JP2734837B2 - DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter

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JP2734837B2 JP27520291A JP27520291A JP2734837B2 JP 2734837 B2 JP2734837 B2 JP 2734837B2 JP 27520291 A JP27520291 A JP 27520291A JP 27520291 A JP27520291 A JP 27520291A JP 2734837 B2 JP2734837 B2 JP 2734837B2
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俊司 竹内
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修 仙石
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は負荷が長時間短絡されて
も、スイッチングトランジスタの破壊されないDC−D
Cコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-D which does not destroy a switching transistor even if a load is short-circuited for a long time.
It relates to a C converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に従来のDC−DCコンバータの例
について説明する。
2. Description of the Related Art An example of a conventional DC-DC converter will be described below.

【0003】図2は従来のDC−DCコンバータの回路
図である。図2において、1はスイッチング動作を行う
トランジスタ、2はエネルギの蓄積および放出を行う変
圧器、3は起動時にトランジスタ1にベース電流を供給
する抵抗、4は起動後にトランジスタ1にベース電流を
供給する抵抗、5はトランジスタ1にスイッチング動作
を行わせる発振回路、6は出力端子7の電圧を定電圧化
する制御回路、8は変圧器2が2次側に放出したエネル
ギを直流にする整流・平滑回路である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional DC-DC converter. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a transistor that performs a switching operation, 2 denotes a transformer that stores and releases energy, 3 denotes a resistor that supplies a base current to the transistor 1 at start-up, and 4 denotes a base current to the transistor 1 after start-up. A resistor 5 is an oscillation circuit that causes the transistor 1 to perform a switching operation, 6 is a control circuit that makes the voltage of the output terminal 7 a constant voltage, and 8 is a rectifier / smoothing that makes the energy released by the transformer 2 to the secondary side DC. Circuit.

【0004】以上の構成要素よりなるDC−DCコンバ
ータについて、以下、各構成要素の関係と動作について
説明する。
[0004] With respect to the DC-DC converter comprising the above components, the relationship and operation of each component will be described below.

【0005】まず、変圧器2に蓄積されるエネルギE
は、変圧器2の1次側のインダクタンスをLP、トラン
ジスタ1のコレクタ電流をICとすれば次のようにな
る。
First, the energy E stored in the transformer 2
Is as follows, where L P is the inductance of the primary side of the transformer 2 and I C is the collector current of the transistor 1.

【0006】E=(1/2)・LP・IC 2 このエネルギを2次側に放出することにより負荷に電流
が供給される。また、コレクタ電流ICは、ベース電流
をIB、電流増幅率をhFE、変圧器2の1次巻線に加わ
る電圧をVP、トランジスタ1のオン時間をTONとすれ
ば次のようになる。
E = (1/2) · L P · I C 2 By discharging this energy to the secondary side, a current is supplied to the load. The collector current I C is as follows, assuming that the base current is I B , the current amplification factor is h FE , the voltage applied to the primary winding of the transformer 2 is V P , and the ON time of the transistor 1 is T ON. become.

【0007】IC=(VP/LP)TON≦hFEB したがって、ベース電流IBとオン時間TONを大きくす
れば、出力へ供給できる電力は大きくなる。
[0007] I C = (V P / L P) T ON ≦ h FE I B Therefore, by increasing the base current I B and the on-time T ON, electric power can be supplied to the output increases.

【0008】DC−DCコンバータ起動時には、抵抗3
を通して電源よりトランジスタ1にベース電流が供給さ
れるため、DC−DCコンバータは起動し、発振回路5
によりトランジスタ1はスイッチング動作を行う。
When starting the DC-DC converter, the resistor 3
The base current is supplied to the transistor 1 from the power supply through the
Accordingly, the transistor 1 performs a switching operation.

【0009】そして出力端子7に電圧が発生すると、抵
抗4を通してもベース電流が供給されるようになり、変
圧器2に蓄積されるエネルギも大きくなって出力端子7
の電圧は上昇し、ベース電流はさらに増加する。
When a voltage is generated at the output terminal 7, the base current is supplied also through the resistor 4, the energy stored in the transformer 2 increases, and the output terminal 7
And the base current further increases.

【0010】起動時のベース電流IB1は、電源電圧をV
I、トランジスタ1のベース・エミッタ電圧をVBE、抵
抗3の抵抗値をR3とすれば次のようになる。
[0010] The base current IB1 at the time of start-up is determined by setting the power supply voltage to
If I , the base-emitter voltage of the transistor 1 is V BE , and the resistance value of the resistor 3 is R 3 , the following is obtained.

【0011】IB1=(VI−VBE)/R3 ここで抵抗3は、電源電圧VIおよびトランジスタ1の
電流増幅率hFEが最小の場合や低温時等の最悪条件時で
も、充分起動できるベース電流IB1が流れるように決定
する。
I B1 = (V I -V BE ) / R 3 Here, the resistance 3 is sufficient even when the power supply voltage V I and the current amplification factor h FE of the transistor 1 are minimum or in the worst condition such as at low temperature. It is determined that the base current I B1 that can be started flows.

【0012】また、起動後のベース電流IB2は、出力電
圧をVO、抵抗4の抵抗値をR4とすれば次のようにな
る。
Further, the base current IB2 after the start is as follows when the output voltage is V O and the resistance value of the resistor 4 is R 4 .

【0013】 IB2=(VI−VBE)/R3+(VO−VBE)/R4 したがって、出力電圧VOが上昇するとベース電流IB2
が増加するため、出力電圧VOは急速に上昇する。
[0013] I B2 = (V I -V BE ) / R 3 + (V O -V BE) / R 4 Therefore, if the output voltage V O rises base current I B2
Increases, the output voltage V O rises rapidly.

【0014】制御回路6は、出力電圧が所定の電圧より
も高くなると、トランジスタ1のベース電流を減少さ
せ、オン時間も短くして変圧器2に蓄積されるエネルギ
を減少させ、出力電圧を下げる。逆に、出力電圧が所定
の電圧よりも低くなると、ベース電流を増加させ、オン
時間を長くして変圧器2に蓄積されるエネルギを増加さ
せ、出力電圧を上げて定電圧化している。
When the output voltage becomes higher than a predetermined voltage, the control circuit 6 reduces the base current of the transistor 1, shortens the ON time, reduces the energy stored in the transformer 2, and lowers the output voltage. . Conversely, when the output voltage becomes lower than the predetermined voltage, the base current is increased, the ON time is lengthened, the energy stored in the transformer 2 is increased, and the output voltage is raised to a constant voltage.

【0015】したがって、制御回路6がない場合に、出
力電圧が所定の電圧より高くなるようにし、最悪条件時
でも、これを満足するベース電流となるように抵抗4の
値を決定する。
Therefore, when the control circuit 6 is not provided, the output voltage is set to be higher than a predetermined voltage, and the value of the resistor 4 is determined so that the base current satisfies this even under the worst condition.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、出力端子7が短絡した場合、トランジ
スタ1のベース電流は、抵抗4を通しての供給がなくな
り起動時と同じまでに減少するが、最悪条件時でも充分
起動できるように抵抗3の値を決定してあるため、通常
条件時には大きくなる。
However, in the above-described conventional configuration, when the output terminal 7 is short-circuited, the base current of the transistor 1 stops being supplied through the resistor 4 and decreases to the same level as at start-up. Since the value of the resistor 3 is determined so that it can be sufficiently started even under the worst condition, the value becomes large under the normal condition.

【0017】また、出力電圧が0となるため制御回路6
により、トランジスタ1のオン時間が長くなり、コレク
タ電流は大きくなって、短絡状態が長く続くと、トラン
ジスタ1が破壊するという欠点を有していた。
Further, since the output voltage becomes 0, the control circuit 6
As a result, the on-time of the transistor 1 is increased, the collector current is increased, and the transistor 1 is broken if the short-circuit state continues for a long time.

【0018】本発明は、上記問題を解決するもので、出
力端子が長時間短絡してもトランジスタが破壊しないD
C−DCコンバータを提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problem. Even if the output terminal is short-circuited for a long time, the transistor is not destroyed.
It is intended to provide a C-DC converter.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のDC−DCコンバータは、エネルギを蓄積お
よび放出する変圧器と、この変圧器の1次巻線を流れる
電流をスイッチングするトランジスタと、このトランジ
スタにスイッチング動作を行わせる発振回路と、起動時
前記トランジスタにベース電流を供給する抵抗と、前記
トランジスタがオンしたときにこの抵抗を通って前記ト
ランジスタ側に流れる電流を阻止するダイオードと、起
動後前記トランジスタに出力側よりベース電流を供給す
る抵抗と、前記変圧器が2次側に放出したエネルギを直
流にする整流・平滑回路と、出力電圧を定電圧化する制
御回路とを備えた構成を有している。
In order to achieve the above object, a DC-DC converter according to the present invention comprises a transformer for storing and discharging energy, and a transistor for switching a current flowing through a primary winding of the transformer. An oscillation circuit that causes the transistor to perform a switching operation, a resistor that supplies a base current to the transistor at startup, and a diode that blocks a current that flows to the transistor through the resistor when the transistor is turned on. A resistor for supplying a base current from the output side to the transistor after startup, a rectifying / smoothing circuit for converting the energy released by the transformer to the secondary side into DC, and a control circuit for making the output voltage constant. Configuration.

【0020】[0020]

【作用】本発明のDC−DCコンバータは、起動時のト
ランジスタのベース電流を変圧器の1次巻線とトランジ
スタのコレクタとの接続点より供給するようにしたもの
で、出力端子が短絡した場合には、ベース電流はほとん
ど流れなくなり、オン時間が長くなってもコレクタ電流
は増加せず、トランジスタは破壊しない。
The DC-DC converter of the present invention supplies the base current of the transistor at the time of starting from the connection point between the primary winding of the transformer and the collector of the transistor. In this case, the base current hardly flows, the collector current does not increase even if the on-time becomes long, and the transistor does not break down.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例のDC−DCコンバ
ータについて図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A DC-DC converter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の実施例におけるDC−DC
コンバータの回路図である。なお、図1に示す本実施例
のDC−DCコンバータは、基本的には図2に示した従
来のDC−DCコンバータと同じ構成であるので、同一
構成部分には同一番号を付して、詳細な説明を省略す
る。
FIG. 1 shows a DC-DC according to an embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of a converter. Note that the DC-DC converter of the present embodiment shown in FIG. 1 has basically the same configuration as the conventional DC-DC converter shown in FIG. Detailed description is omitted.

【0023】図1において、11は起動時にトランジス
タ1にベース電流を供給する抵抗、12は起動後出力端
子7に発生した電圧によりトランジスタ1にベース電流
を供給する抵抗、13はトランジスタ1がオンしたとき
に出力側より抵抗11および抵抗12を通してコレクタ
に電流が流れるのを阻止するダイオードである。
In FIG. 1, 11 is a resistor for supplying a base current to the transistor 1 at startup, 12 is a resistor for supplying a base current to the transistor 1 by a voltage generated at the output terminal 7 after startup, and 13 is a transistor 1 turned on. It is a diode that prevents current from flowing from the output side to the collector through the resistors 11 and 12.

【0024】以上の構成要素をもつDC−DCコンバー
タについて、以下その動作を説明する。
The operation of the DC-DC converter having the above components will be described below.

【0025】まず、起動時には抵抗11を通してトラン
ジスタ1にベース電流が供給され、DC−DCコンバー
タは起動する。そして、出力端子7に電圧が発生すると
抵抗12を通してトランジスタ1にベース電流が供給さ
れるようになり、出力端子7の電圧は上昇し、制御回路
6により定電圧化される。
First, at the time of starting, a base current is supplied to the transistor 1 through the resistor 11, and the DC-DC converter starts. When a voltage is generated at the output terminal 7, the base current is supplied to the transistor 1 through the resistor 12, and the voltage at the output terminal 7 rises and is made constant by the control circuit 6.

【0026】起動時のベース電流IB1は、トランジスタ
1のコレクタ・エミッタ電圧をVCE、トランジスタ1の
ベース・エミッタ電圧をVBE、抵抗11の抵抗値を
11、ダイオード13の順方向電圧をVDとすれば次の
ようになる。
The base current I B1 at the time of starting is the collector-emitter voltage of the transistor 1 as V CE , the base-emitter voltage of the transistor 1 as V BE , the resistance of the resistor 11 as R 11 , and the forward voltage of the diode 13 as V CE . Assuming V D ,

【0027】IB1=(VCE−VD−VBE)/R11 抵抗11は、最悪条件時でも充分起動できるように決定
する。電源を入れた瞬間はVCEは電源電圧に等しい。
[0027] I B1 = (V CE -V D -V BE) / R 11 resistor 11 determines to allow sufficient start even in the worst conditions. At the moment when the power is turned on, V CE is equal to the power supply voltage.

【0028】また、起動後のベース電流IB2は、出力電
圧をVO、抵抗12の抵抗値をR12とすれば次のように
なる。
The base current I B2 after the start is as follows, where the output voltage is V O and the resistance value of the resistor 12 is R 12 .

【0029】 IB2=(VO−VBE)/R12+(VCE−VD−VBE)/R11 したがって、出力電圧VOが上昇するとベース電流IB2
が増加するため、出力電圧は急速に上昇する。なお、前
式の第2項で表される電流は、トランジスタ1がオフか
らオンに切り替わる極短い時間しか流れない。したがっ
て、最悪条件時でも前式の第1項の電流が、出力に所定
の電力が供給できるようなベース電流になるように抵抗
12の値R12を決定する。
I B2 = (V O −V BE ) / R 12 + (V CE −V D −V BE ) / R 11 Therefore, when the output voltage V O rises, the base current I B2
, The output voltage rises rapidly. Note that the current represented by the second term in the above equation flows only for an extremely short time when the transistor 1 switches from off to on. Accordingly, the current of the first term of Equation even worst case conditions, predetermined power determines the value R 12 of the resistor 12 so that the base current that can be supplied to the output.

【0030】そして、出力端子7が短絡した場合には、
ベース電流は前式の第2項のみになるため、コレクタ電
流は増加せず、長時間短絡状態が続いてもトランジスタ
1は破壊しない。
When the output terminal 7 is short-circuited,
Since the base current is only the second term of the above equation, the collector current does not increase, and the transistor 1 does not break down even if the short-circuit state continues for a long time.

【0031】以上のように本実施例によれば、起動時の
トランジスタ1のベース電流を、変圧器2の1次巻線と
トランジスタ1のコレクタとの接続点より供給すること
により、短絡状態が長く続いてもトランジスタ1は破壊
しない。
As described above, according to the present embodiment, the base current of the transistor 1 at the time of start-up is supplied from the connection point between the primary winding of the transformer 2 and the collector of the transistor 1, so that the short-circuit state occurs. Even if it lasts long, the transistor 1 does not break down.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明はエネルギを蓄積および放出する変圧器と、
この変圧器の1次巻線を流れる電流をスイッチングする
トランジスタと、このトランジスタにスイッチング動作
を行わせる発振回路と、起動時前記トランジスタにベー
ス電流を供給する抵抗と、前記トランジスタがオンした
ときにこの抵抗を通って前記トランジスタ側に流れる電
流を阻止するダイオードと、起動後前記トランジスタに
出力側よりベース電流を供給する抵抗と、前記変圧器が
2次側に放出したエネルギを直流にする整流・平滑回路
と、出力電圧を定電圧化する制御回路とを備えることに
よって、出力端子が長時間短絡した場合でも、トランジ
スタが破壊しない優れたDC−DCコンバータを実現で
きるものである。
As is apparent from the above description of the embodiment, the present invention provides a transformer for storing and discharging energy,
A transistor for switching a current flowing through a primary winding of the transformer, an oscillating circuit for causing the transistor to perform a switching operation, a resistor for supplying a base current to the transistor at startup, and a transistor for turning on the transistor when the transistor is turned on. A diode for blocking a current flowing to the transistor side through a resistor, a resistor for supplying a base current from the output side to the transistor after startup, and a rectifying / smoothing for converting the energy released by the transformer to a secondary side into a direct current With the provision of the circuit and the control circuit for making the output voltage constant, an excellent DC-DC converter in which the transistor is not destroyed even when the output terminal is short-circuited for a long time can be realized.

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

【図1】本発明の一実施例のDC−DCコンバータの回
路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のDC−DCコンバータの回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional DC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トランジスタ 2 変圧器 5 発振回路 6 制御回路 8 整流・平滑回路 11 抵抗 12 抵抗 13 ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transistor 2 Transformer 5 Oscillation circuit 6 Control circuit 8 Rectification / smoothing circuit 11 Resistance 12 Resistance 13 Diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴留 利和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−274370(JP,A) 実開 昭64−45494(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Toshikazu Tsurudome 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-63-274370 (JP, A) 45494 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エネルギを蓄積および放出する変圧器
と、この変圧器の1次巻線を流れる電流をスイッチング
するトランジスタと、このトランジスタにスイッチング
動作を行わせる発振回路と、起動後前記トランジスタに
出力側よりベース電流を供給する抵抗と、前記変圧器が
2次側に放出したエネルギを直流にする整流・平滑回路
と、出力電圧を検出して、前記トランジスタのベース電
流を制御することにより直流出力を定電圧化する制御回
路を備え、起動時前記トランジスタにベース電流を供給
する抵抗と、前記トランジスタがオンしたときにこの抵
抗を通って前記トランジスタ側に流れる電流を阻止する
ダイオードとを直列に接続した回路を前記トランスの一
次巻線と前記トランジスタのコレクタとの接続点と前記
トランジスタのベース間に挿入してなるDC−DCコン
バータ。
1. A transformer for storing and discharging energy, a transistor for switching a current flowing through a primary winding of the transformer, an oscillation circuit for causing the transistor to perform a switching operation, and an output to the transistor after startup. A resistor for supplying a base current from the side, a rectifying / smoothing circuit for converting the energy released by the transformer to the secondary side into DC, and a DC output by detecting the output voltage and controlling the base current of the transistor. A resistor for supplying a base current to the transistor at the time of startup, and a diode for blocking a current flowing to the transistor through the resistor when the transistor is turned on, in series. The connection point between the primary winding of the transformer and the collector of the transistor and the base of the transistor DC-DC converter inserted in between.
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