JP3104874B2 - Step-down DC-DC converter - Google Patents

Step-down DC-DC converter

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JP3104874B2
JP3104874B2 JP11350671A JP35067199A JP3104874B2 JP 3104874 B2 JP3104874 B2 JP 3104874B2 JP 11350671 A JP11350671 A JP 11350671A JP 35067199 A JP35067199 A JP 35067199A JP 3104874 B2 JP3104874 B2 JP 3104874B2
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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、降圧型DC−DCコン
バータ、特にスイッチング損失を低減できる降圧型DC
−DCコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a step-down DC-DC converter, and more particularly to a step-down DC-DC converter capable of reducing switching loss.
A DC converter;

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング素子をオン・オフ制御する
ことにより、直流電源の電圧よりも低い定電圧の直流出
力を負荷に供給する降圧型DC−DCコンバータは従来
から電子機器等の電源回路等に広く使用されている。図
8に示す従来の降圧型DC−DCコンバータは、直流電
源1と、コレクタ端子(一方の主端子)が直流電源1の
一端に接続された主スイッチング素子としての主トラン
ジスタ2と、主トランジスタ2のエミッタ端子(他方の
主端子)と直流電源1の他端との間に接続された主還流
用整流素子としての主還流用ダイオード3と、主還流用
ダイオード3と並列に接続された平滑リアクトル4及び
平滑コンデンサ5の直列回路と、平滑コンデンサ5と並
列に接続された負荷6と、主トランジスタ2のベース端
子に制御パルス信号を付与する制御回路7とを備えてい
る。この降圧型DC−DCコンバータでは、負荷6の端
子電圧の変動に比例して主トランジスタ2のベース端子
に付与する制御パルス信号の時間幅を変化させることに
より、主トランジスタ2のオン期間を制御し、負荷6に
供給される直流電力の安定化を図っている。
2. Description of the Related Art A step-down DC-DC converter that supplies a constant-voltage DC output lower than the voltage of a DC power supply to a load by controlling on / off of a switching element has conventionally been used for a power supply circuit of an electronic device or the like. Widely used. The conventional step-down DC-DC converter shown in FIG. 8 includes a DC power supply 1, a main transistor 2 as a main switching element having a collector terminal (one main terminal) connected to one end of the DC power supply 1, and a main transistor 2 A main reflux diode 3 as a main reflux rectifying element connected between the emitter terminal (the other main terminal) and the other end of the DC power supply 1, and a smoothing reactor connected in parallel with the main reflux diode 3. 4 includes a series circuit of a smoothing capacitor 4 and a smoothing capacitor 5, a load 6 connected in parallel with the smoothing capacitor 5, and a control circuit 7 for applying a control pulse signal to the base terminal of the main transistor 2. In this step-down DC-DC converter, the ON period of the main transistor 2 is controlled by changing the time width of the control pulse signal applied to the base terminal of the main transistor 2 in proportion to the fluctuation of the terminal voltage of the load 6. The DC power supplied to the load 6 is stabilized.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図8の降圧
型DC−DCコンバータでは、主トランジスタ2のター
ンオン又はターンオフ時において、図9に示すように主
トランジスタ2のコレクタ−エミッタ間電圧波形VCE
主トランジスタ2のコレクタ電流波形ICとの重複部分
Wが生じ、この重複部分Wに基づく大きなスイッチング
損失が発生する欠点があった。また、主トランジスタ2
のコレクタ−エミッタ間電圧波形VCE及びコレクタ電流
波形ICの立上り時にスパイク状のサージ電圧Vsr、サ
ージ電流Is r及びノイズが発生する欠点があった。
[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, in the step-down DC-DC converter of FIG. 8, the turned on or upon turning off of the main transistor 2, the collector of the main transistor 2 as shown in FIG. 9 - emitter voltage waveform V CE a main transistor 2 of the collector current waveform I C and the overlapping portion W of occurs, a large switching loss which is based on the overlapping portion W has a drawback to occur. The main transistor 2
There is a disadvantage that emitter voltage waveforms V CE and the collector current waveform I C spike surge voltage V sr at the rise of the surge current I s r and noise is generated - collector.

【0004】そこで、本発明はスイッチング損失やサー
ジ電圧及び電流等を低減できる降圧型DC−DCコンバ
ータを提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a step-down DC-DC converter capable of reducing switching loss, surge voltage, current and the like.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による降圧型DC
−DCコンバータは、直流電源(1)と、一方の主端子が
直流電源(1)の一端に接続された主スイッチング素子(2)
と、主スイッチング素子(2)の他方の主端子と直流電源
(1)の他端との間に接続された主還流用整流素子(3)と、
主還流用整流素子(3)と並列に接続された平滑リアクト
ル(4)及び平滑コンデンサ(5)の直列回路と、平滑コンデ
ンサ(5)と並列に接続された負荷(6)とを備え、主スイッ
チング素子(2)をオン・オフ制御することにより直流電
源(1)の電圧よりも低い電圧の直流出力を負荷(6)に供給
する。この降圧型DC−DCコンバータは、主スイッチ
ング素子(2)の他方の主端子と平滑リアクトル(4)との間
に挿入された共振用リアクトル(10)と、主スイッチング
素子(2)及び共振用リアクトル(10)の接続点と直流電源
(1)の他端との間に接続された第1及び第2の補助還流
用整流素子(11, 12)の直列回路と、直列回路の接続点と
共振用リアクトル(10)及び平滑リアクトル(4)の接続点
との間に接続された共振用コンデンサ(8)と、主スイッ
チング素子(2)の一方の主端子と共振用リアクトル(10)
及び平滑リアクトル(4)の接続点との間に接続された循
環電流用整流素子(13)と、主スイッチング素子(2)の制
御端子に主制御パルス信号を付与する制御回路とを備え
ている。循環電流用整流素子(13)と並列に他の共振用コ
ンデンサ(14)を接続してもよい。
SUMMARY OF THE INVENTION A step-down DC according to the present invention
The DC converter comprises a DC power supply (1) and a main switching element (2) having one main terminal connected to one end of the DC power supply (1).
And the other main terminal of the main switching element (2) and the DC power supply
A main reflux rectifying element (3) connected between the other end of (1),
It comprises a series circuit of a smoothing reactor (4) and a smoothing capacitor (5) connected in parallel with the main reflux element (3), and a load (6) connected in parallel with the smoothing capacitor (5). The DC output of a voltage lower than the voltage of the DC power supply (1) is supplied to the load (6) by on / off control of the switching element (2). This step-down DC-DC converter includes a resonance reactor (10) inserted between the other main terminal of the main switching element (2) and the smoothing reactor (4), a main switching element (2) and a resonance reactor. Connection point of reactor (10) and DC power supply
A series circuit of the first and second auxiliary reflux rectifiers (11, 12) connected between the other end of (1), a connection point of the series circuit, a resonance reactor (10), and a smoothing reactor ( The resonance capacitor (8) connected between the connection point of (4) and one of the main terminals of the main switching element (2) and the resonance reactor (10)
And a rectifying element for circulating current (13) connected between the connection point of the smoothing reactor (4) and a control circuit for applying a main control pulse signal to a control terminal of the main switching element (2). . Another resonance capacitor (14) may be connected in parallel with the circulating current rectifier (13).

【0006】[0006]

【作用】主スイッチング素子(2)をオンした状態で負荷
(6)側に電流が流れかつ共振用コンデンサ(8)が電源電圧
まで充電されている時に主スイッチング素子(2)をオフ
状態に切り替えると、主スイッチング素子(2)に流れて
いた電流が直ちに共振用コンデンサ(8)に流れる電流に
切り替わり共振用コンデンサ(8)が徐々に放電して行
く。このとき、主スイッチング素子(2)の両端の電圧が
0Vから緩やかに上昇する。これにより、主スイッチン
グ素子(2)のターンオフ時におけるゼロ電圧スイッチン
グ(ZVS)が達成されるので、主スイッチング素子
(2)のターンオフ時のスイッチング損失を低減すること
ができる。共振用リアクトル(10)の電流の増加に伴って
主還流用整流素子(3)の電流は直線的に減少して行き、
共振用リアクトル(10)の電流が負荷電流に等しくなる
と、主還流用整流素子(3)はカットオフする。このと
き、主スイッチング素子(2)をオン状態にすると、主ス
イッチング素子(2)の電圧が直ちに0Vまで降下する。
これにより、主スイッチング素子(2)のターンオン時に
おけるゼロ電圧スイッチングが達成されるので、主スイ
ッチング素子(2)のターンオン時のスイッチング損失を
低減することができる。以上により、主スイッチング素
子(2)のオン・オフ動作時のスイッチング損失を低減す
ることができる。また、主スイッチング素子(2)のター
ンオン及びターンオフ時に発生するスパイク状のサージ
電圧及び電流は共振用コンデンサ(8)及び共振用リアク
トル(10)により吸収されるから、主スイッチング素子
(2)のオン・オフ動作時のサージ電圧及び電流を低減す
ることができる。なお、主スイッチング素子(2)と並列
に他の共振用コンデンサ(14)を接続した場合には、主ス
イッチング素子(2)のターンオン時のゼロ電圧スイッチ
ングがより確実になり、更にスイッチング損失を低減す
ることが可能である。
[Function] Load with the main switching element (2) turned on
When the main switching element (2) is turned off when a current flows to the (6) side and the resonance capacitor (8) is charged to the power supply voltage, the current flowing through the main switching element (2) is immediately turned off. The current is switched to the current flowing through the resonance capacitor (8), and the resonance capacitor (8) is gradually discharged. At this time, the voltage across the main switching element (2) gradually rises from 0V. This achieves zero voltage switching (ZVS) when the main switching element (2) is turned off.
The switching loss at the time of turn-off in (2) can be reduced. As the current of the resonance reactor (10) increases, the current of the main reflux rectifier (3) decreases linearly,
When the current of the resonance reactor (10) becomes equal to the load current, the main reflux rectifier (3) is cut off. At this time, when the main switching element (2) is turned on, the voltage of the main switching element (2) immediately drops to 0V.
This achieves zero voltage switching when the main switching element (2) is turned on, so that switching loss when the main switching element (2) is turned on can be reduced. As described above, the switching loss at the time of the ON / OFF operation of the main switching element (2) can be reduced. Also, the spike-like surge voltage and current generated when the main switching element (2) is turned on and off are absorbed by the resonance capacitor (8) and the resonance reactor (10).
The surge voltage and current at the time of the on / off operation of (2) can be reduced. If another resonance capacitor (14) is connected in parallel with the main switching element (2), zero-voltage switching when the main switching element (2) is turned on becomes more reliable, further reducing switching loss. It is possible to

【0007】[0007]

【実施例】まず、本発明の関連技術として、補助スイッ
チング素子を備えた降圧型DC−DCコンバータの例を
図1〜図5について説明し、その後、本発明による降圧
型DC−DCコンバータの実施例を図6及び図7につい
て説明する。但し、図1、図3、図5及び図6では図8
に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、その説
明を省略する。本発明の関連技術としての降圧型DC−
DCコンバータは、図1に示すように、主トランジスタ
2と並列に接続された補助スイッチング素子としての補
助トランジスタ9及び共振用リアクトル10の直列回路
と、この直列回路の接続点と直流電源1の他端との間に
接続された第1及び第2の補助還流用ダイオード(補助
還流用整流素子)11、12の直列回路と、第1及び第
2の補助還流用ダイオード11、12の直列回路の接続
点と主トランジスタ2のエミッタ端子との間に接続され
た共振用コンデンサ8と、主トランジスタ2と並列に接
続された循環電流用ダイオード(循環電流用整流素子)
13とを図8の回路に追加したものである。また、制御
回路7は主トランジスタ2のベース端子(制御端子)に
主制御パルス信号を付与する前に補助トランジスタ9の
ベース端子に補助制御パルス信号を付与する。図1の降
圧型DC−DCコンバータでは、主トランジスタ2及び
補助トランジスタ9として接合型パワートランジスタを
使用している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, as a related technique of the present invention, an example of a step-down DC-DC converter having an auxiliary switching element will be described with reference to FIGS. An example will be described with reference to FIGS. However, FIGS. 1, 3, 5 and 6 show FIG.
The same reference numerals are given to the same portions as those shown in FIG. Step-down DC- as a related technology of the present invention
As shown in FIG. 1, the DC converter includes a series circuit of an auxiliary transistor 9 serving as an auxiliary switching element and a resonance reactor 10 connected in parallel with the main transistor 2, and a connection point between the series circuit and the DC power supply 1. Of the series circuit of the first and second auxiliary reflux diodes (auxiliary reflux rectifying elements) 11 and 12 and the series circuit of the first and second auxiliary reflux diodes 11 and 12 connected between the first and second auxiliary reflux diodes. A resonance capacitor 8 connected between the connection point and the emitter terminal of the main transistor 2, and a circulating current diode (a circulating current rectifier) connected in parallel with the main transistor 2
13 is added to the circuit of FIG. Further, the control circuit 7 applies an auxiliary control pulse signal to the base terminal of the auxiliary transistor 9 before applying the main control pulse signal to the base terminal (control terminal) of the main transistor 2. In the step-down DC-DC converter of FIG. 1, a junction power transistor is used as the main transistor 2 and the auxiliary transistor 9.

【0008】特に図示はしないが、制御回路7内には、
一定周期の三角波電圧を発生する発振回路部と、基準電
圧に対する負荷6の端子電圧の誤差電圧を演算増幅する
誤差増幅回路部と、誤差増幅回路部の誤差出力電圧及び
発振回路部の三角波電圧を比較する比較回路部と、比較
回路部の出力電圧に比例した時間幅の主制御パルス信号
を発生して主トランジスタ2のベース端子に付与する主
制御パルス発生回路部と、主制御パルス発生回路部の主
制御パルス信号が立ち上がる前に補助トランジスタ9の
ベース端子に付与する一定時間幅の補助制御パルス信号
を発生する補助制御パルス発生回路部とが設けられてい
る。補助制御パルス発生回路部から発生する補助制御パ
ルス信号の時間幅は主トランジスタ2のオフ時間より極
めて小さい。
Although not shown, the control circuit 7 includes:
An oscillation circuit for generating a triangular wave voltage having a constant period; an error amplifying circuit for calculating and amplifying an error voltage of a terminal voltage of the load 6 with respect to a reference voltage; A comparison circuit section for comparison; a main control pulse generation circuit section for generating a main control pulse signal having a time width proportional to an output voltage of the comparison circuit section and applying the generated signal to a base terminal of the main transistor 2; And an auxiliary control pulse generation circuit for generating an auxiliary control pulse signal having a fixed time width to be applied to the base terminal of the auxiliary transistor 9 before the main control pulse signal rises. The time width of the auxiliary control pulse signal generated from the auxiliary control pulse generation circuit is extremely shorter than the off time of the main transistor 2.

【0009】上記の構成において、図2(A)に示すよう
にt0以前において主トランジスタ2がオン状態のとき
は、図2(C)に示すように主トランジスタ2及び平滑リ
アクトル4を通して負荷6へ電流Iが流れている。この
とき、図2(F)に示すように共振用コンデンサ8は図1
に示す極性で直流電源1の電圧Eまで充電されている。
図2(A)に示すように、t0において制御回路7から主
トランジスタ2のベース端子に付与された主制御パルス
信号電圧VB1が高レベルから低レベルになり、主トラン
ジスタ2がオン状態からオフ状態になると、図2(C)及
び(D)に示すように主トランジスタ2に流れていた電流
TR1、即ち負荷6の電流Iが直ちに第2の補助還流用
ダイオード12、共振用コンデンサ8及び平滑リアクト
ル4の経路で流れる電流IC1に切り替わる。このとき、
図2(F)に示すように共振用コンデンサ8が徐々に放電
して行き、共振用コンデンサ8の両端の電圧VC1が直流
電源1の電圧Eから直線的に降下して行く。これに伴っ
て、図2(E)に示すように主トランジスタ2の両端の電
圧VTR1が0Vから直線的に上昇する。このため、主ト
ランジスタ2のターンオフ時は電圧波形と電流波形の重
なりが少ないゼロ電圧スイッチングとなる。
In the above configuration, when the main transistor 2 is turned on before t 0 as shown in FIG. 2A, the load 6 passes through the main transistor 2 and the smoothing reactor 4 as shown in FIG. Current I is flowing to At this time, as shown in FIG.
Is charged to the voltage E of the DC power supply 1 with the polarity shown in FIG.
As shown in FIG. 2A, at t 0 , the main control pulse signal voltage V B1 applied from the control circuit 7 to the base terminal of the main transistor 2 changes from a high level to a low level, and the main transistor 2 is turned on. In the off state, the current I TR1 flowing through the main transistor 2, that is, the current I of the load 6, is immediately supplied to the second auxiliary return diode 12 and the resonance capacitor 8 as shown in FIGS. And the current I C1 flowing through the path of the smoothing reactor 4 is switched. At this time,
As shown in FIG. 2F, the resonance capacitor 8 gradually discharges, and the voltage V C1 across the resonance capacitor 8 linearly drops from the voltage E of the DC power supply 1. Accordingly, as shown in FIG. 2E, the voltage V TR1 across the main transistor 2 linearly increases from 0V. Therefore, when the main transistor 2 is turned off, zero voltage switching is performed with little overlap between the voltage waveform and the current waveform.

【0010】図2(F)に示すように、t1において共振
用コンデンサ8の両端の電圧VC1が0Vになると、主還
流用ダイオード3が順バイアスになり、図2(D)及び
(G)に示すように共振用コンデンサ8に流れていた電流
C1に代わって主還流用ダイオード3に流れる
(ID)。このときの主トランジスタ2の両端の電圧V
TR1は図2(E)に示すように直流電源1の電圧Eに等し
い。また、主トランジスタ2がオフ状態のとき、負荷6
の電流Iは主還流用ダイオード3から平滑リアクトル4
へ流れている。
As shown in FIG. 2 (F), when the voltage V C1 across the resonance capacitor 8 becomes 0 V at t 1 , the main reflux diode 3 becomes forward-biased, and as shown in FIG.
As shown in (G), the current I C1 flowing through the resonance capacitor 8 flows through the main reflux diode 3 (I D ). The voltage V across the main transistor 2 at this time
TR1 is equal to the voltage E of the DC power supply 1 as shown in FIG. When the main transistor 2 is off, the load 6
Current I flows from the main reflux diode 3 to the smoothing reactor 4
Is flowing to

【0011】図2(B)に示すように、t2において制御
回路7から補助トランジスタ9のベース端子に付与され
た補助制御パルス信号電圧VB2が低レベルから高レベル
になり、補助トランジスタ9がオン状態になると、主還
流用ダイオード3が導通している期間は共振用リアクト
ル10に直流電源1の電圧Eが印加され、図2(H)に示
すように共振用リアクトル10に電流IL1が流れ始め
る。この電流IL1は負荷6の電流Iに等しくなるまで直
線的に増加する。一方、主還流用ダイオード3に流れて
いた電流IDは図2(G)に示すように直線的に減少して
行く。したがって、補助トランジスタ9のターンオン時
においてゼロ電流スイッチングとなる。
As shown in FIG. 2B, at t 2 , the auxiliary control pulse signal voltage V B2 applied from the control circuit 7 to the base terminal of the auxiliary transistor 9 changes from a low level to a high level. When the main reflux diode 3 is turned on, the voltage E of the DC power supply 1 is applied to the resonance reactor 10 while the main reflux diode 3 is conducting, and the current IL1 flows through the resonance reactor 10 as shown in FIG. Start flowing. This current IL1 increases linearly until it becomes equal to the current I of the load 6. On the other hand, the current ID flowing through the main reflux diode 3 decreases linearly as shown in FIG. Therefore, zero current switching is performed when the auxiliary transistor 9 is turned on.

【0012】図2(H)に示すように、t3において共振
用リアクトル10の電流IL1が負荷6の電流Iに等しく
なると主還流用ダイオード3がカットオフし、図2(G)
に示すように主還流用ダイオード3には電流が流れなく
なる。そして、主還流用ダイオード3の電流IDが0と
なるとき、制御回路7は図2(A)に示すように主トラン
ジスタ2のベース端子に付与する主制御パルス信号電圧
B1を低レベルから高レベルにして主トランジスタ2を
オフ状態からオン状態にする。このとき、図2(E)に示
すように主トランジスタ2の両端の電圧VTR1は直ちに
0Vまで降下する。したがって、主トランジスタ2のタ
ーンオン時においてゼロ電圧スイッチングとなる。
As shown in FIG. 2 (H), when the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes equal to the current I of the load 6 at t 3 , the main reflux diode 3 is cut off, and FIG.
As shown in (1), no current flows through the main reflux diode 3. When the current ID of the main reflux diode 3 becomes 0, the control circuit 7 changes the main control pulse signal voltage V B1 applied to the base terminal of the main transistor 2 from a low level as shown in FIG. The main transistor 2 is turned on from the off state by setting it to a high level. At this time, as shown in FIG. 2E, the voltage V TR1 across the main transistor 2 immediately drops to 0V. Therefore, zero voltage switching is performed when the main transistor 2 is turned on.

【0013】その後少し遅れて、図2(B)に示すよう
に、t4において制御回路7は補助トランジスタ9のベ
ース端子に付与する補助制御パルス信号電圧VB2を高レ
ベルから低レベルにして補助トランジスタ9をオン状態
からオフ状態にする。このとき、共振用リアクトル10
に蓄積されたエネルギが放出されて共振用リアクトル1
0及び共振用コンデンサ8が共振するので、共振用リア
クトル10の電流IL1は共振用コンデンサ8、第1の補
助還流用ダイオード11及び共振用リアクトル10の経
路で流れる共振電流となる。これにより、共振用コンデ
ンサ8が正弦波形で充電されて行くので、図2(F)に示
すように共振用コンデンサ8の両端の電圧VC1が0Vか
ら正弦波状に上昇して行く。これと共に、図2(D)及び
(H)に示すように共振用コンデンサ8の電流IC1及び共
振用リアクトル10の電流IL1は余弦波状に減少して行
く。また、平滑リアクトル4の電流、即ち負荷6の電流
Iは、図2(C)に示すように主トランジスタ2を通して
流れる(ITR1)。したがって、補助トランジスタ9の
ターンオフ時は、共振用コンデンサ8の両端の電圧V C1
が0Vであるため、ゼロ電圧スイッチングとなる。
After a short delay, as shown in FIG.
And tFour, The control circuit 7
Auxiliary control pulse signal voltage V applied to the source terminalB2The high
The auxiliary transistor 9 is turned on by setting the level to the low level from the bell.
To the off state. At this time, the resonance reactor 10
The energy stored in the reactor is released and the resonance reactor 1
0 and the resonance capacitor 8 resonate.
Current I of vector 10L1Is the resonance capacitor 8, the first complement
Of the auxiliary reflux diode 11 and the resonance reactor 10
The resonance current flows on the road. As a result, the resonance capacitor
Since the sensor 8 is charged with a sinusoidal waveform, as shown in FIG.
The voltage V across the resonance capacitor 8C1Is 0V
And rise in a sine wave shape. 2 (D) and FIG.
As shown in (H), the current I of the resonance capacitor 8 isC1And
Current I of transfer reactor 10L1Decreases in a cosine wave
Good. Further, the current of the smoothing reactor 4, that is, the current of the load 6,
I passes through the main transistor 2 as shown in FIG.
Flowing (ITR1). Therefore, the auxiliary transistor 9
At the time of turn-off, the voltage V across the resonance capacitor 8 C1
Is 0V, so that zero voltage switching is performed.

【0014】図2(F)に示すように、t5において共振
用コンデンサ8の両端の電圧VC1が略最大値、即ち直流
電源1の電圧Eに達すると、図2(D)及び(H)に示すよ
うに共振用コンデンサ8の電流IC1及び共振用リアクト
ル10の電流IL1は0となり、第1の補助還流用ダイオ
ード11がカットオフする。また、補助トランジスタ9
のターンオフ時において共振用コンデンサ8の両端の電
圧VC1が直流電源1の電圧E以上になろうとするとき、
共振用コンデンサ8の充電エネルギは第2の補助還流用
ダイオード12、第1の補助還流用ダイオード11、共
振用リアクトル10及び循環電流用ダイオード13の経
路で直流電源1へ帰還されて行く。
[0014] As shown in FIG. 2 (F), substantially the maximum value of the voltage across V C1 of the resonance capacitor 8 in t 5, that is, reaches the voltage E of the DC power source 1, FIG. 2 (D) and (H ), The current I C1 of the resonance capacitor 8 and the current I L1 of the resonance reactor 10 become 0, and the first auxiliary reflux diode 11 is cut off. The auxiliary transistor 9
When the voltage V C1 across the resonance capacitor 8 is about to exceed the voltage E of the DC power supply 1 at the turn-off of
The charging energy of the resonance capacitor 8 is fed back to the DC power supply 1 through the path of the second auxiliary reflux diode 12, the first auxiliary reflux diode 11, the resonance reactor 10, and the circulating current diode 13.

【0015】上記のように、図1の回路では主トランジ
スタ2及び補助トランジスタ9のターンオン及びターン
オフ時においてゼロ電圧又はゼロ電流スイッチングが達
成されるので、主トランジスタ2及び補助トランジスタ
9のオン・オフ動作時の電力損失、即ちスイッチング損
失を低減することができる。また、主トランジスタ2及
び補助トランジスタ9のターンオン及びターンオフ時に
発生するスパイク状のサージ電圧及びサージ電流は共振
用コンデンサ8及び共振用リアクトル10により吸収さ
れるので、主トランジスタ2のオン・オフ動作時のサー
ジ電圧、サージ電流及びノイズを低減することができ
る。
As described above, in the circuit of FIG. 1, zero voltage or zero current switching is achieved when the main transistor 2 and the auxiliary transistor 9 are turned on and off, so that the on / off operation of the main transistor 2 and the auxiliary transistor 9 is performed. Power loss, that is, switching loss can be reduced. Further, a spike-shaped surge voltage and a surge current generated when the main transistor 2 and the auxiliary transistor 9 are turned on and off are absorbed by the resonance capacitor 8 and the resonance reactor 10, so that the main transistor 2 is turned on and off during the on / off operation. Surge voltage, surge current and noise can be reduced.

【0016】次に、図1に示す降圧型DC−DCコンバ
ータの変更例を図3及び図4に基づいて説明する。但
し、図3において図1と同一の部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。なお、図3の制御回路7内の
詳細は、図1の実施例で示した制御回路7と全く同様で
あるので、説明は省略する。図3に示す降圧型DC−D
Cコンバータは、図1に示す回路の主トランジスタ2と
並列に他の共振用コンデンサ14を接続し、主トランジ
スタ2のターンオン時(t4)のゼロ電圧スイッチング
をより確実にしたものである。その他の構成は図1に示
す回路と同一である。
Next, a modification of the step-down DC-DC converter shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. However, in FIG. 3, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The details of the inside of the control circuit 7 of FIG. 3 are exactly the same as those of the control circuit 7 shown in the embodiment of FIG. Step-down DC-D shown in FIG.
In the C converter, another resonance capacitor 14 is connected in parallel with the main transistor 2 of the circuit shown in FIG. 1 so that the zero voltage switching at the time of turning on the main transistor 2 (t 4 ) is further ensured. Other configurations are the same as those of the circuit shown in FIG.

【0017】上記の構成において、図4(A)〜(H)に示
すようにt3までは図1の回路における動作と同一であ
る。したがって、この図3の回路ではt3以降の動作に
ついて説明する。図4(H)に示すように、t3において
共振用リアクトル10の電流IL1が負荷6の電流Iに等
しくなると主還流用ダイオード3がカットオフし、図4
(G)に示すように主還流用ダイオード3には電流が流れ
なくなる。このとき、図3の極性で充電されていた共振
用コンデンサ14のエネルギが放出されて共振用コンデ
ンサ14及び共振用リアクトル10が共振し、共振用コ
ンデンサ14、補助トランジスタ9及び共振用リアクト
ル10の経路で共振電流が流れる。このため、共振用リ
アクトル10には、正弦波状の電流が負荷6の電流Iに
重畳して流れるので、共振用リアクトル10の電流IL1
は図4(H)に示すように引き続き正弦波状に増加して行
く(IL1)。一方、共振用コンデンサ14の両端の電圧
C2は図4(E)に示すように余弦波状に降下して行く。
In the above configuration, as shown in FIGS. 4A to 4H, the operation up to t 3 is the same as the operation in the circuit of FIG. Therefore, in the circuit of FIG. 3, the operation after t 3 will be described. As shown in FIG. 4 (H), when the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes equal to the current I of the load 6 at t 3 , the main reflux diode 3 is cut off.
As shown in (G), no current flows through the main reflux diode 3. At this time, the energy of the resonance capacitor 14 charged with the polarity in FIG. 3 is released, and the resonance capacitor 14 and the resonance reactor 10 resonate, and the path of the resonance capacitor 14, the auxiliary transistor 9, and the resonance reactor 10 Causes a resonance current to flow. For this reason, the sinusoidal current flows through the resonance reactor 10 while being superimposed on the current I of the load 6, so that the current I L1 of the resonance reactor 10
Continuously increases sinusoidally as shown in FIG. 4H (I L1 ). On the other hand, the voltage V C2 across the resonance capacitor 14 falls in a cosine wave as shown in FIG.

【0018】図4(H)に示すように、t4において共振
用リアクトル10の電流IL1が略最大値、即ち負荷6の
電流Iと共振電流の最大値Ipとの和に達すると、循環
電流用ダイオード13が順バイアスになり、共振電流分
は循環電流用ダイオード13、補助トランジスタ9及び
共振用リアクトル10の経路で循環電流となって流れ続
ける。これと共に、共振用コンデンサ14の両端の電圧
C2が図4(E)に示すように0Vとなる。このとき、制
御回路7は図4(A)に示すように主トランジスタ2のベ
ース端子に付与する主制御パルス信号電圧VB1を低レベ
ルから高レベルにして主トランジスタ2をオフ状態から
オン状態にする。このときの主トランジスタ2の両端の
電圧VTR1は、図4(E)に示すように0Vであるから、
主トランジスタ2のターンオン時においてゼロ電圧スイ
ッチングとなる。
As shown in FIG. 4H, when the current I L1 of the resonance reactor 10 reaches a substantially maximum value at t 4 , that is, the sum of the current I of the load 6 and the maximum value I p of the resonance current. The circulating current diode 13 becomes forward-biased, and the resonance current component continues to flow as a circulating current through the path of the circulating current diode 13, the auxiliary transistor 9, and the resonance reactor 10. At the same time, the voltage V C2 across the resonance capacitor 14 becomes 0 V as shown in FIG. At this time, the control circuit 7 changes the main control pulse signal voltage V B1 applied to the base terminal of the main transistor 2 from a low level to a high level as shown in FIG. I do. At this time, the voltage V TR1 across the main transistor 2 is 0 V as shown in FIG.
Zero voltage switching is performed when the main transistor 2 is turned on.

【0019】その後少し遅れて、図4(B)に示すよう
に、t5において制御回路7は補助トランジスタ9のベ
ース端子に付与する補助制御パルス信号電圧VB2を高レ
ベルから低レベルにして補助トランジスタ9をオン状態
からオフ状態にする。このとき、共振用リアクトル10
に蓄積されたエネルギが放出されて共振用リアクトル1
0及び共振用コンデンサ8が共振するので、共振用リア
クトル10の電流IL1は共振用リアクトル10、共振用
コンデンサ8及び第1の補助還流用ダイオード11の経
路で流れる共振電流となる。これにより、共振用コンデ
ンサ8が正弦波形で充電されて行くので、図4(F)に示
すように共振用コンデンサ8の両端の電圧VC1が0Vか
ら正弦波状に上昇して行く。これと共に、図4(D)及び
(H)に示すように共振用コンデンサ8の電流IC1及び共
振用リアクトル10の電流IL1は余弦波状に減少して行
く。また、平滑リアクトル4の電流、即ち負荷6の電流
Iは、図4(C)に示すように補助トランジスタ9のター
ンオフと同時に主トランジスタ2を通して流れる(I
TR1)。したがって、補助トランジスタ9のターンオフ
時は、共振用コンデンサ8、14の両端の電圧VC1、V
C2が0Vであるため、ゼロ電圧スイッチングとなる。
[0019] and thereafter a slight delay, as shown in FIG. 4 (B), the control circuit 7 at t 5 is the auxiliary control pulse signal voltage V B2 to be applied to the base terminal of the auxiliary transistor 9 from the high level to the low level auxiliary The transistor 9 is turned off from the on state. At this time, the resonance reactor 10
The energy stored in the reactor is released and the resonance reactor 1
Since 0 and the resonance capacitor 8 resonate, the current IL1 of the resonance reactor 10 becomes a resonance current flowing through the path of the resonance reactor 10, the resonance capacitor 8, and the first auxiliary reflux diode 11. As a result, the resonance capacitor 8 is charged with a sine waveform, and as shown in FIG. 4F, the voltage V C1 across the resonance capacitor 8 rises in a sine wave form from 0V. 4 (D) and FIG.
As shown in (H), the current I C1 of the resonance capacitor 8 and the current I L1 of the resonance reactor 10 decrease in a cosine wave. Further, the current of the smoothing reactor 4, that is, the current I of the load 6, flows through the main transistor 2 at the same time when the auxiliary transistor 9 is turned off as shown in FIG.
TR1 ). Therefore, when the auxiliary transistor 9 is turned off, the voltages V C1 and V 2 across the resonance capacitors 8 and 14 are set.
Since C2 is 0V, zero voltage switching is performed.

【0020】図4(F)に示すように、t6において共振
用コンデンサ8の両端の電圧VC1が略最大値、即ち直流
電源1の電圧Eに達すると、図4(H)に示すように共振
用リアクトル10の電流IL1は負荷6の電流Iに等しく
なる。このとき、図4(C)及び(D)に示すように主トラ
ンジスタ2の電流ITR1及び共振用コンデンサ8の電流
C1が0となる。このときの残りの共振用リアクトル1
0のエネルギは、第2の補助還流用ダイオード12、第
1の補助還流用ダイオード11、共振用リアクトル10
及び循環電流用ダイオード13の経路で直流電源1へ帰
還されて行く。これにより、共振用リアクトル10の電
流IL1は図4(H)に示すように直線的に引き続いて減少
して行くと共に、図4(C)に示すように主トランジスタ
2の電流が0から直線的に増加して行く。そして、t7
において共振用リアクトル10の電流IL1は図4(H)に
示すように0となり、主トランジスタ2の電流ITR1
図4(C)に示すように負荷6の電流Iに等しくなる。し
たがって、t7以降は直流電源1から主トランジスタ2
及び平滑リアクトル4を通して負荷6へ電流Iが流れ
る。
As shown in FIG. 4F, when the voltage V C1 across the resonance capacitor 8 reaches a substantially maximum value, that is, the voltage E of the DC power supply 1, at t 6 , as shown in FIG. In addition, the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes equal to the current I of the load 6. At this time, as shown in FIGS. 4C and 4D, the current I TR1 of the main transistor 2 and the current I C1 of the resonance capacitor 8 become zero. Remaining resonance reactor 1 at this time
The energy of 0 is supplied to the second auxiliary reflux diode 12, the first auxiliary reflux diode 11, the resonance reactor 10
The current is fed back to the DC power supply 1 through the path of the circulating current diode 13. Thus, the current IL1 of the resonance reactor 10 decreases linearly and continuously as shown in FIG. 4H, and the current of the main transistor 2 decreases from 0 as shown in FIG. Increase. And t 7
In FIG. 4, the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes 0 as shown in FIG. 4H, and the current I TR1 of the main transistor 2 becomes equal to the current I of the load 6 as shown in FIG. Therefore, t 7 after the main transistor 2 from the DC power supply 1
And current I flows to load 6 through smoothing reactor 4.

【0021】上述の通り、図3に示す回路でも、スイッ
チング損失に関して図1に示す回路と同一の効果が得ら
れる。なお、図3の回路では、共振用コンデンサ14と
共振用リアクトル10との共振作用により、図4(E)に
示すようにt3〜t4において共振用コンデンサ14の両
端の電圧VC2が余弦波状に降下するので、主トランジス
タ2のターンオン時(t4)のゼロ電圧スイッチングが
より確実になり、更にスイッチング損失を低減できる利
点を有する。
As described above, the circuit shown in FIG. 3 can provide the same effect as the circuit shown in FIG. 1 with respect to the switching loss. In the circuit of Figure 3, the resonance of the resonant reactor 10 and the resonance capacitor 14, a cosine voltage V C2 across the resonance capacitor 14 in t 3 ~t 4 as shown in FIG. 4 (E) Since the voltage drops in a wave shape, the zero voltage switching at the time of turning on the main transistor 2 (t 4 ) is more reliable, and has an advantage that the switching loss can be further reduced.

【0022】また、図1に示す回路は図5に示すように
変更してもよい。図5に示す回路は、図1に示す回路の
第1及び第2の補助還流用ダイオード11、12の直列
回路の接続点と直流電源1の他端との間に補充電用抵抗
15を接続したものである。図5に示す回路では、主ト
ランジスタ2のオン期間中に主トランジスタ2を介して
共振用コンデンサ8を補充電できるので、図1に示す回
路において共振用コンデンサ8の充電電圧が直流電源1
の電圧Eに満たない場合でも、主トランジスタ2のター
ンオン時のゼロ電圧スイッチングが可能となる。なお、
補充電用抵抗15の代わりに主トランジスタ2のオン期
間中にオン状態となる補充電用スイッチを接続してもよ
い。補充電用スイッチの具体例としては、トランジスタ
等の半導体スイッチング素子がある。
The circuit shown in FIG. 1 may be modified as shown in FIG. The circuit shown in FIG. 5 has an auxiliary charging resistor 15 connected between the connection point of the series circuit of the first and second auxiliary reflux diodes 11 and 12 of the circuit shown in FIG. It was done. In the circuit shown in FIG. 5, since the resonance capacitor 8 can be supplementarily charged through the main transistor 2 during the ON period of the main transistor 2, the charging voltage of the resonance capacitor 8 in the circuit shown in FIG.
, The zero voltage switching at the time of turning on the main transistor 2 becomes possible. In addition,
Instead of the auxiliary charging resistor 15, an auxiliary charging switch that is turned on during the ON period of the main transistor 2 may be connected. As a specific example of the auxiliary charging switch, there is a semiconductor switching element such as a transistor.

【0023】以下、本発明による降圧型DC−DCコン
バータの実施例を図6及び図7について説明する。図6
に示す本実施例の降圧型DC−DCコンバータは、図3
に示す関連技術としての回路の主トランジスタ2を省略
すると共に補助トランジスタ9を主トランジスタ2とし
て動作させることにより、循環電流型の降圧コンバータ
としたものである。
An embodiment of the step-down DC-DC converter according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG.
The step-down DC-DC converter of this embodiment shown in FIG.
The circulating current step-down converter is obtained by omitting the main transistor 2 of the circuit as a related art shown in FIG. 1 and operating the auxiliary transistor 9 as the main transistor 2.

【0024】次に、図6の回路の動作を図7の波形図に
基づいて説明する。図7(A)に示すようにt0以前にお
いて主トランジスタ2がオフ状態のときは、図7(B)に
示すように主還流用ダイオード3及び平滑リアクトル4
を介して負荷6へ電流Iが流れている(ID)。このと
き、共振用コンデンサ14は図7(D)に示すように図示
の極性で直流電源1の電圧Eまで充電されている
(VC2)。図7(A)に示すように、t0において制御回
路7から主トランジスタ2のベース端子に付与された主
制御パルス信号電圧VB1が低レベルから高レベルにな
り、主トランジスタ2がオフ状態からオン状態になる
と、共振用リアクトル10に直流電源1の電圧Eが印加
され、図7(C)に示すように共振用リアクトル10に電
流IL1が流れ始め、0より直線的に増加して行く。これ
と共に、主還流用ダイオード3に流れていた電流ID
図7(B)に示すように直線的に減少して行く。このと
き、負荷6の電流Iは主トランジスタ2を通して流れ、
主トランジスタ2の両端の電圧VTR1は図7(E)に示す
ように直ちに0Vまで降下する。したがって、主トラン
ジスタ2のターンオン時において、共振用リアクトル1
0の電流IL1が0から緩やかに立ち上がるためにゼロ電
流スイッチングとなる。
Next, the operation of the circuit of FIG. 6 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. When the main transistor 2 is turned off before t 0 as shown in FIG. 7 (A), the main reflux diode 3 and the smoothing reactor 4 as shown in FIG. 7 (B).
The current I flows to the load 6 via (I D ). At this time, the resonance capacitor 14 is charged to the voltage E of the DC power supply 1 with the polarity shown in FIG. 7D (V C2 ). As shown in FIG. 7A, at t 0 , the main control pulse signal voltage V B1 applied from the control circuit 7 to the base terminal of the main transistor 2 changes from a low level to a high level, and the main transistor 2 changes from an off state. When turned on, the voltage E of the DC power supply 1 is applied to the resonance reactor 10, and as shown in FIG. 7C, the current IL1 starts flowing through the resonance reactor 10, and increases linearly from 0. . At the same time, the current ID flowing through the main reflux diode 3 decreases linearly as shown in FIG. At this time, the current I of the load 6 flows through the main transistor 2,
The voltage V TR1 across the main transistor 2 immediately drops to 0 V as shown in FIG. Therefore, when the main transistor 2 is turned on, the resonance reactor 1
Since the current I L1 of 0 gradually rises from 0, zero current switching is performed.

【0025】図7(C)に示すように、t1において共振
用リアクトル10の電流IL1が負荷6の電流Iに等しく
なると主還流用ダイオード3がカットオフし、図7(B)
に示すように主還流用ダイオード3の電流IDが0とな
る。このとき、共振用コンデンサ14に充電されたエネ
ルギが放出されて共振用コンデンサ14及び共振用リア
クトル10が共振し、共振用コンデンサ14、主トラン
ジスタ2及び共振用リアクトル10の経路で共振電流が
流れる。このため、共振用リアクトル10には、正弦波
状の電流が負荷6の電流Iに重畳して流れるので、共振
用リアクトル10の電流IL1は図7(C)に示すように引
き続き正弦波状に増加して行く(IL1)。一方、共振用
コンデンサ14の両端の電圧VC2は図7(D)に示すよう
に余弦波状に降下して行く。
As shown in FIG. 7 (C), when the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes equal to the current I of the load 6 at t 1 , the main reflux diode 3 is cut off, and FIG.
As shown in the figure, the current ID of the main reflux diode 3 becomes zero. At this time, the energy charged in the resonance capacitor 14 is released, and the resonance capacitor 14 and the resonance reactor 10 resonate, and a resonance current flows through a path of the resonance capacitor 14, the main transistor 2, and the resonance reactor 10. For this reason, a sinusoidal current flows through the resonance reactor 10 in a manner superimposed on the current I of the load 6, so that the current IL1 of the resonance reactor 10 continuously increases in a sinusoidal manner as shown in FIG. Go (I L1 ). On the other hand, the voltage V C2 across the resonance capacitor 14 drops in a cosine wave as shown in FIG.

【0026】図7(C)に示すように、t2において共振
用リアクトル10の電流IL1が略最大値、即ち負荷6の
電流Iと共振電流の最大値Ipとの和に達すると、共振
用リアクトル10の両端の電圧が0Vとなる。このと
き、循環電流用ダイオード13が順バイアスになり、共
振用リアクトル10の電流IL1は共振用リアクトル1
0、循環電流用ダイオード13及び主トランジスタ2の
経路で循環電流となって流れ続ける。これと共に、共振
用コンデンサ14の両端の電圧VC2が図7(D)に示すよ
うに0Vとなる。
As shown in FIG. 7 (C), when the current I L1 of the resonance reactor 10 reaches a substantially maximum value at t 2 , that is, the sum of the current I of the load 6 and the maximum value I p of the resonance current, The voltage at both ends of the resonance reactor 10 becomes 0V. At this time, the circulating current diode 13 becomes forward-biased, and the current I L1 of the resonance reactor 10 becomes
0, a circulating current continues to flow on the path of the circulating current diode 13 and the main transistor 2. At the same time, the voltage V C2 across the resonance capacitor 14 becomes 0 V as shown in FIG.

【0027】図7(A)に示すように、t3において制御
回路7から主トランジスタ2のベース端子に付与された
主制御パルス信号電圧VB1が高レベルから低レベルにな
り、主トランジスタ2がオン状態からオフ状態になる
と、負荷6の電流Iは共振用コンデンサ14を通して流
れる。このとき、共振用リアクトル10の電流IL1は共
振用リアクトル10、共振用コンデンサ8及び第1の補
助還流用ダイオード11の経路で共振電流となって流
れ、共振用コンデンサ8を充電する。このため、図7
(F)及び(D)に示すように共振用コンデンサ8の電圧V
C1及び共振用コンデンサ14の電圧VC2が共に0Vから
緩やかに上昇するから、主トランジスタ2のターンオフ
時においてゼロ電圧スイッチングとなる。
As shown in FIG. 7A, at t 3 , the main control pulse signal voltage V B1 applied from the control circuit 7 to the base terminal of the main transistor 2 changes from a high level to a low level, and the main transistor 2 When the state changes from the on state to the off state, the current I of the load 6 flows through the resonance capacitor 14. At this time, the current I L1 of the resonance reactor 10 flows as a resonance current through the path of the resonance reactor 10, the resonance capacitor 8, and the first auxiliary reflux diode 11, and charges the resonance capacitor 8. Therefore, FIG.
As shown in (F) and (D), the voltage V of the resonance capacitor 8 is
Since both C1 and the voltage V C2 of the resonance capacitor 14 gradually rise from 0 V, zero voltage switching is performed when the main transistor 2 is turned off.

【0028】図7(F)及び(D)に示すように、t4にお
いて共振用コンデンサ8の電圧VC1と共振用コンデンサ
14の電圧VC2との和が直流電源1の電圧Eに等しくな
ると、共振用リアクトル10の電流IL1は図7(C)に示
すように緩やかに0まで減少して行く。そして、t5
おいて共振用リアクトル10の電流IL1が0になると、
負荷6の電流Iにより共振用コンデンサ8、14が充放
電されて行き、t6において共振用コンデンサ14の電
圧VC2が図7(D)に示すように直流電源1の電圧Eに等
しくなると、主還流用ダイオード3の電圧が0Vとな
る。このとき、負荷6の電流Iが図7(B)に示すように
主還流用ダイオード3を通して流れ(ID)、t6以降は主
還流用ダイオード3及び平滑リアクトル4を介して負荷
6へ電流Iが流れる。
[0028] As shown in FIG. 7 (F) and (D), the sum of the voltage V C1 of the resonance capacitor 8 and the voltage V C2 of the resonance capacitor 14 becomes equal to the voltage E of the DC power source 1 in the t 4 The current IL1 of the resonance reactor 10 gradually decreases to zero as shown in FIG. When the current I L1 of the resonant reactor 10 becomes zero at t 5,
Resonance capacitor 8 and 14 by the current I of load 6 gradually is charged and discharged, the voltage V C2 of the resonance capacitor 14 in t 6 is equal to the voltage E of the DC power source 1 as shown in FIG. 7 (D), The voltage of the main reflux diode 3 becomes 0V. At this time, flow current I load 6 through the main wheeling diode 3 as shown in FIG. 7 (B) (I D) , t 6 after the current through the main wheeling diode 3 and the smoothing reactor 4 to the load 6 I flows.

【0029】上述のように、図6に示す本発明の実施例
では主トランジスタ2のターンオン及びターンオフ時に
おいてゼロ電流又はゼロ電圧スイッチングが達成される
ので、主トランジスタ2のスイッチング損失を低減する
ことができる。なお、図6の実施例の回路では、主トラ
ンジスタ2のみで降圧コンバータ回路を構成できるの
で、図1、図3及び図5に示す回路に比較してスイッチ
ング損失による発生熱量を抑制できかつ部品点数を少な
くすることができる。
As described above, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 6, zero current or zero voltage switching is achieved when the main transistor 2 is turned on and off, so that the switching loss of the main transistor 2 can be reduced. it can. In the circuit of the embodiment shown in FIG. 6, since the step-down converter circuit can be constituted only by the main transistor 2, the amount of heat generated due to switching loss can be suppressed and the number of parts can be reduced as compared with the circuits shown in FIGS. Can be reduced.

【0030】更に、本発明の実施態様は前記の実施例に
限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の
実施例では主スイッチング素子として接合型パワートラ
ンジスタを使用した例を示したが、FET(電界効果ト
ランジスタ)、SCR(逆阻止3端子サイリスタ)等の
他のスイッチング素子を使用してもよい。特に、FET
を使用する場合にはFETと一体に形成された内蔵ダイ
オードを使用できるので、上記の実施例での循環電流用
ダイオード13を省略することが可能である。また、主
スイッチング素子は同種の組合せに限定されない。ま
た、図6の回路における共振用コンデンサ14は省略し
てもよい。
Further, the embodiments of the present invention are not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, an example in which a junction type power transistor is used as a main switching element has been described. However, other switching elements such as an FET (field effect transistor) and an SCR (reverse blocking three-terminal thyristor) may be used. Good. In particular, FET
Is used, a built-in diode formed integrally with the FET can be used, so that the circulating current diode 13 in the above embodiment can be omitted. Further, the main switching elements are not limited to the same kind of combination. Further, the resonance capacitor 14 in the circuit of FIG. 6 may be omitted.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スイッ
チング素子のゼロ電圧又はゼロ電流スイッチングを容易
に達成できるので、スイッチング素子の電圧波形と電流
波形との重複部分を少なくして降圧コンバータ回路のス
イッチング素子のオン・オフ動作時の電力損失、即ち降
圧コンバータ回路におけるスイッチング損失を低減する
ことができる。また、降圧コンバータ回路のスイッチン
グ素子のスイッチング動作時におけるサージ電圧、サー
ジ電流及びノイズを低減することができる。更に、主ス
イッチング素子と並列に他の共振用コンデンサを接続し
た場合には、より確実にスイッチング素子のゼロ電圧ス
イッチングを達成できるので、スイッチング素子の電圧
波形と電流波形との重複部分が更に少なくなり、降圧コ
ンバータ回路におけるスイッチング損失を更に低減する
ことが可能となる。
As described above, according to the present invention, zero voltage or zero current switching of the switching element can be easily achieved, so that the overlap between the voltage waveform and the current waveform of the switching element is reduced to reduce the step-down converter. The power loss at the time of the on / off operation of the switching element of the circuit, that is, the switching loss in the step-down converter circuit can be reduced. Further, surge voltage, surge current, and noise during switching operation of the switching element of the step-down converter circuit can be reduced. Furthermore, when another resonance capacitor is connected in parallel with the main switching element, zero voltage switching of the switching element can be achieved more reliably, so that the overlap between the voltage waveform and the current waveform of the switching element is further reduced. In addition, it is possible to further reduce the switching loss in the step-down converter circuit.

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

【図1】 本発明による降圧型DC−DCコンバータの
関連技術を示す電気回路図
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a related art of a step-down DC-DC converter according to the present invention.

【図2】 図1の回路の各部の電圧及び電流を示す波形
FIG. 2 is a waveform chart showing voltages and currents of respective parts of the circuit of FIG.

【図3】 図1の回路の変更例を示す電気回路図FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a modification of the circuit of FIG. 1;

【図4】 図3の回路の各部の電圧及び電流を示す波形
FIG. 4 is a waveform chart showing the voltage and current of each part of the circuit of FIG.

【図5】 図1の回路の別の変更例を示す電気回路図FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another modification of the circuit of FIG. 1;

【図6】 本発明による降圧型DC−DCコンバータの
実施例を示す電気回路図
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a step-down DC-DC converter according to the present invention.

【図7】 図6の回路の各部の電圧及び電流を示す波形
FIG. 7 is a waveform chart showing voltages and currents of respective parts of the circuit of FIG.

【図8】 従来の降圧型DC−DCコンバータを示す電
気回路図
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a conventional step-down DC-DC converter.

【図9】 図8の回路のスイッチング電圧波形とスイッ
チング電流波形との重複部分を示す波形図
9 is a waveform chart showing an overlapping portion between the switching voltage waveform and the switching current waveform of the circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...直流電源、2...主トランジスタ(主スイッ
チング素子)、3...主還流用ダイオード(主還流用
整流素子)、4...平滑リアクトル、5...平滑コ
ンデンサ、6...負荷、7...制御回路、8、1
4...共振用コンデンサ、10...共振用リアクト
ル、11、12...第1及び第2の補助還流用ダイオ
ード(第1及び第2の補助還流用整流素子)、1
3...循環電流用ダイオード(循環電流用整流素子)
1. . . DC power supply, 2. . . 2. main transistor (main switching element); . . 3. Main freewheeling diode (main freewheeling rectifier); . . 4. smoothing reactor; . . 5. smoothing capacitor; . . Load, 7. . . Control circuit, 8, 1
4. . . 10. Resonant capacitor, . . Resonance reactor, 11, 12. . . First and second auxiliary reflux diodes (first and second auxiliary reflux rectifying elements), 1
3. . . Diode for circulating current (rectifying element for circulating current)

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/155 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/155

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電源と、一方の主端子が前記直流電
源の一端に接続された主スイッチング素子と、該主スイ
ッチング素子の他方の主端子と前記直流電源の他端との
間に接続された主還流用整流素子と、該主還流用整流素
子と並列に接続された平滑リアクトル及び平滑コンデン
サの直列回路と、前記平滑コンデンサと並列に接続され
た負荷とを備え、 前記主スイッチング素子をオン・オフ制御することによ
り前記直流電源の電圧よりも低い電圧の直流出力を前記
負荷に供給する降圧型DC−DCコンバータにおいて、 前記主スイッチング素子の他方の主端子と前記平滑リア
クトルとの間に挿入された共振用リアクトルと、前記主
スイッチング素子及び前記共振用リアクトルの接続点と
前記直流電源の他端との間に接続された第1及び第2の
補助還流用整流素子の直列回路と、該直列回路の接続点
と前記共振用リアクトル及び前記平滑リアクトルの接続
点との間に接続された共振用コンデンサと、前記主スイ
ッチング素子の一方の主端子と前記共振用リアクトル及
び前記平滑リアクトルの接続点との間に接続された循環
電流用整流素子と、前記主スイッチング素子の制御端子
に主制御パルス信号を付与する制御回路とを備えたこと
を特徴とする降圧型DC−DCコンバータ。
1. A DC power supply, a main switching element having one main terminal connected to one end of the DC power supply, and a main switching element connected between the other main terminal of the main switching element and the other end of the DC power supply. A rectifying element for main circulation, a series circuit of a smoothing reactor and a smoothing capacitor connected in parallel with the rectifying element for main circulation, and a load connected in parallel with the smoothing capacitor. In a step-down DC-DC converter that supplies a DC output of a voltage lower than the voltage of the DC power supply to the load by performing off control, inserted between the other main terminal of the main switching element and the smoothing reactor And a first and a second connected between the connection point of the main reactor and the other end of the DC power supply. A series circuit of an auxiliary reflux rectifying element, a resonance capacitor connected between a connection point of the series circuit and a connection point of the resonance reactor and the smoothing reactor, and one main terminal of the main switching element. A rectifying element for circulating current connected between a connection point of the resonance reactor and the smoothing reactor, and a control circuit for applying a main control pulse signal to a control terminal of the main switching element. Step-down DC-DC converter.
【請求項2】 前記循環電流用整流素子と並列に他の共
振用コンデンサを接続した請求項1に記載の降圧型DC
−DCコンバータ。
2. The step-down DC according to claim 1, wherein another circulating capacitor is connected in parallel with the circulating current rectifying element.
-DC converter.
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