JP2010213526A - Insulated dc-dc converter - Google Patents

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JP2010213526A JP2009059285A JP2009059285A JP2010213526A JP 2010213526 A JP2010213526 A JP 2010213526A JP 2009059285 A JP2009059285 A JP 2009059285A JP 2009059285 A JP2009059285 A JP 2009059285A JP 2010213526 A JP2010213526 A JP 2010213526A
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Satoru Fujita
悟 藤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulated DC-DC converter for improved control precision of an output voltage. <P>SOLUTION: When a switching element 4 is turned off, a main winding 11a of a choke coil 11 is applied with a voltage Vout of a load 6, or both-end voltage of a capacitor 13, since a diode 7 is turned off and a diode 8 is turned on. Here, a voltage which is proportional to a turn ratio occurs at an auxiliary winding 11b of the choke coil, and a hold circuit 31 sample-holds at the timing of gate-off of the switching element 4 through an amplifier 30. Just after gate-off of the switching element 4, sample-holding is performed at the timing which is delayed by a delay circuit 32 because both end voltage of the choke coil 11 transitionally fluctuates from negative voltage to positive voltage. The pulse width of the switching element is controlled based on the voltage that has been sample-held. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、入力された直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する絶縁型DC-DCコンバータにおけるフィードバック制御回路に関するものである。   The present invention relates to a feedback control circuit in an isolated DC-DC converter that converts an input DC voltage into a desired DC voltage and outputs the same.

入力された直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する絶縁型DC-DCコンバータは、従来からよく知られているが、一般的な絶縁型DC-DCコンバータ方式としては例えば非特許文献１に示されている、１石フォワードコンバータがある。なお、“石”とは、従来から“トランジスタ”を指すことが当業者に慣用されている。図６は、非特許文献1に開示されている、従来の１石フォワードコンバータの回路構成を示す図である。図６において、１は直流の入力電源、２は制御回路、４は例えば電界効果トランジスタ（以下、MOSFETと記す）からなるスイッチング素子、５は一次巻線５ａと二次巻線５ｂから構成されるトランス、６は出力端子に接続された負荷、７，８はダイオード、１１は出力平滑用のチョークコイル、１３は出力平滑用のコンデンサ、２０は出力電圧検出回路、２１はフォトカプラ等の絶縁デバイスである。   An isolated DC-DC converter that converts an input DC voltage into a desired DC voltage and outputs the DC voltage is well known in the art. For example, Non-Patent Document 1 is a general isolated DC-DC converter system. There is a one-stone forward converter shown in Note that “stone” has conventionally been used by those skilled in the art to refer to “transistor”. FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional one-stone forward converter disclosed in Non-Patent Document 1. In FIG. In FIG. 6, 1 is a DC input power source, 2 is a control circuit, 4 is a switching element made up of, for example, a field effect transistor (hereinafter referred to as MOSFET), and 5 is made up of a primary winding 5a and a secondary winding 5b. Transformer, 6 is a load connected to the output terminal, 7 and 8 are diodes, 11 is an output smoothing choke coil, 13 is an output smoothing capacitor, 20 is an output voltage detection circuit, and 21 is an insulation device such as a photocoupler. It is.

図７を用いて図６に示した従来の１石フォワードコンバータの動作を説明する。制御回路２に基づいてスイッチング素子４が所定の周期でオン・オフするが、スイッチング素子４がオンすると、トランス５の一次巻線５ａに入力電源1の電圧Vinが印加され、トランス５の二次巻線５ｂには巻数比に比例した電圧Vt2が発生する。ここで、トランス５の二次巻線５ｂの電圧が出力電圧より高いとダイオード７がオンし、チョークコイル１１を介して負荷６にエネルギーが供給される。一方、スイッチング素子４がオフすると、トランスの二次巻線５ｂにはチョークコイル１１に蓄えられたエネルギーによりそれまでと逆極性の電圧が発生し、ダイオード７がオフ、ダイオード８がオンとなり、引き続き負荷６にエネルギーが供給される。ここで、出力電圧Voutは出力電圧検出回路20により検出され、フォトカプラ２１を介して制御回路２に伝達される。制御回路２は、その伝達された信号レベルに応じてパルス幅変調を行い、それによりスイッチング素子４のオン・オフの比率を制御して、出力電圧が所定のレベルになるよう制御する。   The operation of the conventional one-stone forward converter shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. The switching element 4 is turned on / off at a predetermined cycle based on the control circuit 2. When the switching element 4 is turned on, the voltage Vin of the input power source 1 is applied to the primary winding 5 a of the transformer 5, and the secondary of the transformer 5 is turned on. A voltage Vt2 proportional to the turn ratio is generated in the winding 5b. Here, when the voltage of the secondary winding 5 b of the transformer 5 is higher than the output voltage, the diode 7 is turned on, and energy is supplied to the load 6 via the choke coil 11. On the other hand, when the switching element 4 is turned off, a reverse polarity voltage is generated in the secondary winding 5b of the transformer due to the energy stored in the choke coil 11, the diode 7 is turned off, the diode 8 is turned on, and continuously. Energy is supplied to the load 6. Here, the output voltage Vout is detected by the output voltage detection circuit 20 and transmitted to the control circuit 2 via the photocoupler 21. The control circuit 2 performs pulse width modulation in accordance with the transmitted signal level, thereby controlling the on / off ratio of the switching element 4 to control the output voltage to a predetermined level.

図８は、特許文献1に開示されている、従来の別の１石フォワードコンバータの回路構成を示す図である。図６に示した１石フォワードコンバータとの違いは、チョークコイル１１に対して、主巻線１１ａとは絶縁した補助巻線１１ｂを設けたことである。スイッチング素子４がオフしたときの補助巻線１１ｂに発生する電圧を利用して、制御回路２に出力電圧の検出電圧を供給するものである。図９を用いて図８に示した従来の別の１石フォワードコンバータの動作を説明すると、スイッチング素子４がオフしたときには、前記したようにダイオード７がオフ、ダイオード８がオンしているため、チョークコイル１１の主巻線１１ａにはコンデンサ１３の両端電圧つまり、負荷６の電圧Voutが印加されていることになる。ここで、チョークコイルの補助巻線１１ｂには、巻数比に比例した電圧が発生し、ダイオード１０がオンする。その結果、次の式１に示す充電電圧が発生する。   FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of another conventional one-stone forward converter disclosed in Patent Document 1. In FIG. The difference from the one-stone forward converter shown in FIG. 6 is that an auxiliary winding 11b insulated from the main winding 11a is provided for the choke coil 11. The detection voltage of the output voltage is supplied to the control circuit 2 using the voltage generated in the auxiliary winding 11b when the switching element 4 is turned off. The operation of another conventional one-stone forward converter shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. 9. When the switching element 4 is turned off, the diode 7 is turned off and the diode 8 is turned on as described above. The voltage across the capacitor 13, that is, the voltage Vout of the load 6, is applied to the main winding 11a of the choke coil 11. Here, a voltage proportional to the turn ratio is generated in the auxiliary winding 11b of the choke coil, and the diode 10 is turned on. As a result, the charging voltage shown in the following equation 1 is generated.

Vc = (Nl2 / Nl1) × Vout - Vf （１）
ここで、Nl1はチョークコイル１１の主巻線１１ａの巻数、Nl2はチョークコイル１１の補助巻線１１ｂの巻数、Vfはダイオード１０の順方向の電圧降下である。 Vc = (Nl2 / Nl1) x Vout-Vf (1)
Here, Nl1 is the number of turns of the main winding 11a of the choke coil 11, Nl2 is the number of turns of the auxiliary winding 11b of the choke coil 11, and Vf is a voltage drop in the forward direction of the diode 10.

特開平６−２８４７１４号公報JP-A-6-284714

電気学会・半導体電力変換システム調査専門委員会編「パワーエレクトロニクス回路」オーム社発行、平成12年11月30日第１版第１刷、P.267-269The Institute of Electrical Engineers of Japan, Semiconductor Power Conversion System Research Committee, “Power Electronics Circuit”, published by Ohm, November 30, 2000, 1st edition, 1st edition, pages 267-269

図８に示した従来技術において、制御回路２にフィードバックされる検出電圧は、ダイオード１０の順方向の電圧降下Vfを含んだ電圧である。そのため、出力電圧は所望の指令値に対してVfに相当する電圧分、誤差が生じる。   In the prior art shown in FIG. 8, the detection voltage fed back to the control circuit 2 is a voltage including the forward voltage drop Vf of the diode 10. Therefore, an error occurs in the output voltage by a voltage corresponding to Vf with respect to a desired command value.

そこで本発明は、出力電圧の制御精度を向上させることが可能な絶縁型DC-DCコンバータを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an isolated DC-DC converter that can improve the control accuracy of the output voltage.

上記課題を解決するために本発明は、直流電圧を所定の直流電圧に変換する絶縁型DC-DCコンバータであって、直流入力電源に対して直列接続された絶縁トランスの一次側巻線と、前記トランスの一次側巻線に直列接続されたスイッチング素子と、前記トランスの二次側巻線に直列接続された整流素子と、前記トランスの二次側巻線と前記整流素子の間に並列接続された還流素子と、前記整流素子と負荷に間に直列接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルに主巻線と絶縁して結合された補助巻線と、前記負荷と前記チョークコイルの間に並列接続されたコンデンサと、前記負荷に供給する電圧が安定するように前記スイッチング素子の駆動信号をパルス幅制御するフィードバック制御回路と、を備えた絶縁型DC-DCコンバータにおいて、
前記フィードバック制御回路は、前記チョークコイルの補助巻線に発生する電圧を前記スイッチング素子のオフのタイミングでサンプルホールドする手段を有し、前記サンプルホールドされた電圧に基づいて前記スイッチング素子のパルス幅制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an isolated DC-DC converter that converts a DC voltage into a predetermined DC voltage, and a primary side winding of an isolation transformer connected in series to a DC input power source, A switching element connected in series to the primary winding of the transformer, a rectifier connected in series to the secondary winding of the transformer, and a parallel connection between the secondary winding of the transformer and the rectifying element A freewheeling element, a choke coil connected in series between the rectifying element and a load, an auxiliary winding coupled to the choke coil in an insulating manner from a main winding, and between the load and the choke coil In an isolated DC-DC converter comprising: a capacitor connected in parallel; and a feedback control circuit that controls a pulse width of a drive signal of the switching element so that a voltage supplied to the load is stabilized.
The feedback control circuit includes means for sample-holding a voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil at an OFF timing of the switching element, and pulse width control of the switching element based on the sample-held voltage It is characterized by doing.

また本発明は、前記絶縁型DC-DCコンバータにおいて、前記還流素子をMOSFETとダイオードを並列接続し、ソースからドレインまたはアノードからカソードに対して電流が流れるときにゲートをオンする同期整流回路で構成し、
前記フィードバック制御回路は、前記還流素子のゲートをオンした後のタイミングで前記チョークコイルの補助巻線に発生する電圧をサンプルホールドし、前記サンプルホールドされた電圧に基づいて前記スイッチング素子のパルス幅制御することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described isolated DC-DC converter, wherein the freewheeling element includes a MOSFET and a diode connected in parallel, and the gate is turned on when a current flows from the source to the drain or from the anode to the cathode. And
The feedback control circuit samples and holds a voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil at a timing after turning on the gate of the return element, and controls the pulse width of the switching element based on the sampled and held voltage It is characterized by doing.

本発明の絶縁型DC-DCコンバータによれば、出力電圧の制御精度を向上させることが可能である。また、部品数の削減により、装置の小型化が可能である。   According to the insulated DC-DC converter of the present invention, it is possible to improve the control accuracy of the output voltage. Further, the size of the apparatus can be reduced by reducing the number of parts.

本発明の第１の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation type DC-DC converter which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの動作例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation example of the isolated DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation type DC-DC converter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the insulation type DC-DC converter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. オペアンプによる差動増幅器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the differential amplifier by an operational amplifier. 従来技術における絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation type DC-DC converter in a prior art. 従来技術における絶縁型DC-DCコンバータの動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the insulation type DC-DC converter in a prior art. 別の従来技術における絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the insulation type DC-DC converter in another prior art. 別の従来技術における絶縁型DC-DCコンバータの動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the insulation type DC-DC converter in another prior art.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。図６または図８に示した従来の絶縁型DC-DCコンバータとの違いは、チョークコイルの補助巻線１１ｂの出力端子に、アンプ３０、ホールド回路３１、遅延回路３２を接続したことである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an isolated DC-DC converter according to a first embodiment of the present invention. The difference from the conventional insulated DC-DC converter shown in FIG. 6 or 8 is that an amplifier 30, a hold circuit 31, and a delay circuit 32 are connected to the output terminal of the auxiliary winding 11b of the choke coil.

図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの動作を説明すると、スイッチング素子４がオフしたときには、前記したようにダイオード７がオフ、ダイオード８がオンしているため、チョークコイル１１の主巻線１１ａにはコンデンサ１３の両端電圧つまり、負荷６の電圧Voutが印加される。ここで、チョークコイルの補助巻線１１ｂに巻数比（図８において説明したように、Nl1はチョークコイル１１の主巻線１１ａの巻数、Nl2はチョークコイル１１の補助巻線１１ｂの巻数）に比例した電圧が発生しており、アンプ３０を介して、ホールド回路３１によってスイッチング素子４のゲートオフのタイミングでサンプルホールドする。例えば、アンプ３０をオペアンプによる差動増幅器で構成する。図５は、オペアンプによる差動増幅器の一例を示す図である。図５中の入力電圧をそれぞれVin1、Vin2とすると、差動増幅器の出力電圧Voutは、２つの入力信号の差分（Vin2−Vin1）を抵抗比（R2/R1）で増幅した電圧となる。また、スイッチング素子４のゲートオフの直後は、チョークコイル１１の両端電圧は負電圧から正電圧へ過渡変動しているため、遅延回路３２により遅らせたタイミングでサンプルホールドする。このようにしてサンプルホールドされた電圧に基づいてスイッチング素子４のパルス幅を制御する。一方、スイッチング素子４のゲートオンのタイミングでサンプルホールドを解除する。   The operation of the isolated DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. When the switching element 4 is turned off, the diode 7 is turned off and the diode 8 is turned on as described above. Therefore, the voltage across the capacitor 13, that is, the voltage Vout of the load 6, is applied to the main winding 11a of the choke coil 11. Here, the auxiliary winding 11b of the choke coil is proportional to the turns ratio (Nl1 is the number of turns of the main winding 11a of the choke coil 11 and Nl2 is the number of turns of the auxiliary winding 11b of the choke coil 11 as described in FIG. 8). The voltage is generated, and is sampled and held by the hold circuit 31 through the amplifier 30 at the gate-off timing of the switching element 4. For example, the amplifier 30 is configured by a differential amplifier using an operational amplifier. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a differential amplifier using an operational amplifier. If the input voltages in FIG. 5 are Vin1 and Vin2, respectively, the output voltage Vout of the differential amplifier is a voltage obtained by amplifying the difference (Vin2−Vin1) between the two input signals by the resistance ratio (R2 / R1). Immediately after the gate of the switching element 4 is turned off, the voltage across the choke coil 11 transiently fluctuates from a negative voltage to a positive voltage, so that the sample and hold is performed at a timing delayed by the delay circuit 32. The pulse width of the switching element 4 is controlled based on the voltage sampled and held in this way. On the other hand, the sample hold is released at the timing when the switching element 4 is turned on.

図６または図８に示した従来の絶縁型DC-DCコンバータと比較すると、出力電圧検出の過程で本発明の第１の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータはダイオード１０による電圧降下がないため、出力電圧の制御精度を改善することができる。また、ダイオード１０やコンデンサ１２が不要であるため、装置の小型化が可能である。
［実施形態２］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの構成を示す図である。図１に示した本発明の第１の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの構成との違いは、還流ダイオード８に代えて、MOSFETとダイオードとの並列接続から成る還流素子８ａを設け、MOSFET８ａのソースからドレインまたはその寄生ダイオードのアノードからカソードに対して電流が流れるときにゲートをオンする、いわゆる同期整流回路とした点である。MOSFETは適当な特性のものを選定すれば、ダイオードよりも順電圧降下を低くすることができるので、導通損を低減することができる。 Compared with the conventional isolated DC-DC converter shown in FIG. 6 or FIG. 8, the isolated DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention has no voltage drop due to the diode 10 in the process of output voltage detection. Therefore, the control accuracy of the output voltage can be improved. Further, since the diode 10 and the capacitor 12 are not necessary, the apparatus can be reduced in size.
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an isolated DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention. The difference from the configuration of the isolated DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is that instead of the freewheeling diode 8, a freewheeling element 8a comprising a parallel connection of a MOSFET and a diode is provided. This is a so-called synchronous rectification circuit that turns on the gate when current flows from the source to the drain of the MOSFET 8a or from the anode to the cathode of the parasitic diode thereof. If a MOSFET having an appropriate characteristic is selected, the forward voltage drop can be made lower than that of the diode, so that the conduction loss can be reduced.

図３において、スイッチング素子４のゲートをオフした後、トランス二次巻線５ｂの電圧発生中にMOSFET８ａがオンするのを防止するために、遅延回路３３により、一定の短絡防止期間を設けてMOSFET８ａのゲートをオンする。この短絡防止期間中においてはMOSFET８ａの寄生ダイオードに電流が流れるため、MOSFET８ａのオン抵抗（ドレイン−ソース間抵抗）によってドレイン−ソース間に生ずる電圧よりも大きな順電圧降下が発生するものの、MOSFET８ａのオン直後は、寄生ダイオードからMOSFET８ａのドレイン−ソース間に電流が転流する過渡状態にある。そこでこの実施形態においては、より正確に負荷電圧を検
出するべく遅延回路３２によってサンプリングのタイミングをMOSFET８ａのゲートオンのタイミングよりも一定時間遅らせることでダイオードの順電圧降下による誤差要因を排除している。 In FIG. 3, in order to prevent the MOSFET 8a from being turned on while the voltage of the transformer secondary winding 5b is generated after the gate of the switching element 4 is turned off, the delay circuit 33 provides a certain short-circuit prevention period to provide the MOSFET 8a. Turn on the gate. Since a current flows through the parasitic diode of the MOSFET 8a during this short-circuit prevention period, a forward voltage drop larger than the voltage generated between the drain and the source due to the ON resistance (drain-source resistance) of the MOSFET 8a occurs, but the MOSFET 8a is turned on. Immediately after that, there is a transient state in which current commutates from the parasitic diode to the drain-source of the MOSFET 8a. Therefore, in this embodiment, in order to detect the load voltage more accurately, the delay circuit 32 delays the sampling timing by a fixed time from the gate-on timing of the MOSFET 8a, thereby eliminating the error factor due to the forward voltage drop of the diode.

図４を用いて本発明の第２の実施形態に係る絶縁型DC-DCコンバータの動作を説明する。MOSFET８ａのゲート信号が立上った後、すなわちMOSFETが導通して、寄生ダイオードからMOSFETに電流が転流した状態において、サンプルホールド信号をオンする。上述した図２でも説明したように上述のように、Nl1はチョークコイル１１の主巻線１１ａの巻数、Nl2はチョークコイル１１の補助巻線１１ｂの巻数を示しており、チョークコイルの補助巻線１１ｂに巻数比に比例した電圧が発生する。MOSFETの電圧降下はダイオードのそれよりも十分小さいために電圧検出誤差も小さくすることができる。なお、上述した図８の検出回路を図３の主回路に適用した場合は、回路の特性上、ピーク値として現れるMOSFET８ａの寄生ダイオードの順電圧降下をも含む電圧を検出してしまうが、本発明では上記の方法によりそれを回避することができる。   The operation of the isolated DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. After the gate signal of the MOSFET 8a rises, that is, in a state where the MOSFET becomes conductive and current flows from the parasitic diode to the MOSFET, the sample hold signal is turned on. As described above with reference to FIG. 2, as described above, Nl1 represents the number of turns of the main winding 11a of the choke coil 11, and Nl2 represents the number of turns of the auxiliary winding 11b of the choke coil 11. A voltage proportional to the turn ratio is generated in 11b. Since the voltage drop of the MOSFET is sufficiently smaller than that of the diode, the voltage detection error can be reduced. When the above-described detection circuit of FIG. 8 is applied to the main circuit of FIG. 3, a voltage including a forward voltage drop of the parasitic diode of the MOSFET 8a that appears as a peak value is detected due to the circuit characteristics. In the invention, this can be avoided by the above method.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。例えば、制御回路２、遅延回路３２、およびホールド回路３１は、ワンチップのマイクロコントローラやデジタルシグナルプロセッサ（DSP）にて実現することができ、更なる装置の小型化が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. For example, the control circuit 2, the delay circuit 32, and the hold circuit 31 can be realized by a one-chip microcontroller or a digital signal processor (DSP), and the device can be further downsized.

１ 直流入力電源
２ 制御回路
４ スイッチング素子
５ トランス
５ａ 一次巻線
５ｂ 二次巻線
５ｃ 補助巻線
６ 負荷
７、１０ 整流ダイオード
８ 還流ダイオード
８ａ 還流素子(MOSFET+寄生ダイオード)
１１ チョークコイル
１１ａ 主巻線
１１ｂ 補助巻線
１２、１３ コンデンサ
１５、１６ ゲート駆動回路
２０ 出力電圧検出回路
２１ フォトカプラ
３０ アンプ
３１ ホールド回路
３２、３３ 遅延回路
３４ 反転回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC input power supply 2 Control circuit 4 Switching element 5 Transformer 5a Primary winding 5b Secondary winding 5c Auxiliary winding 6 Load 7, 10 Rectifier diode 8 Reflux diode 8a Reflux element (MOSFET + parasitic diode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Choke coil 11a Main winding 11b Auxiliary winding 12, 13 Capacitor 15, 16 Gate drive circuit 20 Output voltage detection circuit 21 Photocoupler 30 Amplifier 31 Hold circuit 32, 33 Delay circuit 34 Inversion circuit

Claims (3)

直流電圧を所定の直流電圧に変換する絶縁型DC-DCコンバータであって、
直流入力電源に対して直列接続された絶縁トランスの一次側巻線と、
前記トランスの一次側巻線に直列接続されたスイッチング素子と、
前記トランスの二次側巻線に直列接続された整流素子と、
前記トランスの二次側巻線と前記整流素子の間に並列接続された還流素子と、
前記整流素子と負荷に間に直列接続されたチョークコイルと、
前記チョークコイルに主巻線と絶縁して結合された補助巻線と、
前記負荷と前記チョークコイルの間に並列接続されたコンデンサと、
前記負荷に供給する電圧が安定するように前記スイッチング素子の駆動信号をパルス幅制御するフィードバック制御回路と、
を備えた絶縁型DC-DCコンバータにおいて、
前記フィードバック制御回路は、
前記チョークコイルの補助巻線に発生する電圧を前記スイッチング素子のオフのタイミングでサンプルホールドする手段を有し、
該サンプルホールドした電圧に基づいて前記スイッチング素子のパルス幅制御することを特徴とする、
絶縁型DC-DCコンバータ。 An insulated DC-DC converter that converts a DC voltage into a predetermined DC voltage,
A primary winding of an isolation transformer connected in series to a DC input power supply;
A switching element connected in series to the primary winding of the transformer;
A rectifying element connected in series to the secondary winding of the transformer;
A reflux element connected in parallel between the secondary winding of the transformer and the rectifying element;
A choke coil connected in series between the rectifying element and a load;
An auxiliary winding insulated from the main winding and coupled to the choke coil;
A capacitor connected in parallel between the load and the choke coil;
A feedback control circuit that controls the pulse width of the drive signal of the switching element so that the voltage supplied to the load is stable;
In an isolated DC-DC converter with
The feedback control circuit includes:
Means for sampling and holding the voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil at the timing of turning off the switching element;
The pulse width of the switching element is controlled based on the sampled and held voltage.
Isolated DC-DC converter. 請求項１に記載の絶縁型DC-DCコンバータにおいて、
前記チョークコイルの補助巻線に発生する電圧を前記スイッチング素子のオフのタイミングで前記サンプルホールドする手段は、サンプルホールド回路と前記スイッチング素子のゲート駆動回路の間に遅延回路を有することを特徴とする、
絶縁型DC-DCコンバータ。 The insulated DC-DC converter according to claim 1,
The means for sample-holding the voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil at the timing when the switching element is turned off has a delay circuit between the sample-hold circuit and the gate drive circuit of the switching element. ,
Isolated DC-DC converter. 請求項１に記載の絶縁型DC-DCコンバータにおいて、
前記還流素子をMOSFETとダイオードを並列接続し、ソースからドレインまたはアノードからカソードに対して電流が流れるときにゲートをオンする同期整流回路で構成し、
前記フィードバック制御回路は、
前記還流素子のゲートをオンした後のタイミングで前記チョークコイルの補助巻線に発生する電圧をサンプルホールドし、該サンプルホールドした電圧に基づいて前記スイッチング素子のパルス幅制御することを特徴とする、
絶縁型DC-DCコンバータ。 The insulated DC-DC converter according to claim 1,
The reflux element is composed of a synchronous rectifier circuit in which a MOSFET and a diode are connected in parallel, and the gate is turned on when a current flows from the source to the drain or from the anode to the cathode,
The feedback control circuit includes:
The voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil is sampled and held at a timing after turning on the gate of the return element, and the pulse width of the switching element is controlled based on the sampled and held voltage.
Isolated DC-DC converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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