JP2819932B2 - フォワードコンバータのｍｏｓｆｅｔ整流回路 - Google Patents

フォワードコンバータのｍｏｓｆｅｔ整流回路

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JP2819932B2 JP4083203A JP8320392A JP2819932B2 JP 2819932 B2 JP2819932 B2 JP 2819932B2 JP 4083203 A JP4083203 A JP 4083203A JP 8320392 A JP8320392 A JP 8320392A JP 2819932 B2 JP2819932 B2 JP 2819932B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フォワードコンバータ
のＭＯＳＦＥＴ整流回路に関し、特に整流及び転流ＦＥ
Ｔの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のフォワードコンバータのＭＯＳＦ
ＥＴ整流回路は、図２に示すように、２つのＮチャネル
ＭＯＳＦＥＴ４，９のソースが共通である直列回路をＦ
ＥＴ４，９のドレインが接続されるように主トランス２
の二次巻線と並列に接続し、転流ＦＥＴ９のドレインと
ソース間にチョークコイル１４と出力コンデンサ１５か
ら構成されるフィルタ回路の入力を接続し、さらに、整
流ＦＥＴ４のゲートと転流ＦＥＴ９のドレイン間及び転
流ＦＥＴ９のゲートと整流ＦＥＴ４のドレイン間にそれ
ぞれゲート抵抗１６，１７を接続している。なお、図中
符号１は入力フィルタ回路、３は主トランス２の一次巻
線に接続される主スイッチである。
【０００３】次にこの従来の回路の動作について説明す
る。主スイッチ３がオンすると、主トランス２の二次巻
線→ゲート抵抗１６→整流ＦＥＴ４の入力容量６→整流
ＦＥＴ４の寄生ダイオード５→主トランス２の二次巻線
の経路で入力容量６の充電電流が流れ、抵抗１６と容量
６の時定数で定まる速度で整流ＦＥＴ４のゲート電位が
ソース電位（二次側ＧＮＤ）に対して増加し、スレッシ
ョルド電位以上になったとき整流ＦＥＴ４がオンする。
【０００４】この整流ＦＥＴ４がオンすると、転流ＦＥ
Ｔ９の入力容量１１→ゲート抵抗１７→整流ＦＥＴ４→
入力容量１１の経路で入力容量１１の放電電流が流れ、
抵抗１７と容量１１の時定数で定まる速度で転流ＦＥＴ
９のゲート電位がソース電位（二次側ＧＮＤ）に対して
減少し、スレッショルド電位以下になったとき転流ＦＥ
Ｔ９がオフする。このとき、主トランス２の二次巻線→
チョークコイル１４→コンバータの負荷→整流ＦＥＴ４
→主トランス２の二次巻線の経路で負荷電流が流れる。
【０００５】一方、主スイッチ３がオフすると、主トラ
ンス２の二次巻線にフライバック電圧が発生し、主スイ
ッチ３がオンしたときと同様な動作により、まず転流Ｆ
ＥＴ９がオンし、次に整流ＦＥＴ４がオフし、チョーク
コイル１４→コンバータの負荷→転流ＦＥＴ９→チョー
クコイル１４の経路で負荷電流が流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のフォワードコンバータのＭＯＳＦＥＴ整流回路で
は、ゲート抵抗とＦＥＴの入力容量の時定数により、整
流ＦＥＴ及び転流ＦＥＴの動作が主スイッチの動作より
も遅れ、整流ＦＥＴ及び転流ＦＥＴのオンが遅れるほ
ど、ＦＥＴの寄生ダイオードのオン時間が増加すること
によるリカバリィ損失が増加し、一方、整流ＦＥＴ及び
転流ＦＥＴのオフが遅れるほど、主トランス二次巻線の
短路時間が増加し、効率が大きく低下するという問題点
があった。
【０００７】本発明は以上の点に鑑み、このような問題
点を解決するためになされたもので、フォワードコンバ
ータのＭＯＳＦＥＴ整流回路において、整流ＦＥＴ及び
転流ＦＥＴの動作が主スイッチよりも遅れることにより
効率が低下するのを防ぐことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のフォワードコンバータのＭＯＳＦＥＴ整流回
路は、整流ＦＥＴのゲートと転流ＦＥＴのドレイン間及
び転流ＦＥＴのゲートと整流ＦＥＴのドレイン間にそれ
ぞれ駆動素子として抵抗の代わりにコンデンサを接続
し、さらに、整流ＦＥＴのゲートとソース間及び転流Ｆ
ＥＴのゲートとソース間にそれぞれ抵抗を接続するとと
もに、ＦＥＴのオン抵抗損失と駆動損失との合計が最小
となるようにコンデンサの容量を選定したものである。
【０００９】
【作用】したがって本発明によれば、整流ＦＥＴ及び転
流ＦＥＴのゲート・ソース間電圧波形を立ち上がり，立
ち下がりの急速な交流電圧波形にできるので、これら整
流ＦＥＴ，転流ＦＥＴの動作が主スイッチの動作とほぼ
同期し、動作の遅れによる効率低下を防ぐことができ
る。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明によるフォワードコンバータのＭＯＳ
ＦＥＴ整流回路の一実施例を示す回路図である。この実
施例において図２に示した従来例のものと異なる点は、
２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴ４，９のソースが共通で
ある直列回路をＦＥＴ４，９のドレインが接続されるよ
うに主トランス２の二次巻線と並列に接続し、転流ＦＥ
Ｔ９のドレインとソース間にチョークコイル１４と出力
コンデンサ１５から構成される出力フィルタ回路の入力
を接続する。そして、整流ＦＥＴ４のゲートと転流ＦＥ
Ｔ９のドレイン間及び転流ＦＥＴ９のゲートと整流ＦＥ
Ｔ４のドレイン間にそれぞれゲートコンデンサ７，１２
を接続し、さらに、整流ＦＥＴ４のゲートとソース間及
び転流ＦＥＴ９のゲートとソース間にそれぞれ抵抗８，
１３を接続していることである。なお、図中同一符号は
同一または相当部分を示している。
【００１１】次に上記実施例回路の動作を図３，図４を
用いて説明する。図３(a)及び(b)はそれぞれ図１，図２
の整流ＦＥＴ４のゲート・ソース間電圧波形、図４(a)
及び(b)はそれぞれ図１，図２の転流ＦＥＴ９のゲート
・ソース間電圧波形である。ここで、主スイッチ３がオ
ンのときの主トランス２の二次巻線電圧のピーク値をＥ
1 、整流ＦＥＴ４のゲートコンデンサ７の容量をＣg1、
整流ＦＥＴ４の入力容量６をＣi1 、整流ＦＥＴ４のゲ
ート・ソース間抵抗８の抵抗値をＲ1とすると、整流Ｆ
ＥＴ４のゲート・ソース間電圧波形は図３(a) のような
交流電圧波形となり、整流ＦＥＴ４の入力容量６には急
速に充放電電流が流れ、ゲート・ソース間電圧の立ち上
がり，立ち下がりは図３(b) の従来例のものに比して急
速となり、整流ＦＥＴ４はすばやく動作する。
【００１２】但し、図３(a)中符号２１は本実施例にお
ける時定数Ｒ1（Ｃg1＋Ｃi1）の充電曲線を、２２は同
じく時定数Ｒ1（Ｃg1＋Ｃi1）の放電曲線を示し、記号
ＴON は一周期Ｔの主スイッチ３のオン期間を示してい
る。また図３(b) 中符号２３，２４は従来例による時定
数Ｒg1Ｃi1の充電曲線，時定数Ｒg1Ｃi1の放電曲線を示
している。
【００１３】一方、主スイッチ３がオフのときの主トラ
ンス２の二次巻線のフライバック電圧のピーク値をＥ
2 、転流ＦＥＴ９のゲートコンデンサ１２の容量を
Ｃg2、転流ＦＥＴ９の入力容量１１をＣi2、転流ＦＥＴ
９のゲート・ソース間抵抗１３の抵抗値をＲ2とする
と、転流ＦＥＴ９のゲート・ソース間電圧波形は図４
(a)のような交流電圧波形となる。この時、主スイッチ
３がオフした瞬間に主トランス２のリーケージインダク
タンス等により主トランス２の二次巻線のフライバック
電圧は急速に立ち上がり、以後正弦波状で変化する。従
って、転流ＦＥＴ９のゲート・ソース間電圧は図４(b)
の従来例のものに比して急速に立ち上がり、この転流Ｆ
ＥＴ９はすばやくオンし、その後主スイッチ３がオンす
る以前でゲート・ソース間電圧は負となり、転流ＦＥＴ
９はオフとなる。
【００１４】以上より、本実施例によると整流及び転流
ＦＥＴ４，９の動作は主スイッチ３の動作とほぼ同期
し、駆動素子として抵抗を用いた場合に比べて動作の遅
れによる効率低下を微小にすることができる。また、ゲ
ートコンデンサ７，１２の容量により、整流及び転流Ｆ
ＥＴ４，９のゲート・ソース間電圧を制御できる。つま
り、容量を大きくすることによりゲート・ソース間電圧
を大きくしＦＥＴのオン抵抗を小さくすることができ
る。一方、容量を小さくしＦＥＴの入力容量との合成容
量を小さくすることにより、ＦＥＴの駆動損失を小さく
することができる。従って、ＦＥＴのオン抵抗損失と駆
動損失の合計を最小とする最適な容量のゲートコンデン
サ７，１２を選ぶことにより、効率をさらに改善するこ
とができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、整流ＦＥ
Ｔのゲートと転流ＦＥＴのドレイン間及び転流ＦＥＴの
ゲートと整流ＦＥＴのドレイン間にそれぞれ駆動素子と
してコンデンサを接続し、さらに、整流ＦＥＴのゲート
とソース間及び転流ＦＥＴのゲートとソース間にそれぞ
れ抵抗を接続することにより、整流及び転流ＦＥＴのゲ
ート・ソース間電圧波形を立ち上がり，立ち下がりの急
速な交流電圧波形にすることができる。従って、整流及
び転流ＦＥＴの動作は主スイッチの動作とほぼ同期し、
動作の遅れによる効率低下を微小にすることができる。
また、ゲートコンデンサの容量により、整流及び転流Ｆ
ＥＴのゲート・ソース間電圧を制御できるので、ＦＥＴ
のオン抵抗損失と駆動損失の合計を最小とする最適な容
量のゲートコンデンサを選ぶことにより、効率をさらに
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】従来の回路図である。
【図３】(a)は図１の整流ＦＥＴ４のゲート・ソース間
電圧波形図で、(b)は図２の整流ＦＥＴ４のゲート・ソ
ース間電圧波形図である。
【図４】(a)は図１の整流ＦＥＴ９のゲート・ソース間
電圧波形図で、(b)は図２の整流ＦＥＴ９のゲート・ソ
ース間電圧波形図である。
【符号の説明】
１ 入力フィルタ回路 ２ 主トランス ３ 主スイッチ ４ 整流ＦＥＴ ５ 整流ＦＥＴの寄生ダイオード ６ 整流ＦＥＴの入力容量 ７ ゲートコンデンサ ８ ゲート・ソース間抵抗 ９ 転流ＦＥＴ １０ 転流ＦＥＴの寄生ダイオード １１ 転流ＦＥＴの入力容量 １２ ゲートコンデンサ １３ ゲート・ソース間抵抗 １４ チョークコイル １５ 出力コンデンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フォワードコンバータの二次側整流回路
    は、２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴのソースが共通であ
    る直列回路をその２つのＦＥＴのドレインが接続される
    ように主トランス二次巻線と並列に接続し、この転流Ｆ
    ＥＴのドレインとソース間に出力フィルタ回路の入力を
    接続し、かつ整流ＦＥＴのゲートと転流ＦＥＴのドレイ
    ン間及び転流ＦＥＴのゲートと整流ＦＥＴのドレイン間
    にそれぞれコンデンサを接続し、さらに整流ＦＥＴのゲ
    ートとソース間及び転流ＦＥＴのゲートとソース間にそ
    れぞれ抵抗を接続し、コンデンサの容量はＦＥＴのオン
    抵抗損失と駆動損失との合計が最小となる容量が選定さ
    れることを特徴とするフォワードコンバータのＭＯＳＦ
    ＥＴ整流回路。
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