主スイッチは強制的にオフの状
態に駆動され、トランスの1次巻線に電流を流さない。
この時、制御回路はトランスの補助巻線の電圧を利用し
て作成されたローカル電源から電力を供給されて動作を
継続し、トランスの残留エネルギーを消費する。
For this reason, the main switch is forcibly driven to the off state, so that no current flows through the primary winding of the transformer.
At this time, the control circuit is supplied with power from a local power supply created by using the voltage of the auxiliary winding of the transformer, continues to operate, and consumes residual energy of the transformer.

【0040】前記のようにして、トランスの残留エネル
ギーが無くなるまで、強制駆動回路が動作し、主スイッ
チをオフに保つ。そして前記残留エネルギーが無くな
り、補助巻線の電圧が略0Vになると強制駆動回路は動
作を停止し、制御回路からのPWMパルスで主スイッチ
をオン/オフ駆動できる状態になる。
As described above, the forced drive circuit operates and keeps the main switch off until there is no residual energy in the transformer. When the residual energy disappears and the voltage of the auxiliary winding becomes approximately 0 V, the forcible drive circuit stops operating, and the main switch can be turned on / off by a PWM pulse from the control circuit.

【0041】そして、次に制御回路から出力されるPW
Mパルスの立ち上がるタイミングで主スイッチがオンと
なる。以上のようにすれば、トランスの残留エネルギー
を確実に放出しながら主スイッチのPWM制御を行うこ
とができ、トランスの飽和が起らず、主スイッチに流れ
る電流が過大となることがない。
Then, the PW output from the control circuit is
The main switch is turned on at the rising timing of the M pulse. By doing so, the PWM control of the main switch can be performed while reliably discharging the residual energy of the transformer, and the transformer does not saturate, and the current flowing through the main switch does not become excessive.

【0042】更に、前記励磁エネルギー利用手段は、第
2の補助巻線に誘起する電圧で同期整流素子を駆動する
ことによりトランスの励磁エネルギーを消費する。従っ
て、この場合にも、前記と同様にトランスの残留エネル
ギーを確実に放出するので、主スイッチに流れる電流が
過大となることがない。
Further, the exciting energy utilizing means consumes the exciting energy of the transformer by driving the synchronous rectifier with the voltage induced in the second auxiliary winding. Therefore, also in this case, since the residual energy of the transformer is reliably released as in the above case, the current flowing through the main switch does not become excessive.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0044】§1:DC−DCコンバータの構成の説明 DC−DCコンバータの回路図を図1に示す。この例
は、従来例2のフォワード型DC−DCコンバータにお
いて、トランス3の補助巻線N3に残留エネルギーによ
る電圧が発生していることを検出した際、制御回路2か
ら主スイッチングトランジスタQ1をオンする信号が出
力されても、主スイッチングトランジスタQ1を強制的
にオフにする強制駆動回路を設けたDC−DCコンバー
タの例である。従って、前記強制駆動回路以外の構成は
前記従来例2と同じである。具体的には次の通りであ
る。
§1: Description of Configuration of DC-DC Converter FIG. 1 shows a circuit diagram of the DC-DC converter. In this example, the control circuit 2 turns on the main switching transistor Q1 when detecting that a voltage due to residual energy is generated in the auxiliary winding N3 of the transformer 3 in the forward type DC-DC converter of the conventional example 2. This is an example of a DC-DC converter provided with a forced drive circuit for forcibly turning off the main switching transistor Q1 even when a signal is output. Therefore, the configuration other than the forced drive circuit is the same as that of the second conventional example. Specifically, it is as follows.

【0045】図1に示したように、DC−DCコンバー
タは、1次巻線N1、2次巻線N2、及び補助巻線N3
を有するトランス3と、トランス3の1次巻線N1に直
列接続された主スイッチングトランジスタQ1(Nチャ
ンネルMOS−FET)と、トランス3の2次巻線N2
に接続された整流平滑回路(ダイオードD1、D2、コ
イルL1、コンデンサC2からなる回路)と、この整流
平滑回路の出力電圧(コンデンサC2の電圧)を入力し
て主スイッチングトランジスタQ1に対するPWM制御
を行う制御回路2を備えている。
As shown in FIG. 1, the DC-DC converter includes a primary winding N1, a secondary winding N2, and an auxiliary winding N3.
, A main switching transistor Q1 (N-channel MOS-FET) connected in series to the primary winding N1 of the transformer 3, and a secondary winding N2 of the transformer 3.
And a rectifying / smoothing circuit (a circuit composed of diodes D1 and D2, a coil L1 and a capacitor C2) connected to the rectifying / smoothing circuit and inputting the output voltage (voltage of the capacitor C2) to perform PWM control on the main switching transistor Q1. A control circuit 2 is provided.

【0046】また、トランス3の補助巻線N3には、ト
ランス3の励磁エネルギーを利用してローカル電源を供
給するローカル電源供給回路(ダイオードD3、コンデ
ンサC3からなる回路)を接続する。更に、トランス3
の補助巻線N3に残留エネルギーによる電圧が発生して
いることを検出した際、制御回路2から主スイッチング
トランジスタQ1をオンする信号が出力されても、主ス
イッチングトランジスタQ1を強制的にオフにする強制
駆動回路を設ける。
The auxiliary winding N3 of the transformer 3 is connected to a local power supply circuit (a circuit including a diode D3 and a capacitor C3) for supplying local power using the excitation energy of the transformer 3. Furthermore, transformer 3
, The main switching transistor Q1 is forcibly turned off even if a signal for turning on the main switching transistor Q1 is output from the control circuit 2 when it is detected that a voltage due to residual energy is generated in the auxiliary winding N3. A forced drive circuit is provided.

【0047】この場合、前記強制駆動回路は、補助巻線
N3の電圧を分圧する抵抗R1、R2と、前記抵抗で分
圧した電圧(抵抗R1とR2の接続点の電圧)によりオ
ン/オフ駆動されるトランジスタQ4で構成する。ま
た、前記ローカル電源は、制御回路2と、制御回路2か
ら出力されるPWMパルスにより主スイッチングトラン
ジスタQ1をオン/オフ駆動するドライバ(Q2、Q
3)を含む回路の電源である。
In this case, the forcible drive circuit is driven on / off by resistors R1 and R2 for dividing the voltage of the auxiliary winding N3 and a voltage (voltage at the connection point between the resistors R1 and R2) divided by the resistors. Transistor Q4. The local power supply includes a control circuit 2 and a driver (Q2, Q2) for driving the main switching transistor Q1 on / off by a PWM pulse output from the control circuit 2.
The power supply of the circuit including 3).

【0048】§2:動作の説明 前記DC−DCコンバータの動作は次の通りである。入
力端子T2をGNDに接続し、入力端子T1に直流入力
電圧+Vinを印加すると、この入力電圧+Vinにより、
DC−DCコンバータが動作を開始し、整流平滑回路
(D1、D2、L1、コンデンサC2)から出力電圧が
得られる。この場合、出力端子T3の電圧は+Vout
出力端子T4の電圧は−Vout である。具体的には、こ
のDC−DCコンバータの動作は次の通りである。
§2: Description of operation The operation of the DC-DC converter is as follows. It connects the input terminal T2 to GND, the upon application of a DC input voltage + V in the input terminal T1, by the input voltage + V in,
The DC-DC converter starts operating, and an output voltage is obtained from the rectifying / smoothing circuit (D1, D2, L1, capacitor C2). In this case, the voltage of the output terminal T3 is + V out ,
The voltage at the output terminal T4 is -V out. Specifically, the operation of this DC-DC converter is as follows.

【0049】制御回路2やドライバ(Q2、Q3)に前
記ローカル電源(電圧Vcc)が印加すると、制御回路2
は、整流平滑回路の出力電圧(コンデンサC2の電圧)
を用いてPWM制御を行う。そして、制御回路2から出
力されたPWMパルスによりドライバのトランジスタQ
2、Q3がオン/オフ駆動され、主スイッチングトラン
ジスタQ1のゲートに駆動信号を印加する。
When the local power supply (voltage V cc ) is applied to the control circuit 2 and the drivers (Q2, Q3), the control circuit 2
Is the output voltage of the rectifying and smoothing circuit (the voltage of the capacitor C2)
Is used to perform PWM control. Then, the PWM pulse output from the control circuit 2 causes the driver transistor Q
2, Q3 is turned on / off to apply a drive signal to the gate of the main switching transistor Q1.

【0050】このようにして、主スイッチングトランジ
スタQ1は制御回路2から出力されるPWMパルスによ
りドライバを介してオン/オフ駆動される。それに伴
い、主スイッチングトランジスタQ1がオンになると、
トランス3の1次巻線N1に励磁電流が流れ、主スイッ
チングトランジスタQ1がオフになると、1次巻線N1
に流れる電流が遮断される。以降、このような動作を繰
り返す。
Thus, the main switching transistor Q1 is turned on / off via the driver by the PWM pulse output from the control circuit 2. Accordingly, when the main switching transistor Q1 is turned on,
When an exciting current flows through the primary winding N1 of the transformer 3 and the main switching transistor Q1 is turned off, the primary winding N1
The current flowing through is cut off. Thereafter, such an operation is repeated.

【0051】前記のように、制御回路2のPWM制御に
より、ドライバ(Q2、Q3)がオン/オフ駆動される
のに伴い、主スイッチングトランジスタQ1がオン/オ
フ駆動されると、トランス3の巻線が励磁され、2次巻
線N2に電圧を誘起する。そして、2次巻線N2に誘起
された電圧によりダイオードD1が順方向バイアスされ
ると、2次巻線N2→ダイオードD1→コイルL1→コ
ンデンサC2→2次巻線N2の経路で電流が流れ、コン
デンサC2を充電する。
As described above, when the main switching transistor Q1 is turned on / off as the drivers (Q2, Q3) are turned on / off by the PWM control of the control circuit 2, the winding of the transformer 3 is turned on. The line is excited and induces a voltage in the secondary winding N2. When the diode D1 is forward-biased by the voltage induced in the secondary winding N2, a current flows through the secondary winding N2 → diode D1 → coil L1 → capacitor C2 → secondary winding N2. The capacitor C2 is charged.

【0052】その後、2次巻線N2の電圧極性が逆方向
になると、ダイオードD1は逆バイアスされるので、該
ダイオードD1に電流が流れず、コイルL1に蓄えられ
た(電磁エネルギーにより、コイルL1→コンデンサC
2→ダイオードD2→コイルL1の経路で電流が流れ、
コンデンサC2を充電する。以降、2次巻線N2の電圧
極性が変わる度に前記動作を繰り返す。
Thereafter, when the voltage polarity of the secondary winding N2 is reversed, the diode D1 is reverse-biased, so that no current flows through the diode D1 and the current is stored in the coil L1. → Capacitor C
A current flows through a path of 2 → diode D2 → coil L1,
The capacitor C2 is charged. Thereafter, each time the voltage polarity of the secondary winding N2 changes, the above operation is repeated.

【0053】このようにして充電されたコンデンサC2
の電圧は制御回路2へ入力され、この電圧に応じて制御
回路2からPWMパルスを出力し、該PWMパルスによ
りトランジスタQ2、Q3をオン/オフ駆動すること
で、主スイッチングトランジスタQ1をオン/オフ駆動
(オン/オフの間隔を制御しながら駆動)する。
The capacitor C2 charged in this way
Is input to the control circuit 2, and a PWM pulse is output from the control circuit 2 in accordance with this voltage, and the transistors Q2 and Q3 are turned on / off by the PWM pulse, thereby turning on / off the main switching transistor Q1. Drive (drive while controlling ON / OFF intervals).

【0054】前記の動作において、主スイッチングトラ
ンジスタQ1がオンになると、入力端子T1→1次巻線
N1→主スイッチングトランジスタQ1→入力端子T2
(GND)の経路で電流が流れ1次巻線N1を励磁す
る。この時、3次巻線N3にも誘起電圧が発生する。
In the above operation, when the main switching transistor Q1 is turned on, the input terminal T1 → primary winding N1 → main switching transistor Q1 → input terminal T2
A current flows through the (GND) path to excite the primary winding N1. At this time, an induced voltage is also generated in the tertiary winding N3.

【0055】次に、主スイッチングトランジスタQ1が
オフになると、3次巻線N3の誘起電圧の極性は逆向き
になる。そして、3次巻線N3に電圧が誘起すると、ダ
イオードD3、コンデンサC3からなる半波整流回路に
より半波整流された電流がコンデンサC3に流れ、該コ
ンデンサC3を充電する。この時発生するコンデンサC
3の電圧をローカル電源として使用し、制御回路2やド
ライバ(Q2、Q3)に供給する。
Next, when the main switching transistor Q1 is turned off, the polarity of the induced voltage of the tertiary winding N3 is reversed. Then, when a voltage is induced in the tertiary winding N3, a current half-wave rectified by the half-wave rectifier circuit including the diode D3 and the capacitor C3 flows through the capacitor C3, and charges the capacitor C3. The capacitor C generated at this time
3 is used as a local power supply and is supplied to the control circuit 2 and the drivers (Q2, Q3).

【0056】また、3次巻線N3の誘起電圧は抵抗R
1、R2からなる分圧抵抗で分圧され、その分圧された
電圧(抵抗R1、R2の接続点の電圧)に応じてトラン
ジスタQ4がオン/オフ駆動される。この場合、抵抗R
1、R2の接続点の電圧(或いは電位)が、或る値より
大きければトランジスタQ4はオンとなり、制御回路2
の出力側を強制的に略GND電位(ローレベル電位)に
して主スイッチングトランジスタQ1がオンにならない
ようにする。
The induced voltage of the tertiary winding N3 is equal to the resistance R
1 and R2, and the transistor Q4 is turned on / off according to the divided voltage (the voltage at the connection point of the resistors R1 and R2). In this case, the resistance R
If the voltage (or potential) at the connection point between R1 and R2 is larger than a certain value, the transistor Q4 turns on and the control circuit 2
Is forced to substantially the GND potential (low-level potential) so that the main switching transistor Q1 is not turned on.

【0057】また、抵抗R1、R2の接続点の電圧が、
或る値より小さければトランジスタQ4はオフとなり、
制御回路2から出力されるPWMパルスで主スイッチン
グトランジスタQ1をオン/オフ駆動する(通常運用時
の駆動)。
The voltage at the connection point between the resistors R1 and R2 is
If less than a certain value, the transistor Q4 is turned off,
The main switching transistor Q1 is turned on / off by a PWM pulse output from the control circuit 2 (drive during normal operation).

【0058】§3:波形による動作の説明 図1に示した回路の出力短絡時の各部波形図を図2に示
す。図2において、A図は制御回路出力波形(PWMパ
ルス波形)、B図は補助巻線の電圧波形、C図は主スイ
ッチングトランジスタQ1(主スイッチ)のゲート電圧
波形、D図は主スイッチングトランジスタQ1(主スイ
ッチ)の電圧波形(ドレイン・ソース間の電圧波形)、
E図は主スイッチングトランジスタQ1の電流波形を示
す。また、t0〜t7は各タイミングを示す。
§3: Description of operation by waveform FIG. 2 shows a waveform diagram of each part when the output of the circuit shown in FIG. 1 is short-circuited. 2, A is a control circuit output waveform (PWM pulse waveform), B is an auxiliary winding voltage waveform, C is a main switching transistor Q1 (main switch) gate voltage waveform, and D is a main switching transistor Q1. (Main switch) voltage waveform (voltage waveform between drain and source),
E shows the current waveform of the main switching transistor Q1. Further, t0 to t7 indicate each timing.

【0059】また、タイミングt0〜t1、t2〜t
3、t4〜t5、t6〜t7の間は制御回路2から主ス
イッチングトランジスタQ1をオンする信号が出力さ
れ、タイミングt1〜t2、t3〜t4、t5〜t6の
間は主スイッチングトランジスタQ1をオフする信号が
出力される。
The timings t0 to t1, t2 to t
3, a signal for turning on the main switching transistor Q1 is output from the control circuit 2 during t4 to t5 and t6 to t7, and the main switching transistor Q1 is turned off during timing t1 to t2, t3 to t4, and t5 to t6. A signal is output.

【0060】図1に示した回路において、出力端子T
3、T4が負荷の異常状態等により短絡した場合、各部
の波形は図2のようになる。この出力短絡時には、制御
回路2はA図のような波形のPWMパルスを出力する。
この場合、入力電圧が高いと、負荷の異常により出力端
が短絡された際、主スイッチングトランジスタQ1のオ
ン時間が最大オンデューティまで広がり、トランスの励
磁エネルギーが増大し、ローカル電源(補助電源)等で
消費しきれなくなり、トランス3に励磁エネルギーが残
ってしまう(残留エネルギーの発生)。
In the circuit shown in FIG.
3, when T4 is short-circuited due to an abnormal state of the load or the like, the waveform of each part is as shown in FIG. When the output is short-circuited, the control circuit 2 outputs a PWM pulse having a waveform as shown in FIG.
In this case, if the input voltage is high and the output terminal is short-circuited due to a load abnormality, the on-time of the main switching transistor Q1 extends to the maximum on-duty, the excitation energy of the transformer increases, and the local power supply (auxiliary power supply) And the excitation energy remains in the transformer 3 (generation of residual energy).

【0061】従って、補助巻線N3の電圧は、トランス
3の残留エネルギーによりB図に示したようにタイミン
グt1から電圧の高い状態が続き、タイミングt1から
トランジスタQ4がオンとなり、トランジスタQ2、Q
3のベース側を略GND電位に保ち、トランジスタQ2
をオフ、トランジスタQ3をオンに駆動して主スイッチ
ングトランジスタQ1のゲートを略GND電位(略0
V)に保つ。
Therefore, the voltage of the auxiliary winding N3 continues to be high from the timing t1 due to the residual energy of the transformer 3 as shown in FIG. B, the transistor Q4 is turned on from the timing t1, and the transistors Q2 and Q2 are turned on.
3 is maintained at a substantially GND potential, and the transistor Q2
Is turned off, the transistor Q3 is turned on, and the gate of the main switching transistor Q1 is set to a substantially GND potential (about 0).
V).

【0062】このため、主スイッチングトランジスタQ
1は強制的にオフに駆動され、トランス3の1次巻線N
1に電流を流さない。この時、制御回路2はトランス3
の3次巻線N3の電圧を利用して作成されたローカル電
源から電力を供給されて動作を継続し、前記トランス3
の残留エネルギーを消費する。
For this reason, the main switching transistor Q
1 is forcibly turned off, and the primary winding N of the transformer 3 is
No current is applied to 1. At this time, the control circuit 2
The power is supplied from a local power supply created by using the voltage of the tertiary winding N3, and the operation is continued.
Consumes residual energy.

【0063】前記のようにして、トランス3の残留エネ
ルギーが無くなるまでトランジスタQ4をオンに駆動
し、主スイッチングトランジスタQ1をオフに保つ。そ
してタイミングt3を過ぎてから前記残留エネルギーが
無くなり始め、補助巻線N3の電圧が略0Vになると、
トランジスタQ4はオフとなり、制御回路2からのPW
Mパルスで主スイッチングトランジスタQ1をオン/オ
フ駆動できる状態になる。
As described above, the transistor Q4 is driven on until the residual energy of the transformer 3 is exhausted, and the main switching transistor Q1 is kept off. Then, after the time t3, the residual energy starts to disappear, and when the voltage of the auxiliary winding N3 becomes substantially 0 V,
Transistor Q4 is turned off, and PW from control circuit 2
The main switching transistor Q1 can be turned on / off by the M pulse.

【0064】そして、次に制御回路2から出力されるP
WMパルスの立ち上がるタイミングt4でトランジスタ
Q2がオン、トランジスタQ3がオフとなり主スイッチ
ングトランジスタQ1のゲートに、C図のようなハイレ
ベルの電圧が印加し、主スイッチングトランジスタQ1
がオンとなる。
Then, P output from the control circuit 2
At the timing t4 when the WM pulse rises, the transistor Q2 is turned on and the transistor Q3 is turned off, and a high-level voltage is applied to the gate of the main switching transistor Q1 as shown in FIG.
Turns on.

【0065】そのため、タイミングt4から主スイッチ
ングトランジスタQ1にE図のような波形の電流が流
れ、主スイッチングトランジスタQ1の電圧波形(ドレ
イン/ソース間の電圧波形)はD図のように略0Vとな
る。以降同様な動作を繰り返す。
Therefore, a current having a waveform as shown in FIG. E flows from the timing t4 to the main switching transistor Q1, and the voltage waveform (voltage waveform between the drain and the source) of the main switching transistor Q1 becomes substantially 0 V as shown in FIG. . Thereafter, the same operation is repeated.

【0066】(他の例の説明) §1:他の例の構成の説明 他の例のDC−DCコンバータの回路図を図3に示す。
この例は、前記トランス3に第2の補助巻線N3を設け
ると共に、トランス3の2次側の整流平滑回路に同期整
流用の同期整流素子を構成するトランジスタQ5、Q6
(Nチャンネル型MOS−FET)を含む例である。こ
の場合、励磁エネルギー利用手段として、補助巻線N3
を含み、その誘起電圧で前記同期整流素子のトランジス
タQ5を駆動するように構成している。具体的には次の
通りである。
(Description of Another Example) §1: Description of Configuration of Another Example FIG. 3 shows a circuit diagram of a DC-DC converter of another example.
In this example, a second auxiliary winding N3 is provided in the transformer 3, and transistors Q5 and Q6 constituting a synchronous rectifier for synchronous rectification in a rectifying and smoothing circuit on the secondary side of the transformer 3.
(N-channel MOS-FET). In this case, the auxiliary winding N3
And the induced voltage drives the transistor Q5 of the synchronous rectifier. Specifically, it is as follows.

【0067】図3に示したように、DC−DCコンバー
タは1次巻線N1、2次巻線N2、及び補助巻線N3、
N4を有するトランス3と、トランス3の1次巻線N1
に直列接続された主スイッチングトランジスタQ1(N
チャンネルMOS−FET)と、トランス3の2次巻線
N2に接続された同期整流回路(トランジスタQ5、Q
6、コイルL1、コンデンサC2、C5からなる回路)
と、同期整流回路の転流素子を構成するトランジスタQ
5をオン/オフ制御するための制御回路(N3、D1
2、抵抗R12)を備えている。
As shown in FIG. 3, the DC-DC converter comprises a primary winding N1, a secondary winding N2, and an auxiliary winding N3.
A transformer 3 having an N4 and a primary winding N1 of the transformer 3;
The main switching transistor Q1 (N
Channel MOS-FET) and a synchronous rectifier circuit (transistors Q5, Q5) connected to the secondary winding N2 of the transformer 3.
6, circuit consisting of coil L1, capacitors C2 and C5)
And a transistor Q constituting a commutation element of the synchronous rectifier circuit
5 (N3, D1)
2, a resistor R12).

【0068】また、トランス3の補助巻線N4にはロー
カル電源を供給するためのローカル電源供給回路(D1
3、D14、C3を含む回路)を接続する。更に、トラ
ンス3の補助巻線N4に残留エネルギーによる電圧が発
生していることを検出した際、制御回路2から主スイッ
チングトランジスタQ1をオンする信号が出力されて
も、主スイッチングトランジスタQ1を強制的にオフに
する強制駆動回路を設ける。
A local power supply circuit (D1) for supplying local power to the auxiliary winding N4 of the transformer 3
3, a circuit including D14 and C3). Further, when it is detected that a voltage due to residual energy is generated in the auxiliary winding N4 of the transformer 3, even if the control circuit 2 outputs a signal for turning on the main switching transistor Q1, the main switching transistor Q1 is forcibly turned off. Is provided with a forced drive circuit that is turned off.

【0069】この強制駆動回路は、トランジスタQ1
1、Q12、Q13、抵抗R5、R6等、コンデンサC
6、ダイオードD11等で構成する。また、ローカル電
源(コンデンサC3の直流電圧を利用する電源)は、制
御回路2と、該制御回路2から出力されるPWMパルス
により主スイッチングトランジスタQ1をオン/オフ駆
動するドライバ(Q2、Q3)を含む回路の電源であ
る。
This forced drive circuit includes a transistor Q1
1, Q12, Q13, resistors R5, R6, etc., capacitor C
6. It is composed of a diode D11 and the like. The local power supply (power supply using the DC voltage of the capacitor C3) includes the control circuit 2 and the drivers (Q2, Q3) for driving the main switching transistor Q1 on / off by the PWM pulse output from the control circuit 2. It is the power supply of the circuit including.

【0070】前記構成の回路では、主スイッチングトラ
ンジスタQ1がオンからオフになった時ダイオードD1
2がオンとなり、トランス3に蓄えられている励磁エネ
ルギーをトランジスタQ5の入力容量を充電するのに使
用しており、この時消費されるエネルギーが、トランス
3の残留エネルギー消費となる。
In the circuit having the above configuration, when the main switching transistor Q1 is turned off from on, the diode D1 is turned off.
2 is turned on, the exciting energy stored in the transformer 3 is used to charge the input capacitance of the transistor Q5, and the energy consumed at this time becomes the residual energy consumption of the transformer 3.

【0071】§2:他の例の動作の説明 前記図3に示したDC−DCコンバータの動作は次の通
りである。なお、基本的な動作は図1のDC−DCコン
バータと同じである。
§2: Description of Operation of Another Example The operation of the DC-DC converter shown in FIG. 3 is as follows. The basic operation is the same as that of the DC-DC converter shown in FIG.

【0072】入力端子T2をGNDに接続し、入力端子
T1に直流入力電圧+Vinを印加すると、この入力電圧
+Vinにより、DC−DCコンバータが動作を開始し、
整流平滑回路(Q5、Q6、L1、C2、C5)が同期
整流動作を行いコンデンサC2から出力電圧が得られ
る。
[0072] connects the input terminal T2 to GND, the upon application of a DC input voltage + V in the input terminal T1, by the input voltage + V in, DC-DC converter starts to operate,
The rectifying / smoothing circuits (Q5, Q6, L1, C2, C5) perform a synchronous rectification operation, and an output voltage is obtained from the capacitor C2.

【0073】また、制御回路2やドライバ(Q2、Q
3)に電源が印加すると、制御回路2はコンデンサC3
の電圧を入力してPWM制御を行う。そして、制御回路
2から出力されたPWMパルスによりドライバのトラン
ジスタQ2、Q3がオン/オフ駆動され、主スイッチン
グトランジスタQ1のゲートに駆動信号を印加する。
The control circuit 2 and the drivers (Q2, Q2)
When power is applied to 3), the control circuit 2 sets the capacitor C3
To perform PWM control. The transistors Q2 and Q3 of the driver are turned on / off by the PWM pulse output from the control circuit 2, and a drive signal is applied to the gate of the main switching transistor Q1.

【0074】このようにして、主スイッチングトランジ
スタQ1は制御回路2から出力されるPWMパルスによ
りドライバを介してオン/オフ駆動される。それに伴
い、主スイッチングトランジスタQ1がオンになると、
トランス3の1次巻線N1に励磁電流が流れ、主スイッ
チングトランジスタQ1がオフになると、1次巻線N1
に流れる電流が遮断される。以降、このような動作を繰
り返す。
Thus, the main switching transistor Q1 is turned on / off via the driver by the PWM pulse output from the control circuit 2. Accordingly, when the main switching transistor Q1 is turned on,
When an exciting current flows through the primary winding N1 of the transformer 3 and the main switching transistor Q1 is turned off, the primary winding N1
The current flowing through is cut off. Thereafter, such an operation is repeated.

【0075】前記のように、制御回路2のPWM制御に
より、ドライバ(Q2、Q3)がオン/オフ駆動される
のに伴い、主スイッチングトランジスタQ1がオン/オ
フ駆動されると、トランス3の巻線が励磁され、2次巻
線N2と補助巻線N3、N4に電圧が誘起する。このた
め、トランス3の2次側に接続された整流平滑回路では
同期整流動作が行われ、その時の電流はコイルL1で平
滑化されコンデンサC2を充電する。
As described above, when the main switching transistor Q1 is turned on / off as the drivers (Q2, Q3) are turned on / off by the PWM control of the control circuit 2, the winding of the transformer 3 is turned on. The line is excited and a voltage is induced in the secondary winding N2 and the auxiliary windings N3, N4. Therefore, the rectifying and smoothing circuit connected to the secondary side of the transformer 3 performs a synchronous rectification operation, and the current at that time is smoothed by the coil L1 to charge the capacitor C2.

【0076】この場合、主スイッチングトランジスタQ
1がオンになると、トランジスタQ6がオン、トランジ
スタQ5がオフとなるから、巻線N2→C2→L1→Q
6→N2の経路で電流が流れ、コンデンサC2を充電す
る。次に、主スイッチングトランジスタQ1がオフにな
ると、巻線N3の電圧が反対極性になり、N3→Q5の
浮遊容量→ダイオードD12→N3の経路で電流が流れ
Q5がオンとなる。また、巻線N2の電圧が反対極性と
なりQ6がオフとなる。従って、L1に蓄積された電磁
エネルギーにより、L1→Q5→C2→L1の経路で電
流が流れコンデンサC2を充電する。以降、同様な動作
を繰り返す。
In this case, the main switching transistor Q
When transistor 1 turns on, transistor Q6 turns on and transistor Q5 turns off, so that winding N2 → C2 → L1 → Q
Current flows through the path of 6 → N2, and charges the capacitor C2. Next, when the main switching transistor Q1 is turned off, the voltage of the winding N3 becomes the opposite polarity, a current flows through the path of N3 → the floating capacitance of Q5 → diode D12 → N3, and Q5 is turned on. Further, the voltage of the winding N2 becomes the opposite polarity, and Q6 is turned off. Therefore, due to the electromagnetic energy stored in L1, a current flows through the path of L1, Q5, C2, and L1 to charge the capacitor C2. Thereafter, the same operation is repeated.

【0077】前記の動作において、主スイッチングトラ
ンジスタQ1がオンになると、入力端子T1→1次巻線
N1→主スイッチングトランジスタQ1→入力端子T2
(GND)の経路で電流が流れ1次巻線N1を励磁す
る。この時、補助巻線N4にも誘起電圧が発生する。
In the above operation, when the main switching transistor Q1 is turned on, the input terminal T1 → the primary winding N1 → the main switching transistor Q1 → the input terminal T2
A current flows through the (GND) path to excite the primary winding N1. At this time, an induced voltage is also generated in the auxiliary winding N4.

【0078】この時補助巻線N4の誘起電圧によりコン
デンサC3が充電され、制御回路2やドライバ(Q2、
Q3)にローカル電源を供給する。また、補助巻線N4
の誘起電圧によりトランジスタQ11、Q12、Q13
はオン/オフ駆動され、トランジスタQ13がオンにな
れば、制御回路2の出力側を強制的に略GND電位(ロ
ーレベル電位)にして主スイッチングトランジスタQ1
がオンにならないようにする。また、トランジスタQ1
3がオフになれば、制御回路2から出力されるPWMパ
ルスで主スイッチングトランジスタQ1をオン/オフ駆
動する(通常運用時の駆動)。
At this time, the capacitor C3 is charged by the induced voltage of the auxiliary winding N4, and the control circuit 2 and the driver (Q2,
Supply local power to Q3). The auxiliary winding N4
Transistors Q11, Q12, Q13
Is turned on / off, and when the transistor Q13 is turned on, the output side of the control circuit 2 is forcibly set to a substantially GND potential (low level potential) and the main switching transistor Q1 is turned on.
Is not turned on. Also, the transistor Q1
When the switch 3 is turned off, the main switching transistor Q1 is turned on / off by a PWM pulse output from the control circuit 2 (drive during normal operation).

【0079】すなわち、トランス3に励磁エネルギーが
残っている場合は、補助巻線N4に誘起する電圧でダイ
オードD11がオンになると、トランジスタQ11がオ
フ、トランジスタQ12がオフ、トランジスタQ13が
オンとなる。そしてトランジスタQ13がオンになる
と、制御回路2の出力側を強制的に略GND電位(ロー
レベル電位)にして主スイッチングトランジスタQ1が
オンにならないようにする(Q1:オフ)。
That is, when the excitation energy remains in the transformer 3, when the diode D11 is turned on by the voltage induced in the auxiliary winding N4, the transistor Q11 is turned off, the transistor Q12 is turned off, and the transistor Q13 is turned on. When the transistor Q13 is turned on, the output side of the control circuit 2 is forcibly set to the GND potential (low-level potential) so that the main switching transistor Q1 is not turned on (Q1: off).

【0080】また、トランス3に励磁エネルギーが残っ
ていない場合、ダイオードD11がオフになり、トラン
ジスタQ11がオン、トランジスタQ12がオン、トラ
ンジスタQ13がオフとなる。そしてトランジスタQ1
3がオフになると、制御回路2から出力されるPWMパ
ルスで主スイッチングトランジスタQ1をオン/オフ駆
動する(通常運用時の駆動)。
When no exciting energy remains in the transformer 3, the diode D11 turns off, the transistor Q11 turns on, the transistor Q12 turns on, and the transistor Q13 turns off. And the transistor Q1
When the switch 3 is turned off, the main switching transistor Q1 is turned on / off by a PWM pulse output from the control circuit 2 (drive during normal operation).

【0081】§3:その他の説明 (1) :前記主スイッチングトランジスタQ1は、Nチャ
ンネルMOS−FETで構成したが、本発明はこのよう
な例に限らず、バイポーラ型トランジスタ、Pチャンル
MOS−FET等、任意のスイッチング素子が使用可能
である。
§3: Other explanations (1): Although the main switching transistor Q1 is constituted by an N-channel MOS-FET, the present invention is not limited to such an example, and a bipolar transistor and a P-channel MOS-FET are used. Any switching element can be used.

【0082】(2) :強制駆動回路を構成する分圧抵抗
は、前記2個の抵抗R1、R2に限らず、3個以上の任
意数の抵抗を用いて分圧しても実施可能である。
(2) The voltage dividing resistors constituting the compulsory driving circuit are not limited to the two resistors R1 and R2, and can be implemented by dividing the voltage using an arbitrary number of three or more resistors.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。
As described above, the present invention has the following effects.

【0084】従来例2で説明したDC−DCコンバータ
では、入力電圧が高いと、負荷の異常により出力端子が
短絡された場合、主スイッチのオン時間が最大オンデュ
ーティまで広がり、トランス3の励磁エネルギーが増大
し、ローカル電源(補助電源)等で消費されなくなり、
トランスに励磁エネルギーが残ってしまう。
In the DC-DC converter described in the second conventional example, when the input voltage is high, when the output terminal is short-circuited due to a load abnormality, the on-time of the main switch is extended to the maximum on-duty, and the excitation energy of the transformer 3 is increased. Increases, and is no longer consumed by local power (auxiliary power), etc.
Excitation energy remains in the transformer.

【0085】その状態で、次の主スイッチのオン時間が
来ると、更に励磁エネルギーの残留量が増えてしまい、
最後には主スイッチの電流が飽和し、主スイッチ等の素
子を破壊してしまう恐れがある。
In this state, when the next ON time of the main switch comes, the residual amount of the excitation energy further increases, and
Finally, the current of the main switch is saturated, and there is a possibility that elements such as the main switch may be destroyed.

【0086】そこで、本発明は、前記DC−DCコンバ
ータにおいて、補助巻線に残留エネルギーによる電圧が
発生していることを検出した際、制御回路から主スイッ
チをオンする信号が出力されても、主スイッチを強制的
にオフにする強制駆動回路を備えている。
Accordingly, the present invention provides a DC-DC converter which, when detecting that a voltage due to residual energy is generated in an auxiliary winding, outputs a signal for turning on a main switch from a control circuit. A forced drive circuit for forcibly turning off the main switch is provided.

【0087】そして、強制駆動回路の動作で主スイッチ
を強制的にオフにした期間に、トランスの残留エネルギ
ーをローカル電源で動作する制御回路やドライバで消費
させることにより、完全に放出することができる。従っ
て、トランスの飽和が起らず、主スイッチに流れる電流
が過大となることがないため、主スイッチが素子破壊に
至ることも回避できる。
Then, while the main switch is forcibly turned off by the operation of the compulsory driving circuit, the residual energy of the transformer is consumed by the control circuit or the driver operated by the local power supply, so that it can be completely discharged. . Therefore, the transformer does not saturate and the current flowing through the main switch does not become excessive, so that the main switch can be prevented from being destroyed.

【0088】更に、励磁エネルギー利用手段は、第2の
補助巻線に誘起する電圧で同期整流素子を駆動すること
によりトランスの励磁エネルギーを消費する。従って、
この場合にも、トランスの残留エネルギーを確実に放出
するので、トランスの飽和が起らず、主スイッチに流れ
る電流が過大となることがないため、主スイッチが素子
破壊に至ることも回避できる。
Further, the excitation energy utilizing means consumes the excitation energy of the transformer by driving the synchronous rectifier with the voltage induced in the second auxiliary winding. Therefore,
Also in this case, since the residual energy of the transformer is reliably discharged, the saturation of the transformer does not occur, and the current flowing through the main switch does not become excessive, so that the main switch can be prevented from being destroyed.

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

【図1】本発明の実施の形態におけるDC−DCコンバ
ータの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した回路の出力短絡時の各部波形図で
ある。
FIG. 2 is a waveform diagram of each part when the output of the circuit shown in FIG. 1 is short-circuited.

【図3】本発明の実施の形態における他の例のDC−D
Cコンバータの回路図である。
FIG. 3 shows another example of DC-D according to the embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of a C converter.

【図4】従来例1の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of Conventional Example 1.

【図5】従来例2の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a second conventional example.

【図6】従来例2の出力短絡時の各部波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of each part when the output is short-circuited in Conventional Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 定電圧回路 2 制御回路 3 トランス Q1 主スイッチングトランジスタ Q2〜Q6、Q11、Q12、Q13 トランジスタ R1〜R6、R12 抵抗 C1〜C6 コンデンサ L1 コイル D1〜D3、D11、D12、D13、Dr ダイオー
ド N1 トランスの1次巻線 N2 トランスの2次巻線 N3、N4 トランスの補助巻線 Nr トランスのリセット巻線 T1、T2 入力端子 T3、T4 出力端子
Reference Signs List 1 constant voltage circuit 2 control circuit 3 transformer Q1 main switching transistor Q2 to Q6, Q11, Q12, Q13 transistor R1 to R6, R12 resistor C1 to C6 capacitor L1 coil D1 to D3, D11, D12, D13, Dr diode N1 Transformer Primary winding N2 Secondary winding of transformer N3, N4 Auxiliary winding of transformer Nr Reset winding of transformer T1, T2 Input terminal T3, T4 Output terminal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1次巻線、2次巻線、及び補助巻線を有す
るトランスと、 前記1次巻線に直列接続された主スイッチと、 前記2次巻線に接続された整流平滑回路と、 前記主スイッチに対するPWM制御を行う制御回路を備
えると共に、 前記トランスの励磁エネルギー利用手段を接続したDC
−DCコンバータにおいて、 前記補助巻線に残留エネルギーによる電圧が発生してい
ることを検出した際、前記制御回路から主スイッチをオ
ンする信号が出力されても、主スイッチを強制的にオフ
にする強制駆動回路を備えていることを特徴とするDC
−DCコンバータ。
A transformer having a primary winding, a secondary winding, and an auxiliary winding; a main switch connected in series to the primary winding; and a rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding. And a control circuit for performing PWM control on the main switch, and a DC connected to an excitation energy utilization unit of the transformer.
-In the DC converter, when detecting that a voltage due to residual energy is generated in the auxiliary winding, the main switch is forcibly turned off even if a signal for turning on the main switch is output from the control circuit. DC having a forced drive circuit
-DC converter.
【請求項2】前記強制駆動回路は、前記補助巻線の電圧
を分圧する複数の抵抗と、前記抵抗で分圧した電圧によ
りオン/オフ駆動されるトランジスタを備えていること
を特徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ。
2. The forcible driving circuit includes a plurality of resistors for dividing a voltage of the auxiliary winding, and a transistor which is turned on / off by the voltage divided by the resistor. Item 6. The DC-DC converter according to Item 1.
【請求項3】前記励磁エネルギー利用手段は、前記補助
巻線に接続されたローカル電源であり、前記制御回路
と、前記制御回路から出力されるPWMパルスにより前
記主スイッチをオン/オフ駆動するドライバを含む回路
の電源であることを特徴とする請求項1又は2記載のD
C−DCコンバータ。
3. The excitation energy utilization means is a local power supply connected to the auxiliary winding, and the control circuit and a driver for driving the main switch on / off by a PWM pulse output from the control circuit. 3. A power supply for a circuit including:
C-DC converter.
【請求項4】前記トランスは第2の補助巻線を含み、前
記整流平滑回路は同期整流素子を含み、 前記励磁エネルギー利用手段は前記第2の補助巻線を含
み、その誘起電圧で前記同期整流素子を駆動することを
特徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ。
4. The transformer includes a second auxiliary winding, the rectifying / smoothing circuit includes a synchronous rectifier, and the exciting energy utilizing means includes the second auxiliary winding, and the synchronous voltage is induced by the induced voltage. The DC-DC converter according to claim 1, wherein the DC-DC converter drives a rectifier.
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