JP2003284336A - 同期整流型ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータに関
し、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの並列運転を行った際
にスイッチ素子が破損しないようにする。 【解決手段】トランスＴ１と、Ｎ１に直列接続され、制
御回路でオン／オフ駆動される主スイッチＭ１と、Ｎ２
に直列接続された第２のスイッチＭ２と、Ｎ２に並列接
続されＮ３の電圧で駆動される第３のスイッチＭ３を備
えたＤＣ−ＤＣコンバータを負荷２に対して複数並列接
続し、各ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷２に電力を供給
する場合、何れかのＤＣ−ＤＣコンバータで発振動作を
停止している状態で、他のＤＣ−ＤＣコンバータからの
電流供給により、発振動作を停止しているＤＣ−ＤＣコ
ンバータの第２、第３のスイッチＭ２、Ｍ３をオフにす
る異常時動作停止回路（Ｑ１、Ｒ１、Ｒ２等）を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器（携
帯電話機、ＰＨＳ電話機、遊技機、携帯情報端末、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。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来例について説明する。

【０００３】§１：同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの
説明 図７は従来の同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータを示した
図である。従来、同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの１
例として、図７に示したような回路構成のＤＣ−ＤＣコ
ンバータが知られていた。

【０００４】(1) ：回路構成の説明 図７において、Ｔ１はトランス、Ｎ１はトランスＴ１の
１次巻線、Ｎ２はトランスＴ１の２次巻線、Ｎ３はトラ
ンスＴ１の補助巻線、Ｃ１は入力側に設けられた平滑用
のコンデンサ、Ｍ１は主スイッチングトランジスタ（Ｎ
チャンネルＭＯＳ−ＦＥＴ）、Ｌ１は平滑用のチョーク
コイル、Ｍ２、Ｍ３は同期整流用のＮチャンネルＭＯＳ
−ＦＥＴ（ＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジス
タ：以下、単に「トランジスタ」と記す）、Ｃ１１、Ｃ
１２はトランジスタＭ２、Ｍ３のゲート・ソース間容量
（以下、「コンデンサＣ１１」、「コンデンサＣ１２」
と記す）、ｄ１１、ｄ１２は、トランジスタＭ２、Ｍ３
の寄生ダイオード、或いは内蔵ダイオード（以下「ダイ
オードｄ１１」、「ダイオードｄ１２」と記す）、Ｃ２
は出力側の平滑用コンデンサ、Ｒ３、Ｒ４は抵抗、Ｄ３
は逆流防止用のダイオードである。

【０００５】また、ＶＮ１はトランスＴ１の１次巻線Ｎ
１に誘起する電圧、ＶＮ２はトランスＴ１の２次巻線Ｎ
２に誘起する電圧、ＶＮ３は補助巻線Ｎ３に誘起する電
圧を示す。なお、前記主スイッチングトランジスタＭ１
のゲートには、図示しない制御回路が接続されており、
この制御回路によりトランジスタＭ１がオン／オフ駆動
（発振動作）されるように構成されている。

【０００６】このＤＣ−ＤＣコンバータは、入力端子
（電圧Ｖinが印加する端子）とＧＮＤ間に平滑用のコン
デンサＣ１を接続し、更に、前記入力端子にトランスＴ
１を接続する。そして、トランスＴ１には、１次巻線Ｎ
１と、２次巻線Ｎ２と、補助巻線Ｎ３を設けると共に、
トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、主スイッチングトラ
ンジスタＭ１（主スイッチ）を直列接続する。

【０００７】また、トランスＴ１の２次巻線には、チョ
ークコイルＬ１、平滑用のコンデンサＣ２、同期整流用
のトランジスタＭ２、Ｍ３、抵抗Ｒ３等を含む整流平滑
回路が接続されている。更に、トランスＴ１の補助巻線
Ｎ３には、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ４の並列回路を接続
し、補助巻線Ｎ３を、この並列回路を介してトランジス
タＭ３のゲート・ソース間に接続する。

【０００８】(2) ：動作の説明 以下、図７に示したＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明
する。

【０００９】入力端子に直流入力電圧＋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、制御回路（図示省略）によりトランジ
スタＭ１がオン／オフ駆動される。このため、トランス
Ｔ１の１次巻線Ｎ１には間欠的に励磁電流が流れ、トラ
ンスＴ１の巻線を励磁し、トランスＴ１の２次巻線Ｎ
２、及び補助巻線Ｎ３に誘起電圧ＶＮ２、ＶＮ３が発生
する。

【００１０】このようにして、主スイッチングトランジ
スタＭ１は制御回路によりオン／オフ駆動され（発振動
作）、トランスＴ１の巻線を励磁する。そして、主スイ
ッチングトランジスタＭ１がオンになった時、トランス
Ｔ１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Ｍ１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、このような主スイッチング
トランジスタＭ１のオン／オフ動作を繰り返す。

【００１１】このため、トランスＴ１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
電流はチョークコイルＬ１で平滑化されコンデンサＣ２
を充電する。詳細な動作は次の通りである。

【００１２】主スイッチングトランジスタＭ１がオンと
なり、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に図示矢印と逆方向
の電圧ＶＮ２が発生すると、この電圧ＶＮ２により、Ｎ
２→Ｒ３→Ｃ１１→ｄ１１→Ｎ２の経路で電流が流れ、
コンデンサＣ１１が充電され、トランジスタＭ１のゲー
ト電圧が上昇し、やがてトランジスタＭ２がオンとな
る。

【００１３】この時、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に
は、図示矢印と逆極性の電圧ＶＮ３が発生し、この電圧
ＶＮ３により、Ｎ３→Ｒ４→Ｃ１２→Ｎ３の経路で電流
が流れＣ１２を充電するので、トランジスタＭ３のゲー
ト電圧は低下し、該トランジスタＭ３はオフとなる。

【００１４】この場合、最初は、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→ｄ
１１→Ｎ２の経路で電流が流れるが、トランジスタＭ２
が完全にオンになると、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→Ｍ２→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Ｍ１がオフとなると、
２次巻線Ｎ２及び補助巻線Ｎ３の誘起電圧の極性が逆
（図示矢印の極性）になる。そのため、トランジスタＭ
２のソースＳ側の電位が高くなり、Ｍ１がオンの期間に
Ｃ１１に充電していた電荷が放電され、トランジスタＭ
２がオフになる。

【００１５】一方、補助巻線Ｎ３の誘起電圧の極性が図
示矢印方向になると、ダイオードＤ３がオンになり、Ｎ
３→Ｃ１２→Ｄ３→Ｎ３の経路で電流が流れ、コンデン
サＣ１２を充電することにより、トランジスタＭ３のゲ
ート電圧が上昇し、やがてトランジスタＭ３がオンにな
る。この場合、最初は、チョークコイルＬ１の電磁エネ
ルギーにより、Ｌ１→ｄ１２→Ｃ２→Ｌ１の経路で電流
が流れるが、トランジスタＭ３が完全にオンになると、
Ｌ１→Ｍ３→Ｃ２→Ｌ１の経路で電流が流れ（転流動
作）、コンデンサＣ２を充電する。以降、トランジスタ
Ｍ１のオン／オフ動作により、前記の動作を繰り返す。
以上が、同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作であ
る。

【００１６】§２：複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列
接続した回路の説明 図８は、前記のようなＤＣ−ＤＣコンバータを、負荷に
対して複数並列接続した従来の回路例を示す。図８にお
いて、（ａ）図は回路構成図、（ｂ）図は（ａ）図に示
した回路の動作を示すタイムチャートである。

【００１７】(1) ：回路構成の説明 この同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータは、同一構成のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ１ａ、１ｂ、１ｃを複数並列に接続
した回路例である。ここに、各ＤＣ−ＤＣコンバータ１
ａ、１ｂ、１ｃをＤＣ−ＤＣコンバータ１ａを例として
説明する。

【００１８】ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａの入力側には、
トランスＴ１が設けられている。トランスＴ１の１次側
には、主スイッチングトランジスタＴｒ（バイポーラ型
トランジスタ）が設けられ、１次側に発生するエネルギ
ーを断続的に２次側に供給する。

【００１９】この場合、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２の
一端には、配線を介してチョークコイルＬ１の一端が接
続されている。このチョークコイルＬ１の他端は、ＤＣ
−ＤＣコンバータ１ａの出力端子に接続されている。

【００２０】また、２次巻線Ｎ２とチョークコイルＬ１
を接続する配線には、抵抗Ｒｓの一端が接続されてい
る。抵抗Ｒｓの他端には、整流スイッチとしてのＭＯＳ
−ＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」と記す）Ｍ２の
ゲートに接続されている。トランジスタＭ２のソース
は、配線を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１ａの出力端子
に接続されている。

【００２１】トランジスタＭ２のドレインは、配線を介
して２次巻線Ｎ２の他端に接続されている。そして、ト
ランジスタＭ２には、そのソースとドレインとを接続
し、ソースからドレインへ向かう方向を順方向とする寄
生ダイオードｄ１１が等価的に内在している。

【００２２】トランジスタＭ２のドレインと２次巻線Ｎ
２の他端とを接続する配線には、信号線を介して抵抗Ｒ
ｆの一端が接続されている。抵抗Ｒｆの他端は、フライ
ホイールスイッチとしてのＭＯＳ−ＦＥＴ（以下「トラ
ンジスタ」と記す）Ｍ３のゲートに接続されている。ト
ランジスタＭ３のソースは、配線を介してトランジスタ
Ｍ２のソースに接続されている。

【００２３】トランジスタＭ３のドレインは、２次巻線
Ｎ２とチョークコイルＬ１とを接続する配線に接続され
ている。このトランジスタＭ３には、そのソースとドレ
インとを接続し、ソースからドレインへ向かう方向を順
方向とする寄生ダイオードｄ１２が等価的に内在してい
る。そして、チョークコイルＬ１の後段には、平滑コン
デンサＣ２が２次巻線Ｎ２に対して並列に接続されてお
り、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａの出力端子は、負荷２に
接続されている。

【００２４】(2) ：動作の説明 図８の（ａ）図に示した同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タの動作を図８の（ｂ）図を参照しながら説明する。ト
ランスＴ１の２次巻線Ｎ２には、図８の（ｂ）図に示し
たように、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１への電圧の印加
に応じて、電圧ＶＴとして正の電圧と負の電圧とが一定
の大きさ及び周期で間欠的に発生する。

【００２５】ここに、スイッチングトランジスタＴｒが
オンとなって２次巻線Ｎ２に正の電圧ＶＴが生じると、
トランジスタＭ２のゲート電圧が上昇してトランジスタ
Ｍ２がオンとなる。この時、チョークコイルＬ１には、
エネルギーが蓄積されると共に、平滑コンデンサＣ２が
充電されて平滑化された一定の出力電流が負荷２に供給
される。

【００２６】その後、スイッチングトランジスタＴｒが
オフとなって電圧ＶＴが負となると、トランジスタＭ２
のゲート電圧が低下してトランジスタＭ２がオフとなる
と共に、トランジスタＭ３のゲート電圧が上昇してトラ
ンジスタＭ３がオンとなる。また、電圧ＶＴが負となる
ことによってチョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギ
ーが解放され、チョークコイルＬ１、負荷２、及びトラ
ンジスタＭ３からなる閉路を電流が流れる。

【００２７】その後、トランスＴ１が磁気リセットさ
れ、負の電圧ＶＴの発生が停止する（電圧ＶＴが０とな
る）と、トランジスタＭ３のゲート電圧が低下してトラ
ンジスタＭ３がオフとなると共に、寄生ダイオードｄ１
２の抵抗値がトランジスタＭ３のソースドレイン間の抵
抗値よりも小さくなる。

【００２８】これによって、チョークコイルＬ１、負荷
２、及び寄生ダイオードｄ１２からなる閉路を電流が流
れる。この後、トランスＴ１が動作して再び正の電圧Ｖ
Ｔが２次巻線Ｎ２に生じると、トランジスタＭ２がオン
となり、トランジスタＭ３の寄生ダイオードｄ１２がオ
フとなる。そして、前記の動作が繰り返し行われる。

【００２９】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａ
は、電圧ＶＴの正から負への変化に同期してトランジス
タＭ２及びトランジスタＭ３をオン／オフさせることに
よって、一定の出力電流を負荷２に供給する。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ＤＣ−ＤＣコンバータ
の使用形態として、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを負荷
に対して並列に接続することにより、出力電力を増大さ
せたり、バッテリと組み合わせて無停電電源を構成する
場合がある。前記のような従来のＤＣ−ＤＣコンバータ
を例えば並列運転に用いる場合、次のような課題があっ
た。

【００３１】前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａ、１ｂ、１
ｃが並列に運転されることにより、負荷２に出力電流を
供給する。これによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａ、
１ｂ、１ｃの何れかが故障により停止した場合でも、適
正な範囲の電流を負荷２に供給できるようになってい
る。

【００３２】しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａ、１
ｂ、１ｃの何れかに故障が発生し、例えば、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１ａの発振が停止した場合には、正常に動作
しているＤＣ−ＤＣコンバータ１ｂ及び１ｃからＤＣ−
ＤＣコンバータ１ａのチョークコイルＬ１及び抵抗Ｒｓ
を通じてトランジスタＭ２のゲート電圧を上昇させると
共に、２次巻線Ｎ２及び抵抗Ｒｆを通じてトランジスタ
Ｍ３のゲート電圧を上昇させる。

【００３３】このため、トランジスタＭ２及びトランジ
スタＭ３がオンとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ａへＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ１ｂ及び１ｃからの大量の電流が流
れ込む。これによって、負荷２に供給される電流が足り
なくなると共に、大量の電流によって、ＤＣ−ＤＣコン
バータ１ａのトランジスタＭ２及びＭ３が破損してしま
う恐れがあった。

【００３４】上述の問題は、負荷に対して並列に接続さ
れたＤＣ−ＤＣコンバータの起動時における発振開始時
間のばらつきにより、一つのＤＣ−ＤＣコンバータの発
振開始が遅れる場合や、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端
にバッテリを接続し、無停電電源を構成した場合、ＤＣ
−ＤＣコンバータが停止してバッテリからＤＣ−ＤＣコ
ンバータの出力側から逆電流が回り込んだ際にも発生す
る。

【００３５】本発明は、このような従来の課題を解決
し、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの並列運転を行った際
或いは出力端にバッテリを接続して無停電電源を構成し
た際に、発振停止のような異常状態で、出力側から逆電
流が回り込んでも同期整流用素子等が破損しないように
することを目的とする。

【００３６】

【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、次のように構成した。

【００３７】本発明は、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、制御回路によりオン／オフ駆動される主スイッチ
と、前記２次巻線に直列接続された整流用の第２のスイ
ッチと、前記２次巻線に並列接続され、前記補助巻線の
電圧により駆動される転流用の第３のスイッチを備えた
同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータを負荷に対して複数並
列接続し、各ＤＣ−ＤＣコンバータから前記負荷に対し
電力を供給する同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータにおい
て、いずれかのＤＣ−ＤＣコンバータが発振動作を停止
している状態で、他のＤＣ−ＤＣコンバータからの電流
供給により、発振動作を停止しているＤＣ−ＤＣコンバ
ータの前記第２のスイッチ及び第３のスイッチをオフに
する異常時動作停止回路を備えていることを特徴とす
る。

【００３８】また、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、制
御回路によりオン／オフ駆動される主スイッチと、前記
２次巻線に直列接続された整流用の第２のスイッチと、
前記２次巻線に並列接続され、前記補助巻線の電圧によ
り駆動される転流用の第３のスイッチを備えた同期整流
型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、該ＤＣ−ＤＣコンバ
ータが、発振動作を停止している状態で、出力側からの
逆電流供給により、前記第２のスイッチ及び第３のスイ
ッチをオフにする異常時動作停止回路を備えていること
を特徴とする。

【００３９】また、前記同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タにおいて、前記異常時動作停止回路は、バイポーラ型
トランジスタと、そのバイアス回路を有し、前記第３の
スイッチの制御電極をトランスの補助巻線の一端に接続
し、その接続途中と一方の出力端子間に、複数の抵抗と
逆流防止用ダイオードを直列接続して前記バイアス回路
を構成し、前記発振動作を停止しているＤＣ−ＤＣコン
バータに対し、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータからの
電流供給により、前記バイポーラ型トランジスタをオン
にして、該オンとなったトランジスタのエミッタ・コレ
クタ間電圧により第２のスイッチをオフにすると共に、
ベース・エミッタ間電圧により、第３のスイッチをオフ
にする機能を備えていることを特徴とする。

【００４０】また、前記同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タにおいて、前記第２のスイッチ及び第３のスイッチ
は、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）
で構成し、前記バイポーラ型トランジスタのエミッタと
コレクタを、それぞれ第２のスイッチのソースとゲート
に接続し、前記バイポーラ型トランジスタのベースを、
前記バイアス回路のダイオードと一部の抵抗を介して第
３のスイッチのゲートに接続し、前記バイポーラ型トラ
ンジスタのエミッタを、第３のスイッチのソースに接続
すると共に、前記第３のスイッチのゲートとソースを、
それぞれ、補助巻線の両端に接続したことを特徴とす
る。

【００４１】また、前記同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タにおいて、前記補助巻線の他端と、第３のスイッチの
ソース間に、抵抗と、ダイオードと、ＭＯＳ型電界効果
トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）で構成された第４のス
イッチの並列回路を接続し、前記第４のスイッチは、前
記主スイッチがオンになった時、２次巻線に発生する電
圧でオンに駆動されるように、ゲートが２次巻線の一端
側に接続されていることを特徴とする。

【００４２】また、前記同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タにおいて、前記第２のスイッチのソースと第３のスイ
ッチのソース間に、１個又は複数個のインダクタンス素
子を接続したことを特徴とする。

【００４３】また、前記同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバー
タにおいて、前記異常時動作停止回路は、バイポーラ型
トランジスタと、そのバイアス回路を有し、前記第３の
スイッチの制御電極をトランスの補助巻線の一端に接続
し、その接続途中と一方の出力端子間に、複数の抵抗と
逆流防止用ダイオードを直列接続して前記バイアス回路
を構成し、前記出力側からの逆電流により、前記バイア
ス回路に電流を流すことで、前記バイポーラ型トランジ
スタをオンに駆動した際、該オンとなったトランジスタ
のエミッタ・コレクタ間電圧により第２のスイッチをオ
フにすると共に、ベース・エミッタ間電圧により、第３
のスイッチをオフにする機能を備えていることを特徴と
する。

【００４４】（作用）前記構成に基づく本発明の作用を
説明する。

【００４５】図１において、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ（ＤＣ−ＤＣ１）が正常動作している途中で故障が
発生し、発振停止（例えば、ＤＣ−ＤＣ１が異常）にな
り、トランジスタＭ１がオン／オフ動作を停止したとす
る。この時、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２及び補助巻線
Ｎ３の誘起電圧ＶＮ２、ＶＮ３は全て消滅する。

【００４６】この時、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータ
（例えば、ＤＣ−ＤＣ２、又はＤＣ−ＤＣ３が正常とす
る）から出力端子Ｖｏｕｔを介して、故障中のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ（ＤＣ−ＤＣ１）に電圧が印加し、電流が
回り込む。

【００４７】そして、故障中のＤＣ−ＤＣコンバータ
（ＤＣ−ＤＣ１）では、＋側の出力端子（＋Ｖｏｕｔ）
→Ｒ１→Ｑ１のベース→Ｑ１のエミッタ→Ｌ１→−側の
出力端子（−Ｖｏｕｔ）の経路で電流が流れ、異常時動
作停止回路のトランジスタＱ１がオンになる。従って、
トランジスタＱ１のコレクタ電位は低下し、トランジス
タＭ２のゲートとソース間を略短絡状態にする。このた
めトランジスタＭ２はオフとなる。

【００４８】また、この時、Ｒ１→Ｄ２→Ｒ２→Ｃ１２
の経路で電流が流れるが、トランジスタＱ１がオンにな
り、Ｐ点の電位（Ｖａ）は、トランジスタＱ１のベース
・エミッタ間電圧と略等しくなり、極めて低い電位とな
るので、トランジスタＭ３のゲート電圧も極めて低い電
位に保持され、該トランジスタＭ３もオフとなる。

【００４９】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障
により発振停止になると、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバ
ータから電流が流れ込むが、故障中のＤＣ−ＤＣコンバ
ータでは、異常時動作停止回路の動作により、同期整流
用の２つのトランジスタＭ２、Ｍ３が共にオフとなり、
電流を流さないので、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータ
から異常になったＤＣ−ＤＣコンバータに大電流が流れ
込むことはない。従って、同期整流用のトランジスタ等
が破損することが防止できる。

【００５０】上述の作用は、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣ
−ＤＣ２、ＤＣ−ＤＶ３の代わりにバッテリがＤＣ−Ｄ
ＣコンバータＤＣ−ＤＣ１に接続され、無停電電源を構
成した場合も同様である。

【００５１】

【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。

【００５２】§１：同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの
構成の説明 図１は同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータを示した図であ
り、図２は図１の回路の一部拡大図である。以下、図
１、２に基づいて、同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの
構成を説明する。

【００５３】この例は、複数（この例では３つ）の同期
整流型ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単に「ＤＣ−ＤＣ
コンバータ」とも記す）ＤＣ−ＤＣ１、ＤＣ−ＤＣ２、
ＤＣ−ＤＣ３を負荷２に対して並列接続した例であり、
図１では、ＤＣ−ＤＣ１のみ詳細な回路構成を図示して
あるが、他のＤＣ−ＤＣコンバータも同じ回路構成のも
のを使用する。従って、以降の説明では、ＤＣ−ＤＣ１
の回路構成について説明する。

【００５４】図１、図２において、Ｔ１はトランス、Ｎ
１はトランスＴ１の１次巻線、Ｎ２はトランスＴ１の２
次巻線、Ｎ３はトランスＴ１の補助巻線（又は３次巻
線）、Ｃ１は入力側の平滑用コンデンサ、Ｍ１は主スイ
ッチを構成するＮチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｎチャン
ネルＭＯＳ型電界効果トランジスタ：以下、単に「トラ
ンジスタ」と記す）、Ｖinは入力電圧、ＧＮＤは接地電
位を示す。

【００５５】また、Ｍ２、Ｍ３は同期整流用のＮチャン
ネルＭＯＳ−ＦＥＴ（ＮチャンネルＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタ：以下、単に「トランジスタ」と記す）、Ｑ
１はバイポーラ型トランジスタ（以下、単に「トランジ
スタ」と記す）、Ｃ１１はトランジスタＭ２のゲート・
ソース間容量（以下、単に「コンデンサＣ１１」と記
す）、Ｃ１２はトランジスタＭ３のゲート・ソース間容
量（以下、単に「コンデンサＣ１２」と記す）、Ｄ２、
Ｄ３は逆流防止用のダイオード、ｄ１１はトランジスタ
Ｍ２の内蔵ダイオード（又は寄生ダイオードであり、以
下、単に「ダイオード」と記す）、ｄ１２はトランジス
タＭ３の内蔵ダイオード（又は寄生ダイオードであり、
以下、単に「ダイオード」と記す）、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４は抵抗、Ｃ２は出力側のコンデンサ、Ｌ１はチ
ョークコイルを示す。

【００５６】また、ＶＮ１はトランスＴ１の１次巻線Ｎ
１に誘起する電圧、ＶＮ２はトランスＴ１の２次巻線Ｎ
２に誘起する電圧、ＶＮ３は補助巻線Ｎ３に誘起する電
圧を示す。

【００５７】このＤＣ−ＤＣコンバータでは、入力端子
（電圧Ｖinが印加する端子）とＧＮＤ間に平滑用のコン
デンサＣ１を接続し、更に、前記入力端子にトランスＴ
１を接続する。そして、前記トランスＴ１には、１次巻
線Ｎ１と、２次巻線Ｎ２と、補助巻線Ｎ３を設けると共
に、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、主スイッチング
トランジスタＭ１（主スイッチ）を直列接続する。

【００５８】また、トランスＴ１の２次巻線には、チョ
ークコイルＬ１、平滑用のコンデンサＣ２、トランジス
タＭ２、Ｍ３、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ダイオードＤ２
等を含む回路が接続されている。なお、抵抗Ｒ１、Ｒ
２、逆流防止用のダイオードＤ２からなる直列回路は、
トランジスタＱ１のバイアス回路を構成している。

【００５９】更に、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３には、
逆流防止用のダイオードＤ３と抵抗Ｒ４の並列回路を接
続している。そして、補助巻線Ｎ３の一端は、トランジ
スタＭ３のゲート及び前記バイアス回路の抵抗Ｒ２の一
端に接続すると共に、補助巻線Ｎ３の他端は、前記並列
回路を介してトランジスタＭ３のソースに接続してい
る。

【００６０】また、前記トランジスタＭ２のソースとト
ランジスタＭ３のソース間に、インダクタンス素子Ｌ２
又はＬ３（何れか一方の素子）を接続するか、或いはイ
ンダクタンス素子Ｌ２及びＬ３（２つのインダンタンス
素子）を接続する。この場合、前記２つのインダクタン
ス素子は、例えば、トランジスタＭ２のソースとトラン
ジスタＱ１のエミッタ間にインダクタンス素子Ｌ２を接
続し、トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＭ３
のソース間にインダクタンス素子Ｌ３を接続する。

【００６１】§２：正常動作時の説明 図３は図１、図２の回路の正常動作時の各部波形図であ
り、図は１次巻線Ｎ１の誘起電圧ＶＮ１、２次巻線Ｎ
２の誘起電圧ＶＮ２、補助巻線Ｎ３の誘起電圧ＶＮ３の
各波形図（図１、２の図示矢印方向を基準としてい
る）、図はトランジスタＭ２のゲート・ソース間電圧
（Ｍ２ Ｖ_gs）、図はトランジスタＭ３のゲート・ソ
ース間電圧（Ｍ３ Ｖ_gs）、図はトランジスタＭ３の
ドレイン・ソース間電圧（Ｍ２ Ｖ_ds）、図はトラン
ジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧（Ｑ１ Ｖ_be＝Ｖ
ａ）を示す。以下、図１、図２に示したＤＣ−ＤＣコン
バータの動作を説明する。

【００６２】入力端子に直流入力電圧＋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、制御回路（図示省略）によりトランジ
スタＭ１がオン／オフ動作を繰り返す。このため、トラ
ンスＴ１の１次巻線Ｎ１には間欠的に電流が流れ、トラ
ンスＴ１の巻線を励磁し、トランスＴ１の２次巻線Ｎ
２、及び補助巻線Ｎ３に誘起電圧が発生する。

【００６３】このようにして、主スイッチングトランジ
スタＭ１は制御回路によりオン／オフ駆動され、それに
伴い、主スイッチングトランジスタＭ１がオンになった
時、トランスＴ１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Ｍ１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、このような主
スイッチングトランジスタＭ１のオン／オフ動作を繰り
返す。

【００６４】このため、トランスＴ１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
電流はチョークコイルＬ１で平滑化されコンデンサＣ２
を充電する。詳細な動作は次の通りである。

【００６５】主スイッチングトランジスタＭ１がオンと
なり、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に図示矢印と逆方向
の電圧ＶＮ２が誘起すると（図３の図参照）、この電
圧ＶＮ２により、Ｎ２→Ｒ３→Ｃ１１→ｄ１１→Ｎ２の
経路で電流が流れ、コンデンサＣ１１が充電される。こ
のため、トランジスタＭ２のゲート・ソース間電圧（Ｍ
２ Ｖ_gs）が大きくなり（図３の図参照）、トランジ
スタＭ２がオンとなる。

【００６６】この時、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に
は、図示矢印と逆極性の電圧ＶＮ３が発生し、この電圧
ＶＮ３により、Ｎ３→Ｒ４→Ｃ１２→Ｎ３の経路で電流
が流れＣ１２を充電するのでトランジスタＭ３のゲート
・ソース間電圧（Ｍ３ Ｖ_gs）は低下し、該トランジス
タＭ３はオフとなる（図３の図参照）。

【００６７】この場合、先ず、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→ｄ１
１→Ｎ２の経路で電流が流れ、トランジスタＭ２が完全
にオンすると、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→Ｍ２→Ｎ２の経路で
電流が流れ、コンデンサＣ２を充電する。この時、Ｎ２
→Ｒ１→Ｄ２→Ｒ２→Ｎ３→Ｒ４→Ｍ２→Ｎ２の経路、
及びＮ２→Ｒ１→Ｑ１のベース→Ｑ１のエミッタ→Ｍ２
→Ｎ２の経路で電流が流れるが、トランジスタＱ１がオ
フになるように、Ｐ点の電位Ｖａを設定（Ｒ１、Ｒ２等
の定数を設定）してあるので、トランジスタＱ１はオフ
である。

【００６８】次に、主スイッチングトランジスタＭ１が
オフとなると、２次巻線Ｎ２及び補助巻線Ｎ３の誘起電
圧の極性が逆（図示矢印方向）になる。そのため、トラ
ンジスタＭ２のゲート側の電位が低くなり、Ｍ１がオン
の期間にＣ１１に充電していた電荷が放電され、トラン
ジスタＭ２がオフになる（図３の図参照）。

【００６９】一方、補助巻線Ｎ３の誘起電圧の極性が図
示矢印方向になると、ダイオードＤ２はオフ、ダイオー
ドＤ３がオンになり、Ｎ３→Ｃ１２→Ｄ３→Ｎ３の経路
で電流が流れ、コンデンサＣ１２を充電することによ
り、トランジスタＭ３のゲート電圧が上昇し、トランジ
スタＭ３がオンになる（図３の図参照）。

【００７０】この時、先ず、チョークコイルＬ１の電磁
エネルギーにより、Ｌ１→ｄ１２→Ｃ２→Ｌ１の経路で
電流が流れ、その後、Ｍ３が完全にオンになると、Ｌ１
→Ｍ３→Ｃ２→Ｌ１の経路で電流が流れ、コンデンサＣ
２を充電する。また、トランジスタＭ３がオンになる
と、トランジスタＭ３のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
は略０となる（図３の図参照）。そのため、Ｐ点の電
位も極めて低く（略０Ｖ）なり、トランジスタＱ１のベ
ース・エミッタ電圧が略０となって（図３の図参
照）、トランジスタＱ１はオフとなる。以降、トランジ
スタＭ１のオン／オフ動作により、前記の動作を繰り返
す。

【００７１】§３：異常動作時の説明 図４は、図１、図２の回路の異常時の各部波形図であ
り、前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した回
路（図１参照）において、何れかのＤＣ−ＤＣコンバー
タが、発振停止のような異常事態になった時の波形図で
ある。

【００７２】ＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、ＤＣ−Ｄ
Ｃ１）が正常動作している途中で故障が発生し、発振停
止（例えば、ＤＣ−ＤＣ１が異常）になり、トランジス
タＭ１が動作を停止したとする。この時、トランスＴ１
の２次巻線Ｎ２及び補助巻線Ｎ３の誘起電圧は全て消滅
する（図４の図参照）。

【００７３】この時、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータ
（例えば、ＤＣ−ＤＣ２、及びＤＣ−ＤＣ３が正常とす
る）から出力端子Ｖｏｕｔを介して、故障中のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ（ＤＣ−ＤＣ１）に電流が供給される。

【００７４】そして、故障中のＤＣ−ＤＣコンバータ
（ＤＣ−ＤＣ１）では、＋側の出力端子（＋Ｖｏｕｔ）
→Ｒ１→Ｑ１のベース→Ｑ１のエミッタ→Ｌ１→−側の
出力端子（−Ｖｏｕｔ）の経路で電流が流れ、Ｐ点の電
位が上昇し、トランジスタＱ１がオン（図４の図参
照）になる。従って、トランジスタＱ１のコレクタ電位
は低下し、トランジスタＭ２のゲートとソース間を略短
絡状態にする。このためトランジスタＭ２はオフ（図４
の図参照）となる。

【００７５】また、この時、Ｒ１→Ｄ２→Ｒ２→Ｃ１２
の経路で電流が流れるが、トランジスタＱ１がオンにな
り、Ｐ点の電位（Ｖａ）は、トランジスタＱ１のベース
・エミッタ間電圧（図４の図参照）と略等しくなり、
極めて低い電位となるので、トランジスタＭ３のゲート
電圧も極めて低い電位に保持され、該トランジスタＭ３
もオフ（図４の図参照）となる。

【００７６】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障
により発振停止になると、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバ
ータから電流が流れ込むが、故障中のＤＣ−ＤＣコンバ
ータでは、同期整流用の２つのトランジスタＭ２、Ｍ３
が共にオフとなり、電流を流さないので、過大な電流に
よる素子破壊等の異常事態を防止できる。

【００７７】また、従来の同期整流回路では、トランジ
スタＭ２とＭ３を交互にオン／オフし整流するものであ
るが、動作遅延等によってトランジスタＭ３がオフする
前に、主スイッチングトランジスタＭ１がオンする状態
になると、オン状態のトランジスタＭ３とトランジスタ
Ｍ２の内蔵ダイオードｄ１１によりトランスＴ１の２次
巻線Ｎ２は短絡された状態となり、トランジスタＭ３に
大きな電流が流れると共に、トランジスタＭ２にも大き
な電流が流れ、過大電流により損失増加やノイズが大き
くなることがある。

【００７８】しかし、図１、図２に示した回路では、前
記のように、トランジスタＭ２のソースとトランジスタ
Ｍ３のソース間に、インダクタンス素子Ｌ２又はＬ３
（何れか一方の素子）を接続するか、或いはインダクタ
ンス素子Ｌ２及びＬ３（２つのインダンタンス素子）を
接続している。

【００７９】このため、前記のようにトランジスタＭ３
がオフする前に、主スイッチングトランジスタＭ１がオ
ンする状態になると、オン状態のトランジスタＭ３とト
ランジスタＭ２のダイオードｄ１１によりトランスＴ１
の２次巻線Ｎ２は短絡された状態となり、トランジスタ
Ｍ２、Ｍ３に大きな電流が流れようとするが、この時、
前記電流の流れ始めはインダクタンス素子（Ｌ２、Ｌ
３）のインピーダンス値が極めて大きいため、該インダ
クタンス素子（Ｌ２、Ｌ３）により前記電流は制限され
大きな電流は流れない。従って、従来のように過大電流
により損失増加やノイズが大きくなることを防止でき
る。

【００８０】なお、図１、２に示したＤＣ−ＤＣコンバ
ータは、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した場
合の例であるが、本発明はこのような例に限らず、１つ
のＤＣ−ＤＣコンバータの出力端にバッテリを接続し無
停電電源を構成した場合でも出力側からの逆電流の回り
込みによる問題を防止できる。

【００８１】また、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、
単体でも使用可能である。すなわち、多数のＤＣ−ＤＣ
コンバータを並列接続した場合には、前記のような機能
を備えているが、これを１つのＤＣ−ＤＣコンバータだ
けで使用することも可能である。

【００８２】この場合、前記トランジスタＱ１は、トラ
ンジスタＭ２、Ｍ３のオン／オフ動作に対し、何ら悪影
響を与えないので、前記のように、単体のＤＣ−ＤＣコ
ンバータで使用しても正常動作が可能である。

【００８３】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータを複数
並列接続して使用する場合と、単体のＤＣ−ＤＣコンバ
ータとして使用する場合を、同じＤＣ−ＤＣコンバータ
で実現できるようにしたので、用途が増えると共に、製
品の付加価値を向上することができる。

【００８４】§４：ＤＣ−ＤＣコンバータの他の例の説
明 図５は、同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータの他の例を示
す。なお、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、図１に
示した各ＤＣ−ＤＣコンバータの他の例であり、前記の
ように、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する場
合に用いることができる。

【００８５】図５において、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は逆流防
止用のダイオード、Ｄ４はＰ点の電位が負の大きな電圧
になろうとしたとき、その電圧をクランプするための保
護用のダイオード、Ｄ５は保護用のダイオードである。
また、Ｍ４はＮチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｎチャンネ
ルＭＯＳ型電界効果トランジスタ：以下、単に「トラン
ジスタ」と記す）、Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２はそれぞれインピ
ーダンス素子である。

【００８６】また、Ｔ１、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ４、Ｄ２、Ｄ３、Ｑ１、ｄ１１、ｄ１２及び記号等
は、それぞれ、図１、図２のＤＣ−ＤＣコンバータと同
じなので説明は省略する。

【００８７】以下、図５に示したＤＣ−ＤＣコンバータ
の動作を説明する。入力端子に直流入力電圧＋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、制御回路（図示省略）によりト
ランジスタＭ１がオン／オフ動作を繰り返す（発振動
作）。このため、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には間欠
的に電流が流れ、トランスＴ１の巻線を励磁し、トラン
スＴ１の２次巻線Ｎ２、及び補助巻線Ｎ３に誘起電圧が
発生する。

【００８８】このようにして、主スイッチングトランジ
スタＭ１は制御回路によりオン／オフ駆動され、それに
伴い、主スイッチングトランジスタＭ１がオンになった
時、トランスＴ１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Ｍ１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、このような主
スイッチングトランジスタＭ１のオン／オフ動作を繰り
返す。

【００８９】このため、トランスＴ１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
電流はチョークコイルＬ１で平滑化されコンデンサＣ２
を充電する。詳細な動作は次の通りである。

【００９０】主スイッチングトランジスタＭ１がオンと
なり、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に図示矢印と逆方向
の電圧ＶＮ２が誘起すると、この電圧ＶＮ２により、Ｎ
２→Ｚ０→Ｃ１１→ｄ１１→Ｎ２の経路で電流が流れ、
コンデンサＣ１１が充電される。このため、トランジス
タＭ２のゲート電圧が上昇し、トランジスタＭ２がオン
となる。

【００９１】この時、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に
は、図示矢印と逆極性の電圧ＶＮ３が発生するので、こ
の電圧ＶＮ３により、最初は、Ｎ３→Ｒ４→Ｃ１２→Ｚ
２→Ｚ１→Ｎ３の経路で電流が流れＣ１２を充電する。
また、同時に、１次巻線Ｎ２の電圧ＶＮ２が、インピー
ダンス素子Ｚ０を介してトランジスタＭ４のゲートに印
加するので、トランジスタＭ４はオンとなる。そのた
め、Ｎ３→Ｍ４→Ｃ１２→Ｚ２→Ｚ１→Ｎ３の経路で電
流が流れ、Ｃ１２を充電するのでトランジスタＭ３をオ
フにする。

【００９２】この場合、前記トランジスタＭ４は、主ス
イッチＭ１がオンになり、２次巻線Ｎ２に電圧が誘起す
ると直ぐにオンとなり、このトランジスタＭ４を介して
トランジスタＭ３をオフにするための電流が流れるの
で、Ｍ２、Ｍ３のオン／オフの切り替えが素早くでき
る。

【００９３】このようにして、トランジスタＭ２がオン
することにより、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→Ｍ２→Ｎ２の経路
で電流が流れ、コンデンサＣ２を充電する。この場合、
先ず、Ｎ２→Ｃ２→Ｌ１→ｄ１１→Ｎ２の経路で電流が
流れ、トランジスタＭ２が完全にオンすると、Ｎ２→Ｃ
２→Ｌ１→Ｍ２→Ｎ２の経路で電流が流れ、コンデンサ
Ｃ２を充電する。

【００９４】この時、Ｎ２→Ｒ１→Ｄ２→Ｒ２→Ｚ１→
Ｎ３→Ｍ４→Ｍ２→Ｎ２の経路、及びＮ２→Ｒ１→Ｑ１
のベース→Ｑ１のエミッタ→Ｍ２→Ｎ２の経路で電流が
流れるが、トランジスタＱ１がオフになるように、Ｐ点
の電位Ｖａを設定（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４等の定数を設定）
してあるので、トランジスタＱ１はオフである。

【００９５】次に、主スイッチングトランジスタＭ１が
オフになると、２次巻線Ｎ２及び補助巻線Ｎ３の誘起電
圧の極性が逆（図示矢印の方向）になる。そのため、ト
ランジスタＭ２のゲート側の電位が低くなり、Ｍ１がオ
ンの期間にＣ１１に充電していた電荷が放電され、トラ
ンジスタＭ２がオフになる。

【００９６】一方、補助巻線Ｎ３の誘起電圧の極性が図
示矢印方向になると、ダイオードＤ２はオフ、トランジ
スタＭ４はオフ、ダイオードＤ３がオンになり、Ｎ３→
Ｚ１→Ｚ２→Ｃ１２→Ｄ３→Ｎ３の経路で電流が流れ、
コンデンサＣ１２を充電することにより、トランジスタ
Ｍ３のゲート電圧が上昇し、トランジスタＭ３がオンに
なる。

【００９７】この時、チョークコイルＬ１の電磁エネル
ギーにより、最初は、Ｌ１→ｄ１２→Ｃ２→Ｌ１の経路
で電流が流れ、その後、トランジスタＭ３が完全にオン
になると、Ｌ１→Ｍ３→Ｃ２→Ｌ１の経路で電流が流
れ、コンデンサＣ２を充電する。また、トランジスタＭ
３がオンになるので、トランジスタＭ３のドレイン・ソ
ース間電圧Ｖｄｓは略０となる。

【００９８】そのため、Ｐ点の電位も極めて低く（略０
Ｖ）なり、トランジスタＱ１のベース・エミッタ電圧が
略０となって、トランジスタＱ１はオフのままである。
以降、トランジスタＭ１のオン／オフ動作により、前記
の動作を繰り返す。

【００９９】前記ＤＣ−ＤＣコンバータを負荷に対して
複数並列接続して正常運転している時、何れかのＤＣ−
ＤＣコンバータ（例えば、図５のＤＣ−ＤＣコンバー
タ）が故障して発振停止になり、トランジスタＭ１が動
作を停止したとする。この時、トランスＴ１の２次巻線
Ｎ２及び３次巻線Ｎ３の誘起電圧は全て消滅する。

【０１００】そして、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータ
から出力端子を介して、故障中のＤＣ−ＤＣコンバータ
（ＤＣ−ＤＣ１）に電流が供給される。この時、故障中
のＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＣ−ＤＣ１）では、＋側の
出力端子（＋Ｖｏｕｔ）→Ｒ１→Ｑ１のベース→Ｑ１の
エミッタ→Ｌ１→−側の出力端子（−Ｖｏｕｔ）の経路
で電流が流れ、トランジスタＱ１がオンになる。従っ
て、トランジスタＱ１のコレクタ電位は低下し、トラン
ジスタＭ２のゲートとソース間を略短絡状態にする。こ
のためトランジスタＭ２はオフとなる。

【０１０１】また、この時、Ｒ１→Ｄ２→Ｒ２→Ｚ２→
Ｃ１２の経路で電流が流れるが、トランジスタＱ１がオ
ンになり、Ｐ点の電位（Ｖａ）は、トランジスタＱ１の
ベース・エミッタ間電圧と略等しくなり、極めて低い電
位となるので、トランジスタＭ３のゲート電圧も極めて
低い電位に保持され、該トランジスタＭ３もオフとな
る。

【０１０２】このように、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障
により発振停止になると、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバ
ータから電流が流れ込むが、故障中のＤＣ−ＤＣコンバ
ータでは、同期整流用の２つのトランジスタＭ２、Ｍ３
が共にオフとなり、電流を流さないので、過大な電流に
より素子破壊等の異常事態になることを防止できる。

【０１０３】§５：図６に示したＤＣ−ＤＣコンバータ
のインピーダンス素子の例図６は、図５の回路における
インピーダンス素子の例である。図５に示したＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータのインピーダンス素子Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２
は、それぞれ図６のように変形しても実施可能である。

【０１０４】前記インピーダンス素子Ｚ０は、抵抗の
み、コンデンサのみ、抵抗とコンデンサの直列回路、抵
抗とコンデンサの並列回路、抵抗とコンデンサの直列回
路を構成する前記抵抗に対し、コンデンサ側がアノード
となるような向きにダイオードを並列接続した回路、抵
抗とコンデンサの直列回路を構成する前記抵抗に対し、
コンデンサ側がカソードとなる向きにダイオードを並列
接続した回路等が使用可能である。

【０１０５】前記インピーダンスＺ１は、抵抗のみ、コ
ンデンサのみ、抵抗とコンデンサの直列回路、抵抗とコ
ンデンサの並列回路、抵抗とコンデンサの直列回路を構
成する前記抵抗に対し、コンデンサ側がアノードとなる
ような向きにダイオードを並列接続した回路、抵抗とコ
ンデンサの直列回路を構成する前記抵抗に対し、コンデ
ンサ側がカソードとなる向きにダイオードを並列接続し
た回路、何も素子を用いずにＺ１の両端を短絡等が使用
可能である。

【０１０６】前記インピーダンスＺ２は、抵抗のみ、コ
ンデンサのみ、抵抗とコンデンサの直列回路、抵抗とコ
ンデンサの並列回路、抵抗とコンデンサの直列回路を構
成する前記抵抗に対し、コンデンサ側がアノードとなる
ような向きにダイオードを並列接続した回路、抵抗とコ
ンデンサの直列回路を構成する前記抵抗に対し、コンデ
ンサ側がカソードとなる向きにダイオードを並列接続し
た回路、何も素子を用いずにＺ１の両端を短絡等が使用
可能である。

【０１０７】

【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。

【０１０８】本発明によれば、負荷に対し、複数の同期
整流型ＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した状態で運転
した場合、何れかのＤＣ−ＤＣコンバータが故障等によ
り発振停止になると、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータ
から電流が流れ込むが、故障中のＤＣ−ＤＣコンバータ
では、異常時動作停止回路の動作により、同期整流用の
２つのトランジスタが共にオフとなり、電流を流さない
ので、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータから異常になっ
たＤＣ−ＤＣコンバータに大電流が流れ込むことはな
い。従って、同期整流用のトランジスタ等の破損を確実
に防止できる。この効果は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出
力端にバッテリを接続し、無停電電源を構成した場合に
も同様に得ることができる。

【０１０９】また、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、
複数並列接続して使用する場合と、単体のＤＣ−ＤＣコ
ンバータとして使用する場合を、同じＤＣ−ＤＣコンバ
ータで実現できるようにしたので、用途が増えると共
に、製品の付加価値を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における同期整流型ＤＣ−
ＤＣコンバータを示す図である。

【図２】本発明の実施の形態における図１の回路の一部
拡大図である。

【図３】本発明の実施の形態における図１、図２の回路
の正常動作時の各部波形図である。

【図４】本発明の実施の形態における図１、図２の回路
の異常時の各部波形図である。

【図５】本発明の実施の形態における同期整流型ＤＣ−
ＤＣコンバータの他の例である。

【図６】本発明の実施の形態における図５の回路におけ
るインピーダンス素子の例である。

【図７】従来の同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータを示す
図である。

【図８】複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した従
来の回路例であり、（ａ）図は回路構成図、（ｂ）図は
（ａ）図に示した回路の動作を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

２ 負荷 １ａ、１ｂ、１ｃ、ＤＣ−ＤＣ１、ＤＣ−ＤＣ２、ＤＣ
−ＤＣ３ 同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータ Ｔ１ トランス Ｔｒ スイッチングトランジスタ Ｌ１ チョークコイル Ｒｓ、Ｒｆ 抵抗 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２、Ｍ４ ＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ（電界効果型トランジスタ） ｄ１１、ｄ１２ 内蔵ダイオード（又は寄生ダイオー
ド） Ｃ１、Ｃ２ 平滑用コンデンサ ＶＴ 電圧 Ｎ１ １次巻線 Ｎ２ ２次巻線 Ｎ３ 補助巻線 ＶＮ１ １次巻線Ｎ１の誘起電圧 ＶＮ２ ２次巻線Ｎ２の誘起電圧 ＶＮ３ 補助巻線Ｎ３の誘起電圧 Ｑ１ バイポーラ型トランジスタ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５ ダイオード Ｖａ Ｐ点の電圧（又は電位） Ｖ_gs ゲート・ソース間電圧 Ｖ_ds ドレイン・ソース間電圧 Ｖ_be ベース・エミッタ間電圧 Ｌ２、Ｌ３ インダクタンス素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 克憲 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 増岡 宏信 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H730 AA14 AA16 AA20 BB23 BB57 BB84 DD02 DD04 EE02 EE08 EE10 EE13 EE72 XC00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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、制御回路によりオン／オ
   フ駆動される主スイッチと、 前記２次巻線に直列接続された整流用の第２のスイッチ
   と、 前記２次巻線に並列接続され、前記補助巻線の電圧によ
   り駆動される転流用の第３のスイッチを備えた同期整流
   型ＤＣ−ＤＣコンバータを負荷に対して複数並列接続
   し、各ＤＣ−ＤＣコンバータから前記負荷に対し電力を
   供給する同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、 いずれかのＤＣ−ＤＣコンバータが発振動作を停止して
   いる状態で、他のＤＣ−ＤＣコンバータからの電流供給
   により、発振動作を停止しているＤＣ−ＤＣコンバータ
   の前記第２のスイッチ及び第３のスイッチをオフにする
   異常時動作停止回路を備えていることを特徴とする同期
   整流型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 【請求項２】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、制御回路によりオン／オ
   フ駆動される主スイッチと、 前記２次巻線に直列接続された整流用の第２のスイッチ
   と、 前記２次巻線に並列接続され、前記補助巻線の電圧によ
   り駆動される転流用の第３のスイッチを備えた同期整流
   型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、 該ＤＣ−ＤＣコンバータが、発振動作を停止している状
   態で、出力側からの逆電流により、前記第２のスイッチ
   及び第３のスイッチをオフにする異常時動作停止回路を
   備えていることを特徴とする同期整流型ＤＣ−ＤＣコン
   バータ。
3. 【請求項３】前記異常時動作停止回路は、バイポーラ型
   トランジスタと、そのバイアス回路を有し、 前記第３のスイッチの制御電極をトランスの補助巻線の
   一端に接続し、その接続途中と一方の出力端子間に、複
   数の抵抗と逆流防止用ダイオードを直列接続して前記バ
   イアス回路を構成し、 前記発振動作を停止しているＤＣ−ＤＣコンバータに対
   し、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータからの電流供給に
   より、前記バイポーラ型トランジスタをオンにして、該
   オンとなったトランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧
   により第２のスイッチをオフにすると共に、ベース・エ
   ミッタ間電圧により、第３のスイッチをオフにする機能
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の同期整流
   型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
4. 【請求項４】前記第２のスイッチ及び第３のスイッチ
   は、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）
   で構成し、 前記バイポーラ型トランジスタのエミッタとコレクタ
   を、それぞれ第２のスイッチのソースとゲートに接続
   し、 前記バイポーラ型トランジスタのベースを、前記バイア
   ス回路のダイオードと一部の抵抗を介して第３のスイッ
   チのゲートに接続し、前記バイポーラ型トランジスタの
   エミッタを、第３のスイッチのソースに接続すると共
   に、前記第３のスイッチのゲートとソースを、それぞ
   れ、補助巻線の両端に接続したことを特徴とする請求項
   ３記載の同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
5. 【請求項５】前記補助巻線の他端と、第３のスイッチの
   ソース間に、抵抗と、ダイオードと、ＭＯＳ型電界効果
   トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）で構成された第４のス
   イッチの並列回路を接続し、 前記第４のスイッチは、前記主スイッチがオンになった
   時、２次巻線に発生する電圧でオンに駆動されるよう
   に、ゲートが２次巻線の一端側に接続されていることを
   特徴とする請求項４記載の同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバ
   ータ。
6. 【請求項６】前記第２のスイッチのソースと第３のスイ
   ッチのソース間に、１個又は複数個のインダクタンス素
   子を接続したことを特徴とする請求項４記載の同期整流
   型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
7. 【請求項７】前記異常時動作停止回路は、バイポーラ型
   トランジスタと、そのバイアス回路を有し、 前記第３のスイッチの制御電極をトランスの補助巻線の
   一端に接続し、その接続途中と一方の出力端子間に、複
   数の抵抗と逆流防止用ダイオードを直列接続して前記バ
   イアス回路を構成し、 前記出力側からの逆電流により、前記バイアス回路に電
   流を流すことで、前記バイポーラ型トランジスタをオン
   に駆動した際、該オンとなったトランジスタのエミッタ
   ・コレクタ間電圧により第２のスイッチをオフにすると
   共に、ベース・エミッタ間電圧により、第３のスイッチ
   をオフにする機能を備えていることを特徴とする請求項
   ２記載の同期整流型ＤＣ−ＤＣコンバータ。