JP2002534049A - 同期式フライバックコンバータ - Google Patents
同期式フライバックコンバータInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
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- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
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Abstract
(57)【要約】
同期スイッチ(Q2)を有する連続モードのフライバックコンバータにおいて、出力電圧ターミナルから給電される反転バッファ回路により、二次側のFETトランジスタに印加するドライブパルスを発生することにより、いくつかの利点が得られる。したがって、パルス発生回路構造は入力電圧と無関係な同期スイッチ(Q2)にドライブ信号を発生するので、ドライブ損失を最小にすることができる。
Description
【0001】 (技術分野) 本発明は、DC−DCコンバータ回路に関し、より詳細には、連続モードで作
動する同期式フライバックコンバータ回路に関する。
動する同期式フライバックコンバータ回路に関する。
【0002】 (発明の背景および従来技術) 異なるタイプの電気デバイスのDC−DC電源では、整流された正しい出力電
圧を出力するために、電力整流器が使用されている。整流された出力電圧を得る
ために、二次側で一般にダイオードが使用されている。
圧を出力するために、電力整流器が使用されている。整流された出力電圧を得る
ために、二次側で一般にダイオードが使用されている。
【0003】 適当な整流回路を得る1つの方法は、フライバック回路構造(flyback topolog
y)を使用することである。フライバック回路構造では充電インターバル中に一次
側から磁性コアまたは同等品内に磁気エネルギーが蓄積される。次にこのエネル
ギーは、いわゆるフライバックインターバル中に二次側へ送られる。フライバッ
ク回路構造を有する電力整流回路の主な利点として、他の整流回路と比較した場
合、構造が簡単であり、これによって安価に製造できることが挙げられる。
y)を使用することである。フライバック回路構造では充電インターバル中に一次
側から磁性コアまたは同等品内に磁気エネルギーが蓄積される。次にこのエネル
ギーは、いわゆるフライバックインターバル中に二次側へ送られる。フライバッ
ク回路構造を有する電力整流回路の主な利点として、他の整流回路と比較した場
合、構造が簡単であり、これによって安価に製造できることが挙げられる。
【0004】 更にフライバックコンバータは2つの異なるタイプに分類できる。すなわち 連続モードのフライバックコンバータと 不連続モードのフライバックコンバータとに分類できる。
【0005】 連続モードのフライバックコンバータでは、エネルギーがトランスのコアの内外
を連続的に流れるように磁気エネルギーは決してゼロまで低下することはないが
、不連続モードではエネルギーがトランスのコアの内外を流れないようなインタ
ーバルが生じる。
を連続的に流れるように磁気エネルギーは決してゼロまで低下することはないが
、不連続モードではエネルギーがトランスのコアの内外を流れないようなインタ
ーバルが生じる。
【0006】 従来のフライバックコンバータは、一次側にトランスの一次巻線とスイッチと
を含み、二次側にダイオードに接続されたトランスの二次巻線と負荷を接続でき
る出力コンデンサとを含む。
を含み、二次側にダイオードに接続されたトランスの二次巻線と負荷を接続でき
る出力コンデンサとを含む。
【0007】 かかるコンバータはダイオードでの電圧低下が大きい。すなわち出力コンデン
サの両端での出力電圧が低い場合、ダイオードの両端での電圧低下は全体の電圧
のかなりの部分を占め、これによってかかる低電圧用途に対して電力コンバータ
は非効率的となる。
サの両端での出力電圧が低い場合、ダイオードの両端での電圧低下は全体の電圧
のかなりの部分を占め、これによってかかる低電圧用途に対して電力コンバータ
は非効率的となる。
【0008】 かかる問題を解決するために電圧低下がより少ないFETトランジスタを二次
側で使用できる。かかる構造は、二次側における損失を低減する。例えば、トラ
ンスの二次巻線と直列に配置された補助巻線に直接FETトランジスタを接続で
きる。これら原理に従って設計されたコンバータは、例えば継続中のスウェーデ
ン特許出願第9801595-1号に記載されている。
側で使用できる。かかる構造は、二次側における損失を低減する。例えば、トラ
ンスの二次巻線と直列に配置された補助巻線に直接FETトランジスタを接続で
きる。これら原理に従って設計されたコンバータは、例えば継続中のスウェーデ
ン特許出願第9801595-1号に記載されている。
【0009】 しかしながら、かかるドライブ構造において補助巻線が使用されている場合、
二次側におけるFETのゲートでの電圧の大きさは入力電圧、すなわち一次側に
印加される電圧に応じて決まり、これによりドライブ損失が過剰となる。その理
由は、このような場合、ドライブの電圧の大きさを最低入力電圧に対して設計し
なければならないからである。このことは、特に入力電圧レンジを広くしたいよ
うな応用例では問題となる。更に、現在の技術状態のその他のDC−DCコンバ
ータは国際特許出願第WO98/04028号および国際特許出願第WO95/02918号に記載さ
れている。 更に米国特許第5,719,755号にもDC−DCコンバータが記載されている。
二次側におけるFETのゲートでの電圧の大きさは入力電圧、すなわち一次側に
印加される電圧に応じて決まり、これによりドライブ損失が過剰となる。その理
由は、このような場合、ドライブの電圧の大きさを最低入力電圧に対して設計し
なければならないからである。このことは、特に入力電圧レンジを広くしたいよ
うな応用例では問題となる。更に、現在の技術状態のその他のDC−DCコンバ
ータは国際特許出願第WO98/04028号および国際特許出願第WO95/02918号に記載さ
れている。 更に米国特許第5,719,755号にもDC−DCコンバータが記載されている。
【0010】 (概要) 本発明の目的は上記問題を解決すると共に、構造が簡単であり、従来技術のコ
ンバータと比較して効率的であり、特に大きい入力電圧レンジに適した連続モー
ドフライバックコンバータを提供することにある。
ンバータと比較して効率的であり、特に大きい入力電圧レンジに適した連続モー
ドフライバックコンバータを提供することにある。
【0011】 この目的およびそれ以外の目的は、特許請求の範囲に記載の電力コンバータに
よって達成される。
よって達成される。
【0012】 従って、出力電圧が供給される反転バッファ回路によってドライブパルスが発
生され、かかるパルス発生回路を使用することにより、同期スイッチへ印加され
るドライブ信号は入力電圧と無関係となるので、ドライブ損失を最小にすること
ができる。
生され、かかるパルス発生回路を使用することにより、同期スイッチへ印加され
るドライブ信号は入力電圧と無関係となるので、ドライブ損失を最小にすること
ができる。
【0013】 以下、添付図面を参照し、非制限的例によって本発明についてより詳細に説明
する。
する。
【0014】 (好ましい実施例の説明) 図1には、DC−DCコンバータが示されている。この電力コンバータは一次
側に、一次巻線101と、スイッチ103とを含む。この一次巻線にはDC電源
105からの電力が供給される。このスイッチは図に示されるように、nチャン
ネルのMOSFETトランジスタQ1とすることができる。トランジスタQ1の
ドレインターミナルは一次巻線101の第1ターミナルに接続されており、ソー
スは電圧源105の低電圧入力ターミナルに接続されている。このスイッチは、
トランジスタQ1のゲートに接続されている制御デバイス(図示せず)によって
制御され、所望する時間にトランジスタQ1をオンオフにスイッチングするよう
になっている。制御デバイスは、例えばコンバータの二次側の出力ターミナルか
ら制御データを収集できる。
側に、一次巻線101と、スイッチ103とを含む。この一次巻線にはDC電源
105からの電力が供給される。このスイッチは図に示されるように、nチャン
ネルのMOSFETトランジスタQ1とすることができる。トランジスタQ1の
ドレインターミナルは一次巻線101の第1ターミナルに接続されており、ソー
スは電圧源105の低電圧入力ターミナルに接続されている。このスイッチは、
トランジスタQ1のゲートに接続されている制御デバイス(図示せず)によって
制御され、所望する時間にトランジスタQ1をオンオフにスイッチングするよう
になっている。制御デバイスは、例えばコンバータの二次側の出力ターミナルか
ら制御データを収集できる。
【0015】 DC電圧ソース105は次に整流回路を介し、AC電圧電源(図示せず)に順
次接続できる。一次側はトランスM2を介し、二次側にエネルギーを供給する。
二次側は一次側の巻線と巻方向が逆の二次巻線109を含み、この二次巻線10
9の第1ターミナル111は抵抗器R1の第1ターミナル113、PNPトラン
ジンスタQ3のエミッタ115および出力コンデンサC0の第1ターミナル11
7に接続されている。抵抗器R1の第2ターミナル119は抵抗器R2の第1タ
ーミナル121に接続されており、この抵抗器の第2ターミナル123は巻線1
09の第2ターミナル125に接続されている。
次接続できる。一次側はトランスM2を介し、二次側にエネルギーを供給する。
二次側は一次側の巻線と巻方向が逆の二次巻線109を含み、この二次巻線10
9の第1ターミナル111は抵抗器R1の第1ターミナル113、PNPトラン
ジンスタQ3のエミッタ115および出力コンデンサC0の第1ターミナル11
7に接続されている。抵抗器R1の第2ターミナル119は抵抗器R2の第1タ
ーミナル121に接続されており、この抵抗器の第2ターミナル123は巻線1
09の第2ターミナル125に接続されている。
【0016】 トランジスタQ3のベース127は抵抗器R1の第2ターミナル119と抵抗
器R2の第1ターミナル121との間の接続ポイント129に接続されており、
トランジスタQ3のコレクタ131はNPNトランジスタQ4のコレクタ133
に接続されている。
器R2の第1ターミナル121との間の接続ポイント129に接続されており、
トランジスタQ3のコレクタ131はNPNトランジスタQ4のコレクタ133
に接続されている。
【0017】 トランジスタQ4のベース135の好ましい実施例では直列接続された抵抗器
R3とコンデンサC1を介し、巻線109の第2ターミナル125に接続されて
いる。トランジスタQ4のエミッタ137はコンデンサC0の第2ターミナル1
39およびFETトランジスタQ2のソース141に接続されている。トランジ
スタQ2のゲート143はトランジスタQ3のコレクタターミナルとトランジス
タQ4のコレクタターミナルとの間の接続ポイント145に接続されている。ト
ランジスタQ2のドレインは巻線109の第2ターミナル125に接続されてお
り、出力コンデンサC0のターミナルの間に負荷ZLを接続できる。
R3とコンデンサC1を介し、巻線109の第2ターミナル125に接続されて
いる。トランジスタQ4のエミッタ137はコンデンサC0の第2ターミナル1
39およびFETトランジスタQ2のソース141に接続されている。トランジ
スタQ2のゲート143はトランジスタQ3のコレクタターミナルとトランジス
タQ4のコレクタターミナルとの間の接続ポイント145に接続されている。ト
ランジスタQ2のドレインは巻線109の第2ターミナル125に接続されてお
り、出力コンデンサC0のターミナルの間に負荷ZLを接続できる。
【0018】 作動に際し、トランジスタQ1がオンとなる間、すなわち制御デバイスがMO
SFETトランジスタを導通状態にする際、トランスM2のコア内にエネルギー
が蓄積される。巻線方向に起因し、トランスQ2のドレインターミナルには正の
電圧が発生する。これと同時に、トランジスタQ4は導通状態となり、従って、
トランジスタQ2はオフにスイッチングされる。
SFETトランジスタを導通状態にする際、トランスM2のコア内にエネルギー
が蓄積される。巻線方向に起因し、トランスQ2のドレインターミナルには正の
電圧が発生する。これと同時に、トランジスタQ4は導通状態となり、従って、
トランジスタQ2はオフにスイッチングされる。
【0019】 制御デバイスによってトランジスタQ1がオフにされると、トランスM2のコ
ア内に蓄積されていたエネルギーによりトランスM2の巻線の極性が反転する。
このような極性の反転により、トランジスタQ2のドレインターミナルに負の電
圧が発生する。抵抗器R1とR2とによって構成されている分圧器により、二次
側での極性の反転でトランジスタQ3は導通状態となる。トランジスタQ3が導
通し始めると、トランジスタQ2のゲートターミナル143は高い電圧となり、
トランジスタQ2は導通し始める。トランジスタQ3がオフになる時間およびオ
ンになる時間が低速となるように、コンデンサC1と抵抗器R3が設けられてい
る。
ア内に蓄積されていたエネルギーによりトランスM2の巻線の極性が反転する。
このような極性の反転により、トランジスタQ2のドレインターミナルに負の電
圧が発生する。抵抗器R1とR2とによって構成されている分圧器により、二次
側での極性の反転でトランジスタQ3は導通状態となる。トランジスタQ3が導
通し始めると、トランジスタQ2のゲートターミナル143は高い電圧となり、
トランジスタQ2は導通し始める。トランジスタQ3がオフになる時間およびオ
ンになる時間が低速となるように、コンデンサC1と抵抗器R3が設けられてい
る。
【0020】 図2a〜2cには、図1に示された回路のタイミングが示されている。したが
って、図2cにはトランジスタQ1のゲートに発生する電圧が示されている。
って、図2cにはトランジスタQ1のゲートに発生する電圧が示されている。
【0021】 図2bには、対応する時間におけるトランスM2の二次巻線のターミナルの間
に生じる電圧が示されており、図2cには、対応する時間にトランジスタQ2の
ゲートターミナルとソースターミナルとの間に発生する電圧が示されている。
に生じる電圧が示されており、図2cには、対応する時間にトランジスタQ2の
ゲートターミナルとソースターミナルとの間に発生する電圧が示されている。
【0022】 従って、出力電圧ターミナルから給電される反転バッファ回路により、二次側
のFETトランジスタに印加するドライブパルスを発生するような回路構造を設
けることにより、いくつかの利点が得られる。したがって、パルス発生回路構造
は入力電圧と無関係な同期スイッチにドライブ信号を発生するので、ドライブ損
失を最小にすることができる。
のFETトランジスタに印加するドライブパルスを発生するような回路構造を設
けることにより、いくつかの利点が得られる。したがって、パルス発生回路構造
は入力電圧と無関係な同期スイッチにドライブ信号を発生するので、ドライブ損
失を最小にすることができる。
【0023】 更に、継続中のスウェーデン特許出願第9801595-1号の場合のように、二次側
における補助巻線は不要となっており、このことは、一部の用途では有利となり
得る。
における補助巻線は不要となっており、このことは、一部の用途では有利となり
得る。
【0024】 本発明は図1、2a、2bおよび2cを参照して説明した実施例のみに限定さ
れるものでなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、容易に変更できる。
れるものでなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、容易に変更できる。
【図1】 連続モードのDC−DCコンバータの回路図である。
【図2a】 タイミング図である。
【図2b】 タイミング図である。
【図2c】 タイミング図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 5H006 AA02 CA02 CB03 CB07 DC05 5H730 AA14 AS01 BB43 BB57 CC01 DD04 EE07 EE13 FD25 FG01 FG15
Claims (6)
- 【請求項1】 一次側および二次側を有し、二次側が同期スイッチ(Q2)
を含み、更に同期式スイッチ(Q2)を制御するように構成されたコンバータの
出力電圧に応答して作動する回路構造を有する連続モードのフライバックコンバ
ータにおいて、 前記スイッチを制御するための回路構造がPNPトランジスタ(Q3)と、N
PNトランジスタ(Q4)とを含み、前記PNPトランジスタのエミッタがコン
バータの第1出力ターミナル(117)に接続されており、前記NPNトランジ
スタのエミッタがコンバータの第2出力ターミナル(139)に接続されており
、前記NPNトランジスタ(Q4)のコレクタがスイッチ(Q2)の制御入力タ
ーミナル(143)に接続されていることを特徴とする、連続モードのフライバ
ックコンバータ。 - 【請求項2】 分圧回路(R1、R2)を介し、二次側のターミナルからト
ランジスタ(Q3)のベースターミナル(127)に給電されることを特徴とす
る、請求項1記載のコンバータ。 - 【請求項3】 前記分圧回路が直列接続された2つの抵抗器(R1およびR
2)を含むことを特徴とする、請求項2記載のコンバータ。 - 【請求項4】 二次側のターミナル(125)からトランジスタ(Q4)の
ベースターミナル(135)に給電されることを特徴とする、請求項1〜3のい
ずれかに記載のコンバータ。 - 【請求項5】 直列接続された抵抗器(R3)とコンデンサ(C1)とを含
む回路を介して、二次側のターミナル(125)にトランジスタ(Q4)のベー
スターミナル(135)が接続されていることを特徴とする、請求項4記載のコ
ンバータ。 - 【請求項6】 前記スイッチ(Q2)がFETトランジスタ、特にMOSF
ETトランジスタであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のコ
ンバータ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9804454A SE517220C2 (sv) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Synkron flybackomvandlare |
SE9804454-8 | 1998-12-21 | ||
PCT/SE1999/002390 WO2000038305A1 (en) | 1998-12-21 | 1999-12-16 | A synchronous flyback converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002534049A true JP2002534049A (ja) | 2002-10-08 |
Family
ID=20413780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000590281A Withdrawn JP2002534049A (ja) | 1998-12-21 | 1999-12-16 | 同期式フライバックコンバータ |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1145415A1 (ja) |
JP (1) | JP2002534049A (ja) |
KR (1) | KR20010093856A (ja) |
CN (1) | CN1135682C (ja) |
AU (1) | AU3092000A (ja) |
CA (1) | CA2356187A1 (ja) |
HK (1) | HK1043447B (ja) |
SE (1) | SE517220C2 (ja) |
TW (1) | TW456096B (ja) |
WO (1) | WO2000038305A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100568319B1 (ko) * | 2004-10-22 | 2006-04-05 | 삼성전기주식회사 | 동기 정류기를 갖는 플라이백 컨버터 |
DE602007011834D1 (de) * | 2007-05-30 | 2011-02-17 | Power One Italy Spa | Synchron-sperrwandler mit mehreren ausgängen |
CN101359873B (zh) * | 2007-08-02 | 2010-09-08 | 洋鑫科技股份有限公司 | 具有自驱式同步整流器的回扫电压变换器 |
AT14080U1 (de) * | 2013-08-12 | 2015-04-15 | Tridonic Gmbh & Co Kg | Ansteuerschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3422777A1 (de) * | 1984-06-20 | 1986-01-02 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Mit einer induktivitaet beschaltetes gesteuertes gleichrichterelement, sowie dessen verwendung |
US4870555A (en) * | 1988-10-14 | 1989-09-26 | Compaq Computer Corporation | High-efficiency DC-to-DC power supply with synchronous rectification |
JP2845188B2 (ja) * | 1995-12-11 | 1999-01-13 | サンケン電気株式会社 | Dc−dcコンバ−タ |
US5818704A (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-06 | International Rectifier Corporation | Synchronizing/driving circuit for a forward synchronous rectifier |
-
1998
- 1998-12-21 SE SE9804454A patent/SE517220C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-10-01 TW TW088116943A patent/TW456096B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-12-16 CA CA002356187A patent/CA2356187A1/en not_active Abandoned
- 1999-12-16 WO PCT/SE1999/002390 patent/WO2000038305A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-16 JP JP2000590281A patent/JP2002534049A/ja not_active Withdrawn
- 1999-12-16 KR KR1020017007808A patent/KR20010093856A/ko not_active Application Discontinuation
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