JP2821514B2 - Switching circuit - Google Patents

Switching circuit

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JP2821514B2
JP2821514B2 JP3112607A JP11260791A JP2821514B2 JP 2821514 B2 JP2821514 B2 JP 2821514B2 JP 3112607 A JP3112607 A JP 3112607A JP 11260791 A JP11260791 A JP 11260791A JP 2821514 B2 JP2821514 B2 JP 2821514B2
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寛 小林
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株式会社電設
寛 小林
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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、電力のスイッチングに
おける過渡現象による損失を低減するスイッチング回路
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching circuit for reducing a loss due to a transient phenomenon in power switching.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スイッチングレギュレータ、DC
−DCコンバータ、インバータ等の高速度スイッチング
に用いられるパワーMOS型FETやサイリスタ等のス
イッチング素子は、導通時には素子を通過する電流は大
きいが、素子内における電圧降下は微小である。また、
遮断時には素子に加わる電圧は大きいが、素子を通過す
る電流は微小である。このため、制御する電力と比較し
て素子自体での損失電力は小さく、発熱量が少ないため
に小型軽量である。
2. Description of the Related Art Conventionally, switching regulators, DC
A switching element such as a power MOSFET or a thyristor used for high-speed switching such as a DC converter and an inverter has a large current passing through the element when conducting, but a small voltage drop in the element. Also,
At the time of cutoff, the voltage applied to the element is large, but the current passing through the element is small. For this reason, the power loss in the element itself is smaller than the power to be controlled, and the device is small and light because of a small amount of heat generation.

【0003】このようなスイッチング素子をリアクタン
ス成分を有する素子と組合わせることにより、抵抗器や
パワートランジスタに代えて用いることができ、しかも
電力を熱として捨てることなく制御ができるため、抵抗
器を用いた電流制限器だけでなく、巻線型可変変圧器も
これに置き換えられつつある。更に、スイッチング素子
とリアクタンス素子或いは変圧器とを組合わせたコンバ
ータ等の装置は、スイッチング周波数を大きくすること
により、使用されているリアクタンス素子或いは変圧器
を小型、軽量化できるため、より高いスイッチング周波
数を用いた装置が次々に開発されている。
[0003] By combining such a switching element with an element having a reactance component, it can be used in place of a resistor or a power transistor, and can be controlled without discarding power as heat. Not only current limiters, but also wound-type variable transformers are being replaced. Furthermore, a device such as a converter in which a switching element and a reactance element or a transformer are combined can increase the switching frequency, thereby reducing the size and weight of the reactance element or the transformer being used. Devices using are being developed one after another.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チング素子の動作には導通時と遮断時の切換時に過渡期
間が存在する。例えば、MOS型FETが導通から遮断
に移行する際には、図18に示すように、ドレイン電流
Idが減少を始める時刻t1に、ドレイン・ソース間電圧Vd
s が上昇し始め、ドレイン・ソース間電圧Vds が最高値
に達する時刻t2にドレイン電流Idが零になるため、時刻
t1から時刻t2の間にこのMOS型FET内で熱となる電
力損失Pswoffが生ずる。この電力損失Pswoffはドレイン
・ソース間電圧Vds とドレイン電流Idの積を時刻t1から
時刻t2まで時間で積分したものと等しい。
However, in the operation of the switching element, there is a transient period when switching between conduction and interruption. For example, when the MOSFET switches from conduction to interruption, as shown in FIG.
At time t1 when Id starts decreasing, the drain-source voltage Vd
s starts to rise and the drain current Id becomes zero at time t2 when the drain-source voltage Vds reaches the maximum value.
Between time t1 and time t2, a power loss Pswoff which becomes heat in the MOSFET occurs. This power loss Pswoff is equal to the product of the product of the drain-source voltage Vds and the drain current Id integrated over time from time t1 to time t2.

【0005】また、遮断から導通に移行する際には、図
19に示すようにドレイン電流Idの増加と同時にドレイ
ン・ソース間電圧Vds が減少する。これらが始まる時刻
t3から終わる時刻t4まで、ドレイン電流Idとドレインソ
ース間電圧Vds の積を積分した値が、導通に移行する際
の電力損失Pswon である。従って、スイッチング損失Ps
w はPsw =Pswon +Pswoffとなり、1周期ごとにPsw の
損失を生ずることになる。このため、スイッチング周波
数が高くなると、スイッチング素子での損失が大きくな
り小型化が困難となる。
Further, when the transition from interruption to conduction occurs, the drain-source voltage Vds decreases at the same time as the drain current Id increases, as shown in FIG. The time at which these begin
The value obtained by integrating the product of the drain current Id and the drain-source voltage Vds from time t3 to time t4 is the power loss Pswon at the time of transition to conduction. Therefore, the switching loss Ps
w becomes Psw = Pswon + Pswoff, and a loss of Psw occurs every cycle. For this reason, when the switching frequency increases, the loss in the switching element increases, and miniaturization becomes difficult.

【0006】この損失を減少するため、DC−DCコン
バータなどでは、トランスの1次巻線に電力を供給する
回路を共振回路とし、共振によってスイッチング素子に
流れる電流が零又は電圧降下が零となる時にスイッチン
グ素子の状態を切換える方式の所謂共振コンバータの使
用が主流となりつつある。しかし、共振を用いること
で、取り出す電力よりはるかに大きな電力を回路内で扱
う必要が生ずるため、各素子の定格が大きくなるという
問題や、高度な制御技術が要求される等の問題がある。
In order to reduce this loss, in a DC-DC converter or the like, a circuit for supplying power to a primary winding of a transformer is a resonance circuit, and the current flowing through the switching element due to resonance becomes zero or the voltage drop becomes zero. The use of a so-called resonant converter, which switches the state of a switching element at times, is becoming mainstream. However, the use of resonance requires that power much larger than the power to be extracted must be handled in the circuit. Therefore, there are problems such as an increase in the rating of each element and a need for advanced control technology.

【0007】本発明の目的は、上述の欠点を解消し、ス
イッチング素子におけるスイッチング時の過渡現象に伴
う損失を低減するスイッチング回路を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a switching circuit which solves the above-mentioned disadvantages and reduces a loss caused by a transient phenomenon at the time of switching in a switching element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係るスイッチング回路は、PN接合面を挟
むP、N各領域に不純物濃度を略ステップ状に高くした
高濃度部分を薄く形成すると共にこれらの両側に電極面
を形成し、前記P領域、N領域の前記高濃度部分と電極
面との間に、不純物濃度を前記高濃度部分よりも十分に
低くした低濃度部分を形成し、電圧対接合容量特性が前
記高濃度部分と低濃度部分の境界に相当する閾値におい
て急激に変化するようにした電荷制限ダイオードを、ス
イッチング素子と並列に接続したことを特徴とする。
A switching circuit according to the present invention for achieving the above-mentioned object has a high-concentration portion in which P and N regions sandwiching a PN junction surface have an impurity concentration increased in a substantially step-like manner. And forming an electrode surface on both sides thereof, and forming a low concentration portion having an impurity concentration sufficiently lower than the high concentration portion between the high concentration portion of the P region and the N region and the electrode surface. A charge limiting diode whose voltage-to-junction capacitance characteristic rapidly changes at a threshold corresponding to the boundary between the high-concentration portion and the low-concentration portion is connected in parallel with the switching element.

【0009】[0009]

【作用】上述の構成を有するスイッチング回路は、オン
からオフへのスイッチング時に、回路のインダクタンス
に起因する慣性電流がPN接合ダイオードの接合容量に
吸収されるため、スイッチング素子に加わる電圧の上昇
が遅れ、スイッチング素子における電力損失が少ない。
In the switching circuit having the above-described configuration, the inertia current due to the inductance of the circuit is absorbed by the junction capacitance of the PN junction diode when switching from on to off, so that the rise in the voltage applied to the switching element is delayed. Power loss in the switching element is small.

【0010】[0010]

【実施例】本発明を図1〜図17に図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。図1は本発明で使用する電荷制限
ダイオード1の構成図を示し、この電荷制限ダイオード
1はPN接合ダイオードの一種であり、中心部において
PN接合が形成され、両側に電極が取り付けられた半導
体から成っている。PN接合の接合面2はほぼ平面とな
っており、接合面2の両側は不純物濃度がほぼ同程度に
対称的に略ステップ状に高くされ、厚さが例えば0.1
μm程度の内層3、4が形成され、境界面5、6を挟ん
で、その外側は不純物濃度がほぼ同程度に一様に低く、
厚さが数μm程度の中間層7、8が形成されている。中
間層7、8の外側には、オーム性接触を実現するために
不純物濃度を特に高くした外層9、10を挟んで、電極
11、12が設けられている。内層3、中間層7、外層
9は何れもP型半導体であり、内層4、中間層8、外層
10はN型半導体である。従って、電極11がアノード
1a、電極12がカソード1kとなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 shows a configuration diagram of a charge limiting diode 1 used in the present invention. This charge limiting diode 1 is a kind of a PN junction diode, and is formed from a semiconductor having a PN junction formed at the center and electrodes attached to both sides. Made up of The junction surface 2 of the PN junction is substantially flat, and the both sides of the junction surface 2 are symmetrically increased in substantially the same step with substantially the same impurity concentration, and have a thickness of, for example, 0.1.
Inner layers 3 and 4 having a thickness of about μm are formed.
Intermediate layers 7 and 8 having a thickness of about several μm are formed. Electrodes 11 and 12 are provided outside the intermediate layers 7 and 8 with the outer layers 9 and 10 having a particularly high impurity concentration interposed therebetween to realize ohmic contact. The inner layer 3, the intermediate layer 7, and the outer layer 9 are all P-type semiconductors, and the inner layer 4, the intermediate layer 8, and the outer layer 10 are N-type semiconductors. Therefore, the electrode 11 becomes the anode 1a and the electrode 12 becomes the cathode 1k.

【0011】この電荷制限ダイオード1の縦断面に沿っ
た不純物濃度分布は図2に示すようになっている。ここ
で、X5は内層3と中間層7との境界面5の座標、X2は接
合面2の座標、X6は内層4と中間層8との境界面6の座
標であり、縦軸は不純物濃度を示している。
FIG. 2 shows an impurity concentration distribution along a vertical section of the charge limiting diode 1. Here, X5 is the coordinates of the boundary surface 5 between the inner layer 3 and the intermediate layer 7, X2 is the coordinates of the bonding surface 2, X6 is the coordinate of the boundary surface 6 between the inner layer 4 and the intermediate layer 8, and the vertical axis is the impurity concentration. Is shown.

【0012】この電荷制限ダイオード1に逆方向電圧Vr
を印加すると、電圧Vrが十分小さい時には接合面2を中
心に電圧Vrの平方根に比例した厚さの空乏層が内層3、
4内に生ずるが、空乏層の厚さはまた不純物濃度の平方
根に反比例するので、空乏層が境界面5、6の外側に達
すると印加電圧の増加に対する空乏層の拡がり方は急に
なる。このとき、空乏層中のN型領域はドナーイオンが
多いためにプラスに帯電し、P型領域はアクセプタイオ
ンが多いためにマイナスに帯電しているので、このダイ
オード1はコンデンサと見做すことができる。
A reverse voltage Vr is applied to the charge limiting diode 1.
When the voltage Vr is sufficiently small, a depletion layer having a thickness proportional to the square root of the voltage Vr is formed around the junction surface 2 when the voltage Vr is sufficiently small.
4, the thickness of the depletion layer is also inversely proportional to the square root of the impurity concentration. Therefore, when the depletion layer reaches the outside of the boundary surfaces 5, 6, the expansion of the depletion layer with an increase in the applied voltage becomes sharp. At this time, the N-type region in the depletion layer is positively charged due to the large amount of donor ions, and the P-type region is negatively charged due to the large amount of acceptor ions. Can be.

【0013】そして、電荷制限ダイオード1に印加した
逆方向電圧Vrとダイオード1の接合容量Cjの関係は図3
に示す特性図のようになる。即ち、電圧Vrが増加すると
容量Cjは減少し、その減少の割合は一部で不連続に変化
する。空乏層の厚さが内層3、4の厚さに等しくなる電
圧を閾値電圧Vth とすると、電圧Vrの増加につれてVr<
Vth では容量Cjは少しずつ減少するが、Vr=Vth におい
て減少の割合が急増し、Vr>Vth では容量Cjは最初は急
激に減少し、逆方向電圧Vrの増加につれて容量Cjの減少
の割合は零に近付く。
The relationship between the reverse voltage Vr applied to the charge limiting diode 1 and the junction capacitance Cj of the diode 1 is shown in FIG.
The characteristic diagram shown in FIG. That is, when the voltage Vr increases, the capacitance Cj decreases, and the rate of the decrease changes partly discontinuously. Assuming that a voltage at which the thickness of the depletion layer is equal to the thickness of the inner layers 3 and 4 is a threshold voltage Vth, as the voltage Vr increases, Vr <
At Vth, the capacitance Cj decreases little by little, but at Vr = Vth, the rate of decrease sharply increases. When Vr> Vth, the capacitance Cj decreases rapidly at first, and the rate of decrease of the capacitance Cj as the reverse voltage Vr increases. Approaches zero.

【0014】電荷制限ダイオード1は逆方向電圧を印加
すると充電され、電荷量が一定値Qo を超えると、電圧
が急激に立ち上がり、充電される電荷量がほぼ一定値Q
o に制限されるという特性を有し、電荷量Qo は、Qo
=eNXSから定まる。ただし、Sは接合面の面積、N
は内層3、4での不純物濃度つまりN領域でのアクセプ
タイオン濃度及びP領域でのドナーイオン濃度であり、
Xは内層3、4のそれぞれの厚さである。そして、境界
面5、6での不純物濃度の変化はできるだけ大きくかつ
鋭く変化する方が、電荷制限特性は急峻になる。
The charge limiting diode 1 is charged when a reverse voltage is applied, and when the charge amount exceeds a certain value Qo , the voltage rises sharply and the charged charge amount becomes almost constant value Qo.
o , and the charge amount Q o is Q o
= ENXS. Here, S is the area of the joint surface, N
Is the impurity concentration in the inner layers 3 and 4, that is, the acceptor ion concentration in the N region and the donor ion concentration in the P region.
X is the thickness of each of the inner layers 3 and 4. The change in the impurity concentration at the boundary surfaces 5 and 6 is as large and sharp as possible, and the charge limiting characteristic becomes steeper.

【0015】なお、上述の実施例では電荷制限ダイオー
ド1の電極11、12の内側に、不純物濃度の特に高い
層9、10を設けたが、オーム性接触が得られればこれ
らを除いたものとしてもよい。また、薄層3、4又は層
7、8は互いに濃度が等しくなくてもよい。また、薄層
3、4の厚さは必ずしも等しくなくてもよい。ただし、
接合容量Cjの初期値を大きくするには等しくすることが
有効と考えられる。
In the above-described embodiment, the layers 9 and 10 having a particularly high impurity concentration are provided inside the electrodes 11 and 12 of the charge limiting diode 1. However, if the ohmic contact is obtained, these layers are excluded. Is also good. Also, the thin layers 3, 4 or the layers 7, 8 need not have equal concentrations. Further, the thicknesses of the thin layers 3 and 4 do not necessarily have to be equal. However,
It is considered effective to increase the initial value of the junction capacitance Cj by making them equal.

【0016】図4はこの電荷制限ダイオード1を用いた
遅延回路を示し、入力電圧Vin は抵抗Rを介してダイオ
ード1のカソード1kに印加されるように接続され、出
力電圧Voutはダイオード1から直接取り出すよう接続さ
れていて、ダイオード1のアノード1aが共通端子GND
に接地されている。入力電圧Vin として、ダイオード1
の閾値電圧Vth に比べて充分に大きい電圧Vを図5に示
すようにステップ状に入力すると、一定の遅延時間Trの
後に出力電圧Voutは急激に立ち上がって電圧Vに達す
る。この遅延時間Trは近似的にはTr≒RQo /Vで表さ
れる。
FIG. 4 shows a delay circuit using the charge limiting diode 1. The input voltage Vin is connected to the cathode 1k of the diode 1 via a resistor R, and the output voltage Vout is directly output from the diode 1. The anode 1a of the diode 1 is connected to the common terminal GND.
Grounded. Diode 1 as input voltage Vin
When a voltage V that is sufficiently larger than the threshold voltage Vth is input in a step-like manner as shown in FIG. 5, the output voltage Vout rapidly rises and reaches the voltage V after a certain delay time Tr. This delay time Tr is approximately represented by Tr ≒ RQ o / V.

【0017】図6は別の遅延回路を示し、ダイオード1
を介して抵抗Rに入力電圧Vin が印加されるように接続
され、ダイオード1のカソード1kが入力側に接続さ
れ、抵抗Rから直接に出力電圧Voutが取り出されるよう
になっている。この回路にステップ状に電圧Vを印加す
ると、図7に示すように出力電圧Voutは同時に電圧Vに
立ち上がり、遅延時間Trの後に急速に立ち下がる。
FIG. 6 shows another delay circuit, in which a diode 1
Is connected so that the input voltage Vin is applied to the resistor R, the cathode 1k of the diode 1 is connected to the input side, and the output voltage Vout is directly extracted from the resistor R. When the voltage V is applied to this circuit in a step-like manner, the output voltage Vout rises to the voltage V at the same time as shown in FIG. 7, and falls rapidly after the delay time Tr.

【0018】このように、この電荷制限ダイオード1は
充電電荷が所定の電荷量Qo に達すると急激に充電電流
が減少するため、スイッチング特性を伴った遅延動作を
実現することができる。このスイッチング特性はデジタ
ル電子回路の動作を確実にすることに有効であり、デジ
タル回路を含むICの中に遅延素子として使用すること
もできる。
As described above, since the charge current of the charge limiting diode 1 rapidly decreases when the charge reaches a predetermined charge Qo , a delay operation with switching characteristics can be realized. This switching characteristic is effective in ensuring the operation of the digital electronic circuit, and can be used as a delay element in an IC including the digital circuit.

【0019】図8は図4の回路の抵抗Rをインダクタン
スLに置き換えたもので、遅延時間Tr' はTr' ≒(2Q
o L/V)1/2 で表される。この回路では、図9に示す
ようにステップ状に電圧Vとなる入力電圧Vin を印加す
ると、遅延時間Tr' 後に出力電圧Voutは急激に立ち上が
り、かなり高いオーバーシュートのピークを生じた後に
電圧Vに落ち着く。
FIG. 8 shows the circuit of FIG. 4 in which the resistance R is replaced by an inductance L, and the delay time Tr ′ is Tr ′ ≒ (2Q
o L / V) 1/2 . In this circuit, as shown in FIG. 9, when the input voltage Vin which becomes the voltage V in a step-like manner is applied, the output voltage Vout rises rapidly after the delay time Tr ', and after a considerably high overshoot peak is generated, the output voltage Vout is changed to the voltage V. Calm down.

【0020】次に、電荷制限ダイオード1の能動回路中
での用い方を説明する。図10は他励型の半波部分共振
DC−DCコンバータの主要部を示し、主スイッチング
素子としてMOS型FET20を用い、そのドレイン2
0dとソース20sの間に、電荷制限ダイオード1が並
列に接続され、磁気ヒステリシス特性が角形の環状コア
に導線を通した飽和リアクタ21がこれらに直列に接続
されている。
Next, how to use the charge limiting diode 1 in an active circuit will be described. FIG. 10 shows a main part of a separately excited half-wave partial resonance DC-DC converter, in which a MOS type FET 20 is used as a main switching element and its drain 2
The charge limiting diode 1 is connected in parallel between 0d and the source 20s, and a saturation reactor 21 having a square magnetic core with a magnetic hysteresis characteristic passed through a conducting wire is connected in series to these.

【0021】電荷制限ダイオード1はアノード1aがソ
ース20sに結線され、カソード1kとドレイン20d
は飽和リアクタ21を介してトランス22の1次巻線2
2aの終端に接続されている。また、1次巻線22aの
終端はダイオード23とクランプコンデンサ24を介し
てソース20sに接続され、ダイオード23のアノード
側が1次巻線22aに結線されている。ドレイン20d
には飽和リアクタ21と1次巻線22aを介して直流電
源26の正極が接続され、ソース20sに直流電源26
の負極が接続され、ゲート20gとソース20sの間に
加える電圧によりFET20がスイッチング動作する。
The charge limiting diode 1 has an anode 1a connected to a source 20s, a cathode 1k and a drain 20d.
Is the primary winding 2 of the transformer 22 via the saturation reactor 21
2a. The terminal of the primary winding 22a is connected to the source 20s via the diode 23 and the clamp capacitor 24, and the anode side of the diode 23 is connected to the primary winding 22a. Drain 20d
Is connected to a positive electrode of a DC power supply 26 via a saturation reactor 21 and a primary winding 22a.
And the FET 20 performs a switching operation by a voltage applied between the gate 20g and the source 20s.

【0022】クランプコンデンサ24のダイオード23
側がトランス22のもう1つの1次巻線であるリセット
巻線22bと、もう1つのMOS型FET27を介して
直流電源26の正極に接続されていて、FET27のド
レイン27dがリセット巻線22bの巻き始めに結線さ
れ、ソース27sが直流電源26の正極に結線されてい
る。そして、FET20のゲート20gとFET27の
ゲート27gには、互いに逆相の制御信号が印加される
ようになっている。
Diode 23 of clamp capacitor 24
The reset winding 22b whose side is another primary winding of the transformer 22 is connected to the positive electrode of the DC power supply 26 through another MOS-type FET 27, and the drain 27d of the FET 27 is connected to the reset winding 22b. The connection is made first, and the source 27 s is connected to the positive electrode of the DC power supply 26. Control signals having phases opposite to each other are applied to the gate 20g of the FET 20 and the gate 27g of the FET 27.

【0023】トランス22にはギャップ入りの鉄心が用
いられており、2次巻線22cには平滑回路が接続され
ている。即ち、2次巻線22cの巻き始めにはダイオー
ド28のアノードが接続され、終端にはダイオード29
のアノードと負極出力端子30及びコンデンサ31の負
極が接続されている。そして、ダイオード28、29の
カソードは共にチョークコイル32の一端に結線され、
チョークコイル32の他端は正極出力端子33及びコン
デンサ31の正極に接続している。
An iron core with a gap is used for the transformer 22, and a smoothing circuit is connected to the secondary winding 22c. That is, the anode of the diode 28 is connected to the winding start of the secondary winding 22c, and the diode 29 is
Are connected to the negative electrode output terminal 30 and the negative electrode of the capacitor 31. The cathodes of the diodes 28 and 29 are both connected to one end of the choke coil 32,
The other end of the choke coil 32 is connected to the positive output terminal 33 and the positive electrode of the capacitor 31.

【0024】定常状態においては、FET20がオンに
なると1次巻線22aを通ってFET20にドレイン電
流Idが流れ始める。このとき、図11に示すように、飽
和リアクタ21の環状コアが飽和するまでの僅かな時間
だけ、ドレイン電流Idは極めて緩慢に増加し、この間に
ソース20sとドレイン20dの間の抵抗値がほぼ零ま
で降下するため、FET20のオフからオンへの過渡期
間の電力損失は小さい。
In a steady state, when the FET 20 is turned on, a drain current Id starts flowing through the primary winding 22a to the FET 20. At this time, as shown in FIG. 11, the drain current Id increases very slowly only for a short time until the annular core of the saturation reactor 21 is saturated, and during this time, the resistance value between the source 20s and the drain 20d is substantially reduced. Since it drops to zero, the power loss during the transition from FET off to on is small.

【0025】飽和リアクタ21に流れる電流Idが或る一
定値Ith まで増加すると、環状コアが飽和するためイン
ダクタンスが小さくなり、FET20及び1次巻線22
aに流れる電流は急増する。このとき、2次巻線22c
に誘起される電圧はダイオード28の順方向になるた
め、電流がチョークコイル32を通ってコンデンサ31
に充電され、また負荷RLにも流れる。FET20がオン
からオフに切換わる際にも、クランプコンデンサ24の
電圧は殆ど降下しないため、それまでのドレイン20d
とソース20s間の電圧Vds の最大値にほぼ等しい電圧
Vcになっている。
When the current Id flowing through the saturation reactor 21 increases to a certain constant value Ith, the annular core saturates, the inductance decreases, and the FET 20 and the primary winding 22
The current flowing through a rapidly increases. At this time, the secondary winding 22c
Is induced in the forward direction of the diode 28, the current flows through the choke coil 32 and the capacitor 31
, And also flows to the load RL. When the FET 20 is switched from on to off, the voltage of the clamp capacitor 24 hardly drops, so that the drain 20d
Voltage approximately equal to the maximum value of the voltage Vds between the source and the source 20s
Vc.

【0026】FET20がオンの状態では、ドレイン2
0dとソース20s間の抵抗値はほぼ零であり、時刻t1
から時刻t2までのオフになる過渡期間には徐々にこの抵
抗値が上昇してゆく。これは、FET20の図示しない
ゲート電極の直下に生じていた逆転層中のキャリアがゲ
ート電圧の低下に伴って拡散し消失するためである。こ
のとき、電荷制限ダイオード1はコンデンサとして作用
し、1次巻線22aからの電流を分流するため、図12
に示すように電圧Vds つまり電圧Vrは閾値電圧Vth に達
するまではあまり急速には上昇しない。
When the FET 20 is on, the drain 2
The resistance value between 0d and the source 20s is almost zero, and at time t1
This resistance value gradually increases during a transitional period from the time t2 to the time t2 when the transistor is turned off. This is because carriers in the inversion layer generated immediately below the gate electrode (not shown) of the FET 20 diffuse and disappear with a decrease in gate voltage. At this time, the charge limiting diode 1 acts as a capacitor and shunts the current from the primary winding 22a.
As shown in (2), the voltage Vds, that is, the voltage Vr, does not rise very rapidly until it reaches the threshold voltage Vth.

【0027】この間に、FET20のキャリアの拡散が
行われ、ドレイン20dとソース20s間の抵抗値が高
くなる。電荷制限ダイオード1は過渡期間の終わる頃に
電圧Vrが閾値Vth に達し、その直後の時刻t2には電圧Vr
は急激に上昇し、電圧Vcに達する。このため、ダイオー
ド23を通してクランプコンデンサ24に1次巻線22
aからの電流が流れ込む。
During this time, carriers are diffused in the FET 20, and the resistance between the drain 20d and the source 20s increases. At the end of the transition period, the voltage Vr reaches the threshold Vth at the end of the transition period.
Rises sharply and reaches the voltage Vc. Therefore, the primary winding 22 is connected to the clamp capacitor 24 through the diode 23.
The current from a flows in.

【0028】次に、FET27がオンになると、始めの
うちはリセット巻線22bに生じた誘導起電力により電
流は殆ど流れないが、1次巻線22aの電流が減少して
起電力が小さくなると、クランプコンデンサ24からリ
セット巻線22bを通ってリセット電流が流れ始める。
このとき、2次巻線22cには起電力が生じても、ダイ
オード28が逆極性のため電流が流れず、チョークコイ
ル32の慣性電流がフライホイールダイオード29を通
ってコンデンサ31に充電される。
Next, when the FET 27 is turned on, at first, almost no current flows due to the induced electromotive force generated in the reset winding 22b, but when the current in the primary winding 22a decreases and the electromotive force decreases. , A reset current starts to flow from the clamp capacitor 24 through the reset winding 22b.
At this time, even if an electromotive force is generated in the secondary winding 22c, no current flows because the diode 28 has the opposite polarity, and the capacitor 31 is charged with the inertial current of the choke coil 32 through the flywheel diode 29.

【0029】FET27がオフになると1次巻線22a
に起電力が生じ、FET20に逆電圧が加わるが、並列
に接続された電荷制限ダイオード1に充電された電荷の
放電と、電荷制限ダイオード1に順方向電流が流れるこ
とにより高電圧にはならない。このとき、飽和リアクタ
21は逆電流によってコアのヒステリシスがリセットさ
れる。次に、FET20がオンになるため、1次巻線2
2aに電流が流れ始める。
When the FET 27 is turned off, the primary winding 22a
, And a reverse voltage is applied to the FET 20, but the voltage does not become high due to the discharge of the charges charged in the charge limiting diode 1 connected in parallel and the forward current flowing through the charge limiting diode 1. At this time, the hysteresis of the core of the saturation reactor 21 is reset by the reverse current. Next, since the FET 20 is turned on, the primary winding 2
Current starts to flow through 2a.

【0030】このような回路においては、FET20の
オンからオフへの過渡期間に電圧Vds が低く保たれ、ま
たオフからオンへの過渡期間に電流が殆ど流れないた
め、FET20でのスイッチング損失Psw は極めて少な
い。
In such a circuit, the voltage Vds is kept low during the transition period of the FET 20 from ON to OFF, and almost no current flows during the transition period from OFF to ON. Very few.

【0031】図13は第2の実施例の他励型の半波部分
共振DC−DCコンバータの主要部を示し、主スイッチ
ング素子としてMOS型FET20を用い、そのドレイ
ン20dに電荷制限ダイオード1のカソード1kが、ソ
ース20sにアノード1aが接続されており、ドレイン
20dには飽和リアクタ21の一端も接続されている。
ドレイン20dは飽和リアクタ21を介してトランス3
5の1次巻線35aの終端に接続されている。1次巻線
35aの巻始めには直流電源26の正極が接続され、ソ
ース20sに直流電源26の負極が接続され、ゲート2
0gとソース20sの間に加える電圧によりFET20
がスイッチング動作する。
FIG. 13 shows a main part of a separately excited half-wave partial resonance DC-DC converter according to the second embodiment, in which a MOS type FET 20 is used as a main switching element and a drain 20d of the cathode of the charge limiting diode 1 is provided. 1k, the anode 1a is connected to the source 20s, and one end of the saturation reactor 21 is also connected to the drain 20d.
The drain 20d is connected to the transformer 3 via the saturation reactor 21.
5 is connected to the end of the primary winding 35a. At the beginning of the winding of the primary winding 35a, the positive electrode of the DC power supply 26 is connected, the negative electrode of the DC power supply 26 is connected to the source 20s, and the gate 2
0g and the voltage applied between the source 20s and the FET 20
Performs a switching operation.

【0032】1次巻線35aの終端には、クランプコン
デンサ24とダイオード23が直列に接続され、ダイオ
ード23のカソードが直流電源26の負極に接続されて
いる。ダイオード23にはもう1つのMOS型FET2
7が並列に、ソース27sがダイオード23のアノード
に、ドレイン27dがカソードに接続されていて、ゲー
ト27gとソース27sの間に加える電圧によりFET
27がスイッチング動作する。FET20のゲート20
gとFET27のゲート27gには互いに逆相の制御信
号が印加されるようになっている。トランス35の2次
巻線35cには、第1の実施例と同様の構成の整流回路
及び平滑回路が接続されている。そして、使用時には負
極出力端子30と正極出力端子33に負荷RLが接続され
る。
At the end of the primary winding 35a, a clamp capacitor 24 and a diode 23 are connected in series, and the cathode of the diode 23 is connected to the negative electrode of the DC power supply 26. Another MOS type FET2 is provided in the diode 23.
7 are connected in parallel, the source 27s is connected to the anode of the diode 23, the drain 27d is connected to the cathode, and the FET is applied by a voltage applied between the gate 27g and the source 27s.
27 performs a switching operation. Gate 20 of FET 20
Control signals having phases opposite to each other are applied to the gate g and the gate 27g of the FET 27. A rectifier circuit and a smoothing circuit having the same configuration as in the first embodiment are connected to the secondary winding 35c of the transformer 35. In use, the load RL is connected to the negative output terminal 30 and the positive output terminal 33.

【0033】定常状態においては、FET20がオンに
なると1次巻線35aを通ってFET20にドレイン電
流Idが流れ始める。図11に示すように飽和リアクタ2
1が飽和するまでの僅かな時間だけ、ドレイン電流Idは
極めて緩慢に増加し、その後に環状コアが飽和するため
飽和リアクタ21のインダクタンスが小さくなり、FE
T20及び1次巻線35aに流れる電流は急増する。こ
のとき、2次巻線35cに誘起される電圧は、ダイオー
ド28の順方向になるため電流が流れ、チョークコイル
32を通ってコンデンサ31に充電され、また負荷RLに
も流れる。
In the steady state, when the FET 20 is turned on, a drain current Id starts flowing through the FET 20 through the primary winding 35a. As shown in FIG.
The drain current Id increases very slowly only for a short time until 1 is saturated, and thereafter the annular core saturates, so that the inductance of the saturation reactor 21 decreases and the FE increases.
The current flowing through T20 and the primary winding 35a increases rapidly. At this time, since the voltage induced in the secondary winding 35c is in the forward direction of the diode 28, a current flows, charges the capacitor 31 through the choke coil 32, and also flows to the load RL.

【0034】FET20がオンの状態では、ドレイン2
0dとソース20s間の抵抗値はほぼ零であり、オフに
なる時刻t1から時刻t2までの過渡期間には徐々にこの抵
抗値が上昇してゆく。このとき、電荷制限ダイオード1
はコンデンサとして働き、1次巻線35aからの電流を
分流するため、図12に示すようにドレイン・ソース間
電圧Vds は閾値Vth に達するまではあまり急速には上昇
しない。電荷制限ダイオード1は過渡期間の終わる頃に
電圧Vrが閾値Vth に達し、その直後の時刻t2には電圧Vr
は急激に上昇し電圧Vcに達する。このため、ダイオード
23を通してクランプコンデンサ24に1次巻線35a
からの電流が流れ込む。
When the FET 20 is on, the drain 2
The resistance value between 0d and the source 20s is almost zero, and this resistance value gradually increases during the transition period from the time t1 when the transistor is turned off to the time t2. At this time, the charge limiting diode 1
Acts as a capacitor and shunts the current from the primary winding 35a, so that the drain-source voltage Vds does not rise very rapidly until it reaches the threshold value Vth as shown in FIG. At the end of the transition period, the voltage Vr reaches the threshold Vth at the end of the transition period.
Rapidly rises to reach the voltage Vc. Therefore, the primary winding 35a is connected to the clamp capacitor 24 through the diode 23.
Current flows from the

【0035】次に、FET27がオンになると、始めの
うちは1次巻線35aに生じた誘導起電力によりクラン
プコンデンサ24からは電流が流れないが、1次巻線3
5aの電流が零になると、クランプコンデンサ24から
逆向きに1次巻線35aを通ってリセット電流が流れ始
める。このとき、2次巻線35cには起電力が生じて
も、ダイオード28が逆極性のため電流が流れず、チョ
ークコイル32の慣性電流がフライホイールダイオード
29を通ってコンデンサ31に充電され、同時に負荷RL
にも流れる。
Next, when the FET 27 is turned on, at first, no current flows from the clamp capacitor 24 due to the induced electromotive force generated in the primary winding 35a.
When the current of 5a becomes zero, the reset current starts to flow from the clamp capacitor 24 in the opposite direction through the primary winding 35a. At this time, even if an electromotive force is generated in the secondary winding 35c, no current flows because the diode 28 has the opposite polarity, and the inertial current of the choke coil 32 is charged in the capacitor 31 through the flywheel diode 29, and at the same time, Load RL
Also flows.

【0036】FET27がオフになると、1次巻線35
aに起電力が生じFET20に逆電圧が加わるが、並列
に接続された電荷制限ダイオード1に充電された電荷の
放電と、電荷制限ダイオード1に順方向電流が流れるこ
とにより高電圧にはならない。同時に、飽和リアクタ2
1のコアがリセットされる。次に、FET20がオンに
なるため、1次巻線35aに電流が流れ始める。
When the FET 27 is turned off, the primary winding 35
Although an electromotive force is generated in a and a reverse voltage is applied to the FET 20, a high voltage is not attained due to the discharge of the charge charged in the charge limiting diode 1 connected in parallel and the forward current flowing through the charge limiting diode 1. At the same time, the saturation reactor 2
One core is reset. Next, since the FET 20 is turned on, a current starts to flow through the primary winding 35a.

【0037】上述の2つの他励型コンバータでは、何れ
も負荷電流が流れる場合にはFET20がオフからオン
になる際に、トランス35のインダクタンスは殆ど働か
ないため、主に飽和リアクタ21によって電流の増加が
遅らされる。
In the two separately-excited converters described above, when the load current flows, the inductance of the transformer 35 hardly works when the FET 20 turns from off to on. The increase is delayed.

【0038】図14はセンタタップ型スイッチングイン
バータ回路を示し、2つのMOS型FET20、20と
センタタップ付きのトランス37を用いて、プッシュプ
ル方式により直流を絶縁された交流に変換するものの主
要部である。コアにギャップを入れていない角型特性の
トランス37には、1次巻線の両端に飽和リアクタ21
を介してそれぞれMOS型FET20、20のドレイン
20dが接続されている。飽和リアクタ21は角型磁気
ヒステリシス特性を有する環状コアに導線を通すか、或
いは導線を巻き付けたものである。
FIG. 14 shows a center-tap type switching inverter circuit, which is a main part of a DC-to-insulated AC converter by a push-pull method using two MOS FETs 20, 20 and a transformer 37 with a center tap. is there. A transformer 37 having a square characteristic without a gap in the core has a saturable reactor 21 at both ends of the primary winding.
Are connected to the drains 20d of the MOSFETs 20, 20, respectively. The saturating reactor 21 is formed by passing a conductor through or winding a conductor through an annular core having a square magnetic hysteresis characteristic.

【0039】1次巻線のセンタタップには直流電源26
の正極が接続されており、FET20、20のソース2
0sは直流電源26の負極に接続されている。そして、
2つの電荷制限ダイオード1、1がFET20、20に
1個ずつ並列に接続され、ダイオード1のアノードがソ
ース20sと、カソードがドレイン20dと結線されて
いる。また、2つのFET20、20ではゲート20g
とソース20sの間に、互いに逆相の制御信号が信号源
38、39から印加されるようになっており、トランス
37の2次巻線から直流電源26と絶縁された交流電圧
を得るようになっている。
A DC power supply 26 is connected to the center tap of the primary winding.
Are connected to the source 2 of the FET 20, 20.
0s is connected to the negative electrode of the DC power supply 26. And
The two charge limiting diodes 1 and 1 are connected in parallel to the FETs 20 and 20 one by one, and the anode of the diode 1 is connected to the source 20s and the cathode is connected to the drain 20d. In addition, the gate 20 g of the two FETs 20 and 20 is used.
And the source 20 s, control signals having phases opposite to each other are applied from the signal sources 38 and 39 so that an AC voltage insulated from the DC power supply 26 is obtained from the secondary winding of the transformer 37. Has become.

【0040】この回路では、2つのFET20、20は
交互に同じ動作を行うので、一方について動作を説明す
る。先ず、一方のFET20がオンの状態ではドレイン
20dとソース20s間の抵抗値はほぼ零であり、オフ
になる過渡期間においては徐々にこの抵抗値が上昇して
ゆく。このとき、電荷制限ダイオード1がコンデンサと
してトランス37からの電流を吸収するため、図12に
示すようにドレイン・ソース間電圧Vds はあまり急速に
は上昇しない。過渡期間の終わる頃に閾値Vthに達し、
その直後の時刻t2には急激に上昇し、電源電圧を超えて
オーバーシュートを起こすが、キャリアが殆ど消失して
いるためドレイン電流Idは殆ど流れない。
In this circuit, since the two FETs 20 and 20 perform the same operation alternately, the operation of one will be described. First, when one FET 20 is on, the resistance between the drain 20d and the source 20s is almost zero, and gradually increases during a transition period when the FET 20 is off. At this time, since the charge limiting diode 1 absorbs the current from the transformer 37 as a capacitor, the drain-source voltage Vds does not increase very rapidly as shown in FIG. At the end of the transition period, the threshold Vth is reached,
Immediately after that, at time t2, the voltage suddenly rises and exceeds the power supply voltage, causing overshoot. However, since the carriers have almost disappeared, the drain current Id hardly flows.

【0041】次に、トランス37の1次巻線を通して電
荷制限ダイオード1が放電し、この電流により飽和リア
クタ21の環状コアがリセットされる。更に、回路の動
作状態によってはトランス37の慣性電流により、電荷
制限ダイオード1が放電を終えた後に電荷制限ダイオー
ド1の電圧が逆向きになる。しかし、電荷制限ダイオー
ド1の順方向電圧であるため、電荷制限ダイオード1が
導通し、電荷が蓄積しないためリンギングが生ずること
はない。
Next, the charge limiting diode 1 is discharged through the primary winding of the transformer 37, and this current resets the annular core of the saturation reactor 21. Further, depending on the operation state of the circuit, the voltage of the charge limiting diode 1 is reversed after the discharge of the charge limiting diode 1 due to the inertial current of the transformer 37. However, since the voltage is the forward voltage of the charge limiting diode 1, the charge limiting diode 1 conducts and no charge is accumulated, so that ringing does not occur.

【0042】ここで、ゲート20gに正電圧が印加され
ると、FET20はオフからオンに切換わって電荷制限
ダイオード1は放電され、同時に直流電源26からトラ
ンス37を通ってFET20にドレイン電流Idが流れ始
める。このとき、図11に示すように、飽和リアクタ2
1の環状コアが飽和するまでの僅かな時間だけ、ドレイ
ン電流Idは徐々に増加し、この間にソース20sとドレ
イン20dの間の抵抗値がほぼ零まで下がる。このた
め、FET20のオフからオンへの過渡期間の電力損失
は小さい。
Here, when a positive voltage is applied to the gate 20g, the FET 20 is switched from off to on, and the charge limiting diode 1 is discharged. At the same time, a drain current Id flows from the DC power supply 26 through the transformer 37 to the FET 20. Start flowing. At this time, as shown in FIG.
The drain current Id gradually increases only for a short time until one annular core saturates, during which time the resistance value between the source 20s and the drain 20d falls to almost zero. For this reason, the power loss during the transition period of the FET 20 from off to on is small.

【0043】飽和リアクタ21に流れる電流Idが或る一
定値Ith まで増加すると、環状コアが飽和するためイン
ダクタンスが小さくなり、その結果FET20及びトラ
ンス37に流れる電流は急増する。このとき、他方のF
ET20はオンからオフになるところであり、このよう
に2つのFET20が交互に導通することにより、トラ
ンス37には方向の異なる磁束が交互に生ずるため、2
次巻線に誘導起電力が誘起され、絶縁された交流電圧が
得られる。
When the current Id flowing through the saturating reactor 21 increases to a certain constant value Ith, the inductance decreases because the annular core is saturated, and as a result, the current flowing through the FET 20 and the transformer 37 rapidly increases. At this time, the other F
Since the ET 20 is about to be turned off from on, and the two FETs 20 are turned on alternately, magnetic fluxes having different directions are generated in the transformer 37 alternately.
An induced electromotive force is induced in the next winding, and an insulated AC voltage is obtained.

【0044】図15はブリッジ型スイッチングインバー
タ回路を示し、4個のMOS型FET41〜44を用い
て4個のスイッチ45〜48を構成し、これらの4個の
スイッチ45〜48をブリッジ型に組合わせて、直流電
源49の電圧の極性を切換えて交流を得るものである。
4個のスイッチ45〜48は全く同じ構成から成り、F
ET41〜44と並列にそれぞれ電荷制限ダイオード1
が接続され、更に飽和リアクタ50がそれぞれ直列に接
続されている。
FIG. 15 shows a bridge type switching inverter circuit, in which four switches 45 to 48 are formed using four MOS type FETs 41 to 44, and these four switches 45 to 48 are assembled in a bridge type. At the same time, the polarity of the voltage of the DC power supply 49 is switched to obtain AC.
The four switches 45 to 48 have exactly the same configuration,
Charge limit diodes 1 in parallel with ET41-44
Are connected, and the saturation reactors 50 are respectively connected in series.

【0045】スイッチ45はFET41のソースに電荷
制限ダイオード1のアノードが結線され、FET41の
ドレインにカソードと、飽和リアクタ50の一端が結線
されていて、飽和リアクタ50の他の一端がスイッチ4
5の正極、FET41のソースが負極とされ、FET4
1のソースとゲートが制御入力端で、ここに入力される
制御信号により正極・負極間が導通するようになってお
り、スイッチ46〜48においても同様である。
The switch 45 has an anode of the charge limiting diode 1 connected to the source of the FET 41, a cathode connected to the drain of the FET 41, and one end of the saturation reactor 50, and the other end of the saturation reactor 50 connected to the switch 4.
5, the source of the FET 41 is a negative electrode, and the FET 4
The source and the gate of 1 are control input terminals, and the control signal inputted thereto causes conduction between the positive electrode and the negative electrode. The same applies to the switches 46 to 48.

【0046】スイッチ45、46及びスイッチ47、4
8がそれぞれ直列に接続され、それが直流電源49に並
列に接続されていて、スイッチ45の負極とスイッチ4
6の正極が結線されて出力端子の一方を構成し、スイッ
チ47の負極とスイッチ48の正極が結線されて出力端
子の他方となっている。
Switches 45 and 46 and switches 47 and 4
8 are connected in series, which are connected in parallel to the DC power supply 49, and the negative electrode of the switch 45 and the switch 4
6 is connected to form one of the output terminals, and the negative electrode of the switch 47 and the positive electrode of the switch 48 are connected to form the other output terminal.

【0047】このインバータ回路においては、スイッチ
45、47をオンにし、スイッチ46、48をオフにし
た状態と、これと逆の状態とを、交互に繰り返すことに
より、出力端子間に交流電圧が発生する。
In this inverter circuit, an alternating voltage is generated between the output terminals by alternately repeating a state where the switches 45 and 47 are turned on and the switches 46 and 48 are turned off and a state opposite thereto. I do.

【0048】図16は3相スイッチングインバータ回路
を示し、直流電源60に前述と同様の構成から成るスイ
ッチ61〜66が接続されている。スイッチ61、62
は直列に結線され、両端が直流電源60に接続され、接
続点からR相出力67が引き出されており、スイッチ6
3、64からはS相出力68が引き出され、スイッチ6
5、66からはT相出力69が引き出されている。スイ
ッチ61、63、65を順次にオン・オフし、平行して
これよりも半周期ずらしてスイッチ62、64、66を
順次にオン・オフにすることにより、出力67、68、
69の電圧は図17に示すように変化する3相のスイッ
チング波形となる。
FIG. 16 shows a three-phase switching inverter circuit, in which switches 61 to 66 having the same configuration as described above are connected to a DC power supply 60. Switches 61, 62
Are connected in series, both ends are connected to a DC power supply 60, and an R-phase output 67 is drawn from the connection point.
3 and 64, an S-phase output 68 is extracted, and the switch 6
5, 66, a T-phase output 69 is drawn. By sequentially turning on and off the switches 61, 63, and 65 and shifting the switches 62, 64, and 66 sequentially in half a cycle, the outputs 67, 68,
The voltage 69 is a three-phase switching waveform that changes as shown in FIG.

【0049】何れのスイッチ45〜48、61〜66も
オンになる際には、飽和リアクタ50によって電流の増
加が遅れて2段階となり、オフになる際には電荷制限ダ
イオード1によって電圧の増加が遅れて2段階となるた
め、FET41〜44内でのキャリアの増加又は減少の
過渡期間における電力損失は殆ど生ずることはない。
When any of the switches 45 to 48 and 61 to 66 is turned on, the current increase is delayed by the saturation reactor 50 into two stages, and when turned off, the voltage is increased by the charge limiting diode 1. Since two stages are delayed, power loss during the transition period of the increase or decrease of the carriers in the FETs 41 to 44 hardly occurs.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るスイッ
チング回路は、オンからオフへのスイッチング時に、回
路のインダクタンスに起因する慣性電流が電荷制限ダイ
オードの接合容量に吸収されるため、スイッチング素子
に加わる電圧の上昇が遅れ、スイッチング素子における
電力損失は生じない。このため、スイッチング回路にお
ける発熱が少なく素子も小型になる。
As described above, in the switching circuit according to the present invention, at the time of switching from ON to OFF, the inertial current caused by the inductance of the circuit is absorbed by the junction capacitance of the charge limiting diode. The rise of the applied voltage is delayed, and no power loss occurs in the switching element. For this reason, the heat generation in the switching circuit is small, and the element is also downsized.

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

【図1】PN接合ダイオードの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a PN junction diode.

【図2】不純物濃度分布の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an impurity concentration distribution.

【図3】電圧と接合容量の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of voltage and junction capacitance.

【図4】遅延機能を有する回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram having a delay function.

【図5】入出力電圧の過度応答の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an excessive response of an input / output voltage.

【図6】遅延機能を有する回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram having a delay function.

【図7】入出力電圧の過度応答の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an input / output voltage transient response.

【図8】遅延機能を有する回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram having a delay function.

【図9】入出力電圧の過度応答の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an excessive response of an input / output voltage.

【図10】半波部分共振DC−DCコンバータへの実施
例の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of an embodiment applied to a half-wave partial resonance DC-DC converter.

【図11】オフからオンへの電圧と電流の変化の説明図
である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of changes in voltage and current from OFF to ON.

【図12】オンからオフへの電圧と電流の変化の説明図
である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of changes in voltage and current from ON to OFF.

【図13】半波部分共振DC−DCコンバータへの第2
の実施例の回路図である。
FIG. 13 shows a second half-wave partial resonance DC-DC converter.
FIG. 3 is a circuit diagram of the embodiment of FIG.

【図14】センタタップ型インバータへの実施例の回路
図である。
FIG. 14 is a circuit diagram of an embodiment applied to a center tap type inverter.

【図15】ブリッジ型インバータへの実施例の回路図で
ある。
FIG. 15 is a circuit diagram of an embodiment applied to a bridge type inverter.

【図16】3相ブリッジ型インバータへの実施例の回路
図である。
FIG. 16 is a circuit diagram of an embodiment for a three-phase bridge type inverter.

【図17】3相ブリッジ型インバータの出力の説明図で
ある。
FIG. 17 is an explanatory diagram of an output of the three-phase bridge type inverter.

【図18】MOS型FETのターンオフ時の電流と電圧
の変化の説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of changes in current and voltage when a MOS FET is turned off.

【図19】MOS型FETのターンオン時の電流と電圧
の変化の説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram of changes in current and voltage when the MOSFET is turned on.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電荷制限ダイオード 1a アノード 1k カソード 2 接合面 3、4 内層 5、6 境界面 7、8 中間層 9、10 外層 11、12 電極 20、27、41〜44 MOS型FET 20d、27d ドレイン 20g、27g ゲート 20s、27s ソース 21、50 飽和リアクタ 22、35、37 トランス 22a、35a 1次巻線 22b リセット巻線 22c、35c 2次巻線 23、28、29 ダイオード 26、49 直流電源 30 負極出力端子 31 コンデンサ 32 チョークコイル 33 正極出力端子 38、39 信号源 45〜48、61〜66 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charge limiting diode 1a Anode 1k Cathode 2 Junction surface 3,4 Inner layer 5,6 Boundary surface 7,8 Intermediate layer 9,10 Outer layer 11,12 Electrode 20,27,41-44 MOS type FET 20d, 27d Drain 20g, 27g Gate 20s, 27s Source 21, 50 Saturation reactor 22, 35, 37 Transformer 22a, 35a Primary winding 22b Reset winding 22c, 35c Secondary winding 23, 28, 29 Diodes 26, 49 DC power supply 30 Negative output terminal 31 Capacitor 32 Choke coil 33 Positive output terminal 38, 39 Signal source 45-48, 61-66 Switch

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−136068(JP,A) 特開 昭49−69093(JP,A) 特開 昭63−202263(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/16 H01L 29/78Continuation of front page (56) References JP-A-62-136068 (JP, A) JP-A-49-69093 (JP, A) JP-A-63-202263 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H03K 17/16 H01L 29/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 PN接合面を挟むP、N各領域に不純物
濃度を略ステップ状に高くした高濃度部分を薄く形成す
ると共にこれらの両側に電極面を形成し、前記P領域、
N領域の前記高濃度部分と電極面との間に、不純物濃度
を前記高濃度部分よりも十分に低くした低濃度部分を形
成し、電圧対接合容量特性が前記高濃度部分と低濃度部
分の境界に相当する閾値において急激に変化するように
した電荷制限ダイオードを、スイッチング素子と並列に
接続したことを特徴とするスイッチング回路。
1. An impurity in each of P and N regions sandwiching a PN junction surface.
Thinly form high-concentration parts where the concentration is increased stepwise
And electrode surfaces are formed on both sides thereof, and the P region,
An impurity concentration between the high concentration portion of the N region and the electrode surface;
To form a low-concentration part sufficiently lower than the high-concentration part.
And the voltage-to-junction capacitance characteristic is high and low.
So that it changes abruptly at the threshold corresponding to the minute boundary
A switching circuit, wherein the charge limiting diode is connected in parallel with the switching element.
【請求項2】 前記電荷制限ダイオード及び前記スイッ
チング素子を並列に接続した回路と直列に、角型特性の
飽和リアクタを接続した請求項1に記載のスイッチング
回路。
2. The switching circuit according to claim 1, wherein a square-shaped saturation reactor is connected in series with a circuit in which the charge limiting diode and the switching element are connected in parallel.
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