JP2003111404A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter

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JP2003111404A
JP2003111404A JP2001304291A JP2001304291A JP2003111404A JP 2003111404 A JP2003111404 A JP 2003111404A JP 2001304291 A JP2001304291 A JP 2001304291A JP 2001304291 A JP2001304291 A JP 2001304291A JP 2003111404 A JP2003111404 A JP 2003111404A
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Japan
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voltage
transformer
switching element
converter
diode
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JP2001304291A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Usui
浩 臼井
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-DC converter capable of attaining high efficiency at low cost and significant noise reduction. SOLUTION: This DC-DC converter includes a switching device Q1 connected with a DC power Ein through a primary winding P1 of a transformer T1, a control unit 11 which performs ON-OFF control of the switching device, rectifier circuits D2, D3, L2, C0 which take out DC output by rectifying the voltage induced in a secondary winding S1 of the transformer, and a series circuit which is connected in parallel with a primary winding of the transformer or the switching device and in which a diode D0, a register R0, and a capacitor C1 are connected in series. During the off-period of the switching device, after forward current is flowed through the diode and energy engaged in the transformer is stored in the capacitor, voltage dummy resonance can be developed by recovery current flowing through the diode.

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、電圧擬似共振型の
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 voltage quasi-resonant DC-DC converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】DC−DCコンバータにおいては、制御
部によりオンオフ制御されるMOSFET等からなるス
イッチング素子が用いられているが、このスイッチング
素子において、同じ時刻に電圧と電流との両方がある値
を持つと、電力損失、すなわち、スイッチングロスが発
生する。このスイッチングロスを防ぐには、電圧がゼロ
になるまでは電流が立ち上がらないようにすればよい。
2. Description of the Related Art In a DC-DC converter, a switching element composed of a MOSFET or the like that is on / off controlled by a control unit is used. In this switching element, a value having both voltage and current at the same time is set. If held, power loss, that is, switching loss occurs. In order to prevent this switching loss, it is sufficient to prevent the current from rising until the voltage becomes zero.

【0003】従来、このスイッチングロス及びスイッチ
ングノイズを低減するものとして、電圧擬似共振型のD
C−DCコンバータが知られている。この電圧擬似共振
型のDC−DCコンバータは、リアクトルとコンデンサ
とで共振させ共振電圧の振動周期を利用して、共振電圧
がゼロになるまでターンオフ(オン状態からオフ状態に
変わること)あるいはターンオン(オフ状態からオン状
態に変わること)させない、すなわち、ゼロボルトスイ
ッチ(ZVS)を行い、スイッチングロスを低減するも
のである。
Conventionally, a voltage quasi-resonant type D is used to reduce the switching loss and the switching noise.
C-DC converters are known. This voltage quasi-resonance type DC-DC converter resonates between a reactor and a capacitor and utilizes the oscillation period of the resonance voltage to turn off (change from an on state to an off state) or turn on (resonance) until the resonance voltage becomes zero. It does not change from the off state to the on state), that is, the zero volt switch (ZVS) is performed to reduce the switching loss.

【0004】図12に従来のこの種のDC−DCコンバ
ータの回路構成図を示す。図12に示すDC−DCコン
バータにおいて、直流電源EinにトランスT1の1次
巻線P1を介してMOSFETからなるスイッチング素
子Q1が接続され、トランスT1の1次巻線P1の両端
には、直列に接続されたダイオードD1及び電圧共振用
のコンデンサC1が接続されるとともに、直列に接続さ
れたスイッチング素子Q2及び抵抗R1が接続されてい
る。ダイオードD1とスイッチング素子Q2とが並列に
接続され、コンデンサC1と抵抗R1とが並列に接続さ
れている。スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間
には電圧共振用のコンデンサC2が接続されている。ス
イッチング素子Q1,Q2は、共にオフとなる期間(デ
ッドタイム)を有し、制御部51のPWM制御により交
互にオン/オフするようになっている。
FIG. 12 shows a circuit configuration diagram of a conventional DC-DC converter of this type. In the DC-DC converter shown in FIG. 12, a switching element Q1 composed of a MOSFET is connected to a DC power source Ein via a primary winding P1 of a transformer T1, and both ends of the primary winding P1 of the transformer T1 are connected in series. The connected diode D1 and the capacitor C1 for voltage resonance are connected, and the switching element Q2 and the resistor R1 connected in series are connected. The diode D1 and the switching element Q2 are connected in parallel, and the capacitor C1 and the resistor R1 are connected in parallel. A capacitor C2 for voltage resonance is connected between the drain and source of the switching element Q1. The switching elements Q1 and Q2 have a period (dead time) in which both are off, and are alternately turned on / off by the PWM control of the control unit 51.

【0005】また、トランスT1の2次巻線S1には直
列に可飽和リアクトルL1が接続され、この可飽和リア
クトルL1にはダイオードD2、ダイオードD3、イン
ダクタL2及びコンデンサC0からなる整流回路が接続
されている。この整流回路は、トランスT1の2次巻線
に誘起された電圧(オンオフ制御されたパルス電圧)を
整流して直流出力を負荷抵抗RL1に出力する。演算増
幅器OP1は、負荷抵抗RL1の出力電圧と基準電圧E
S1とを比較し、負荷抵抗RL1の出力電圧が基準電圧
ES1以上となったときに、演算増幅器OP1の出力側
に接続されるフォトカプラPC1内のフォトダイオード
を発光させる。
Further, a saturable reactor L1 is connected in series to the secondary winding S1 of the transformer T1, and a rectifying circuit composed of a diode D2, a diode D3, an inductor L2 and a capacitor C0 is connected to the saturable reactor L1. ing. This rectifying circuit rectifies the voltage (on-off controlled pulse voltage) induced in the secondary winding of the transformer T1 and outputs a DC output to the load resistor RL1. The operational amplifier OP1 has an output voltage of the load resistor RL1 and a reference voltage E.
Compared with S1, when the output voltage of the load resistance RL1 becomes equal to or higher than the reference voltage ES1, the photodiode in the photocoupler PC1 connected to the output side of the operational amplifier OP1 is caused to emit light.

【0006】フォトカプラPC1内のフォトトランジス
タは、フォトダイオードからの光を受けてオン動作し、
制御部51は、フォトトランジスタに流れる電流によ
り、スイッチング素子Q1に印加されるパルスのオン幅
を狭くようにし、スイッチング素子Q2に印加されるパ
ルスのオン幅を広くするように制御する。すなわち、負
荷抵抗RL1の出力電圧が基準電圧ES1以上となった
ときに、スイッチング素子Q1のパルスのオン幅を狭く
することで、出力電圧を一定電圧に制御するようになっ
ている。
The phototransistor in the photocoupler PC1 receives light from the photodiode and is turned on,
The control unit 51 controls so that the ON width of the pulse applied to the switching element Q1 is narrowed and the ON width of the pulse applied to the switching element Q2 is widened by the current flowing through the phototransistor. That is, when the output voltage of the load resistor RL1 becomes equal to or higher than the reference voltage ES1, the ON width of the pulse of the switching element Q1 is narrowed to control the output voltage to a constant voltage.

【0007】次に、このように構成されたDC−DCコ
ンバータの動作、ここでは特に、電圧擬似共振動作を図
13に示すタイミングチャートを参照しながら説明す
る。なお、図13では、重負荷で低電圧、重負荷で高電
圧、軽負荷で低電圧のそれぞれにおけるスイッチング素
子Q1,Q2のドレイン−ソース間電圧Vds、ドレイ
ン電流Id、ダイオードD1の電流IFを示している。
Next, the operation of the DC-DC converter configured as described above, particularly the voltage quasi-resonant operation, will be described with reference to the timing chart shown in FIG. Note that FIG. 13 shows the drain-source voltage Vds of the switching elements Q1 and Q2, the drain current Id, and the current IF of the diode D1 at low voltage under heavy load, high voltage under heavy load, and low voltage under light load. ing.

【0008】まず、時刻t前では、スイッチング素子
Q1がオンし、直流電源EinからトランスT1の1次
巻線P1を介してスイッチング素子Q1にドレイン電流
Idが流れる。
First, before time t 0 , the switching element Q1 is turned on, and the drain current Id flows from the DC power source Ein to the switching element Q1 through the primary winding P1 of the transformer T1.

【0009】次に、時刻tから時刻tにおいては、ス
イッチング素子Q1は、オン状態からオフ状態に変わる
ことになる。スイッチング素子Q2は、オフ状態からオ
ン状態に変わることになる。時刻tから時刻tにおい
ては、トランスT1の1次巻線P1のインダクタンスL
とコンデンサC2とにより電圧擬似共振が形成され、共
振周波数fは、式(1)で表される。
Next, from time t 0 to time t 1 , the switching element Q1 changes from the ON state to the OFF state. The switching element Q2 will change from the off state to the on state. From time t 0 to time t 1 , the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1
A voltage quasi-resonance is formed by the capacitor C2 and the capacitor C2, and the resonance frequency f 1 is expressed by the equation (1).

【0010】 f=1/{2π*(L*C2)1/2} ・・・(1) そのときの共振波形は、図13に示すように、正弦波の
一部をなした波形W1となる。
F 1 = 1 / {2π * (L * C2) 1/2 } (1) The resonance waveform at that time is a waveform W1 which is a part of a sine wave as shown in FIG. Becomes

【0011】次に、時刻tから時刻tにおいては、
ダイオードD1は、スイッチング素子Q1がオフした後
にオンしてダイオードD1に電流IFが流れ、トランス
T1の1次巻線P1に誘起された励磁エネルギーは、ダ
イオードD1を介してコンデンサC1に蓄えられる。こ
のため、トランスT1の1次巻線P1のインダクタンス
LとコンデンサC1とコンデンサC2とにより電圧擬似
共振が形成され、共振周波数fは、式(2)で表され
る。
Next, from time t 1 to time t 2 ,
The diode D1 is turned on after the switching element Q1 is turned off and the current IF flows through the diode D1, and the excitation energy induced in the primary winding P1 of the transformer T1 is stored in the capacitor C1 via the diode D1. Therefore, a voltage pseudo-resonance is formed by the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1, the capacitor C1, and the capacitor C2, and the resonance frequency f 2 is expressed by the equation (2).

【0012】 f=1/{2π*{L*(C1+C2)}1/2} ・・・(2) そのときの共振波形は、図13に示すように、正弦波の
一部をなした波形W2となる。なお、共振周波数f
は、共振周波数fよりも低くなるため、波形W2
は、波形W1よりも緩やかな正弦波となる。
F 2 = 1 / {2π * {L * (C1 + C2)} 1/2 } (2) The resonance waveform at that time is a part of a sine wave as shown in FIG. It becomes a waveform W2. The resonance frequency f
2 becomes lower than the resonance frequency f 1 , and therefore the waveform W2
Becomes a sine wave that is gentler than the waveform W1.

【0013】次に、ダイオードD1のオン期間に、スイ
ッチング素子Q2がオンする。そして、時刻tにダイ
オードD1の電流がゼロになると、コンデンサC1に蓄
えられたエネルギーは、スイッチング素子Q2を通って
ドレイン電流Idとして流れる。すなわち、時刻t
後も継続して、トランスT1の1次巻線P1のインダク
タンスLとコンデンサC1とコンデンサC2とにより電
圧擬似共振が発生し、共振周波数fは、式(2)で表
される。そのときの共振波形は、図13に示すように、
正弦波の一部をなした波形W3となる。
Next, the switching element Q2 is turned on while the diode D1 is on. When the current time t 2 to the diode D1 becomes zero, the energy stored in the capacitor C1, flows as the drain current Id through the switching element Q2. That is, the time t 2 later be continued, the voltage quasi-resonant generated by the inductance L and the capacitors C1 and C2 of the primary winding P1 of the transformer T1, the resonance frequency f 2 is represented by the formula (2) It The resonance waveform at that time is, as shown in FIG.
The waveform W3 is a part of the sine wave.

【0014】次に、時刻tから時刻tには、スイッ
チング素子Q1がオフ状態からオン状態に変わり、スイ
ッチング素子Q2がオン状態からオフ状態に変わる。こ
のため、トランスT1の1次巻線P1のインダクタンス
LとコンデンサC2とにより電圧擬似共振が形成され、
共振周波数fは、式(1)で表される。そのときの共
振波形は、図13に示すように、正弦波の一部をなした
波形W4となる。
Next, from time t 3 to time t 5 , the switching element Q1 changes from the off state to the on state, and the switching element Q2 changes from the on state to the off state. Therefore, a voltage quasi-resonance is formed by the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1 and the capacitor C2,
The resonance frequency f 1 is represented by the equation (1). The resonance waveform at that time is a waveform W4 which is a part of a sine wave, as shown in FIG.

【0015】なお、電圧擬似共振期間においては、出力
の整流回路で整流されることを防止するために、出力の
整流回路と直列に可飽和リアクトルL1を接続してい
る。
During the voltage quasi-resonant period, the saturable reactor L1 is connected in series with the output rectifier circuit in order to prevent rectification by the output rectifier circuit.

【0016】これにより、電圧擬似共振が発生し、スイ
ッチング素子Q1の電圧がゼロボルト近傍でスイッチン
グ素子Q1をオンすれば、ゼロボルトスイッチを実現す
ることができ、スイッチングロスが低減される。
As a result, when voltage quasi-resonance occurs and the switching element Q1 is turned on when the voltage of the switching element Q1 is near zero volt, a zero volt switch can be realized and switching loss is reduced.

【0017】また、ゼロボルトスイッチを実現すること
ができるため、スイッチング素子Q1のドレイン−ソー
ス間に比較的大きなコンデンサC2を挿入することがで
きる。このコンデンサC2により、電圧の傾き、すなわ
ち、電圧の時間的な変化(dv/dt)が緩やかとな
り、スイッチングノイズ(以下、ノイズと略称する。)
の発生を低減することができる。
Since a zero volt switch can be realized, a relatively large capacitor C2 can be inserted between the drain and source of the switching element Q1. By this capacitor C2, the slope of the voltage, that is, the temporal change (dv / dt) of the voltage becomes gentle, and switching noise (hereinafter abbreviated as noise).
Can be reduced.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のDC−DCコンバータにあっては、電圧擬似共
振を発生させるために、スイッチング素子Q2が必要で
あった。また、電位が大きく異なるスイッチング素子Q
2をドライブするための特殊なドライブ回路が必要とな
り、製品のコストが高価になるという欠点があった。
However, in the conventional DC-DC converter of this type, the switching element Q2 is required to generate the voltage quasi-resonance. In addition, the switching element Q whose potential is greatly different
There is a drawback that a special drive circuit for driving 2 is required, and the cost of the product is high.

【0019】本発明は、安価で、効率を向上し、ノイズ
を大幅に低減することができるDC−DCコンバータを
提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a DC-DC converter which is inexpensive, improves efficiency, and can significantly reduce noise.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項1の発明は、直流
電源にトランスの1次巻線を介して接続されたスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子をオン/オフ制御す
る制御手段と、前記トランスの2次巻線に誘起する電圧
を整流して直流出力を取り出す整流回路と、前記トラン
スの1次巻線又は前記スイッチング素子と並列に接続さ
れ且つダイオードと抵抗と第1のコンデンサとが直列に
接続された直列回路とを有し、前記スイッチング素子の
オフ期間中に、前記ダイオードに順方向電流を流して前
記トランスに励磁されたエネルギーを前記第1のコンデ
ンサに蓄積した後に前記ダイオードに流れるリカバリ電
流により電圧擬似共振を発生させることを要旨とする。
The present invention has the following constitution in order to solve the above problems. According to the invention of claim 1, a switching element connected to a DC power supply via a primary winding of a transformer, a control means for controlling ON / OFF of the switching element, and a voltage induced in a secondary winding of the transformer. A rectifying circuit for rectifying the DC output to obtain a DC output, and a series circuit connected in parallel with the primary winding of the transformer or the switching element and including a diode, a resistor, and a first capacitor connected in series. Generating a voltage quasi-resonance by a recovery current flowing in the diode after a forward current is passed through the diode to store energy excited in the transformer in the first capacitor during an off period of the switching element. Is the gist.

【0021】請求項2の発明は、前記トランスの1次巻
線又は前記スイッチング素子と並列に接続された第2の
コンデンサを有することを要旨とする。
A second aspect of the present invention is summarized as having a second capacitor connected in parallel with the primary winding of the transformer or the switching element.

【0022】請求項3の発明は、前記トランスの2次巻
線に接続され且つ前記整流回路に直列に接続されたイン
ダクタンス素子と、前記整流回路の直流出力を基準電圧
と比較する比較部と、前記整流回路の直流出力が基準電
圧以上となったときに前記インダクタンス素子にリセッ
ト電流を流すリセット素子とを有することを要旨とす
る。
According to a third aspect of the present invention, an inductance element connected to the secondary winding of the transformer and connected in series to the rectifier circuit, and a comparator section for comparing the DC output of the rectifier circuit with a reference voltage, The gist of the present invention is to have a reset element that causes a reset current to flow through the inductance element when the DC output of the rectifier circuit becomes equal to or higher than a reference voltage.

【0023】請求項4の発明は、前記インダクタンス素
子が、可飽和リアクトル又はインダクタであることを要
旨とする。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that the inductance element is a saturable reactor or an inductor.

【0024】請求項5の発明は、前記整流回路の直流出
力を基準電圧と比較する比較部と、前記トランスの2次
巻線に前記整流回路を介して接続されたスイッチ素子
と、前記比較部からの比較出力に基づき前記スイッチ素
子をオン/オフ制御するオンオフ制御手段とを有するこ
とを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a comparing section for comparing the DC output of the rectifying circuit with a reference voltage, a switch element connected to the secondary winding of the transformer through the rectifying circuit, and the comparing section. And an on / off control means for on / off controlling the switch element based on the comparison output from

【0025】請求項6の発明は、前記トランスの1次巻
線に発生する電圧擬似共振波形を検出する検出手段を有
し、前記制御手段は、前記検出手段で検出された電圧擬
似共振波形に基づき共振電圧がゼロボルトに達したとき
に前記スイッチング素子をオンさせることを要旨とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided detection means for detecting a voltage quasi-resonant waveform generated in the primary winding of the transformer, and the control means applies the voltage quasi-resonant waveform detected by the detection means. Based on this, the gist is to turn on the switching element when the resonance voltage reaches zero volts.

【0026】請求項7の発明は、前記トランスの1次巻
線に発生する電圧擬似共振波形を検出する検出手段を有
し、前記制御手段は、前記検出手段で検出された電圧擬
似共振波形に基づき共振電圧がゼロボルトに達したとき
から所定の遅延時間を経過した時に前記スイッチング素
子をオンさせることを要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided detection means for detecting a voltage quasi-resonant waveform generated in the primary winding of the transformer, and the control means has the voltage quasi-resonant waveform detected by the detection means. Based on this, the gist is to turn on the switching element when a predetermined delay time elapses from when the resonance voltage reaches zero volts.

【0027】請求項8の発明は、前記制御手段が、前記
直流電源の電圧に応じて、前記スイッチング素子のオン
幅を可変させることを要旨とする。
The invention of claim 8 is characterized in that the control means varies the ON width of the switching element in accordance with the voltage of the DC power supply.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明のDC−DCコンバ
ータの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a DC-DC converter of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0029】(第1の実施の形態)第1の実施の形態に
係るDC−DCコンバータは、ダイオードのリカバリ電
流を利用して電圧擬似共振を発生させることにより、1
つのスイッチング素子で構成したことを特徴とする。ま
た、従来の図12に示すDC−DCコンバータでは制御
部がPWM制御したが、第1の実施の形態のDC−DC
コンバータでは、トランスの磁束のリセットを巻線電圧
で観測し、スイッチング素子Q1をオンさせる電圧擬似
共振とすることを特徴とする。
(First Embodiment) The DC-DC converter according to the first embodiment uses a recovery current of a diode to generate voltage quasi-resonance, thereby
It is characterized by being composed of two switching elements. Further, in the conventional DC-DC converter shown in FIG. 12, the control unit performs PWM control, but the DC-DC of the first embodiment
The converter is characterized in that resetting of the magnetic flux of the transformer is observed by the winding voltage, and a voltage quasi-resonance for turning on the switching element Q1 is set.

【0030】図1は第1の実施の形態に係るDC−DC
コンバータを示す回路構成図である。図1に示すDC−
DCコンバータにおいて、直流電源EinにトランスT
1の1次巻線P1を介してMOSFETからなるスイッ
チング素子Q1が接続され、トランスT1の1次巻線P
1の両端には、直列に接続されたダイオードD0と抵抗
R0と電圧共振用のコンデンサC1が接続されている。
FIG. 1 shows a DC-DC according to the first embodiment.
It is a circuit block diagram which shows a converter. DC- shown in FIG.
In the DC converter, the transformer T is connected to the DC power source Ein.
A switching element Q1 composed of a MOSFET is connected via the primary winding P1 of the transformer 1 and the primary winding P of the transformer T1.
A diode D0, a resistor R0, and a capacitor C1 for voltage resonance connected in series are connected to both ends of 1.

【0031】抵抗R0は、振動防止用の抵抗器である。
ダイオードD0は、十分なリカバリタイム(逆回復時
間)を有したダイオードであり、スイッチング素子Q1
のオフ期間中に、順方向電流が流れ終わるとリカバリ電
流(逆方向電流)が流れ、スイッチング素子Q1に電圧
擬似共振を発生させるようになっている。
The resistor R0 is a resistor for preventing vibration.
The diode D0 is a diode having a sufficient recovery time (reverse recovery time), and is a switching element Q1.
When the forward current finishes flowing during the OFF period of, the recovery current (reverse current) flows, causing voltage quasi-resonance in the switching element Q1.

【0032】コンデンサC1には並列に抵抗R1が接続
されている。スイッチング素子Q1のドレイン−ソース
間には電圧共振用のコンデンサC2が接続されている。
A resistor R1 is connected in parallel with the capacitor C1. A capacitor C2 for voltage resonance is connected between the drain and source of the switching element Q1.

【0033】トランスT1の1次巻線P2は、1次巻線
P1と電磁結合し、トランスT1の1次巻線P1で発生
した電圧擬似共振波形を検出する。制御部11は、トラ
ンスT1の1次巻線P2で検出された電圧擬似共振波形
に基づき共振電圧がゼロボルトに達したときから所定の
遅延時間を経過した時にスイッチング素子をオンさせ
る。スイッチング素子Q1は、オフとなる期間(デッド
タイム)を有し、制御部11によりオン/オフするよう
になっている。
The primary winding P2 of the transformer T1 is electromagnetically coupled to the primary winding P1 to detect the voltage quasi-resonant waveform generated in the primary winding P1 of the transformer T1. The control unit 11 turns on the switching element when a predetermined delay time elapses from when the resonance voltage reaches zero volts based on the voltage pseudo resonance waveform detected by the primary winding P2 of the transformer T1. The switching element Q1 has a period in which it is turned off (dead time), and is turned on / off by the control unit 11.

【0034】また、トランスT1の2次巻線S1には直
列に可飽和リアクトルL1が接続され、この可飽和リア
クトルL1にはダイオードD2、ダイオードD3、イン
ダクタL2及びコンデンサC0からなる整流回路が接続
されている。この整流回路は、トランスT1の2次巻線
S1に誘起された電圧(オンオフ制御されたパルス電
圧)を整流して直流出力を負荷抵抗RL1に出力する。
演算増幅器OP1は、負荷抵抗RL1の出力電圧と基準
電圧ES1とを比較し、負荷抵抗RL1の出力電圧が基
準電圧ES1以上となったときに、ダイオードD4を介
して可飽和リアクトルL1にリセット電流を流して直流
出力を一定に制御するようになっている。この可飽和リ
アクトルL1による出力一定制御については、後に詳細
に説明するものとする。
Further, a saturable reactor L1 is connected in series to the secondary winding S1 of the transformer T1, and a rectifying circuit composed of a diode D2, a diode D3, an inductor L2 and a capacitor C0 is connected to the saturable reactor L1. ing. The rectifier circuit rectifies the voltage (on-off controlled pulse voltage) induced in the secondary winding S1 of the transformer T1 and outputs a DC output to the load resistor RL1.
The operational amplifier OP1 compares the output voltage of the load resistor RL1 with the reference voltage ES1, and when the output voltage of the load resistor RL1 becomes equal to or higher than the reference voltage ES1, a reset current is supplied to the saturable reactor L1 via the diode D4. It is designed to flow and control the DC output at a constant level. The constant output control by the saturable reactor L1 will be described later in detail.

【0035】次に、このように構成されたDC−DCコ
ンバータの動作、ここでは特に、電圧擬似共振動作を図
2に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
なお、図2では、軽負荷で低電圧、重負荷で低電圧、重
負荷で高電圧のそれぞれにおけるスイッチング素子Q1
のドレイン−ソース間電圧Vds、ドレイン電流Id、
ダイオードD0の電流Irを示している。
Next, the operation of the DC-DC converter constructed as described above, particularly the voltage quasi-resonant operation, will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
In addition, in FIG. 2, the switching element Q1 for low voltage under light load, low voltage under heavy load, and high voltage under heavy load, respectively.
Drain-source voltage Vds, drain current Id,
The current Ir of the diode D0 is shown.

【0036】まず、時刻t前では、スイッチング素子
Q1がオンし、直流電源EinからトランスT1の1次
巻線P1を介してスイッチング素子Q1にドレイン電流
Idが流れる。
First, before time t 0 , the switching element Q1 is turned on, and the drain current Id flows from the DC power source Ein to the switching element Q1 via the primary winding P1 of the transformer T1.

【0037】次に、時刻tから時刻tにおいては、ス
イッチング素子Q1は、オン状態からオフ状態に変わる
ことになる。時刻tから時刻tにおいては、トランス
T1の1次巻線P1のインダクタンスLとコンデンサC
2とにより電圧擬似共振が形成され、共振周波数f
は、前述した式(1)で表される。そのときの共振波
形は、図2に示すように、正弦波の一部をなした波形W
1となる。
Next, from time t 0 to time t 1 , the switching element Q1 changes from the ON state to the OFF state. From time t 0 to time t 1 , the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1 and the capacitor C
A voltage quasi-resonance is formed by 2 and the resonance frequency f
1 is represented by the above-mentioned formula (1). The resonance waveform at that time is, as shown in FIG. 2, a waveform W that is a part of a sine wave.
It becomes 1.

【0038】次に、時刻tから時刻tにおいては、
ダイオードD0は、スイッチング素子Q1がオフした後
にオンしてダイオードD0に順方向電流が流れ、トラン
スT1の1次巻線P1に誘起された励磁エネルギーは、
ダイオードD0を介してコンデンサC1に蓄えられる。
このため、トランスT1の1次巻線P1のインダクタン
スLとコンデンサC1とコンデンサC2とにより電圧擬
似共振が形成され、共振周波数fは、前述した式
(2)で表される。そのときの共振波形は、図2に示す
ように、正弦波の一部をなした波形W2となる。
Next, from time t 1 to time t 2 ,
The diode D0 is turned on after the switching element Q1 is turned off, a forward current flows through the diode D0, and the excitation energy induced in the primary winding P1 of the transformer T1 is
It is stored in the capacitor C1 via the diode D0.
Therefore, a voltage pseudo resonance is formed by the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1, the capacitor C1, and the capacitor C2, and the resonance frequency f 2 is represented by the above-mentioned formula (2). The resonance waveform at that time becomes a waveform W2 which is a part of a sine wave, as shown in FIG.

【0039】次に、時刻tにダイオードD0の順方向
電流がゼロになると、ダイオードD0にはカソードから
アノードへの逆方向電流であるリカバリ電流Irが流れ
る。すなわち、時刻tから時刻tまでも継続して、
トランスT1の1次巻線P1のインダクタンスLとコン
デンサC1とコンデンサC2とにより電圧擬似共振が発
生し、共振周波数fは、式(2)で表される。そのと
きの共振波形は、図2に示すように、正弦波の一部をな
した波形W3となる。
Next, when the time t 2 the forward current of the diode D0 is zero, flow recovery current Ir is a reverse current from the cathode to the anode in the diode D0. That is, continuously from time t 2 to time t 3 ,
A voltage quasi-resonance occurs due to the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1, the capacitor C1 and the capacitor C2, and the resonance frequency f 2 is represented by the equation (2). The resonance waveform at that time is, as shown in FIG. 2, a waveform W3 which is a part of the sine wave.

【0040】なお、リカバリ電流が流れるリカバリタイ
ムをスイッチング周波数のオフ時間のおおよそ半分程度
のものを選択することにより、理想的な電圧擬似共振を
発生させることができる。また、ダイオードD0のリカ
バリタイムは、コンデンサC1の容量又は抵抗R0の値
を調整して、順方向電流を調整することにより変化させ
ることができる。
An ideal voltage quasi-resonance can be generated by selecting a recovery time at which the recovery current flows is about half of the off time of the switching frequency. The recovery time of the diode D0 can be changed by adjusting the capacitance of the capacitor C1 or the value of the resistor R0 to adjust the forward current.

【0041】次に、時刻tから時刻tには、スイッ
チング素子Q1がオフ状態からオン状態に変わる。この
ため、トランスT1の1次巻線P1のインダクタンスL
とコンデンサC2とにより電圧擬似共振が形成され、共
振周波数fは、式(1)で表される。そのときの共振
波形は、図2に示すように、正弦波の一部をなした波形
W4となる。
Next, from time t 3 to time t 5 , the switching element Q1 changes from the off state to the on state. Therefore, the inductance L of the primary winding P1 of the transformer T1
A voltage quasi-resonance is formed by the capacitor C2 and the capacitor C2, and the resonance frequency f 1 is expressed by the equation (1). The resonance waveform at that time becomes a waveform W4 which is a part of a sine wave, as shown in FIG.

【0042】また、トランスT1の1次巻線P1には、
図3に示すように、スイッチング素子Q1のドレイン−
ソース間電圧Vdsと同じ電圧が発生し、トランスT1
の1次巻線P1に発生した電圧は、図3に示すように、
1次巻線P2により電圧擬似共振波形として検出され
る。そして、制御部11は、トランスT1の1次巻線P
2で検出された電圧擬似共振波形に基づき共振電圧がゼ
ロボルト(ゼロ点P)に達したとき(この例では時刻
)から所定の遅延時間を経過した時刻tにスイッ
チング素子Q1をオンさせる。
The primary winding P1 of the transformer T1 has
As shown in FIG. 3, the drain of the switching element Q1
The same voltage as the source-to-source voltage Vds is generated, and the transformer T1
As shown in FIG. 3, the voltage generated in the primary winding P1 of
It is detected as a voltage quasi-resonant waveform by the primary winding P2. Then, the control unit 11 controls the primary winding P of the transformer T1.
When the resonance voltage based on a voltage quasi-resonant waveform detected in 2 reaches zero volts (zero point P 0) on the switching element Q1 from (time t 4 in this example) at time t 5 the lapse of a predetermined delay time Let

【0043】すなわち、図2に示すように、共振電圧が
ゼロボルトになった後にドレイン電流を流すようにした
ので、スイッチングロスを大幅に低減することができ
る。また、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間
に比較的大きなコンデンサC2を挿入したので、このコ
ンデンサC2により、電圧の傾き、すなわち、電圧の時
間的な変化(dv/dt)が緩やかとなり、ノイズの発
生を低減することができる。
That is, as shown in FIG. 2, since the drain current is made to flow after the resonance voltage becomes zero volts, the switching loss can be greatly reduced. Further, since a relatively large capacitor C2 is inserted between the drain and the source of the switching element Q1, the slope of the voltage, that is, the temporal change (dv / dt) of the voltage is moderated by the capacitor C2, and noise is generated. Can be reduced.

【0044】このように第1の実施の形態に係るDC−
DCコンバータによれば、1つのスイッチング素子Q1
を用い、スイッチング素子Q1のオフ期間中に、ダイオ
ードD0に順方向電流を流してトランスT1に励磁され
たエネルギーをコンデンサC1に蓄積した後にダイオー
ドD0に流れるリカバリ電流により電圧擬似共振を発生
させるようにした。すなわち、高価なスイッチング素子
を用いず、電位の異なる高価なドライブ回路を用いず、
安価なダイオードにより理想的な電圧擬似共振を可能と
した。従って、安価にゼロボルトスイッチ(ZVS)を
実現できるので、効率を向上し、ノイズを大幅に低減す
ることができる。
As described above, the DC- according to the first embodiment
According to the DC converter, one switching element Q1
In order to generate a voltage quasi-resonance by the recovery current flowing through the diode D0 after the forward current is passed through the diode D0 and the energy excited by the transformer T1 is accumulated in the capacitor C1 during the OFF period of the switching element Q1. did. That is, without using an expensive switching element, without using an expensive drive circuit having a different potential,
The ideal diode quasi-resonance was made possible by an inexpensive diode. Therefore, the zero volt switch (ZVS) can be realized at low cost, so that efficiency can be improved and noise can be significantly reduced.

【0045】次に、可飽和リアクトルL1による出力一
定制御について詳細に説明する。まず、演算増幅器OP
1は、負荷抵抗RL1の出力電圧が基準電圧ES1以上
となったときに、ダイオードD4を介して可飽和リアク
トルL1にリセット電流を流す。可飽和リアクトルL1
は、飽和前には高いインピーダンスを有し、飽和後には
短絡に近い状態を示し、スイッチとして用いられる。可
飽和リアクトルL1に電流が流れて、一旦、飽和した後
には電流を断としても高い残留磁束密度Brを持つ。
Next, the constant output control by the saturable reactor L1 will be described in detail. First, the operational amplifier OP
1 causes a reset current to flow through the saturable reactor L1 via the diode D4 when the output voltage of the load resistor RL1 becomes equal to or higher than the reference voltage ES1. Saturable reactor L1
Has a high impedance before saturation and shows a state close to a short circuit after saturation, and is used as a switch. A current flows through the saturable reactor L1 and, once saturated, has a high residual magnetic flux density Br even after the current is cut off.

【0046】そこで、図4(a)のB−Hカーブ特性に
示すように、再び同じ方向に電流を流したとき、わずか
な磁束密度の変化で飽和する。また、図4(b)のB−
Hカーブ特性に示すように、飽和したあとで逆方向に電
流を流すと、残留磁束密度が小さくなり、図4(c)の
B−Hカーブ特性に示すように、さらに電流を増加させ
ると残留磁束密度は、最終的には−Brまで小さくな
る。
Therefore, as shown in the B-H curve characteristic of FIG. 4A, when a current is passed again in the same direction, the magnetic flux density is saturated with a slight change. In addition, B- in FIG.
As shown in the H-curve characteristic, when a current flows in the opposite direction after saturation, the residual magnetic flux density decreases, and as shown in the B-H curve characteristic of FIG. The magnetic flux density finally decreases to -Br.

【0047】残留磁束密度が小さくなることは、飽和す
るまでの磁束密度の変化の幅が広くなることを意味し、
飽和するまでの磁束密度の変化の幅が広くなることは、
可飽和リアクトルL1に電圧を加えてから可飽和リアク
トルL1がオンする(可飽和リアクトルL1が飽和す
る)までの時間が長くなることである。
The reduction of the residual magnetic flux density means that the range of change in the magnetic flux density until saturation becomes wide,
The width of change in magnetic flux density until saturation is wide
That is, it takes a long time from applying a voltage to the saturable reactor L1 to turning on the saturable reactor L1 (saturating the saturable reactor L1).

【0048】このため、トランスT1の2次巻線S1
に、図5(a)に示すようなパルスが発生した場合に、
可飽和リアクトルL1にリセット電流がほとんど流れて
いない状態では、図5(b)に示すように、正のパルス
幅はほとんど変わらない(図4(a)に対応)。
Therefore, the secondary winding S1 of the transformer T1 is
When a pulse as shown in FIG.
In the state where almost no reset current flows in the saturable reactor L1, the positive pulse width hardly changes (corresponding to FIG. 4A), as shown in FIG. 5B.

【0049】また、可飽和リアクトルL1にリセット電
流が少し流れている状態では、図5(c)に示すよう
に、正のパルス幅は少しだけ狭くなる(図4(b)に対
応)。さらに、可飽和リアクトルL1にリセット電流が
十分に流れて完全にリセットされた状態では、図5
(d)に示すように、正のパルス幅は非常に狭くなる
(図4(c)に対応)。すなわち、リセット電流を適当
な値にすることにより、可飽和リアクトルL1を通過す
るパルス幅を制御でき、これによって、直流出力を一定
に制御することができる。
Further, when a small amount of reset current flows in the saturable reactor L1, the positive pulse width becomes slightly narrower (corresponding to FIG. 4B), as shown in FIG. 5C. Further, in a state where the reset current is sufficiently flown in the saturable reactor L1 and the saturable reactor L1 is completely reset,
As shown in (d), the positive pulse width becomes extremely narrow (corresponding to FIG. 4C). That is, by setting the reset current to an appropriate value, the pulse width passing through the saturable reactor L1 can be controlled, and thus the DC output can be controlled to be constant.

【0050】なお、第1の実施の形態に係るDC−DC
コンバータでは、インダクタンス素子として、可飽和リ
アクトルL1を用いたが、この可飽和リアクトルL1に
代えて、インダクタを用いても良い。
DC-DC according to the first embodiment
Although the saturable reactor L1 is used as the inductance element in the converter, an inductor may be used instead of the saturable reactor L1.

【0051】(第2の実施の形態)次に第2の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図6は第2
の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路構
成図である。図1に示す第1の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、コンデンサC1に並列に抵抗R1
を接続したが、図6に示す第2の実施の形態に係るDC
−DCコンバータでは、直列に接続されたコンデンサC
1及び抵抗R0に対して並列に抵抗R1を接続したこと
を特徴とする。なお、図6に示すその他の構成は、図1
に示す第1の実施の形態に係るDC−DCコンバータの
構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、
その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a second embodiment will be described. FIG. 6 is the second
It is a circuit block diagram which shows the DC-DC converter which concerns on embodiment of this. DC- according to the first embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the resistor R1 is connected in parallel with the capacitor C1.
The DC according to the second embodiment shown in FIG.
-In a DC converter, a capacitor C connected in series
The resistor R1 is connected in parallel with the resistor R1 and the resistor R0. It should be noted that the other configuration shown in FIG.
The same configuration as that of the DC-DC converter according to the first embodiment shown in FIG.
Detailed description thereof will be omitted.

【0052】図6に示すような構成でも、第1の実施の
形態に係るDC−DCコンバータの効果と同様な効果を
得ることができる。
Even with the configuration shown in FIG. 6, the same effect as that of the DC-DC converter according to the first embodiment can be obtained.

【0053】(第3の実施の形態)次に第3の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図7は第3
の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路構
成図である。図6に示す第2の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、スイッチング素子Q1に並列にコ
ンデンサC2を接続したが、図7に示す第3の実施の形
態に係るDC−DCコンバータでは、トランスT1の1
次巻線P1に並列にコンデンサC2を接続したことを特
徴とする。なお、図7に示すその他の構成は、図6に示
す第2の実施の形態に係るDC−DCコンバータの構成
と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その
詳細な説明は省略する。
(Third Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a third embodiment will be described. FIG. 7 is the third
It is a circuit block diagram which shows the DC-DC converter which concerns on embodiment of this. DC-according to the second embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the capacitor C2 is connected in parallel with the switching element Q1, but in the DC-DC converter according to the third embodiment shown in FIG.
A feature is that a capacitor C2 is connected in parallel to the next winding P1. The other configuration shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the DC-DC converter according to the second embodiment shown in FIG. 6, and the same reference numerals are given to the same portions, and the detailed description thereof will be omitted. Omit it.

【0054】図7に示すように、トランスT1の1次巻
線P1に並列にコンデンサC2を接続しても、交流的に
は、コンデンサC2は、スイッチング素子Q1に並列に
接続されたことになる。このため、図7に示すような構
成でも、図6に示す第2の実施の形態に係るDC−DC
コンバータの効果と同様な効果を得ることができる。
As shown in FIG. 7, even if the capacitor C2 is connected in parallel with the primary winding P1 of the transformer T1, in terms of AC, the capacitor C2 is connected in parallel with the switching element Q1. . Therefore, even with the configuration shown in FIG. 7, the DC-DC according to the second embodiment shown in FIG.
The same effect as that of the converter can be obtained.

【0055】(第4の実施の形態)次に第4の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図8は第4
の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路構
成図である。図6に示す第2の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、可飽和リアクトルL1を用いた
が、図8に示す第4の実施の形態に係るDC−DCコン
バータでは、可飽和リアクトルL1に代えて、トランス
T1の2次巻線S1に整流回路を介して接続されたスイ
ッチング素子Q3とこのスイッチング素子Q3を制御す
る制御部12とを用いたことを特徴とする。なお、図8
に示すその他の構成は、図6に示す第2の実施の形態に
係るDC−DCコンバータの構成と同一構成であり、同
一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。
(Fourth Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a fourth embodiment will be described. FIG. 8 is the fourth
It is a circuit block diagram which shows the DC-DC converter which concerns on embodiment of this. DC-according to the second embodiment shown in FIG.
Although the saturable reactor L1 is used in the DC converter, in the DC-DC converter according to the fourth embodiment shown in FIG. 8, instead of the saturable reactor L1, a rectifier circuit is provided in the secondary winding S1 of the transformer T1. A switching element Q3 and a control unit 12 that controls the switching element Q3 are used. Note that FIG.
Other configurations shown in are the same as the configurations of the DC-DC converter according to the second embodiment shown in FIG. 6, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0056】このように第4の実施の形態に係るDC−
DCコンバータによれば、制御部12は、演算増幅器O
P1からの出力とトランスT1の2次巻線P2に誘起す
る電圧とに基づき制御部11によるスイッチング素子Q
1のオン/オフ制御の周期に同期させて、スイッチング
素子Q3をオン/オフ制御する。スイッチ素子Q3は、
制御部12によりPWM制御されてオン/オフする。こ
のため、直流出力を一定に制御することができる。
As described above, the DC- according to the fourth embodiment
According to the DC converter, the control unit 12 controls the operational amplifier O
Based on the output from P1 and the voltage induced in the secondary winding P2 of the transformer T1, the switching element Q by the control unit 11
The switching element Q3 is ON / OFF controlled in synchronization with the ON / OFF control period of 1. The switch element Q3 is
The control section 12 performs PWM control to turn on / off. Therefore, the DC output can be controlled to be constant.

【0057】(第5の実施の形態)次に第5の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図9は第5
の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路構
成図である。図1に示す第1の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、1巻線型の可飽和リアクトルL1
を用いたが、図9に示す第5の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、2巻線型の可飽和リアクトルL5
を用いたことを特徴とする。この可飽和リアクトルL5
は、1次巻線の巻数がN1で2次巻線の巻数がN2であ
り、可飽和リアクトルL5の1次巻線は、トランスT1
の2次巻線の一端と整流回路とに接続され、可飽和リア
クトルL5の2次巻線は、トランスT1の2次巻線の他
端とリセット素子としてのダイオードD4に接続されて
いる。なお、図9に示すその他の構成は、図1に示す第
1の実施の形態に係るDC−DCコンバータの構成と同
一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。
(Fifth Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a fifth embodiment will be described. FIG. 9 is the fifth
It is a circuit block diagram which shows the DC-DC converter which concerns on embodiment of this. DC- according to the first embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the one-winding type saturable reactor L1
However, the DC- according to the fifth embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the two-winding type saturable reactor L5
Is used. This saturable reactor L5
The number of turns of the primary winding is N1, the number of turns of the secondary winding is N2, and the primary winding of the saturable reactor L5 is the transformer T1.
The secondary winding of the saturable reactor L5 is connected to the other end of the secondary winding of the transformer T1 and the diode D4 as a reset element. The other configuration shown in FIG. 9 is the same as the configuration of the DC-DC converter according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Omit it.

【0058】このように第5の実施の形態に係るDC−
DCコンバータによれば、演算増幅器OP1は、負荷抵
抗RL1の出力電圧と基準電圧ES1とを比較し、負荷
抵抗RL1の出力電圧が基準電圧ES1以上となったと
きに、ダイオードD4を介して可飽和リアクトルL1の
2次巻線にリセット電流を流す。すると、可飽和リアク
トルL1の2次巻線に流れたリセット電流に対応する電
流が、可飽和リアクトルL1の1次巻線にもリセット電
流として流れる。このため、直流出力を一定に制御する
ことができる。
As described above, the DC- according to the fifth embodiment
According to the DC converter, the operational amplifier OP1 compares the output voltage of the load resistor RL1 with the reference voltage ES1 and saturates via the diode D4 when the output voltage of the load resistor RL1 becomes equal to or higher than the reference voltage ES1. A reset current is passed through the secondary winding of the reactor L1. Then, a current corresponding to the reset current flowing through the secondary winding of the saturable reactor L1 also flows as a reset current in the primary winding of the saturable reactor L1. Therefore, the DC output can be controlled to be constant.

【0059】(第6の実施の形態)次に第6の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図10は第
6の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路
構成図である。図7に示す第3の実施の形態に係るDC
−DCコンバータでは、制御部11が直流電源Einの
電圧に関係なく、スイッチング素子Q1をオン/オフ制
御したが、図10に示す第6の実施の形態に係るDC−
DCコンバータでは、制御部13が直流電源Einの電
圧を検出し、検出電圧に応じて、スイッチング素子Q1
のオン/オフ制御のオン幅を可変することを特徴とす
る。
(Sixth Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a sixth embodiment will be described. FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to the sixth embodiment. DC according to the third embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the control unit 11 controls the switching element Q1 to be turned on / off regardless of the voltage of the DC power source Ein, but the DC according to the sixth embodiment shown in FIG.
In the DC converter, the control unit 13 detects the voltage of the DC power supply Ein, and according to the detected voltage, the switching element Q1
The ON width of the ON / OFF control of is changed.

【0060】このように第6の実施の形態に係るDC−
DCコンバータによれば、制御部13が直流電源Ein
の検出電圧に応じて、スイッチング素子Q1のオン幅を
可変する。例えば、検出電圧が大きくなれば、オン幅を
狭くする。このため、出力電圧を一定に制御することが
できる。
As described above, the DC- according to the sixth embodiment
According to the DC converter, the control unit 13 controls the DC power source Ein.
The ON width of the switching element Q1 is changed in accordance with the detected voltage of. For example, if the detected voltage is increased, the ON width is narrowed. Therefore, the output voltage can be controlled to be constant.

【0061】(第7の実施の形態)次に第7の実施の形
態に係るDC−DCコンバータを説明する。図11は第
7の実施の形態に係るDC−DCコンバータを示す回路
構成図である。図1に示す第1の実施の形態に係るDC
−DCコンバータでは、1出力とした例であったが、図
11に示す第7の実施の形態に係るDC−DCコンバー
タでは、2出力としたものである。
(Seventh Embodiment) Next, a DC-DC converter according to a seventh embodiment will be described. FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to the seventh embodiment. DC according to the first embodiment shown in FIG.
In the -DC converter, one output is used, but in the DC-DC converter according to the seventh embodiment shown in Fig. 11, two outputs are used.

【0062】すなわち、図1に示すDC−DCコンバー
タの構成に、さらに、トランスT1の1次巻線P2と電
磁結合する2次巻線S2、この2次巻線S2に直列に接
続された可飽和リアクトルL3を備えるとともに、ダイ
オードD5、ダイオードD6、インダクタL4及びコン
デンサCPからなる整流回路を備える。この整流回路
は、トランスT1の2次巻線S2に誘起された電圧(オ
ンオフ制御されたパルス電圧)を整流して直流出力を負
荷抵抗RL2に出力する。演算増幅器OP2は、負荷抵
抗RL2の出力電圧と基準電圧ES2とを比較し、負荷
抵抗RL2の出力電圧が基準電圧ES2以上となったと
きに、ダイオードD7を介して可飽和リアクトルL3に
リセット電流を流して直流出力を一定に制御するように
なっている。
That is, in addition to the configuration of the DC-DC converter shown in FIG. 1, a secondary winding S2 electromagnetically coupled to the primary winding P2 of the transformer T1 and a secondary winding S2 connected to the secondary winding S2 in series may be used. The saturation reactor L3 is provided and a rectification circuit including a diode D5, a diode D6, an inductor L4, and a capacitor CP is provided. This rectifier circuit rectifies the voltage (on-off controlled pulse voltage) induced in the secondary winding S2 of the transformer T1 and outputs a DC output to the load resistor RL2. The operational amplifier OP2 compares the output voltage of the load resistor RL2 with the reference voltage ES2, and when the output voltage of the load resistor RL2 becomes equal to or higher than the reference voltage ES2, applies a reset current to the saturable reactor L3 via the diode D7. It is designed to flow and control the DC output at a constant level.

【0063】このように、第7の実施の形態に係るDC
−DCコンバータによれば、トランスT1の2次巻線S
1と2次巻線S2とを設けることにより、2つの直流出
力を得ることができる。
As described above, the DC according to the seventh embodiment
According to the DC converter, the secondary winding S of the transformer T1
By providing the primary winding S2 and the secondary winding S2, two DC outputs can be obtained.

【0064】なお、本発明は前述した第1の実施の形態
乃至第7の実施の形態に係るDC−DCコンバータに限
定されるものではない。第1の実施の形態乃至第7の実
施の形態のDC−DCコンバータでは、制御部11は、
トランスT1の1次巻線P2で検出された電圧擬似共振
波形に基づき共振電圧がゼロボルトに達したときから所
定の遅延時間を経過した時にスイッチング素子Q1をオ
ンさせたが、例えば、電圧擬似共振波形に基づき共振電
圧がゼロボルトに達したときにスイッチング素子Q1を
オンさせてもよい。
The present invention is not limited to the DC-DC converters according to the first to seventh embodiments described above. In the DC-DC converters of the first to seventh embodiments, the control unit 11 is
Based on the voltage quasi-resonant waveform detected by the primary winding P2 of the transformer T1, the switching element Q1 is turned on when a predetermined delay time elapses from when the resonance voltage reaches zero volts. Therefore, the switching element Q1 may be turned on when the resonance voltage reaches zero volts.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、1つのスイッ
チング素子を用い、スイッチング素子のオフ期間中に、
ダイオードに順方向電流を流してトランスに励磁された
エネルギーを第1のコンデンサに蓄積した後にダイオー
ドに流れるリカバリ電流により電圧擬似共振を発生させ
るようにしたので、安価で、効率を向上し、ノイズを大
幅に低減することができる。
According to the invention of claim 1, one switching element is used, and during the OFF period of the switching element,
Since the forward current is passed through the diode and the energy excited by the transformer is accumulated in the first capacitor, the voltage quasi-resonance is generated by the recovery current flowing through the diode. Therefore, the cost is low, the efficiency is improved, and the noise is reduced. It can be significantly reduced.

【0066】請求項2の発明によれば、トランスの1次
巻線又はスイッチング素子と並列に第2のコンデンサを
接続したので、スイッチング素子の両端電圧の傾きが緩
やかになり、ノイズを大幅に低減することができる。
According to the second aspect of the invention, since the second capacitor is connected in parallel with the primary winding of the transformer or the switching element, the gradient of the voltage across the switching element becomes gentle and the noise is greatly reduced. can do.

【0067】請求項3の発明及び請求項4の発明によれ
ば、比較部が整流回路の直流出力を基準電圧と比較し、
整流回路の直流出力が基準電圧以上となったときにリセ
ット素子が可飽和リアクトル又はインダクタからなるイ
ンダクタンス素子にリセット電流を流すので、直流出力
を一定に制御することができる。
According to the invention of claim 3 and the invention of claim 4, the comparator compares the DC output of the rectifier circuit with a reference voltage,
When the DC output of the rectifier circuit becomes equal to or higher than the reference voltage, the reset element causes a reset current to flow through the inductance element formed of the saturable reactor or the inductor, so that the DC output can be controlled to be constant.

【0068】請求項5の発明によれば、比較部が整流回
路の直流出力を基準電圧と比較し、オンオフ制御手段が
比較部からの比較出力に基づきスイッチ素子をオン/オ
フ制御するので、直流出力を一定に制御することができ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, the comparison section compares the DC output of the rectifier circuit with the reference voltage, and the on / off control means controls the switching element on / off based on the comparison output from the comparison section. The output can be controlled to be constant.

【0069】請求項6の発明によれば、制御手段は、検
出手段で検出された電圧擬似共振波形に基づき共振電圧
がゼロボルトに達したときにスイッチング素子をオンさ
せるので、電圧がゼロになる前に電流が立ち上がらない
から、スイッチングロスが低減される。
According to the sixth aspect of the invention, the control means turns on the switching element when the resonance voltage reaches zero volt based on the voltage quasi-resonance waveform detected by the detection means, so that before the voltage becomes zero. Since the current does not rise, the switching loss is reduced.

【0070】請求項7の発明によれば、制御手段は、検
出手段で検出された電圧擬似共振波形に基づき共振電圧
がゼロボルトに達したときから所定の遅延時間を経過し
た時にスイッチング素子をオンさせるので、電圧がゼロ
になる前に電流が立ち上がらないから、スイッチングロ
スが低減される。
According to the invention of claim 7, the control means turns on the switching element when a predetermined delay time elapses from when the resonance voltage reaches zero volt based on the voltage quasi-resonance waveform detected by the detection means. Therefore, since the current does not rise before the voltage becomes zero, the switching loss is reduced.

【0071】請求項8の発明によれば、制御手段が、直
流電源の電圧に応じて、スイッチング素子のオン幅を可
変させるので、電圧を一定に制御することができる。
According to the eighth aspect of the invention, the control means varies the ON width of the switching element in accordance with the voltage of the DC power supply, so that the voltage can be controlled to be constant.

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

【図1】第1の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
の各部における信号のタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart of signals in each unit of the DC-DC converter according to the first embodiment.

【図3】電圧擬似共振波形に基づき共振電圧がゼロとな
るゼロ点検出を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating detection of a zero point at which a resonance voltage becomes zero based on a voltage quasi-resonance waveform.

【図4】可飽和リアクトルのB−Hカーブ特性を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a BH curve characteristic of a saturable reactor.

【図5】可飽和リアクトルによるパルス幅制御を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing pulse width control by a saturable reactor.

【図6】第2の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
を示す回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a second embodiment.

【図7】第3の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
を示す回路構成図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a third embodiment.

【図8】第4の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
を示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a fourth embodiment.

【図9】第5の実施の形態に係るDC−DCコンバータ
を示す回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a fifth embodiment.

【図10】第6の実施の形態に係るDC−DCコンバー
タを示す回路構成図である。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a sixth embodiment.

【図11】第7の実施の形態に係るDC−DCコンバー
タを示す回路構成図である。
FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a DC-DC converter according to a seventh embodiment.

【図12】従来のDC−DCコンバータを示す回路構成
図である。
FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing a conventional DC-DC converter.

【図13】従来のDC−DCコンバータの各部における
信号のタイミングチャートである。
FIG. 13 is a timing chart of signals in each unit of a conventional DC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ein 直流電源 11〜13 制御部 Q1〜Q3 スイッチング素子 R0,R1 抵抗 RL1 負荷抵抗 C0,C1,C2 コンデンサ T1 トランス L1,L3 可飽和リアクトル L2,L4 インダクタ D0〜D7 ダイオード OP1,OP2 演算増幅器 ES1,ES2 基準電圧 PC1 フォトカプラ Ein DC power supply 11-13 Control unit Q1-Q3 switching elements R0, R1 resistance RL1 load resistance C0, C1, C2 capacitors T1 transformer L1, L3 saturable reactor L2, L4 inductor D0 to D7 diode OP1, OP2 operational amplifier ES1, ES2 reference voltage PC1 photo coupler

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源にトランスの1次巻線を介して
接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子
をオン/オフ制御する制御手段と、前記トランスの2次
巻線に誘起する電圧を整流して直流出力を取り出す整流
回路と、前記トランスの1次巻線又は前記スイッチング
素子と並列に接続され且つダイオードと抵抗と第1のコ
ンデンサとが直列に接続された直列回路とを有し、 前記スイッチング素子のオフ期間中に、前記ダイオード
に順方向電流を流して前記トランスに励磁されたエネル
ギーを前記第1のコンデンサに蓄積した後に前記ダイオ
ードに流れるリカバリ電流により電圧擬似共振を発生さ
せることを特徴とするDC−DCコンバータ。
1. A switching element connected to a DC power supply through a primary winding of a transformer, a control means for controlling ON / OFF of the switching element, and a voltage induced in a secondary winding of the transformer. A series circuit connected in parallel with the primary winding of the transformer or the switching element and in which a diode, a resistor, and a first capacitor are connected in series, During the OFF period of the switching element, a forward current is passed through the diode to store energy excited by the transformer in the first capacitor, and then a recovery current flowing through the diode causes voltage quasi-resonance. And a DC-DC converter.
【請求項2】 前記トランスの1次巻線又は前記スイッ
チング素子と並列に接続された第2のコンデンサを有す
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 DC-DC converter according to claim 1, further comprising a second capacitor connected in parallel with the primary winding of the transformer or the switching element.
【請求項3】 前記トランスの2次巻線に接続され且つ
前記整流回路に直列に接続されたインダクタンス素子
と、 前記整流回路の直流出力を基準電圧と比較する比較部
と、 前記整流回路の直流出力が基準電圧以上となったときに
前記インダクタンス素子にリセット電流を流すリセット
素子と、を有することを特徴とする請求項1又は請求項
2記載のDC−DCコンバータ。
3. An inductance element connected to a secondary winding of the transformer and connected in series to the rectifier circuit, a comparison unit comparing a DC output of the rectifier circuit with a reference voltage, and a DC of the rectifier circuit. 3. The DC-DC converter according to claim 1, further comprising a reset element that causes a reset current to flow through the inductance element when the output becomes equal to or higher than a reference voltage.
【請求項4】 前記インダクタンス素子は、可飽和リア
クトル又はインダクタであることを特徴とする請求項3
記載のDC−DCコンバータ。
4. The inductance element is a saturable reactor or an inductor.
The described DC-DC converter.
【請求項5】 前記整流回路の直流出力を基準電圧と比
較する比較部と、 前記トランスの2次巻線に前記整流回路を介して接続さ
れたスイッチ素子と、 前記比較部からの比較出力に基づき前記スイッチ素子を
オン/オフ制御するオンオフ制御手段と、を有すること
を特徴とする請求項1又は請求項2記載のDC−DCコ
ンバータ。
5. A comparison unit for comparing the DC output of the rectification circuit with a reference voltage, a switch element connected to the secondary winding of the transformer via the rectification circuit, and a comparison output from the comparison unit. 3. The DC-DC converter according to claim 1 or 2, further comprising: an on / off control unit that controls on / off of the switch element based on the switch element.
【請求項6】 前記トランスの1次巻線に発生する電圧
擬似共振波形を検出する検出手段を有し、 前記制御手段は、前記検出手段で検出された電圧擬似共
振波形に基づき共振電圧がゼロボルトに達したときに前
記スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求
項1乃至請求項5のいずれか1項記載のDC−DCコン
バータ。
6. A detection means for detecting a voltage quasi-resonant waveform generated in the primary winding of the transformer, wherein the control means has a resonance voltage of zero volt based on the voltage quasi-resonant waveform detected by the detection means. The DC-DC converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching element is turned on when the temperature reaches a certain level.
【請求項7】 前記トランスの1次巻線に発生する電圧
擬似共振波形を検出する検出手段を有し、 前記制御手段は、前記検出手段で検出された電圧擬似共
振波形に基づき共振電圧がゼロボルトに達したときから
所定の遅延時間を経過した時に前記スイッチング素子を
オンさせることを特徴とする請求項1乃至請求項5のい
ずれか1項記載のDC−DCコンバータ。
7. A detection means for detecting a voltage quasi-resonant waveform generated in the primary winding of the transformer, wherein the control means has a resonance voltage of zero volts based on the voltage quasi-resonant waveform detected by the detection means. The DC-DC converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching element is turned on when a predetermined delay time elapses from the time when the voltage reaches the threshold.
【請求項8】 前記制御手段は、前記直流電源の電圧に
応じて、前記スイッチング素子のオン幅を可変させるこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項記
載のDC−DCコンバータ。
8. The DC-DC device according to claim 1, wherein the control unit varies the ON width of the switching element in accordance with the voltage of the DC power supply. converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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