JP2019126189A - Insulation synchronous rectification type dc/dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁同期整流型DC/DCコンバータに関する。 The present invention relates to an insulation synchronous rectification type DC / DC converter.
AC/DCコンバータをはじめとする様々な電源回路に、フライバック型のDC/DCコンバータが利用される。図8は、同期整流型のフライバックコンバータ200Sの回路図である。
A flyback type DC / DC converter is used for various power supply circuits including an AC / DC converter. FIG. 8 is a circuit diagram of a synchronous rectification
図8のフライバックコンバータ200Sは、その入力端子P1に入力電圧Vinを受け、所定の目標電圧に安定化された直流の出力電圧Voutを生成し、出力端子P2と接地端子P3の間に接続される負荷(不図示)に供給する。トランスT1の一次巻線W1には、スイッチングトランジスタM1が接続され、二次巻線W2には、同期整流トランジスタM2が接続される。出力コンデンサC1は、出力端子P2に接続される。
The
フィードバック回路206は、出力電圧Voutとその目標電圧の誤差に応じた電流でフォトカプラ204の発光素子を駆動する。フォトカプラ204の受光素子には、誤差に応じたフィードバック電流Ifbが流れる。一次側コントローラ202のFB(フィードバック)ピンには、フィードバック電流Ifbに応じたフィードバック信号Vfbが発生し、一次側コントローラ202は、フィードバック信号Vfbに応じたデューティ比(あるいは周波数)を有するパルス信号を発生し、スイッチングトランジスタM1を駆動する。
The
同期整流型のフライバックコンバータでは、同期整流トランジスタM2の損失は、Ron×Iout2となる。Ronは同期整流トランジスタM2のオン抵抗であり、Ron=5 mΩ、Iout=10Aとすると、損失は0.5Wとなりダイオード整流型に比べて大きく低減する。従って理論上、同期整流型では、放熱板やヒートシンクが不要、あるいは簡略化できる。 The flyback converter of a synchronous rectification type, the loss of the synchronous rectifier transistor M2 becomes Ron × Iout 2. Ron is the on-resistance of the synchronous rectification transistor M2, and when Ron = 5 mΩ and Iout = 10 A, the loss is 0.5 W, which is much smaller than that of the diode rectification type. Therefore, theoretically, in the synchronous rectification type, the heat sink and the heat sink can be eliminated or simplified.
図8に示す同期整流コントローラ300Sは、スイッチングトランジスタM1がターンオフすると、同期整流トランジスタM2をターンオンし、二次巻線W2の電流が実質的にゼロになる (2次側ゼロカレント)と、同期整流トランジスタM2をターンオフする。このために、同期整流コントローラ300Sは、同期整流トランジスタM2のドレイン電圧VDS2を監視し、ドレイン電圧VDS2に基づいて、スイッチングトランジスタM1のターンオフ、および2次側ゼロカレントを検出する。
The
ドレイン電圧VDS2には、スイッチングトランジスタM1のオンオフに応じて正電圧と負電圧とにわたるパルス電圧が発生する。出力電圧Voutが高く設定されるほど、一次巻線W1と二次巻線W2との巻数比が調整されることで、上記パルス電圧における正電圧が高くなる。ドレイン電圧VDS2は同期整流コントローラ300Sの有するドレイン端子Tdに入力されるが、正電圧が高くなるとドレイン端子Tdの耐圧を超える問題があった。例えば、正電圧が150Vに対してドレイン端子Tdの耐圧が120Vとなる場合があった。
A pulse voltage is generated across the positive voltage and the negative voltage in the drain voltage VDS2 according to the on / off of the switching transistor M1. As the output voltage Vout is set higher, the turn ratio of the primary winding W1 to the secondary winding W2 is adjusted, and the positive voltage in the pulse voltage is higher. The drain voltage VDS2 is input to the drain terminal Td of the
上記問題点に鑑み、本発明は、同期整流トランジスタのドレイン電圧に高い正電圧が発生する仕様であっても、同期整流コントローラの有するドレイン端子の耐圧に関する問題を解決できる絶縁同期整流型DC/DCコンバータを提供することを目的とする。 In view of the above problems, according to the present invention, it is an insulation synchronous rectification type DC / DC that can solve the problem regarding the withstand voltage of the drain terminal of the synchronous rectification controller even if the specification is such that a high positive voltage is generated in the drain voltage The purpose is to provide a converter.
本発明は、二次側に配置される同期整流トランジスタと、前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、前記同期整流コントローラの有するドレイン端子と、前記同期整流トランジスタのドレインとの間に接続されるトランジスタを有する(第1の構成)。 The present invention is an isolated and synchronous rectification type DC / DC converter including a synchronous rectification transistor disposed on the secondary side and a synchronous rectification controller for controlling driving of the synchronous rectification transistor, wherein the synchronous rectification controller And a transistor connected between the drain terminal of the transistor and the drain of the synchronous rectification transistor (first configuration).
また、上記第1の構成において、前記トランジスタのゲートには、電源による所定の電源電圧が印加されることとしてもよい(第2の構成)。 In the first configuration, a predetermined power supply voltage from a power supply may be applied to the gate of the transistor (second configuration).
また、上記第1の構成において、前記トランジスタのゲートと、前記同期整流トランジスタのドレインとの間に直列接続されるツェナーダイオードおよび抵抗と、
電源と、
前記電源と前記トランジスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、をさらに有することとしてもよい(第3の構成)。
In the first configuration, a Zener diode and a resistor connected in series between the gate of the transistor and the drain of the synchronous rectification transistor;
Power supply,
A diode connected between the power supply and the gate of the transistor may be further included (third configuration).
また、上記第3の構成において、前記トランジスタのゲートと、前記同期整流トランジスタのドレインとの間に、前記ツェナーダイオードおよび前記抵抗による接続構成と並行に接続されるコンデンサをさらに有することとしてもよい(第4の構成)。 In the third configuration, a capacitor connected in parallel with the connection configuration of the zener diode and the resistor may be further provided between the gate of the transistor and the drain of the synchronous rectification transistor ( Fourth configuration).
また、上記第3または第4の構成において、前記電源は、絶縁同期整流型DC/DCコンバータの出力端子と接地端との間に直列に接続される抵抗および第2ツェナーダイオードと、
前記抵抗と前記第2ツェナーダイオードとの接続ノードに接続されるゲート、および前記出力端子と接続されるドレインを有するFETと、
前記FETのソースと接地端との間に接続される第2コンデンサと、を有し、
前記第2コンデンサと前記FETとの接続ノードに前記ダイオードが接続されることとしてもよい(第5の構成)。
In the third or fourth configuration, the power supply includes a resistor and a second Zener diode connected in series between the output terminal of the isolated synchronous rectification type DC / DC converter and the ground terminal;
An FET having a gate connected to a connection node between the resistor and the second Zener diode, and a drain connected to the output terminal;
And a second capacitor connected between the source of the FET and the ground terminal,
The diode may be connected to a connection node between the second capacitor and the FET (fifth configuration).
また、上記第5の構成において、前記同期整流コントローラは、前記第2コンデンサと前記FETとの接続ノードに接続されるLDOレギュレータを有し、
前記電源は、前記FETのゲートと接地端との間に接続されるバイポーラトランジスタを有し、
前記バイポーラトランジスタのベースに制御信号が印加可能であることとしてもよい(第6の構成)。
In the fifth configuration, the synchronous rectification controller includes an LDO regulator connected to a connection node between the second capacitor and the FET.
The power supply includes a bipolar transistor connected between the gate of the FET and the ground terminal.
A control signal may be applied to the base of the bipolar transistor (sixth configuration).
また、前記トランジスタは、FETであり、前記トランジスタのソースは、前記ドレイン端子に接続され、前記トランジスタのドレインは、前記同期整流トランジスタのドレインに接続されることとしてもよい(第7の構成)。 The transistor may be an FET, a source of the transistor may be connected to the drain terminal, and a drain of the transistor may be connected to a drain of the synchronous rectification transistor (a seventh configuration).
また、上記いずれかの構成の絶縁同期整流型DC/DCコンバータは、フライバックコンバータであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the insulation synchronous rectification type DC / DC converter of any one of the said structures is a flyback converter.
本発明の絶縁同期整流型DC/DCコンバータによると、同期整流トランジスタのドレイン電圧に高い正電圧が発生する仕様であっても、同期整流コントローラの有するドレイン端子の耐圧に関する問題を解決できる。 According to the insulation synchronous rectification type DC / DC converter of the present invention, even in the specification that a high positive voltage is generated in the drain voltage of the synchronous rectification transistor, the problem regarding the withstand voltage of the drain terminal of the synchronous rectification controller can be solved.
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る絶縁型のDC/DCコンバータ200Aの回路図である。DC/DCコンバータ200Aは、フライバックコンバータ(絶縁同期整流型DC/DCコンバータ)であり、その入力端子P1に入力電圧Vinを受け、所定の目標電圧に安定化された直流の出力電圧Voutを生成し、出力端子P2に接続される負荷(不図示)に供給する。
First Embodiment
FIG. 1 is a circuit diagram of the isolated DC /
トランスT1は、一次巻線W1と二次巻線W2を有する。一次巻線 W1の一端は入力端子P1と接続され、直流の入力電圧Vinを受ける。スイッチングトランジスタM1のドレインは、一次巻線W1の他端と接続される。スイッチングトランジスタM1のソースは接地される。 The transformer T1 has a primary winding W1 and a secondary winding W2. One end of the primary winding W1 is connected to the input terminal P1 and receives a DC input voltage Vin. The drain of the switching transistor M1 is connected to the other end of the primary winding W1. The source of the switching transistor M1 is grounded.
同期整流トランジスタM2およびトランスT1の二次巻線W2は、出力端子P2と接地端子P3の間に直列に設けられる。出力コンデンサC1は、出力端子P2と接地端子P3の間に接続される。 The synchronous rectification transistor M2 and the secondary winding W2 of the transformer T1 are provided in series between the output terminal P2 and the ground terminal P3. The output capacitor C1 is connected between the output terminal P2 and the ground terminal P3.
フィードバック回路206は、出力電圧Voutとその目標電圧の誤差に応じた電流でフォトカプラ204の発光素子を駆動する。フォトカプラ204の受光素子には、誤差に応じたフィードバック電流Ifbが流れる。一次側コントローラ202のFB(フィードバック)ピンには、フィードバック電流Ifbに応じたフィードバック信号Vfbが発生し、一次側コントローラ202は、フィードバック信号Vfbに応じたデューティ比(あるいは周波数)を有するパルス信号を発生し、スイッチングトランジスタM1を駆動する。
The
同期整流コントローラ300Aは、同期整流トランジスタM2を制御する。ダイオードD2は、同期整流トランジスタM2のボディダイオードである。同期整流コントローラ300Aは、同期整流トランジスタM2のドレイン電圧VDS2に基づいて制御パルスを生成し、制御パルスに応じたゲートパルスを同期整流トランジスタM2のゲートに供給する。
The
同期整流コントローラ300Aは、一つのパッケージに収容されており、少なくともドレイン端子Td、ソース端子Ts、ゲート端子Tg、および電源端子Tvccを有する。ソース端子Tsは、同期整流コントローラ300Aのグランド端子である。
The
同期整流コントローラ300Aは、ドレイン端子Tdに生じる電圧VS1に基づき、同期整流トランジスタM2を駆動する。ドレイン端子Tdは、後述するように、FET305を介して同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。上記電圧VS1は、FET305のソース電圧となる。
The
より具体的に、同期整流コントローラ300Aは、ドライバ302、およびパルス発生器301を備える。パルス発生器301は、ドレイン端子Tdの電圧VS1に基づき、パルス信号S11を生成する。パルス発生器301は、ドレイン端子Tdの電圧VS1に基づき、スイッチングトランジスタM1のターンオフと、二次巻線W2の電流Isが実質的にゼロとなるゼロカレントと、を検出し、スイッチングトランジスタM1のターンオフをトリガとしてパルス信号S11をオンレベルに遷移させ、ゼロカレントをトリガとしてパルス信号S11をオフレベルに遷移させる。
More specifically, the
図2は、パルス発生器301の一構成例を示す回路図である。図2に示すように、パルス発生器301は、第1コンパレータ301Aと、第2コンパレータ301Bと、フリップフロップ301Cと、を含む。第1コンパレータ301Aは、ドレイン端子Tdの電圧VS1と所定の第1閾値電圧VthAとを比較し、比較結果としてオン信号Sonをフリップフロップ301Cのセット端子に出力する。第2コンパレータ301Bは、ドレイン端子Tdの電圧VS1と所定の第2閾値電圧VthBとを比較し、比較結果としてオフ信号Soffをフリップフロップ301Cのリセット端子に出力する。フリップフロップ301CのQ出力端子から出力されるパルス信号S11は、ドライバ302に入力される。ドライバ302は、パルス信号S11に基づいてゲート駆動信号S12をゲート端子Tgから同期整流トランジスタM2のゲートに出力する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one configuration example of the
スイッチングトランジスタM1がターンオフされたとき、ドレイン電圧VDS2とともに電圧VS1は負電圧となり、第1コンパレータ301Aにより、電圧VS1が負の第1閾値電圧VthA(例えば−150mA)より低くなったことが検出され、オン信号Sonがアサートされる。これにより、フリップフロップ301Cがセットされ、パルス信号S11はHighとなり、ゲート駆動信号S12がオンレベルとなり、同期整流トランジスタM2はターンオンされる。
When the switching transistor M1 is turned off, the voltage VS1 becomes negative together with the drain voltage VDS2, and the
同期整流トランジスタM2のオン期間の間、同期整流トランジスタM2のソースからドレインに向かって電流Isが流れ、ドレイン電圧VDS2は負電圧とな り、その絶対値は電流Isの電流量に比例する。電流Isが減少してドレイン電圧VDS2が正方向へ向かって高くなり、コンパレータ301Bにより、電圧VS1が負の第2閾値電圧VthA(例えば−10mA)より高くなったことが検出されると、オフ信号Soffがアサートされる。これにより、フリップフロップ301Cがリセットされ、パルス信号S11はLowとなり、ゲート駆動信号S12がオフレベルとなり、同期整流トランジスタM2はターンオフされる。
During the on period of the synchronous rectification transistor M2, the current Is flows from the source to the drain of the synchronous rectification transistor M2, the drain voltage VDS2 becomes a negative voltage, and its absolute value is proportional to the amount of the current Is. When the current Is decreases and the drain voltage VDS2 increases in the positive direction, and the
ここで、ドレイン端子Tdは、nチャネル型MOSFETで構成されるFET305を介して同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。FET305のソースは、ドレイン端子Tdに接続される。FET305のドレインは、同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。FET305のゲートには、電源306による所定のゲート電圧Vg1が印加される。
Here, the drain terminal Td is connected to the drain of the synchronous rectification transistor M2 via the
ドレイン電圧VDS2には、スイッチングトランジスタM1のオンオフに応じて正電圧と負電圧にわたるパルス電圧が発生する。ドレイン電圧VDS2に正電圧が生じた場合、FET305により、FET305のソースすなわちドレイン端子Tdに生じる電圧VS1は、ゲート電圧Vg1からFET305の閾値電圧Vthだけ低い電圧にクランプされる。
In the drain voltage VDS2, a pulse voltage is generated across the positive voltage and the negative voltage according to the on / off of the switching transistor M1. When a positive voltage is generated in the drain voltage VDS2, the voltage VS1 generated at the source of the
例えば、正電圧が150V、ゲート電圧Vg1が12V、閾値電圧Vthが3Vの場合、電圧VS1は12V−3V=9Vにクランプされる。このとき、ドレイン端子Tdの耐圧は例えば120Vであるので、9Vが印加されても問題はない。さらに、FET305の耐圧を例えば200Vとすれば、FET305のドレイン・ソース間電圧は150V−9V=141Vで、200V以下となるので、問題はない。
For example, when the positive voltage is 150 V, the gate voltage Vg1 is 12 V, and the threshold voltage Vth is 3 V, the voltage VS1 is clamped at 12 V-3 V = 9 V. At this time, since the withstand voltage of the drain terminal Td is, for example, 120 V, there is no problem even if 9 V is applied. Furthermore, assuming that the withstand voltage of the
また、ドレイン電圧VDS2に負電圧が発生した場合、FET305はオンとなるので、電圧VS1はドレイン電圧VDS2の負電圧と同じになる。
Further, when a negative voltage is generated in the drain voltage VDS2, the
このように、本実施形態であれば、出力電圧Voutが高めに設定されることでドレイン電圧VDS2に生じる正電圧が高くなっても、FET305による電圧のクランプにより、ドレイン端子Tdには耐圧に耐えられる電圧VS1を印加することができる。
As described above, according to this embodiment, even if the positive voltage generated in the drain voltage VDS2 is increased by setting the output voltage Vout higher, the drain terminal Td withstands the withstand voltage due to the voltage clamp by the
<第2実施形態>
図3は、第2実施形態に係るDC/DCコンバータ200Bの回路図である。DC/DCコンバータ200Bの先述した第1実施形態(図1)との相違点は、ドレイン端子Tdに接続されるFET307に関する構成である。
Second Embodiment
FIG. 3 is a circuit diagram of a DC /
nチャネル型MOSFETであるFET307のソースは、ドレイン端子Tdに接続される。FET307のドレインは、同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。FET307のゲートは、抵抗R1の一端とともに、コンデンサC2の一端に接続される。抵抗R1の他端は、ツェナーダイオードZ1のアノードに接続される。ツェナーダイオードZ1のカソードは、同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。コンデンサC2の他端は、同期整流トランジスタM2のドレインに接続される。すなわち、FET307のゲートと同期整流トランジスタM2のドレインとの間に、抵抗R1とツェナーダイオードZ1が直列に接続され、FET307のゲートと同期整流トランジスタM2のドレインとの間に、抵抗R1とツェナーダイオードZ1による接続構成と並列にコンデンサC2が接続される。 The source of the FET 307 which is an n-channel MOSFET is connected to the drain terminal Td. The drain of the FET 307 is connected to the drain of the synchronous rectification transistor M2. The gate of the FET 307 is connected to one end of the capacitor C2 together with one end of the resistor R1. The other end of the resistor R1 is connected to the anode of the zener diode Z1. The cathode of the Zener diode Z1 is connected to the drain of the synchronous rectification transistor M2. The other end of the capacitor C2 is connected to the drain of the synchronous rectification transistor M2. That is, the resistor R1 and the Zener diode Z1 are connected in series between the gate of the FET 307 and the drain of the synchronous rectification transistor M2, and the resistor R1 and the Zener diode Z1 are connected between the gate of the FET 307 and the drain of the synchronous rectification transistor M2. A capacitor C2 is connected in parallel with the connection configuration according to.
また、FET307のゲートには、ダイオードD1のカソードが接続される。ダイオードD1のアノードには、電源308の出力電圧V308が印加される。電源308は、具体的には、抵抗R2、ツェナーダイオードZ2、FET308A、およびコンデンサC3を有する。抵抗R2の一端は、出力端子P2に接続される。抵抗R2の他端は、ツェナーダイオードZ2のカソードに接続される。ツェナーダイオードZ2のアノードは、接地される。nチャネル型MOSFETであるFET308Aのドレインは、出力端子P2に接続される。FET308Aのソースは、コンデンサC3の一端に接続される。コンデンサC3の他端は、接地される。FET308Aのゲートは、抵抗R2とツェナーダイオードZ2との接続ノードに接続される。
The cathode of the diode D1 is connected to the gate of the FET 307. The output voltage V308 of the
例えば、出力電圧Voutが24V、ツェナーダイオードZ2のツェナー電圧を15Vとすると、抵抗R2とツェナーダイオードZ2との接続ノードは15Vにクランプされる。従って、FET308Aのゲートには15Vが印加され、FET308Aのドレインには24Vが印加され、FET308Aのソースは、15VからFET308Aの閾値電圧だけ低下した電圧にクランプされる。閾値電圧が例えば2Vであると、FET308Aのソースは13Vとなる。この場合、FET308AのソースとコンデンサC3との接続ノードに出力電圧V308が13Vとして生じる。
For example, assuming that the output voltage Vout is 24V and the Zener voltage of the Zener diode Z2 is 15V, the connection node between the resistor R2 and the Zener diode Z2 is clamped at 15V. Thus, 15V is applied to the gate of
ここで、図4に示すタイミングチャートを用いてDC/DCコンバータ200Bの動作について説明する。図4には、上段から順に、ドレイン電圧VDS2、パルス駆動信号S12、電流Is、FET307のゲート電圧Vg2、FET307のソース電圧Vs2、およびFET307のドレイン・ソース間電圧Vdsを示す。なお、図4に示される電圧値の具体例に基づき以下説明するが、ここでの電圧値は一例に過ぎない。
Here, the operation of the DC /
タイミングt0より前では、スイッチングトランジスタM1がオンであり、ゲート駆動信号S12はオフレベルであり、同期整流トランジスタM2はオフであり、電流Isは流れない。このとき、ドレイン電圧VDS2には正電圧である150Vが発生する。ツェナーダイオードZ1のツェナー電圧が例えば47Vであるとすると、ツェナーダイオードZ1の降伏により、ゲート電圧Vg2は、150V−47V=103Vとなる。そして、FET307により、ソース電圧Vs2は、ゲート電圧Vg2からFET307の閾値電圧Vthだけ低下した電圧にクランプされる。閾値電圧Vthを例えば3Vとした場合、ソース電圧Vs2は、103V−3V=100Vにクランプされる。従って、ドレイン端子Tdの耐圧120Vに耐えられる電圧がドレイン端子Tdに印加される。また、このとき、ドレイン・ソース間電圧Vdsは、150V−100V=50Vとなり、FET307の耐圧が例えば60Vであっても、耐えることができる。すなわち、第1実施形態のように、耐圧が例えば200Vの高い耐圧のFETをクランプ用に使用する必要が無くなり、コストを低下させることが可能になる。 Before the timing t0, the switching transistor M1 is on, the gate drive signal S12 is off, the synchronous rectification transistor M2 is off, and the current Is does not flow. At this time, 150 V which is a positive voltage is generated in the drain voltage VDS2. Assuming that the Zener voltage of the Zener diode Z1 is 47V, for example, the gate voltage Vg2 is 150V−47V = 103V due to the breakdown of the Zener diode Z1. Then, the source voltage Vs2 is clamped by the FET 307 to a voltage that is reduced from the gate voltage Vg2 by the threshold voltage Vth of the FET 307. When the threshold voltage Vth is 3 V, for example, the source voltage Vs2 is clamped at 103 V-3 V = 100 V. Therefore, a voltage that can withstand the withstand voltage 120 V of the drain terminal Td is applied to the drain terminal Td. Further, at this time, the drain-source voltage Vds is 150V-100V = 50V, and the withstand voltage of the FET 307 can withstand even if it is 60V, for example. That is, as in the first embodiment, it is not necessary to use a high breakdown voltage FET having a breakdown voltage of, for example, 200 V for clamping, which makes it possible to reduce the cost.
また、タイミングt0でスイッチングトランジスタM1がターンオフされると、ドレイン電圧VDS2は負電圧となる。このとき、ダイオードD1がオンとなり、ゲート電圧Vg2は、出力電圧V308からダイオードD1のVf(順方向電圧)だけ低下した電圧となり、Vfを1Vとすれば、13V−1V=12Vとなる。FET307はオンとされ、ソース電圧Vs2は、ドレイン電圧VDS2と同じ電圧となり、負電圧となる。すると、パルス発生器301によりパルス信号S11はHighとされ、ゲート駆動信号S12はオンレベルとなる。よって、同期整流トランジスタM2はターンオンされ、電流Isが流れ始める。
Also, when the switching transistor M1 is turned off at timing t0, the drain voltage VDS2 becomes a negative voltage. At this time, the diode D1 is turned on, and the gate voltage Vg2 is a voltage obtained by reducing the output voltage V308 by Vf (forward voltage) of the diode D1. Assuming that Vf is 1V, 13V-1V = 12V. The FET 307 is turned on, the source voltage Vs2 becomes the same as the drain voltage VDS2, and becomes a negative voltage. Then, the pulse signal S11 is set to High by the
電流Isが徐々に減少することで負電圧のドレイン電圧VDS2およびソース電圧Vs2は上昇し、タイミングt1でゼロカレントに達すると、パルス発生器301によりパルス信号S11はLowとされ、ゲート駆動信号S12はオフレベルとなり、同期整流トランジスタM2はターンオフされる。その後、スイッチングトランジスタM1がターンオンされると、ドレイン電圧VDS2は、再び正電圧である150Vとなる。
As the current Is gradually decreases, the drain voltage VDS2 and the source voltage Vs2 of the negative voltage rise, and when the zero current is reached at the timing t1, the pulse signal S11 is made Low by the
なお、コンデンサC2は、ドレイン電圧VDS2のAC成分を通過させるための構成である。これにより、例えば、ドレイン電圧VDS2が負電圧から正電圧に変化したときに、ゲート電圧Vg2が出力電圧V308からダイオードD1のVfだけ低下した電圧のまま残り、FET307のドレイン・ソース間に大きな電圧が印加されることを抑制できる。 The capacitor C2 is configured to pass an AC component of the drain voltage VDS2. Thus, for example, when the drain voltage VDS2 changes from a negative voltage to a positive voltage, the gate voltage Vg2 remains at a voltage lowered from the output voltage V308 by Vf of the diode D1, and a large voltage is generated between the drain and source of the FET 307 It can be suppressed to be applied.
<第3実施形態>
図5は、第3実施形態に係るDC/DCコンバータ200Cの回路図である。DC/DCコンバータ200Cの先述した第2実施形態(図3)との相違点は、同期整流コントローラ30Aの有する電源端子Tvccおよび電源308に関する構成である。
Third Embodiment
FIG. 5 is a circuit diagram of a DC /
具体的には、電源端子Tvccは、電源308におけるFET308AとコンデンサC3との接続ノードに接続される。また、電源308においては、抵抗R2とツェナーダイオードZ2との接続ノードと、FET308Aのゲートとの間に、バイポーラトランジスタTr1のコレクタが接続される。バイポーラトランジスタTr2のエミッタは、接地される。バイポーラトランジスタTr1のベースには、制御端子P4が接続される。制御端子P4には、不図示のマイコンからオンレベル・オフレベルを切替える制御信号S4が印加される。
Specifically, the power supply terminal Tvcc is connected to the connection node of the
同期整流コントローラ300Aにおいては、LDO(Low Dropout)レギュレータ350が含まれる。LDOレギュレータ350には、電源端子Tvccに印加される入力電圧が入力され、LDOレギュレータ350は、当該入力電圧に基づき内部電圧Vregを生成して出力する。
In the
制御端子P4にマイコンによりオンレベル(Low)の制御信号S4が印加された場合、バイポーラトランジスタTr1はオフとなり、FET308Aによるクランプにより出力電圧V308(例えば13V)が電源端子Tvccに印加される。これにより、LDOレギュレータ350は、出力電圧V308に基づき内部電圧Vregを生成する。
When the control signal S4 of the on level (Low) is applied to the control terminal P4 by the microcomputer, the bipolar transistor Tr1 is turned off, and the output voltage V308 (for example, 13 V) is applied to the power supply terminal Tvcc by the clamp by the
内部電圧Vregはドライバ302の電源となるので、図6に示すタイミングチャートのように、制御信号S4がオンレベルの間、ゲート駆動信号S12はオフレベルと、内部電圧Vregによるオンレベルとの繰り返しとなる。
Since the internal voltage Vreg is a power supply of the
そして、マイコンにより制御信号S4がオフレベル(High)とされると、バイポーラトランジスタTr1がオンとなり、FET308Aのゲートが接地される。これにより、FET308Aはオフとされ、コンデンサC3の放電が開始される。放電により出力電圧V308が減少するに従い、内部電圧Vregも減少する。これにより、図6のタイミングt11から示すように、ゲート駆動信号S12のオンレベルが減少する。そして、出力電圧V308がUVLO検出電圧を下回ると、LDO350は内部電圧Vregの出力を停止する。これにより、図6に示すタイミングt12のように、ゲート駆動信号S12がオフされる。
When the control signal S4 is turned off (high) by the microcomputer, the bipolar transistor Tr1 is turned on, and the gate of the
このように、本実施形態では、マイコンによる内部電源308のオンオフ制御により、同期整流コントローラ300Aのシャットダウン制御が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the on / off control of the
<第4実施形態>
以上の実施形態ではフライバックコンバータを例としたが、LLCコンバータにも本発明は 適用可能である。図7は、第4実施形態に係るDC/DCコンバータ200Dの回路図で ある。一次側には、トランジスタM11、M12および共振キャパシタCsが設けられる。
Fourth Embodiment
Although the flyback converter has been exemplified in the above embodiments, the present invention is also applicable to an LLC converter. FIG. 7 is a circuit diagram of a DC /
一次側コントローラ202Dは、フィードバック信号Vfbに基づいてトランジスタM11 、M12を駆動する。一次側コントローラ202Dは公知の技術を用いて構成すればよい。
The
トランスT2は、二次巻線W22、W22を有する。2次側には、2個の同期整流トランジスタM21、M22が設けられる。同期整流コントローラ300Dは、同期整流トランジスタM21のドレイン電圧VD1に基づいて同期整流トランジスタM21を駆動し、同期整流トランジスタM22のドレイン電圧VD2に基づいて同期整流トランジスタM22を駆動する。同期整流コントローラ300Dは、同期整流コントローラを2チャンネル分(CH1、CH2)含んでいる。
The transformer T2 has secondary windings W22 and W22. On the secondary side, two synchronous rectification transistors M21 and M22 are provided. The
そして、図7に示すように、同期整流コントローラ300Dの有する第1ドレイン端子Td1は、FET351を介して同期整流トランジスタM21のドレインに接続され、同期整流コントローラ300Dの有する第2ドレイン端子Td2は、FET352を介して同期整流トランジスタM22のドレインに接続される。FET351,352ともに所定の電源によってゲートに所定電圧が印加される。
As shown in FIG. 7, the first drain terminal Td1 of the
これにより、先述した第1実施形態と同様に、ドレイン電圧VD1,VD2に正電圧が発生した場合でも、FET351,352のソース電圧(すなわち第1ドレイン端子Td1,第2ドレイン端子Td2に印加される電圧)は、電源による所定電圧からFETの閾値電圧だけ低下した電圧にクランプされる。従って、第1ドレイン端子Td1,第2ドレイン端子Td2の耐圧に耐えることが可能となる。
Thus, even if positive voltages are generated in the drain voltages VD1 and VD2, as in the first embodiment described above, the source voltages of the
なお、他の実施形態として、LLCコンバータに対して、先述した第2実施形態のようなFETによるクランプ構成を適用することも可能である。 As another embodiment, it is also possible to apply a clamp configuration using an FET as in the second embodiment described above to the LLC converter.
また、LLCコンバータよりフライバックコンバータのほうが、同期整流トランジスタのドレイン電圧に生じる正電圧が高くなりやすい傾向にあるので、本発明はより有効である。 Further, the present invention is more effective because the flyback converter tends to have a higher positive voltage generated in the drain voltage of the synchronous rectification transistor than the LLC converter.
<その他>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。
<Others>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, within the range of the meaning of this invention, embodiment can be variously changed.
本発明は、例えばフライバックコンバータに利用することができる。 The present invention can be used, for example, in a flyback converter.
200A〜200D、200S DC/DCコンバータ
P1 入力端子
P2 出力端子
P3 接地端子
T1、T2 トランス
W1 一次巻線
W2、W21、W22 二次巻線
M1 スイッチングトランジスタ
M2 同期整流トランジスタ
D2 ボディダイオード
C1 出力コンデンサ
202 一次側コントローラ
204 フォトカプラ
206 フィードバック回路
300A、300D、300S 同期整流コントローラ
301 パルス発生器
302 ドライバ
305 FET
306 電源
Td ドレイン端子
Tvcc 電源端子
Tg ゲート端子
Ts ソース端子
307 FET
308 電源
Tr1 バイポーラトランジスタ
350 LDOレギュレータ
P4 制御端子
M11、M12 トランジスタ
M21、M22 同期整流トランジスタ
300D 同期整流コントローラ
Td1 第1ドレイン端子
Td2 第2ドレイン端子
351、352 FET
200A to 200D, 200S DC / DC converter P1 input terminal P2 output terminal P3 ground terminal T1, T2 transformer W1 primary winding W2, W21, W22 secondary winding M1 switching transistor M2 synchronous rectification transistor D2 body diode
306 Power supply Td Drain terminal Tvcc Power supply terminal Tg Gate terminal Ts Source terminal 307 FET
308 Power supply
Claims (8)
前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、
前記同期整流コントローラの有するドレイン端子と、前記同期整流トランジスタのドレインとの間に接続されるトランジスタを有する、絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 A synchronous rectification transistor disposed on the secondary side,
An isolated synchronous rectification type DC / DC converter comprising: a synchronous rectification controller for controlling driving of the synchronous rectification transistor;
An isolated synchronous rectification type DC / DC converter comprising a transistor connected between a drain terminal of the synchronous rectification controller and a drain of the synchronous rectification transistor.
電源と、
前記電源と前記トランジスタのゲートとの間に接続されるダイオードと、をさらに有する、請求項1に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 A zener diode and a resistor connected in series between the gate of the transistor and the drain of the synchronous rectification transistor;
Power supply,
The isolated synchronous rectification type DC / DC converter according to claim 1, further comprising: a diode connected between the power supply and a gate of the transistor.
前記抵抗と前記第2ツェナーダイオードとの接続ノードに接続されるゲート、および前記出力端子と接続されるドレインを有するFETと、
前記FETのソースと接地端との間に接続される第2コンデンサと、を有し、
前記第2コンデンサと前記FETとの接続ノードに前記ダイオードが接続される、請求項3または請求項4に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 The power supply includes a resistor and a second Zener diode connected in series between the output terminal of the isolated synchronous rectification type DC / DC converter and the ground terminal;
An FET having a gate connected to a connection node between the resistor and the second Zener diode, and a drain connected to the output terminal;
And a second capacitor connected between the source of the FET and the ground terminal,
The isolated synchronous rectification type DC / DC converter according to claim 3 or 4, wherein the diode is connected to a connection node between the second capacitor and the FET.
前記電源は、前記FETのゲートと接地端との間に接続されるバイポーラトランジスタを有し、
前記バイポーラトランジスタのベースに制御信号が印加可能である、請求項5に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 The synchronous rectification controller includes an LDO regulator connected to a connection node between the second capacitor and the FET.
The power supply includes a bipolar transistor connected between the gate of the FET and the ground terminal.
The isolated synchronous rectification type DC / DC converter according to claim 5, wherein a control signal can be applied to a base of the bipolar transistor.
前記トランジスタのソースは、前記ドレイン端子に接続され、前記トランジスタのドレインは、前記同期整流トランジスタのドレインに接続される、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 The transistor is a FET,
The isolated synchronous rectification type DC according to any one of claims 1 to 6, wherein a source of the transistor is connected to the drain terminal, and a drain of the transistor is connected to a drain of the synchronous rectification transistor. / DC converter.
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