JP2990482B2 - Synchronous rectification PWM converter with mag amplifier circuit - Google Patents
Synchronous rectification PWM converter with mag amplifier circuitInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ＯＡ機器，通信機器
等において使用されている直流電源装置を構成するコン
バータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a converter constituting a DC power supply used in office automation equipment, communication equipment and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マグアンプを２次出力回路に設けた従来
技術による多出力コンバータの１例を図２に示す。図２
において、フォワード・コンバータを構成する２次側の
出力回路１の出力電圧を制御回路１０３にフィードバッ
クさせ、この制御回路１０３により１次側の半導体スイ
ッチング素子１０５をＰＷＭ制御して出力回路１の出力
電圧の安定化をはかっている。２次側の出力回路２に
は、２次側コイルの一端と整流ダイオード１１９との間
に可飽和リアクトル１２８が挿入されており、分圧抵抗
１２１と１２２を介して出力電圧を検出してオペアンプ
１２４に入力させ、基準電圧１２５と比較したうえでそ
の検出信号をｐ型トランジスタ１２６において増幅し、
ダイオード１２７を介して可飽和リアクトル１２８と整
流ダイオード１１９の接続点にフィードバックしてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a conventional multi-output converter in which a mag-amp is provided in a secondary output circuit. FIG.
, The output voltage of the secondary side output circuit 1 constituting the forward converter is fed back to the control circuit 103, and the primary side semiconductor switching element 105 is PWM-controlled by the control circuit 103 to output the output voltage of the output circuit 1. Is stabilizing. In the output circuit 2 on the secondary side, a saturable reactor 128 is inserted between one end of the secondary side coil and the rectifier diode 119. The output voltage is detected via the voltage dividing resistors 121 and 122, and the operational amplifier is operated. 124, and compared with a reference voltage 125, the detection signal is amplified by a p-type transistor 126,
The signal is fed back to the connection point between the saturable reactor 128 and the rectifier diode 119 via the diode 127.
【０００３】１次入力電圧が変動したときまたは出力回
路１および出力回路２に負荷変動が生じたときは、２次
コイルの抵抗分や整流ダイオード等の電圧降下によって
クロスレギュレーションに誤差が生ずるので、これを補
償するために可飽和リアクトルを含んだマグアンプが用
いられている。即ち、出力回路２における可飽和リアク
トル１２８は、トランス１０４の１次側に設けてある半
導体スイッチング素子１０５がオフの間にｐ型トランジ
スタ１２６を介して印加される電圧によってリセットさ
れる。このリセット磁束量の大きさに等しい磁束変化が
行われるまでは、可飽和リアクトル１２８は大きなイン
ダクタンスを持っているので、半導体スイッチング素子
１０５がオンしても出力回路２には電流が流れない。従
って、制御用のｐ型トランジスタ１２６を介して可飽和
リアクトル１２８に印加する電圧を変えることにより、
リセット磁束量を調整して出力回路２の出力電圧を制御
する。When the primary input voltage fluctuates or a load fluctuation occurs in the output circuit 1 and the output circuit 2, an error occurs in the cross regulation due to the voltage drop of the resistance of the secondary coil and the rectifier diode. To compensate for this, a mag amplifier including a saturable reactor is used. That is, the saturable reactor 128 in the output circuit 2 is reset by the voltage applied via the p-type transistor 126 while the semiconductor switching element 105 provided on the primary side of the transformer 104 is off. Until a magnetic flux change equal to the magnitude of the reset magnetic flux is performed, no current flows through the output circuit 2 even when the semiconductor switching element 105 is turned on because the saturable reactor 128 has a large inductance. Therefore, by changing the voltage applied to the saturable reactor 128 via the p-type transistor 126 for control,
The output voltage of the output circuit 2 is controlled by adjusting the reset magnetic flux amount.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多出力コンバータにおいては、出力回路２に可飽和リ
アクトルが直列に挿入されているので出力回路２の出力
容量は可飽和リアクトルによって制限をうけ、大容量の
出力をマグアンプで構成するには大きな可飽和コアが必
要で巻線の太いものが必要となる。また、出力回路１は
同期整流回路を構成しているが整流機能のみであって、
出力電圧を安定化させるためのＰＷＭ制御は１次側に設
けた半導体スイッチング素子によって行うものであるか
ら回路構成が複雑である。この発明は、上述した従来方
式のコンバータの欠点を解消するためになされたもので
あって、小型の可飽和リアクトルによって大容量多出力
コンバータが容易に実現でき、かつ、同期整流と２次Ｐ
ＷＭ制御が可能なマグアンプ回路を備えた同期整流ＰＷ
Ｍコンバータを提供しようとするものである。As described above, in the conventional multi-output converter, since the saturable reactor is inserted in the output circuit 2 in series, the output capacity of the output circuit 2 is limited by the saturable reactor. In order to construct a large-capacity output with a mag-amp, a large saturable core is required and a thick winding is required. The output circuit 1 constitutes a synchronous rectification circuit, but has only a rectification function.
Since the PWM control for stabilizing the output voltage is performed by a semiconductor switching element provided on the primary side, the circuit configuration is complicated. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional converter, and a large-capacity multi-output converter can be easily realized by a small saturable reactor.
Synchronous rectification PWM with mag control circuit capable of WM control
It is intended to provide an M converter.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明によるマグアンプの回路を備えた同期
整流・ＰＷＭコンバータは、トランスの１次側コイルに
直列接続した半導体スイッチング素子１を電圧検出回路
からの検出信号に基づいてＰＷＭ制御する制御回路を設
け、２次側コイルに直列接続した半導体スイッチング素
子２と還流ダイオード５によって２次側の整流回路を構
成し、さらに、２次側に設けた補助コイルと直列接続し
た可飽和リアクトルをダイオード６を介して前記半導体
スイッチング素子２のベース端子に接続しておき、２次
出力回路に設けた電圧検出回路の検出信号をダイオード
７を介して半導体スイッチング素子２のベース回路を構
成する可飽和リアクトルとダイオード６の接続点にフィ
ードバックさせ、可飽和リアクトルによって半導体スイ
ッチング素子２を駆動させることにより半導体スイッチ
ング素子１と同期整流を行わせると共に半導体スイッチ
ング素子２のオン幅を制御して２次出力電圧をＰＷＭ制
御する。In order to achieve the above-mentioned object, a synchronous rectification / PWM converter provided with a mag-amp circuit according to the present invention comprises a semiconductor switching element 1 connected in series to a primary coil of a transformer. A control circuit for performing PWM control based on a detection signal from the detection circuit is provided, and a secondary rectifier circuit is configured by the semiconductor switching element 2 and the freewheel diode 5 connected in series to the secondary coil, and further provided on the secondary side. A saturable reactor connected in series with the provided auxiliary coil is connected to a base terminal of the semiconductor switching element 2 via a diode 6, and a detection signal of a voltage detection circuit provided in a secondary output circuit is provided via a diode 7. The feedback is made to the connection point between the saturable reactor and the diode 6 which constitute the base circuit of the semiconductor switching element 2, To PWM control controls the ON width semiconductor switching element 2 secondary output voltage with to perform synchronous rectification and the semiconductor switching element 1 by driving the semiconductor switching element 2 by saturation reactor.
【０００６】[0006]
【作用】２次出力回路に設けた電圧検出回路からの検出
信号はダイオード７を介して可飽和リアクトルへフィー
ドバックされるので、可飽和リアクトルは一方向にリセ
ットされることになり磁気飽和する。フィードバックさ
れる電圧を変えることによって可飽和リアクトルのリセ
ット磁束量の大きさを調整できるので飽和までの時間を
制御でき、この結果２次出力電圧を安定化できる。The detection signal from the voltage detection circuit provided in the secondary output circuit is fed back to the saturable reactor via the diode 7, so that the saturable reactor is reset in one direction and is magnetically saturated. Since the magnitude of the reset magnetic flux amount of the saturable reactor can be adjusted by changing the voltage fed back, the time until saturation can be controlled, and as a result, the secondary output voltage can be stabilized.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、この発明の実施例を図１に示す回路図
を参照しながら説明する。図１において、トランス１２
の１次側には半導体スイッチング素子１が１次側コイル
と直列接続されており、分圧抵抗１３と１４により検出
された電圧は比較増幅回路１０に入力して基準電圧１１
と比較され、その差電圧は増幅されて制御回路９に入力
し、ゲート駆動回路８を介して半導体スイッチング素子
１をＰＷＭ制御する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the circuit diagram shown in FIG. Referring to FIG.
The semiconductor switching element 1 is connected in series with the primary side coil on the primary side, and the voltage detected by the voltage dividing resistors 13 and 14 is input to the comparison amplifier circuit 10 and is supplied to the reference voltage 11.
The difference voltage is amplified and input to the control circuit 9, and the semiconductor switching element 1 is PWM-controlled via the gate drive circuit 8.
【０００８】２次出力回路には、２次側コイル２１の一
端にコレクタ端子を接続した半導体スイッチング素子２
のエミッタ端子と、前記２次側コイル２１の他端とアノ
ード端子を接続した還流ダイオード５のカソード端子と
を接続することによって整流回路を構成している。ま
た、２次側に設けられた補助コイル２２の一端に直列接
続した可飽和リアクトル４はダイオード６と抵抗１６を
介して半導体スイッチング素子２のベース端子に接続さ
れている。The secondary switching circuit includes a semiconductor switching element 2 having a collector terminal connected to one end of a secondary coil 21.
A rectifier circuit is formed by connecting the emitter terminal of the secondary coil 21 and the cathode terminal of the freewheel diode 5 connected to the other end of the secondary coil 21 and the anode terminal. The saturable reactor 4 connected in series to one end of the auxiliary coil 22 provided on the secondary side is connected to the base terminal of the semiconductor switching element 2 via the diode 6 and the resistor 16.
【０００９】２次出力回路の出力端に設けられた分圧抵
抗２３と２４から検出された電圧はオペアンプ１９にお
いて基準電圧を設定するツエナーダイオード２０と比較
され、その差電圧は制御用ｐ型トランジスタ３とダイオ
ード７を介して可飽和リアクトル４とダイオード６の接
続点にフィードバックされる。１次側の半導体スイッチ
ング素子１がオフの間に、ダイオード７と直列接続され
ている可飽和リアクトル４は制御用トランジスタ３を介
して一方向だけに印加される電圧によってリセットされ
飽和する。１次側の半導体スイッチング素子１がオンに
なると、２次側コイル２１を介して半導体スイッチング
素子２のコレクタ端子に電圧が印加され、また、補助コ
イル２２と直列接続した可飽和リアクトル４とダイオー
ド６を介して半導体スイッチング素子２もベース端子に
電圧が印加される。可飽和リアクトル４は半導体スイッ
チング素子１がオフの期間に制御用トランジスタ３とダ
イオード７を介してリセットされているので、このリセ
ット磁束量に等しい磁束変化が生ずるまでは補助コイル
２２から半導体スイッチング素子２のベース回路への電
流は流れない。従って、半導体スイッチング素子１がオ
フ期間に制御用トランジスタ３を介して可飽和リアクト
ル４に印加する電圧を変えることによって、リセット磁
束量の大きさを変えることができ飽和までの時間を制御
することによって２次出力電圧を安定化できる。なお、
可飽和リアクトル４は補助コイル２２に設けられている
ものであるから小型のものでよく、２次出力容量に制限
を与えるものではない。The voltage detected from the voltage dividing resistors 23 and 24 provided at the output terminal of the secondary output circuit is compared with a Zener diode 20 for setting a reference voltage in an operational amplifier 19, and the difference voltage is used as a control p-type transistor. The signal is fed back to the connection point between the saturable reactor 4 and the diode 6 via the diode 3 and the diode 7. While the primary-side semiconductor switching element 1 is off, the saturable reactor 4 connected in series with the diode 7 is reset and saturated by a voltage applied in only one direction via the control transistor 3. When the primary-side semiconductor switching element 1 is turned on, a voltage is applied to the collector terminal of the semiconductor switching element 2 via the secondary-side coil 21, and the saturable reactor 4 and the diode 6 connected in series with the auxiliary coil 22. A voltage is also applied to the base terminal of the semiconductor switching element 2 via. Since the saturable reactor 4 is reset through the control transistor 3 and the diode 7 while the semiconductor switching element 1 is off, the saturable reactor 4 is removed from the auxiliary coil 22 by the semiconductor switching element 2 until a magnetic flux change equal to this reset magnetic flux occurs. No current flows to the base circuit. Therefore, by changing the voltage applied to the saturable reactor 4 via the control transistor 3 during the off-period of the semiconductor switching element 1, the magnitude of the reset magnetic flux amount can be changed, and the time until saturation is controlled. The secondary output voltage can be stabilized. In addition,
Since the saturable reactor 4 is provided in the auxiliary coil 22, it can be small and does not limit the secondary output capacity.
【００１０】[0010]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるマ
グアンプ回路を備えた同期整流ＰＷＭコンバータは、ト
ランスの１次側回路に設けた半導体スイッチング素子を
制御回路によってＰＷＭ制御すると共に、２次出力回路
における整流回路を構成する半導体スイッチング素子を
２次側に設けた補助コイルに直列接続した可飽和リアク
トルによって駆動することにより、１次側の半導体スイ
ッチング素子に同期して整流作用を行うと共に２次出力
電圧をＰＷＭ制御する。従って、簡単な回路構成により
変換効率が高く出力容量の大きいコンバータを実現で
き、また、大容量の多出力コンバータを簡単な回路によ
って構成できる。As described above, the synchronous rectification PWM converter provided with the mag amplifier circuit according to the present invention performs PWM control of the semiconductor switching element provided in the primary circuit of the transformer by the control circuit, and performs the secondary output circuit. The rectifying circuit is driven by a saturable reactor connected in series to an auxiliary coil provided on the secondary side, which performs a rectifying operation in synchronization with the semiconductor switching element on the primary side and outputs a secondary output. The voltage is PWM controlled. Therefore, a converter having a high conversion efficiency and a large output capacity can be realized with a simple circuit configuration, and a large-capacity multi-output converter can be formed with a simple circuit.
【図１】この発明によるマグアンプ回路を備えた同期整
流ＰＷＭコンバータの回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a synchronous rectification PWM converter including a mag amplifier circuit according to the present invention.
【図２】従来方式の多出力コンバータの回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional multi-output converter.
１，２，３ 半導体スイッチング素子 ４ 可飽和リアクトル ５，６，７ ダイオード ８ ゲート駆動回路 ９ 制御回路 １０ 比較増幅回路 １２ トランス １３，１４，２３，２４ 抵抗 １９ オペアンプ ２０ ツエナーダイオード 1, 2, 3 semiconductor switching element 4 saturable reactor 5, 6, 7 diode 8 gate drive circuit 9 control circuit 10 comparison amplifier circuit 12 transformer 13, 14, 23, 24 resistor 19 operational amplifier 20 zener diode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−327248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−162973（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−11790（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 3/28 H02M 7/217 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-327248 (JP, A) JP-A-56-162973 (JP, A) JP-A-5-11790 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) H02M 3/28 H02M 7/217
Claims (1)
半導体スイッチング素子（１）をパルス駆動する制御回
路を設け、 前記トランスの２次側コイルの一端に半導体スイッチン
グ素子（２）を設け、前記２次側コイルの他端にアノー
ド端子を接続したダイオード（５）のカソード端子を接
続することにより２次側出力回路における整流回路を構
成し、 さらに、前記トランスの２次側に設けた補助コイルと直
列接続した可飽和リアクトルをダイオード（６）を介し
て半導体スイッチング素子（２）のベース端子と接続す
ると共に、前記２次出力回路に設けた分圧抵抗，オペア
ンプ，制御用トランジスタ（３）より成る電圧検出回路
からの検出信号を前記可飽和リアクトルとダイオード
（６）の接続点にダイオード（７）を介してフィードバ
ックさせ、 前記半導体スイッチング素子（２）を前記可飽和リアク
トルにより駆動することにより半導体スイッチング素子
（１）と同期してオン・オフさせると共に２次出力電圧
に対応してＰＷＭ制御することを特徴とするマグアンプ
回路を備えた同期整流ＰＷＭコンバータ。A control circuit for pulse driving a semiconductor switching element (1) connected in series to a primary coil of a transformer; a semiconductor switching element (2) provided at one end of a secondary coil of the transformer; A rectifier circuit in a secondary output circuit is formed by connecting a cathode terminal of a diode (5) having an anode terminal connected to the other end of the secondary coil, and an auxiliary coil provided on the secondary side of the transformer. And a saturable reactor connected in series with the base terminal of the semiconductor switching element (2) via a diode (6), and a voltage dividing resistor, an operational amplifier, and a control transistor (3) provided in the secondary output circuit. The detection signal from the voltage detection circuit is fed back to the connection point between the saturable reactor and the diode (6) via the diode (7). By driving the semiconductor switching element (2) with the saturable reactor, the semiconductor switching element (2) is turned on / off in synchronization with the semiconductor switching element (1), and is subjected to PWM control corresponding to a secondary output voltage. Synchronous rectification PWM converter with mag amplifier circuit.
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