JP2007244075A - Synchronous rectification forward converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a synchronous rectification forward converter wherein self-oscillation in reverse current operation is prevented and output stabilizing response in normal operation is enhanced. <P>SOLUTION: In the synchronous rectification forward converter, the tertiary winding N3 of a transformer T1 is provided with a tertiary rectifying and smoothing circuit 22 for detecting output voltage between output terminals 32a and 32b. The forward converter is provided with: a steady-state voltage generation circuit 27 that applies certain direct-current voltage from its output voltage or steady-state voltage regulated to an upper-limit voltage to a switching control circuit 23; and a varied voltage detection circuit 28 that detects a varied voltage of the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22 and supplies it to the switching control circuit 23. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は同期整流を行うフォワード型のコンバータに関し、特に、逆電流動作時の課題を解消した同期整流型フォワードコンバータに関するものである。   The present invention relates to a forward type converter that performs synchronous rectification, and more particularly to a synchronous rectification type forward converter that eliminates a problem during reverse current operation.

一般に、同期整流型フォワードコンバータは、その回路構成上、コンバータが出力端子間に発生しようとする電圧に比べて高い電圧が、その出力端子間に負荷(外部)から印加されると、コンバータの出力側から入力側ヘ電流が逆流するいわゆる「逆電流」という現象が生じる。   Generally, a synchronous rectification type forward converter has a circuit configuration in which, when a voltage higher than the voltage that the converter intends to generate between output terminals is applied between the output terminals from a load (external), the output of the converter A so-called “reverse current” phenomenon occurs in which a current flows backward from the input side to the input side.

このような逆電流発生時の動作(以下、「逆電流動作」)は種々の問題を生じるので、従来は上記逆電流を検知して回路動作を制御するようにしていた。   Such an operation when a reverse current is generated (hereinafter referred to as “reverse current operation”) causes various problems. Conventionally, the circuit operation is controlled by detecting the reverse current.

特許文献1には逆電流検知回路を備えた同期整流型フォワードコンバータが示されている。ここで特許文献1の逆電流検知回路の動作について図1を参照して説明する。この図1は特許文献1の特に図5に示されている回路の主要部を抜き出したものである。   Patent Document 1 discloses a synchronous rectification type forward converter including a reverse current detection circuit. Here, the operation of the reverse current detection circuit of Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the main part of the circuit shown in FIG.

図1において、トランスT1の1次巻線N1には直列に主スイッチ素子Q1を接続している。トランスT1の2次巻線N2には直列にチョークコイルL1および整流スイッチ素子Q2を接続していて、出力端子32a−32b間に並列に平滑コンデンサC2を接続している。また、チョークコイルL1と平滑コンデンサC2とともにループを構成し、チョークコイルL1の励磁エネルギの放出時の転流経路となる位置に転流スイッチ素子Q3を設けている。また、転流スイッチ素子Q3のゲート・ソース間には転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子Q4を接続している。   In FIG. 1, a main switch element Q1 is connected in series to a primary winding N1 of a transformer T1. A choke coil L1 and a rectifying switch element Q2 are connected in series to the secondary winding N2 of the transformer T1, and a smoothing capacitor C2 is connected in parallel between the output terminals 32a and 32b. The choke coil L1 and the smoothing capacitor C2 form a loop, and the commutation switch element Q3 is provided at a position that becomes a commutation path when the excitation energy of the choke coil L1 is released. Further, a commutation switch turn-off control switch element Q4 is connected between the gate and source of the commutation switch element Q3.

トランスT1の3次巻線N3には整流ダイオードD2、転流ダイオードD1、チョークコイルL2、平滑コンデンサC3からなる3次整流平滑回路を設けている。この3次整流平滑回路の出力電圧を抵抗R1,R2により分圧してスイッチング制御回路23に対する制御電圧として与えるようにしている。この抵抗分圧回路の出力点をX点という。   The tertiary winding N3 of the transformer T1 is provided with a tertiary rectifying / smoothing circuit including a rectifying diode D2, a commutation diode D1, a choke coil L2, and a smoothing capacitor C3. The output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit is divided by resistors R1 and R2, and is given as a control voltage to the switching control circuit 23. The output point of this resistance voltage dividing circuit is called X point.

逆電流検知回路25は抵抗R3,R4およびダイオードD3,D4,D5を介してコンデンサC4を充電する回路であり、抵抗R3の一端は3次整流平滑回路22のダイオードD1,D2のアノードに接続し、抵抗R4の一端は主スイッチ素子Q1のゲートに接続し、ダイオードD5のアノードは上記X点に接続している。   The reverse current detection circuit 25 is a circuit that charges the capacitor C4 through the resistors R3 and R4 and the diodes D3, D4, and D5, and one end of the resistor R3 is connected to the anodes of the diodes D1 and D2 of the tertiary rectification smoothing circuit 22. One end of the resistor R4 is connected to the gate of the main switch element Q1, and the anode of the diode D5 is connected to the X point.

図2は図1に示した各部の電圧波形を示す図である。通常動作時は図2の(A)に示すように、主スイッチ素子Q1のゲート・ソース間電圧とダイオードD1,D2のアノード電圧とは相補的な波形であり、X点の電圧(以下、「X点電圧」)は図に示すように一定電圧になる(回路定数の設定により一定電圧にできる。)
一方、スイッチング制御回路23は、通常動作時に逆電流検知回路25のコンデンサC4の充電電圧とX点電圧とがほぼ等しいため、両者を接続するダイオードD5はオフ状態であり、X点電圧はスイッチング制御回路23に対する制御電圧としてそのまま印加される。
FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms at various parts shown in FIG. During normal operation, as shown in FIG. 2A, the gate-source voltage of the main switch element Q1 and the anode voltages of the diodes D1 and D2 have complementary waveforms, and the voltage at the X point (hereinafter, “ X point voltage ") becomes a constant voltage as shown in the figure (it can be made constant by setting circuit constants).
On the other hand, in the switching control circuit 23, since the charging voltage of the capacitor C4 of the reverse current detection circuit 25 and the X point voltage are substantially equal during normal operation, the diode D5 connecting them is in the OFF state, and the X point voltage is the switching control. It is applied as it is as a control voltage for the circuit 23.

ここで、図1に示した同期整流型フォワードコンバータ100の出力端子32a−32b間に外部(負荷)から過電圧が印加されると逆電流が生じる。このような逆電流が生じてもスイッチング制御回路23は動作を継続する。図2の(B)は逆電流動作時の各部の電圧波形図である。このように逆電流が生じると、主スイッチ素子Q1のゲートに対してQ1をオンさせるための電圧印加時間Tonが短くなり、このQ1ゲート・ソース間電圧とダイオードD1,D2のアノード電圧とは相補的ではなくなる。これによりコンデンサC4の非充電期間Pが生じ、X点電圧に周期的な窪み(電圧低下)が生じる。これはスイッチング周期ごとに生じる。   Here, when an overvoltage is applied from the outside (load) between the output terminals 32a and 32b of the synchronous rectification forward converter 100 shown in FIG. 1, a reverse current is generated. Even if such a reverse current occurs, the switching control circuit 23 continues to operate. FIG. 2B is a voltage waveform diagram of each part during reverse current operation. When a reverse current is generated in this way, the voltage application time Ton for turning on Q1 with respect to the gate of the main switch element Q1 is shortened, and the Q1 gate-source voltage and the anode voltages of the diodes D1 and D2 are complementary. It ’s not right. As a result, a non-charging period P of the capacitor C4 occurs, and a periodic depression (voltage drop) occurs in the X point voltage. This occurs every switching period.

このX点電圧がスイッチング制御回路23に与えられる制御電圧であるので、X点電圧が低下すると、スイッチング制御回路23は出力端子32a−32bへの出力電圧が低下したものと見なして、出力電圧を上昇させる方向に主スイッチ素子Q1を制御する。すなわちオンデューティ比を高める。その結果、出力電圧が上昇し、所定の時点で出力電圧の上昇が停止し、逆電流動作が停止する。
特許第3391320号公報
Since this point X voltage is a control voltage applied to the switching control circuit 23, when the point X voltage decreases, the switching control circuit 23 assumes that the output voltage to the output terminals 32a-32b has decreased, and outputs the output voltage. The main switch element Q1 is controlled in the upward direction. That is, the on-duty ratio is increased. As a result, the output voltage rises, the output voltage rise stops at a predetermined time, and the reverse current operation stops.
Japanese Patent No. 3391320

ところが逆電流動作時、出力端子間電圧が設定値より高い状態であるので、この出力端子間電圧にほぼ比例する電圧が3次整流平滑回路から出力され、X点の平均的な電圧が上昇していく。図2の(C)はその様子を示している。このX点の平均的な電圧上昇に伴ってスイッチング制御回路23は出力電圧を低下させる方向に主スイッチ素子Q1のスイッチング制御を行う。この動作は前記逆電流検知時の動作とは反対の矛盾する動作である。このように反対の、すなわち出力電圧を低下させる方向の制御動作であっても、逆電流が小さい段階では問題とはならない。しかし逆電流が大きくなると上記の矛盾によって逆電流を抑制できなくなる可能性があった。この問題は、逆電流によってX点電圧が際限なく上昇しようとするために生じる。   However, during reverse current operation, the voltage between the output terminals is higher than the set value, so that a voltage approximately proportional to the voltage between the output terminals is output from the tertiary rectification smoothing circuit, and the average voltage at the point X increases. To go. FIG. 2C shows this state. The switching control circuit 23 performs switching control of the main switch element Q1 in the direction of decreasing the output voltage with the average voltage increase at the point X. This operation is an inconsistent operation opposite to the operation at the time of detecting the reverse current. Even if the control operation is opposite, that is, in the direction of lowering the output voltage, there is no problem when the reverse current is small. However, when the reverse current becomes large, the reverse current may not be suppressed due to the contradiction. This problem occurs because the X-point voltage tends to rise without limit due to the reverse current.

上記X点電圧の上昇が続くと、出力電圧を下げようとする方向の制御によって最終的には主スイッチ素子Q1のオン期間が0の状態(以下、「ゲートパルスの消失」状態)となる。これはスイッチング制御回路23による制御が停止することを意味し、この状態になると2次側のチョークコイルL1のエネルギによって自励発振が生じるようになる。この自励発振時のスイッチング周波数は通常動作時のスイッチング周波数よりかなり低く(たとえば半分程度に)なるので様々な問題が生じる。たとえばスイッチング制御回路23の動作が不安定となり、トランスの励磁時間が延びるため主スイッチ素子Q1、整流スイッチ素子Q2、および転流スイッチ素子Q3に過大なドレイン電圧が印加され、ドレイン電流が流れるためストレスが掛かり、破壊に至るおそれがある。   If the voltage at the point X continues to rise, the on-period of the main switch element Q1 is finally set to 0 (hereinafter referred to as “disappearance of the gate pulse”) by control in a direction to lower the output voltage. This means that the control by the switching control circuit 23 is stopped. In this state, self-excited oscillation is generated by the energy of the secondary choke coil L1. Since the switching frequency during the self-excited oscillation is considerably lower (for example, about half) than the switching frequency during normal operation, various problems arise. For example, the operation of the switching control circuit 23 becomes unstable and the excitation time of the transformer is extended, so that an excessive drain voltage is applied to the main switch element Q1, the rectifying switch element Q2, and the commutation switch element Q3, and the drain current flows to cause stress. May cause destruction.

また、同期整流型フォワードコンバータ100の入力電圧の急激な上昇や負荷電流の急激な低下等があれば出力電圧が一時的に上昇し、それに伴って上記X点電圧が上昇し、スイッチング制御回路23は出力電圧を低下させようとする負帰還制御がはたらく。しかし、上記X点電圧は3次整流平滑回路の出力電圧、すなわち3次巻線の誘起電圧を整流するとともに平滑した電圧そのものであるので、上記入力電圧の急激な上昇や負荷電流の急激な低下等が生じてもX点電圧の過渡的な上昇変化が小さく且つ遅れが生じる。そのため出力電圧安定化の応答性が悪い。この現象は上記自励発振動作の有無に限らない。   Further, if there is a sudden rise in the input voltage of the synchronous rectification type forward converter 100 or a sudden drop in the load current, the output voltage rises temporarily, and the X point voltage rises accordingly, and the switching control circuit 23 Works negative feedback control to lower the output voltage. However, since the point X voltage is the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit, that is, the voltage itself that rectifies and smooths the induced voltage of the tertiary winding, the input voltage suddenly rises or the load current suddenly declines. Even if the above occurs, the transient increase in the voltage at the point X is small and a delay occurs. Therefore, the response of stabilizing the output voltage is poor. This phenomenon is not limited to the presence or absence of the self-excited oscillation operation.

そこで、この発明の目的は、逆電流動作時の自励発振を防止し、且つ通常動作時の出力安定化応答性を高めた同期整流型フォワードコンバータを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a synchronous rectification forward converter that prevents self-excited oscillation during reverse current operation and has improved output stabilization response during normal operation.

上記課題を解決するために、この発明の同期整流型フォワードコンバータは次のように構成する。   In order to solve the above problems, a synchronous rectification type forward converter of the present invention is configured as follows.

〔1〕1次巻線、2次巻線、3次巻線をそれぞれ備えたトランス(T1)と、該トランスの1次巻線(N1)に直列に接続した主スイッチ素子(Q1)と、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続したチョークコイル(L1)と、出力端子間(32a−32b)に並列に接続した平滑コンデンサ(C2)と、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続され、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオン・オフする整流スイッチ素子(Q2)と、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオフ・オンし、オンによって前記チョークコイルの励磁エネルギの放出経路を構成する転流スイッチ素子(Q3)と、制御電圧入力部に与えられる制御電圧で負帰還動作するように前記主スイッチ素子のスイッチング制御(オンデューティ比制御)を行うスイッチング制御回路(23)と、を備えた同期整流型フォワードコンバータにおいて、
一定の直流電圧を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える定常電圧生成回路(27)と、前記トランスの3次巻線(N3)の誘起電圧を整流平滑する3次整流平滑回路(22)と、前記3次整流平滑回路の出力電圧の過渡的変化電圧を検出して、当該変化電圧を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える変化電圧検出回路(28)と、を設けたことを特徴としている。
[1] A transformer (T1) having a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, respectively, and a main switch element (Q1) connected in series to the primary winding (N1) of the transformer, The choke coil (L1) connected in series to the secondary winding of the transformer, the smoothing capacitor (C2) connected in parallel between the output terminals (32a-32b), and the secondary winding of the transformer The rectifying switch element (Q2) connected in series and turned on / off in synchronization with the on / off of the main switch element, and turned off / on in synchronization with the on / off of the main switch element. The commutation switch element (Q3) constituting the excitation energy discharge path of the choke coil and the switching control (on-duty ratio control) of the main switch element so as to perform a negative feedback operation with a control voltage applied to the control voltage input section. ) A switching control circuit (23) performing, in the synchronous rectification type forward converter with,
A steady voltage generation circuit (27) for applying a constant DC voltage to the control voltage input section of the switching control circuit, and a tertiary rectification smoothing circuit (22) for rectifying and smoothing the induced voltage of the tertiary winding (N3) of the transformer And a change voltage detection circuit (28) for detecting a transient change voltage of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit and supplying the change voltage to the control voltage input section of the switching control circuit. It is a feature.

〔2〕また、前記トランスの3次巻線の誘起電圧を整流平滑する3次整流平滑回路と、前記3次整流平滑回路の出力電圧の過渡的電圧変化成分を検出して、当該変化電圧を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える変化電圧検出回路(28)と、前記3次整流平滑回路の出力電圧の上限を所定の上限値に制限するとともに前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える定常電圧生成回路(27)と、を設ける。   [2] A tertiary rectification smoothing circuit for rectifying and smoothing the induced voltage of the tertiary winding of the transformer, and a transient voltage change component of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit are detected, and the change voltage is calculated. The change voltage detection circuit (28) applied to the control voltage input unit of the switching control circuit and the upper limit of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit are limited to a predetermined upper limit value and to the control voltage input unit of the switching control circuit And a steady voltage generation circuit (27) for providing.

〔3〕前記定常電圧生成回路は、例えば、前記3次整流平滑回路の出力電圧と基準電圧(Vr)とを比較して前記3次整流平滑回路の出力電圧を安定化させるレギュレータ回路で構成する。   [3] The steady voltage generation circuit is constituted by a regulator circuit that stabilizes the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit by comparing the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit with a reference voltage (Vr), for example. .

〔4〕また、例えば、前記出力端子間に接続される負荷回路から電流が逆流する逆電流状態を検知するとともに、該逆電流状態でのみ前記レギュレータ回路を作動させる逆電流検知回路(30)を設ける。   [4] Further, for example, a reverse current detection circuit (30) that detects a reverse current state in which a current flows backward from a load circuit connected between the output terminals and operates the regulator circuit only in the reverse current state. Provide.

〔1〕定常電圧生成回路(27)は一定の直流電圧をスイッチング制御回路(23)の制御電圧入力部へ与え、変化電圧検出回路(28)は3次整流平滑回路(22)の出力電圧の過渡的変化電圧を検出して、その変化電圧をスイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与えるので、スイッチング制御回路(22)の制御電圧入力部へ与えられる制御電圧が、平均的には上記一定の直流電圧であるか、この一定の直流電圧を上回ることがないので、逆電流動作時にスイッチング制御回路の制御電圧が際限なく上昇しようとする動作が回避でき、自励発振に至ることはない。   [1] The steady voltage generation circuit (27) applies a constant DC voltage to the control voltage input section of the switching control circuit (23), and the change voltage detection circuit (28) outputs the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit (22). Since the transient change voltage is detected and the change voltage is applied to the control voltage input unit of the switching control circuit, the control voltage applied to the control voltage input unit of the switching control circuit (22) is, on average, the constant voltage. Since it is a direct current voltage or does not exceed this constant direct current voltage, an operation in which the control voltage of the switching control circuit increases without limit during reverse current operation can be avoided, and self-excited oscillation does not occur.

また、3次整流平滑回路の出力電圧の過渡的変化電圧がスイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与えられるので、同期整流型フォワードコンバータの入力電圧や負荷の過渡的な変動に応じてフィードバックが掛かるので、出力電圧の安定化に対する応答性が高く維持できる。   Further, since the transient change voltage of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit is given to the control voltage input section of the switching control circuit, feedback is applied according to the input voltage of the synchronous rectification forward converter and the transient fluctuation of the load. Therefore, it is possible to maintain high responsiveness to stabilization of the output voltage.

〔2〕定常電圧生成回路により、3次整流平滑回路(22)の出力電圧が所定の上限値に制限されるとともに、その電圧がスイッチング制御回路(23)の制御電圧入力部に与えられるので、トランスの3次巻線電圧(負荷への出力電圧)の変動に応じて負帰還が掛かる。そのため、逆電流動作時以外には同期整流型フォワードコンバータの入力電圧の変動や負荷の変動があっても出力電圧の安定化を図ることができる。   [2] Since the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit (22) is limited to a predetermined upper limit value by the steady voltage generation circuit, and the voltage is applied to the control voltage input unit of the switching control circuit (23), Negative feedback is applied according to fluctuations in the transformer tertiary winding voltage (output voltage to the load). For this reason, the output voltage can be stabilized even when the input voltage of the synchronous rectification type forward converter and the load are varied except during the reverse current operation.

〔3〕3次整流平滑回路(22)の出力電圧と基準電圧とを比較して3次整流平滑回路の出力電圧を安定化させるレギュレータ回路で前記定常電圧生成回路(27)を構成したことにより、出力電圧をより安定化できる。   [3] The steady voltage generation circuit (27) is configured by a regulator circuit that stabilizes the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit by comparing the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit (22) with the reference voltage. The output voltage can be further stabilized.

〔4〕逆電流検知回路(30)が逆電流状態を検知して前記レギュレータ回路を作動させることによって、逆電流動作時にのみ3次整流平滑回路の出力電圧の上限が制限され、逆電流動作時以外では制限されない。そのため、入力電圧や負荷の変動などの逆電流以外の要因で3次整流平滑回路の出力電圧が上昇しても、その電圧が上限値に制限されず、通常動作により出力電圧の安定化が図れる。   [4] When the reverse current detection circuit (30) detects the reverse current state and operates the regulator circuit, the upper limit of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit is limited only during reverse current operation, and during reverse current operation. It is not limited except. Therefore, even if the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit rises due to factors other than reverse current such as input voltage and load fluctuation, the voltage is not limited to the upper limit value, and the output voltage can be stabilized by normal operation. .

《 第1の実施形態 》
第1の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータについて図3〜図5を基に説明する。
図3は、一部をブロック化した同期整流型フォワードコンバータの回路図である。図3に示すように、トランスT1には1次巻線N1、2次巻線N2、および3次巻線N3を備えている。1次巻線N1には直列に主スイッチ素子Q1を接続している。トランスT1の2次巻線N2には同期整流回路26を接続していて、出力端子32a,32bから負荷へ出力電圧を供給するようにしている。トランスT1の3次巻線N3には3次整流平滑回路22を接続している。定常電圧生成回路27は3次整流平滑回路22の出力電圧を入力して定常電圧(直流電圧)を生成し、スイッチング制御回路23の制御電圧入力部(X点)に制御電圧として与える。変化電圧検出回路28は3次整流平滑回路22の出力電圧の過渡的変化電圧を検出してそれをスイッチング制御回路23の制御電圧入力部(X点)に与える。
<< First Embodiment >>
The synchronous rectification type forward converter according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a circuit diagram of a synchronous rectification forward converter partially blocked. As shown in FIG. 3, the transformer T1 includes a primary winding N1, a secondary winding N2, and a tertiary winding N3. A main switch element Q1 is connected in series to the primary winding N1. A synchronous rectifier circuit 26 is connected to the secondary winding N2 of the transformer T1, and an output voltage is supplied from the output terminals 32a and 32b to the load. A tertiary rectification smoothing circuit 22 is connected to the tertiary winding N3 of the transformer T1. The steady voltage generating circuit 27 receives the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 to generate a steady voltage (DC voltage), and supplies it to the control voltage input unit (point X) of the switching control circuit 23 as a control voltage. The change voltage detection circuit 28 detects a transient change voltage of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 and supplies it to the control voltage input section (point X) of the switching control circuit 23.

スイッチング制御回路23は、主スイッチ素子Q1および同期整流回路26に対してスイッチング制御信号を出力してそれらのスイッチングを行う。また、このスイッチング制御回路23は、上記X点に与えられる制御電圧で負帰還動作するように主スイッチ素子Q1のオンデューティ比を制御して出力端子32a−32b間の出力電圧が安定化するように制御する。   The switching control circuit 23 outputs switching control signals to the main switch element Q1 and the synchronous rectifier circuit 26 to perform switching thereof. Further, the switching control circuit 23 controls the on-duty ratio of the main switch element Q1 so as to perform negative feedback operation with the control voltage applied to the point X so that the output voltage between the output terminals 32a and 32b is stabilized. To control.

図3に示した同期整流型フォワードコンバータにおいて従来の同期整流型フォワードコンバータと異なるのは、3次整流平滑回路22の出力電圧から定常電圧を生成する定常電圧生成回路27および変化電圧を検出して出力する変化電圧検出回路28を設けたことである。   The synchronous rectification forward converter shown in FIG. 3 is different from the conventional synchronous rectification forward converter in that a steady voltage generation circuit 27 that generates a steady voltage from the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 and a change voltage are detected. The change voltage detection circuit 28 for outputting is provided.

次に、上記同期整流型フォワードコンバータの具体的な回路構成を図4を基に説明する。
トランスT1の1次巻線N1には直列に主スイッチ素子Q1を接続し、入力端子21a−21b間に平滑用およびフィルタ用のコンデンサC1を接続している。トランスT1の2次巻線N2には直列にチョークコイルL1および整流スイッチ素子Q2を接続していて、出力端子32a−32b間に並列に平滑コンデンサC2を接続している。また、チョークコイルL1と平滑コンデンサC2とともにループを構成し、チョークコイルL1の励磁エネルギの放出時の転流経路となる位置に転流スイッチ素子Q3を設けている。転流スイッチ素子Q3のゲート・ソース間には転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子Q4を接続している。また、整流スイッチ素子Q2のドレインから転流スイッチ素子Q3のゲート方向にダイオードD6を設けている。このようにして同期整流回路26を構成している。
Next, a specific circuit configuration of the synchronous rectification forward converter will be described with reference to FIG.
A primary switch element Q1 is connected in series to the primary winding N1 of the transformer T1, and a smoothing and filter capacitor C1 is connected between the input terminals 21a-21b. A choke coil L1 and a rectifying switch element Q2 are connected in series to the secondary winding N2 of the transformer T1, and a smoothing capacitor C2 is connected in parallel between the output terminals 32a and 32b. The choke coil L1 and the smoothing capacitor C2 form a loop, and the commutation switch element Q3 is provided at a position that becomes a commutation path when the excitation energy of the choke coil L1 is released. A commutation switch turn-off control switch element Q4 is connected between the gate and source of the commutation switch element Q3. A diode D6 is provided in the direction from the drain of the rectifying switch element Q2 to the gate of the commutation switch element Q3. In this way, the synchronous rectification circuit 26 is configured.

トランスT1の3次巻線N3には直列にチョークコイルL2および整流ダイオードD2を接続していて、出力部に平滑コンデンサC3を接続している。また、チョークコイルL2と平滑コンデンサC3とともにループを構成し、チョークコイルL2の励磁エネルギの放出時の転流経路となる位置に転流ダイオードD1を設けている。このようにして3次整流平滑回路22を構成している。   A choke coil L2 and a rectifier diode D2 are connected in series to the tertiary winding N3 of the transformer T1, and a smoothing capacitor C3 is connected to the output section. Further, the choke coil L2 and the smoothing capacitor C3 constitute a loop, and the commutation diode D1 is provided at a position serving as a commutation path when the excitation energy of the choke coil L2 is released. In this way, the tertiary rectification smoothing circuit 22 is configured.

定常電圧生成回路27は3次整流平滑回路22の出力電圧を入力して定常電圧(この例では所定の直流電圧)を発生する電圧出力回路29と、その出力電圧を分圧する抵抗R1,R2を備えている。また、変化電圧検出回路28はコンデンサC5および抵抗R5からなり、3次整流平滑回路22の出力電圧のうち過渡的な変化電圧を検出し、スイッチング制御回路23の制御電圧入力部に与える。スイッチング制御回路23には上記定常電圧生成回路27の出力電圧と変化電圧検出回路28の出力電圧との合成電圧が制御電圧として与えられることになる。   The steady voltage generation circuit 27 receives a voltage output circuit 29 that receives the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22 and generates a steady voltage (a predetermined DC voltage in this example), and resistors R1 and R2 that divide the output voltage. I have. The change voltage detection circuit 28 includes a capacitor C5 and a resistor R5. The change voltage detection circuit 28 detects a transient change voltage from the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 and supplies it to the control voltage input section of the switching control circuit 23. The combined voltage of the output voltage of the steady voltage generation circuit 27 and the output voltage of the change voltage detection circuit 28 is given to the switching control circuit 23 as a control voltage.

スイッチング制御回路23は主スイッチ素子Q1のゲートに対してQ1のオン・オフ制御パルスを出力する。信号伝達回路24はこのスイッチング制御回路23から出力されるスイッチングパルスを転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子Q4のゲートへ与える。
このようにして同期整流型フォワードコンバータ101を構成している。
The switching control circuit 23 outputs a Q1 on / off control pulse to the gate of the main switch element Q1. The signal transmission circuit 24 applies the switching pulse output from the switching control circuit 23 to the gate of the switching element Q4 for commutation switch turn-off control.
In this way, the synchronous rectification type forward converter 101 is configured.

図3・図4に示した同期整流型フォワードコンバータの動作を図5を参照して説明する。まず、スイッチング制御回路23から主スイッチ素子Q1のゲートへ印加される正の電圧によって主スイッチ素子Q1がオンする。このQ1のオンによりトランスT1の1次巻線N1に電流が流れる。これにともない、2次巻線N2の誘起電圧によって整流スイッチ素子Q2がオンして、2次巻線N2→コンデンサC2→チョークコイルL1→整流スイッチ素子Q2→2次巻線N2の経路で電流が流れ、C2が充電されるとともにL1に励磁エネルギが蓄積される。この時、信号伝達回路24の出力はハイレベルであり、転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子Q4がオン状態、転流スイッチ素子Q3がオフ状態である。   The operation of the synchronous rectification type forward converter shown in FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIG. First, the main switch element Q1 is turned on by a positive voltage applied from the switching control circuit 23 to the gate of the main switch element Q1. When Q1 is turned on, a current flows through the primary winding N1 of the transformer T1. Along with this, the rectifying switch element Q2 is turned on by the induced voltage of the secondary winding N2, and the current flows through the path of the secondary winding N2, the capacitor C2, the choke coil L1, the rectifying switch element Q2, and the secondary winding N2. As a result, C2 is charged and excitation energy is accumulated in L1. At this time, the output of the signal transmission circuit 24 is at a high level, the commutation switch turn-off control switch element Q4 is on, and the commutation switch element Q3 is off.

次に、スイッチング制御回路23の制御により、主スイッチ素子Q1がターンオフすると、トランスT1の2次巻線N2の誘起電圧が反転して整流スイッチ素子Q2のゲート電圧が反転するので、Q2がターンオフする。また、信号伝達回路24からの出力信号により転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子Q4がオフする。そのため転流スイッチ素子Q3のゲートにダイオードD6を介してハイレベルの電圧が印加され、転流スイッチ素子Q3がターンオンする。これによりチョークコイルL1→転流スイッチ素子Q3→コンデンサC2→チョークコイルL1の経路で転流が生じる。
上記主スイッチ素子Q1のオン・オフによって上記整流と転流を繰り返す。
Next, when the main switch element Q1 is turned off under the control of the switching control circuit 23, the induced voltage of the secondary winding N2 of the transformer T1 is inverted and the gate voltage of the rectifying switch element Q2 is inverted, so that Q2 is turned off. . Further, the commutation switch turn-off control switch element Q4 is turned off by the output signal from the signal transmission circuit 24. Therefore, a high level voltage is applied to the gate of the commutation switch element Q3 via the diode D6, and the commutation switch element Q3 is turned on. As a result, commutation occurs in the path of choke coil L1 → commutation switch element Q3 → capacitor C2 → choke coil L1.
The rectification and commutation are repeated by turning on and off the main switch element Q1.

また上記トランスT1の3次巻線N3に接続した3次整流平滑回路22もフォワードコンバータ動作する。すなわち、主スイッチ素子Q1のオン期間に3次巻線N3→コンデンサC3→チョークコイルL2→ダイオードD2→3次巻線N3の経路で電流が流れ、C3が充電されるとともにL2に励磁エネルギが蓄積される。主スイッチ素子Q1がターンオフすると3次巻線N3の電圧が反転してダイオードD2がオフ状態となって、L2→D1→C3の経路で転流が生じる。これによって3次整流平滑回路22の出力電圧がちょうど出力端子32a−32b間の電圧に略比例した電圧となる。   The tertiary rectifying / smoothing circuit 22 connected to the tertiary winding N3 of the transformer T1 also operates as a forward converter. That is, during the ON period of the main switch element Q1, a current flows through the path of the tertiary winding N3 → capacitor C3 → choke coil L2 → diode D2 → tertiary winding N3, C3 is charged and excitation energy is accumulated in L2. Is done. When the main switch element Q1 is turned off, the voltage of the tertiary winding N3 is inverted, the diode D2 is turned off, and commutation occurs in the path L2-> D1-> C3. As a result, the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 becomes a voltage substantially proportional to the voltage between the output terminals 32a and 32b.

図5は図4に示した各部の波形図である。主スイッチ素子Q1のゲート・ソース間電圧がハイレベルの期間TonでQ1はオン状態、ローレベルの期間ToffでQ1はオフ状態となる。スイッチング制御回路23はスイッチング周波数一定でQ1のオンデューティ比を制御するので、出力電圧に応じて期間Ton・Toffが変化する。   FIG. 5 is a waveform diagram of each part shown in FIG. Q1 is turned on in a period Ton when the gate-source voltage of the main switch element Q1 is at a high level, and Q1 is turned off in a period Toff at a low level. Since the switching control circuit 23 controls the on-duty ratio of Q1 at a constant switching frequency, the period Ton · Toff changes according to the output voltage.

上記電圧出力回路29が、3次整流平滑回路22の出力電圧が所定の上限を超えない範囲で、その3次整流平滑回路22の出力電圧をほぼそのまま出力する回路である場合、3次整流平滑回路22の出力電圧に応じて、すなわち出力端子32a−32b間の電圧に応じて、上記オン期間Tonが変化する。そのことにより出力電圧が安定化する。   When the voltage output circuit 29 is a circuit that outputs the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 almost as it is within a range where the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 does not exceed a predetermined upper limit, the tertiary rectification smoothing The on-period Ton changes according to the output voltage of the circuit 22, that is, according to the voltage between the output terminals 32a and 32b. This stabilizes the output voltage.

3次整流平滑回路22の出力電圧が所定の上限値を超える状態では、電圧出力回路29はその上限電圧を出力する。したがってQ1のオン期間Tonがそれ以下に短くなることはない。   When the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 exceeds a predetermined upper limit value, the voltage output circuit 29 outputs the upper limit voltage. Therefore, the ON period Ton of Q1 does not become shorter than that.

そのため出力端子32a−32b間に外部(負荷)から過電圧が印加されたとき、3次整流平滑回路22の出力電圧が過大に上昇しても定常電圧生成回路27からスイッチング制御回路23に対して与えられる制御電圧が上限値を超えることがない。そのため前記ゲートパルスの消失現象が防止でき、自励発振動作が防止できる。   Therefore, when an overvoltage is applied from the outside (load) between the output terminals 32a and 32b, even if the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22 rises excessively, it is given from the steady voltage generating circuit 27 to the switching control circuit 23. The controlled voltage does not exceed the upper limit value. Therefore, the disappearance phenomenon of the gate pulse can be prevented, and the self-oscillation operation can be prevented.

また、スイッチング制御回路23に印加される制御電圧を3次整流平滑回路22の出力電圧からとることによって、出力端子32a−32b間の定常的な電圧変化に対応して応答できる。   Further, by taking the control voltage applied to the switching control circuit 23 from the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22, it is possible to respond in response to a steady voltage change between the output terminals 32a and 32b.

また、変化電圧検出回路28が出力電圧の過渡的な電圧変化に応じた変化電圧をスイッチング制御回路23に与えるので、過渡的な電圧変動にも応答できる。因みに定常電圧成分(直流成分)と変化電圧成分(交流成分)を分けず、また上限を設けずに、3次整流平滑回路の出力電圧をそのままスイッチング制御回路23へ帰還させた場合には、入力急変や負荷の急変等による過渡的な電圧上昇にそのまま応答してしまい、出力電圧の上昇から通常出力電圧への復帰時間が長くなってしまう。すなわち応答性が悪くなる。   Further, since the change voltage detection circuit 28 gives the change voltage corresponding to the transient voltage change of the output voltage to the switching control circuit 23, it can respond to the transient voltage fluctuation. Incidentally, when the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit is fed back to the switching control circuit 23 as it is without dividing the steady voltage component (DC component) and the change voltage component (AC component) and without setting an upper limit, It responds as it is to a transient voltage rise due to a sudden change, a sudden change in load, etc., and the recovery time from the output voltage rise to the normal output voltage becomes longer. That is, the responsiveness is deteriorated.

《 第2の実施形態 》
次に、第2の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータについて図6を参照して説明する。
この第2の実施形態では、定常電圧生成回路27が常に一定の直流電圧を発生するようにしている。すなわち図6において、定常電圧生成回路27は一定電圧を発生する電圧源Esと、その電圧を分圧する抵抗R1,R2とから構成している。その他は図4に示したものと同様である。
<< Second Embodiment >>
Next, a synchronous rectification forward converter according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the steady voltage generation circuit 27 always generates a constant DC voltage. That is, in FIG. 6, the steady voltage generating circuit 27 is composed of a voltage source Es that generates a constant voltage and resistors R1 and R2 that divide the voltage. Others are the same as those shown in FIG.

このようにスイッチング制御回路23に対する制御電圧のうち定常電圧(直流)成分を一定としたことにより、逆電流動作時の3次整流平滑回路22の出力電圧の上昇によるスイッチング制御回路23に対する制御電圧の過大な電圧上昇がなくなり、ゲートパルスの消失および自励発振が防止できる。また、入力電圧および負荷の急変に対する3次整流平滑回路22の出力電圧の過渡的な変動については、変化電圧検出回路28の出力電圧に応じてスイッチング制御回路23が応答するので、この過渡的な変動に対しては出力端子32a−32b間の電圧が安定化される。   Thus, by making the steady voltage (DC) component constant among the control voltages for the switching control circuit 23, the control voltage for the switching control circuit 23 due to the increase in the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 during the reverse current operation. Excessive voltage rise is eliminated, and disappearance of gate pulses and self-excited oscillation can be prevented. Further, regarding the transient fluctuation of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 with respect to the sudden change of the input voltage and the load, the switching control circuit 23 responds according to the output voltage of the change voltage detection circuit 28. The voltage between the output terminals 32a and 32b is stabilized against the fluctuation.

《 第3の実施形態 》
次に、第3の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータについて図7を参照して説明する。
この第3の実施形態では、定常電圧生成回路27として、3次整流平滑回路22の出力部に対して直列接続したトランジスタQ5、抵抗R1,R2、トランジスタQ5のベース−コレクタ間に接続した抵抗R6、トランジスタQ5のベースと接地(3次整流平滑回路22の基準電圧端)の間に接続したダイオードD7およびツェナーダイオードZD1で構成している。ここで、ダイオードD7はツェナーダイオードZD1の温度ドリフト補正用に設けている。その他の構成は第1・第2の実施形態の場合と同様である。
<< Third Embodiment >>
Next, a synchronous rectifying forward converter according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, as the steady voltage generating circuit 27, a transistor Q5 connected in series to the output of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22, resistors R1 and R2, and a resistor R6 connected between the base and collector of the transistor Q5. The diode D7 and the Zener diode ZD1 are connected between the base of the transistor Q5 and the ground (the reference voltage terminal of the tertiary rectification smoothing circuit 22). Here, the diode D7 is provided for correcting the temperature drift of the Zener diode ZD1. Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.

このように定常電圧生成回路27を構成したことにより、ツェナーダイオードZD1が導通しない通常時の電圧範囲では、抵抗R6を介してQ5のベース電流が流れるので、抵抗R1,R2による分圧電圧(X点電圧)は3次整流平滑回路22の出力電圧にほぼ等しい。したがってX点電圧は3次整流平滑回路22の出力電圧の変動(出力端子32a−32b間の電圧変動)に応じて変動する。この状態ではスイッチング制御回路23の制御によって出力端子32a−32b間の定常的な電圧が安定化される。   By configuring the steady voltage generation circuit 27 in this way, in the normal voltage range where the Zener diode ZD1 is not conductive, the base current of Q5 flows through the resistor R6, so that the divided voltage (X The point voltage is substantially equal to the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22. Therefore, the voltage at the point X varies according to the variation in the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 (voltage variation between the output terminals 32a and 32b). In this state, the steady voltage between the output terminals 32a and 32b is stabilized by the control of the switching control circuit 23.

逆電流動作時、3次整流平滑回路22の出力電圧が上昇してツェナーダイオードZD1が導通する状態では、抵抗R1,R2の直列回路の両端に印加される電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧と等しくなる。したがって、定常電圧生成回路27は電圧レギュレータ回路として作用し、3次整流平滑回路22の出力電圧がそれ以上に上昇してもX点電圧はその上限値で一定となり、主スイッチ素子Q1のオンデューティ比が下限値を下回ることがなく、いわゆるゲートパルスの消失および自励発振の問題が回避できる。   During reverse current operation, in a state where the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22 rises and the Zener diode ZD1 becomes conductive, the voltage applied across the series circuit of the resistors R1 and R2 is equal to the Zener voltage of the Zener diode ZD1. Become. Therefore, the steady voltage generating circuit 27 acts as a voltage regulator circuit, and even if the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit 22 rises further, the X point voltage becomes constant at its upper limit value, and the on-duty of the main switch element Q1 The ratio does not fall below the lower limit, and so-called gate pulse disappearance and self-excited oscillation problems can be avoided.

《 第4の実施形態 》
次に、第4の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータについて図8を参照して説明する。
この例では図8に示すように定常電圧生成回路27として、オペアンプ31を用いてレギュレータ回路を構成している。図7に示した例ではツェナーダイオードZD1とトランジスタQ5を含む回路でレギュレータ回路を構成したが、この図8に示す例では、オペアンプ31、トランジスタQ6およびそれらの周辺回路をさらに付加してレギュレータ回路を構成している。オペアンプ31の非反転入力端子に基準電圧Vrを印加し、反転入力端子に抵抗R8,R9による3次整流平滑回路22の分圧電圧を印加するようにし、ツェナーダイオードZD1と接地との間に接続したトランジスタQ6をオペアンプ31で駆動するように回路を構成している。その他の構成は第1〜第3の実施形態の場合と同様である。
<< 4th Embodiment >>
Next, a synchronous rectifying forward converter according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In this example, as shown in FIG. 8, a regulator circuit is configured using an operational amplifier 31 as the steady voltage generation circuit 27. In the example shown in FIG. 7, the regulator circuit is configured by a circuit including the Zener diode ZD1 and the transistor Q5. However, in the example shown in FIG. 8, an operational amplifier 31, a transistor Q6 and their peripheral circuits are further added to form a regulator circuit. It is composed. The reference voltage Vr is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 31 and the divided voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 by the resistors R8 and R9 is applied to the inverting input terminal, and is connected between the Zener diode ZD1 and the ground. The circuit is configured such that the transistor Q6 is driven by the operational amplifier 31. Other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

このような構成により、3次整流平滑回路22の出力電圧が過大に上昇した場合に、抵抗R8,R9による分圧電圧が基準電圧Vrより上昇してオペアンプ31の出力がローレベルとなってトランジスタQ6がオンし、ツェナーダイオードZD1が導通する。その結果トランジスタQ5のオン抵抗が増大し、抵抗R1,R2の分圧出力(X点電圧)の上昇が制限される。これにより、いわゆるゲートパルスの消失および自励発振が防止できる。   With this configuration, when the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 rises excessively, the divided voltage by the resistors R8 and R9 rises above the reference voltage Vr and the output of the operational amplifier 31 becomes low level. Q6 is turned on and the Zener diode ZD1 becomes conductive. As a result, the on-resistance of the transistor Q5 increases, and the rise of the divided output (point X voltage) of the resistors R1 and R2 is limited. Thereby, the disappearance of the so-called gate pulse and the self-excited oscillation can be prevented.

このように基準電圧と比較して差動増幅するオペアンプを用いることによって、第3の実施形態に比べて逆電流動作時の電圧レギュレーションを高めることができる。   Thus, by using the operational amplifier that differentially amplifies compared with the reference voltage, it is possible to increase the voltage regulation during the reverse current operation as compared with the third embodiment.

《 第5の実施形態 》
次に、第5の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータについて図9〜図12を参照して説明する。
この同期整流型フォワードコンバータは図9示すように定常電圧生成回路27としてトランジスタQ5,Q6およびツェナーダイオードZD1を含むレギュレータ回路を構成するとともに、逆電流検知回路30を設けている。3次整流平滑回路22の構成は図4に示したものと同様である。その他の構成も第1〜第4の実施形態の場合と同様である。
<< Fifth Embodiment >>
Next, a synchronous rectifying forward converter according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 9, this synchronous rectification type forward converter constitutes a regulator circuit including transistors Q5 and Q6 and a Zener diode ZD1 as a steady voltage generation circuit 27, and is provided with a reverse current detection circuit 30. The configuration of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 is the same as that shown in FIG. Other configurations are the same as those in the first to fourth embodiments.

図10は図9に示した逆電流検知回路30の具体例である。ここでA点は図9に示したトランジスタQ6のベースに接続する。L2は3次整流平滑回路22内のチョークコイルL2の一端(整流ダイオードD2および転流ダイオードD1のそれぞれのアノード)に接続する。また抵抗R4は主スイッチ素子Q1のゲートまたはそのゲート信号と同一タイミング信号の出力部に接続する。この逆電流検知回路30の構成は図1に示した従来の逆電流検知回路25と同様であるが、A点が図9に示したレギュレータ回路のトランジスタQ6のベースに接続する点で異なっている。   FIG. 10 is a specific example of the reverse current detection circuit 30 shown in FIG. Here, the point A is connected to the base of the transistor Q6 shown in FIG. L2 is connected to one end of the choke coil L2 in the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 (respective anodes of the rectifying diode D2 and the commutation diode D1). The resistor R4 is connected to the gate of the main switch element Q1 or the output portion of the same timing signal as the gate signal. The configuration of the reverse current detection circuit 30 is the same as that of the conventional reverse current detection circuit 25 shown in FIG. 1, except that the point A is connected to the base of the transistor Q6 of the regulator circuit shown in FIG. .

逆電流が生じていない状態ではコンデンサC4に所定電圧が充電される状態であるので、A点の電位はハイレベルを維持し、図9に示したトランジスタQ6はオフ状態を保つ。したがってトランジスタQ5はオン状態となって、抵抗R1,R2による分圧電圧(X点電圧)は3次整流平滑回路22の出力電圧に応じて変動する。逆電流が生じた場合にはA点の電位が低下し、トランジスタQ6が導通するので、トランジスタQ5のオン抵抗が増大しX点電圧のそれ以上の上昇が制限される。すなわちレギュレータ回路として動作する。このように逆電流動作時にのみレギュレータ回路が動作するので、入力電圧の急変や負荷の急変等の他の要因で3次整流平滑回路22の出力電圧が上昇した際の誤動作が防止できる。つまり、逆電流以外の要因で3次整流平滑回路22の出力電圧が上昇した場合には、その電圧が上限値に制限されることなく3次整流平滑回路22の出力電圧上昇に応答してスイッチング制御が適正に行われる。そのため、出力電圧の広範囲の安定化が図れる。   In a state where no reverse current is generated, a predetermined voltage is charged in the capacitor C4. Therefore, the potential at the point A is maintained at a high level, and the transistor Q6 shown in FIG. 9 is maintained in an off state. Therefore, the transistor Q5 is turned on, and the divided voltage (X-point voltage) by the resistors R1 and R2 varies according to the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22. When a reverse current is generated, the potential at the point A is lowered and the transistor Q6 is turned on. Therefore, the on-resistance of the transistor Q5 is increased, and further increase in the voltage at the point X is restricted. That is, it operates as a regulator circuit. Since the regulator circuit operates only during reverse current operation in this way, it is possible to prevent malfunction when the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit 22 rises due to other factors such as a sudden change in input voltage or a sudden change in load. That is, when the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 increases due to a factor other than the reverse current, the voltage is not limited to the upper limit value, and the switching is performed in response to the output voltage increase of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22. Control is performed properly. Therefore, it is possible to stabilize the output voltage over a wide range.

図11は、図10に示した3次整流平滑回路22の出力電圧、コンデンサC4の電圧(Y点電圧)Vy、および図9におけるX点電圧Vxの波形を示している。ここで(A)は逆電流動作時、(B)は過渡応答時である。但し、(A)の時間軸のスパンはスイッチング周期オーダであり、(B)はそれより例えば数倍〜数十倍程度長いオーダである。逆電流動作時には図10に示した逆電流検知回路30のコンデンサC4の電圧がスイッチング周波数の周期で低下するが、X点電圧Vxは定常電圧生成回路27のレギュレータ動作によって一定電圧を保つ。一方、3次整流平滑回路の出力電圧が過渡的に変動した場合には、変化電圧検出回路28からの電圧信号によってX点電圧Vxは変化する。すなわち上記過渡的な変動に応答する。   FIG. 11 shows waveforms of the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit 22 shown in FIG. 10, the voltage (Y-point voltage) Vy of the capacitor C4, and the X-point voltage Vx in FIG. Here, (A) is during reverse current operation, and (B) is during transient response. However, the span of the time axis in (A) is on the order of switching cycles, and (B) is on the order of several times to several tens of times longer than that, for example. During the reverse current operation, the voltage of the capacitor C4 of the reverse current detection circuit 30 shown in FIG. 10 decreases with the period of the switching frequency, but the X point voltage Vx maintains a constant voltage by the regulator operation of the steady voltage generation circuit 27. On the other hand, when the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit fluctuates transiently, the X point voltage Vx changes according to the voltage signal from the change voltage detection circuit 28. That is, it responds to the transient fluctuation.

図12は図10に示したものとは別の逆電流検知回路の構成例を示している。ここでA点は図9に示したトランジスタQ6のベースに接続されるA点である。通常状態では主スイッチ素子Q1のソースから入力端子21b方向(実線の矢印で示す方向)に電流が流れる。この時トランジスタQ7のベース電位はエミッタ電位より低いのでQ7はオフ状態を保つ。したがって図9に示したトランジスタQ6はオフ状態を保つ。   FIG. 12 shows a configuration example of a reverse current detection circuit different from that shown in FIG. Here, the point A is a point A connected to the base of the transistor Q6 shown in FIG. In a normal state, a current flows from the source of the main switch element Q1 toward the input terminal 21b (direction indicated by the solid line arrow). At this time, since the base potential of the transistor Q7 is lower than the emitter potential, Q7 is kept off. Therefore, the transistor Q6 shown in FIG. 9 is kept off.

逆電流動作時には、図12において破線の矢印で示すように−入力端子21bから主スイッチ素子Q1のソース方向に電流が流れる。また3次整流平滑回路の出力電圧も通常時より高くなるので抵抗R11→トランジスタQ7→主スイッチ素子Q1方向に電流が流れる。これに伴いトランジスタQ7が導通し、A点がローレベルとなる。そのため図9に示した定常電圧生成回路27はレギュレータ動作する。なお、逆電流動作時、抵抗R11→ダイオードD8→抵抗R10→主スイッチ素子Q1方向にも電流が流れる。ダイオードD8はトランジスタQ7のベース電位の上限を制限するとともに、逆電流動作時にQ1から抵抗R10およびR11を介して3次整流平滑回路方向への逆電流を防止する。   During reverse current operation, current flows from the negative input terminal 21b toward the source of the main switch element Q1, as indicated by the dashed arrow in FIG. Further, since the output voltage of the tertiary rectifying / smoothing circuit is also higher than normal, a current flows in the direction of the resistor R11 → the transistor Q7 → the main switch element Q1. As a result, the transistor Q7 becomes conductive, and the point A becomes a low level. Therefore, the steady voltage generation circuit 27 shown in FIG. 9 operates as a regulator. During reverse current operation, a current also flows in the direction of the resistor R11 → the diode D8 → the resistor R10 → the main switch element Q1. The diode D8 limits the upper limit of the base potential of the transistor Q7 and prevents reverse current from Q1 to the tertiary rectifying and smoothing circuit direction via the resistors R10 and R11 during reverse current operation.

特許文献1に係るコンバータの構成を示す回路図である。10 is a circuit diagram illustrating a configuration of a converter according to Patent Document 1. FIG. 同コンバータの各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part of the converter. 第1の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータのブロック図である。It is a block diagram of the synchronous rectification type forward converter concerning a 1st embodiment. 同コンバータの具体的な回路図である。It is a specific circuit diagram of the converter. 図4各部の波形図である。4 is a waveform diagram of each part. 第2の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the synchronous rectification type | mold forward converter which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the synchronous rectification type | mold forward converter which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of a synchronous rectification type forward converter concerning a 4th embodiment. 第5の実施形態に係る同期整流型フォワードコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the synchronous rectification type | mold forward converter which concerns on 5th Embodiment. 逆電流検知回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a reverse current detection circuit. 図9各部の波形図である。9 is a waveform diagram of each part. 逆電流検知回路の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of a reverse current detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

21−入力端子
22−3次整流平滑回路
23−スイッチング制御回路
24−信号伝達回路
25,30−逆電流検知回路
26−同期整流回路
27−定常電圧生成回路
28−変化電圧検出回路
29−電圧出力回路
31−オペアンプ
32−出力端子
100,101−同期整流型フォワードコンバータ
T1−主トランス
N1−1次巻線
N2−2次巻線
N3−3次巻線
Q1−主スイッチ素子
Q2−整流スイッチ素子
Q3−転流スイッチ素子
Q4−転流スイッチターンオフ制御用スイッチ素子
L1,L2−チョークコイル
C2−平滑コンデンサ
21-input terminal 22-3 tertiary rectification smoothing circuit 23-switching control circuit 24-signal transmission circuit 25, 30-reverse current detection circuit 26-synchronous rectification circuit 27-steady voltage generation circuit 28-change voltage detection circuit 29-voltage output Circuit 31-Operational amplifier 32-Output terminal 100, 101-Synchronous rectification type forward converter T1-Main transformer N1-1 Primary winding N2-2 Secondary winding N3-3 Tertiary winding Q1-Main switch element Q2-Rectification switch element Q3 -Commutation switch element Q4- Commutation switch turn-off control switch element L1, L2- Choke coil C2- Smoothing capacitor

Claims (4)

1次巻線、2次巻線、3次巻線を備えたトランスと、該トランスの1次巻線に直列に接続した主スイッチ素子と、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続したチョークコイルと、出力端子間に並列に接続した平滑コンデンサと、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続され、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオン・オフする整流スイッチ素子と、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオフ・オンし、オンによって前記チョークコイルの励磁エネルギの放出経路を構成する転流スイッチ素子と、制御電圧入力部に与えられる制御電圧で負帰還動作するように前記主スイッチ素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御回路と、を備えた同期整流型フォワードコンバータにおいて、
一定の直流電圧を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える定常電圧生成回路と、
前記トランスの3次巻線の誘起電圧を整流平滑する3次整流平滑回路と、
前記3次整流平滑回路の出力電圧の過渡的変化電圧を検出して、当該変化電圧を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える変化電圧検出回路と、
を設けたことを特徴とする同期整流型フォワードコンバータ。
A transformer having a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, a main switch element connected in series to the primary winding of the transformer, and a series connection to the secondary winding of the transformer The choke coil, the smoothing capacitor connected in parallel between the output terminals, and the rectifier switch connected in series to the secondary winding of the transformer and turned on / off in synchronization with the on / off of the main switch element And a commutation switch element that forms an excitation energy discharge path of the choke coil by being turned on and off in synchronization with on and off of the main switch element, and a control voltage applied to a control voltage input unit In a synchronous rectification forward converter comprising a switching control circuit that performs switching control of the main switch element so as to perform negative feedback operation,
A steady voltage generation circuit for applying a constant DC voltage to the control voltage input unit of the switching control circuit;
A tertiary rectifying and smoothing circuit for rectifying and smoothing the induced voltage of the tertiary winding of the transformer;
A change voltage detection circuit that detects a transient change voltage of the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit and applies the change voltage to a control voltage input unit of the switching control circuit;
A synchronous rectification type forward converter characterized by comprising:
1次巻線、2次巻線、3次巻線を備えたトランスと、該トランスの1次巻線に直列に接続した主スイッチ素子と、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続したチョークコイルと、出力端子間に並列に接続した平滑コンデンサと、前記トランスの2次巻線に対して直列に接続され、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオン・オフする整流スイッチ素子と、前記主スイッチ素子のオン・オフに同期してオフ・オンし、オンによって前記チョークコイルの励磁エネルギの放出経路を構成する転流スイッチ素子と、制御電圧入力部に与えられる制御電圧で負帰還動作するように前記主スイッチ素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御回路と、を備えた同期整流型フォワードコンバータにおいて、
前記トランスの3次巻線の誘起電圧を整流平滑する3次整流平滑回路と、
前記3次整流平滑回路の出力電圧の過渡的電圧変化成分を検出して、当該電圧変化成分を前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える変化電圧検出回路と、
前記3次整流平滑回路の出力電圧の上限を所定の上限値に制限するとともに前記スイッチング制御回路の制御電圧入力部へ与える定常電圧生成回路と、
を設けたことを特徴とする同期整流型フォワードコンバータ。
A transformer having a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, a main switch element connected in series to the primary winding of the transformer, and a series connection to the secondary winding of the transformer The choke coil, the smoothing capacitor connected in parallel between the output terminals, and the rectifier switch connected in series to the secondary winding of the transformer and turned on / off in synchronization with the on / off of the main switch element And a commutation switch element that forms an excitation energy discharge path of the choke coil by being turned on and off in synchronization with on and off of the main switch element, and a control voltage applied to a control voltage input unit In a synchronous rectification forward converter comprising a switching control circuit that performs switching control of the main switch element so as to perform negative feedback operation,
A tertiary rectifying and smoothing circuit for rectifying and smoothing the induced voltage of the tertiary winding of the transformer;
A change voltage detection circuit that detects a transient voltage change component of an output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit and applies the voltage change component to a control voltage input unit of the switching control circuit;
A steady voltage generating circuit that limits the upper limit of the output voltage of the tertiary rectifying and smoothing circuit to a predetermined upper limit value and that supplies the control voltage input unit of the switching control circuit;
A synchronous rectification type forward converter characterized by comprising:
前記定常電圧生成回路は、前記3次整流平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較して前記3次整流平滑回路の出力電圧を安定化させるレギュレータ回路である請求項2に記載の同期整流型フォワードコンバータ。   3. The synchronous rectification type circuit according to claim 2, wherein the steady voltage generation circuit is a regulator circuit that compares the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit with a reference voltage and stabilizes the output voltage of the tertiary rectification smoothing circuit. Forward converter. 前記出力端子間に接続される負荷回路から電流が逆流する逆電流状態を検知するとともに、該逆電流状態でのみ前記レギュレータ回路を作動させる逆電流検知回路を設けた請求項3に記載の同期整流型フォワードコンバータ。   4. The synchronous rectification according to claim 3, further comprising a reverse current detection circuit that detects a reverse current state in which a current flows backward from a load circuit connected between the output terminals and operates the regulator circuit only in the reverse current state. Type forward converter.
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