JP3259128B2 - Synchronous rectification circuit - Google Patents

Synchronous rectification circuit

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JP3259128B2
JP3259128B2 JP18292896A JP18292896A JP3259128B2 JP 3259128 B2 JP3259128 B2 JP 3259128B2 JP 18292896 A JP18292896 A JP 18292896A JP 18292896 A JP18292896 A JP 18292896A JP 3259128 B2 JP3259128 B2 JP 3259128B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トランスの二次巻
線の誘起電圧に同期してオン,オフして整流を行う同期
整流回路に関する。同期整流回路は、整流側ダイオード
とフライホイール側ダイオードとを、オン抵抗の小さい
電界効果トランジスタ(MOS FET)と置換し、ト
ランスの二次巻線の誘起電圧の極性に対応して一方をオ
ン,他方をオフとするものである。従って、ダイオード
を用いる場合に比較して電力損失を低減することができ
る。このような同期整流回路の効率及び特性の改善が要
望されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous rectifier circuit that performs rectification by turning on and off in synchronization with an induced voltage of a secondary winding of a transformer. The synchronous rectifier circuit replaces the rectifier-side diode and the flywheel-side diode with a field-effect transistor (MOS FET) having a small on-resistance, and turns on one of them in accordance with the polarity of the induced voltage of the secondary winding of the transformer. The other is turned off. Therefore, power loss can be reduced as compared with the case where a diode is used. Improvements in the efficiency and characteristics of such a synchronous rectifier circuit have been demanded.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来例の説明図であり、トランス
T1の一次巻線N1に直流電源Eとスイッチングトラン
ジスタQ1とを接続し、パルス幅制御回路PWMによっ
てスイッチングトランジスタQ1のオン,オフを制御し
て、一次巻線N1に流れる電流をオン,オフする。又ト
ランスT1の二次巻線N2に整流側同期整流トランジス
タQ2とフライホイール側同期整流トランジスタQ3
と、チョークコイルLとコンデンサCとからなる平滑回
路とを接続する。又Sはソース、Dはドレイン、Gはゲ
ート、d1〜d3はトランジスタの基板内のn層とp層
との間に形成された寄生ダイオードを示す。
2. Description of the Related Art FIG . 2 is an explanatory view of a conventional example, in which a DC power supply E and a switching transistor Q1 are connected to a primary winding N1 of a transformer T1, and the switching transistor Q1 is turned on and off by a pulse width control circuit PWM. Under control, the current flowing through the primary winding N1 is turned on and off. A rectifier-side synchronous rectifier transistor Q2 and a flywheel-side synchronous rectifier transistor Q3 are connected to the secondary winding N2 of the transformer T1.
And a smoothing circuit composed of a choke coil L and a capacitor C. S is a source, D is a drain, G is a gate, and d1 to d3 are parasitic diodes formed between the n-layer and the p-layer in the transistor substrate.

【0003】パルス幅制御回路PWMは、整流平滑化さ
れた直流電圧と設定基準電圧とを比較し、誤差電圧に対
応したパルス幅の駆動信号をスイッチングトランジスタ
Q1のゲートに加えて、トランスT1の一次巻線N1に
流れる電流を制御する。このスイッチングトランジスタ
Q1がオンの時に発生した二次巻線N2の誘起電圧によ
り、整流側同期整流トランジスタQ2のゲートGが+極
性、ソースSが−極性となり、整流側同期整流トランジ
スタQ2はオンとなる。又フライホイール側トランジス
タQ3のゲートGが−極性、ソースSが+極性となり、
フライホイール側同期整流トランジスタQ3はオフとな
る。従って、二次巻線N2の誘起電圧による電流は、整
流側同期整流トランジスタQ2とチョークコイルLとを
介してコンデンサCを充電すると共に、出力端子から図
示を省略した負荷に流れることになる。
The pulse width control circuit PWM compares the rectified and smoothed DC voltage with a set reference voltage, and applies a drive signal having a pulse width corresponding to the error voltage to the gate of the switching transistor Q1, thereby to form a primary voltage of the transformer T1. The current flowing through the winding N1 is controlled. Due to the induced voltage of the secondary winding N2 generated when the switching transistor Q1 is on, the gate G of the rectification-side synchronous rectification transistor Q2 has a positive polarity, the source S has a negative polarity, and the rectification-side synchronous rectification transistor Q2 is on. . Also, the gate G of the flywheel transistor Q3 has a negative polarity and the source S has a positive polarity,
The flywheel-side synchronous rectification transistor Q3 is turned off. Therefore, the current due to the induced voltage of the secondary winding N2 charges the capacitor C via the rectification-side synchronous rectification transistor Q2 and the choke coil L, and flows from the output terminal to a load (not shown).

【0004】次にスイッチングトランジスタQ1がオフ
となると、トランスT1の一次巻線の励磁インダクタン
スと、巻線容量と、スイッチングトランジスタQ1の寄
生容量と、整流側同期整流トランジスタQ2の寄生容量
等による共振現象を発生して、トランスT1の自己リセ
ットが行われ、二次巻線N2に逆極性の電圧が発生す
る。この二次巻線N2の誘起電圧により整流側同期整流
トランジスタQ2はオフ、フライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3はオンとなり、チョークコイルLを介し
て電流が流れる。
Next, when the switching transistor Q1 is turned off, resonance phenomena due to the exciting inductance of the primary winding of the transformer T1, the winding capacitance, the parasitic capacitance of the switching transistor Q1, the parasitic capacitance of the rectification-side synchronous rectification transistor Q2, and the like. Is generated, the transformer T1 is self-reset, and a voltage of the opposite polarity is generated in the secondary winding N2. The rectification-side synchronous rectification transistor Q2 is turned off, the flywheel-side synchronous rectification transistor Q3 is turned on by the induced voltage of the secondary winding N2, and current flows through the choke coil L.

【0005】従って、整流側同期整流トランジスタQ2
がオンの時に整流電流が流れ、フライホイール側同期整
流トランジスタQ3がオンの時にチョークコイルLの蓄
積エネルギによる電流が流れ、それぞれオン抵抗の小さ
い状態で電流が流れることにより、電力損失を低減する
ことができる。
Therefore, the rectification side synchronous rectification transistor Q2
Rectified current flows when is turned on, current flows due to stored energy in the choke coil L when the flywheel-side synchronous rectifying transistor Q3 is turned on, and current flows with a small on-resistance, thereby reducing power loss. Can be.

【0006】フライホイール側同期整流トランジスタQ
3の寄生ダイオードd3は、フライホイール側ダイオー
ドの場合と同一の極性を有することになり、従って、フ
ライホイール側同期整流トランジスタQ3がトランスT
1の二次巻線N2の誘起電圧によって、スイッチングト
ランジスタQ1のオフ期間、オンを継続していないと、
チョークコイルLの転流電流が寄生ダイオードd3に流
れることになる。この寄生ダイオードd3の順方向電圧
は、通常のpn接合のダイオードと同等又はそれ以上の
例えば0.9V程度であるから、電力損失が増加するこ
とになる。
The synchronous rectifying transistor Q on the flywheel side
3 has the same polarity as that of the flywheel-side diode, so that the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q3 has the transformer T
1 due to the induced voltage of the secondary winding N2, if the switching transistor Q1 is not kept on during the off period,
The commutation current of the choke coil L flows through the parasitic diode d3. Since the forward voltage of the parasitic diode d3 is equal to or higher than that of a normal pn junction diode, for example, about 0.9 V, the power loss increases.

【0007】又フライホイール側同期整流トランジスタ
Q3の寄生ダイオードd3は、pn接合ダイオードに相
当し、スイッチングトランジスタQ1がオンとなり、ト
ランスT1の二次巻線N2の誘起電圧によって整流側同
期整流トランジスタQ2がオンとなった時、フライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3の寄生ダイオードd3
にリカバリー電流が流れることによって、二次巻線N2
は恰も短絡された状態となり、スイッチングトランジス
タQ1に流れる電流も増大する問題がある。
[0007] The parasitic diode d3 of the flywheel-side synchronous rectification transistor Q3 corresponds to a pn junction diode, the switching transistor Q1 is turned on, and the rectification-side synchronous rectification transistor Q2 is turned on by the induced voltage of the secondary winding N2 of the transformer T1. When turned on, the parasitic diode d3 of the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q3
The recovery current flows through the secondary winding N2
Is short-circuited, and the current flowing through the switching transistor Q1 increases.

【0008】そこで、図3に示す構成が提案されてい
る。同図に於いて、T1はトランス、N1は一次巻線、
N2は二次巻線、Q1はスイッチングトランジスタ、Q
2は整流側同期整流トランジスタ、Q3はフライホイー
ル側同期整流トランジスタ、Lはチョークコイル、Cは
コンデンサ、PWMはパルス幅制御回路、Eは直流電
源、R1は抵抗、d1〜d3は寄生ダイオード、SD
1,SD2はショットキーダイオードである。このショ
ットキーダイオードSD1,SD2は、それぞれ寄生ダ
イオードd2,d3と同一極性となるように、整流側同
期整流トランジスタQ2とフライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3とに並列に接続する。
Therefore, a configuration shown in FIG. 3 has been proposed.
You. In the figure, T1 is a transformer, N1 is a primary winding,
N2 is a secondary winding, Q1 is a switching transistor, Q
2 is a rectification side synchronous rectification transistor, and Q3 is a flywheel.
L side synchronous rectification transistor, L is a choke coil, C is
Capacitor, PWM is pulse width control circuit, E is DC power
Source, R1 is a resistor, d1 to d3 are parasitic diodes, SD
1 and SD2 are Schottky diodes. This show
The diode SD1 and the diode SD2 are respectively parasitic diodes.
Set the same polarity on the rectifying side so that
Rectifier transistor Q2 and synchronous rectifier on flywheel side
It is connected in parallel with the transistor Q3.

【0009】トランスT1の一次巻線N1に直流電源E
とスイッチングトランジスタQ1とを接続し、パルス幅
制御回路PWMによりスイッチングトランジスタQ1の
オン,オフを制御し、スイッチングトランジスタQ1の
オンの時のトランスT1の二次巻線N2の誘起電圧を整
流側同期整流トランジスタQ2のゲートG,ソースS間
に抵抗R1を介して印加し、整流側同期整流トランジス
タQ2をオンとし、二 次巻線N2の誘起電圧をチョーク
コイルLとコンデンサCとからなる平滑回路により平滑
化し、この平滑化した直流電圧を図示を省略した負荷に
供給する。
A DC power supply E is connected to the primary winding N1 of the transformer T1.
And the switching transistor Q1, the pulse width
The control circuit PWM controls the switching transistor Q1.
ON / OFF control and switching transistor Q1
Adjust the induced voltage of the secondary winding N2 of the transformer T1 when turned on.
Between the gate G and the source S of the flow-side synchronous rectifier transistor Q2
To the synchronous rectifying transistor on the rectifying side.
Q2 is turned on, and the induced voltage of the secondary winding N2 is choked.
Smoothing by smoothing circuit consisting of coil L and capacitor C
And apply this smoothed DC voltage to a load (not shown).
Supply.

【0010】スイッチングトランジスタQ1がオフとな
ると、前述のように、トランスT1の励磁インダクタン
スと巻線の浮遊容量と各部の寄生容量とにより共振した
状態の自己リセット電圧が二次巻線N2に発生し、その
自己リセット電圧がフライホイール側同期整流トランジ
スタQ3のゲートGとソースSとの間に印加されて、フ
ライホイール側同期整流トランジスタQ3はオンとな
る。
When the switching transistor Q1 is turned off,
Then, as described above, the excitation inductance of the transformer T1
Resonance due to the stray capacitance of the coil and winding and the parasitic capacitance of each part
State self-reset voltage is generated in the secondary winding N2,
The self-reset voltage is
The voltage applied between the gate G and the source S of the star Q3 is
The rywheel-side synchronous rectifier transistor Q3 is turned on.
You.

【0011】それによって、チョークコイルLの蓄積エ
ネルギによる転流電流が、低オン抵抗のフライホイール
側同期整流トランジスタQ3を介して流れるから、電力
損失を低減することができる。又何らかの原因でフライ
ホイール側同期整流トランジスタQ3のターンオフが速
くなった場合、ショットキーダイオードZD2を介して
転流電流が流れるから、寄生ダイオードd3を介して流
れる場合に比較して、電力損失を低減することができ
る。
As a result, the accumulated energy of the choke coil L is reduced.
Flywheel with low on-resistance due to commutation current due to energy
Since the current flows through the side synchronous rectification transistor Q3,
Loss can be reduced. Also fly for some reason
Fast turn-off of the wheel-side synchronous rectifier transistor Q3
In the event that the power goes down, via the Schottky diode ZD2
Since the commutation current flows, the current flows through the parasitic diode d3.
Power loss compared to when
You.

【0012】この場合、整流側同期整流トランジスタQ
2のゲートGに接続された抵抗R1の値によって、トラ
ンスT1の二次巻線N2に誘起した自己リセット電圧の
波形を所望の形状にできるものである。それにより、ス
イッチングトランジスタQ1のオフに同期して整流側同
期整流トランジスタQ2がオフとなる期間中、フライホ
イール側同期整流トランジスタQ3のオンを継続させる
ことができる。
In this case, the rectifying side synchronous rectifying transistor Q
The value of the resistor R1 connected to the gate G of the
Of the self-reset voltage induced in the secondary winding N2 of the
The waveform can be formed into a desired shape. Thereby,
Synchronous with the turning off of the switching transistor Q1
During the period in which the first rectifying transistor Q2 is turned off,
Continue turning on the side synchronous rectifier transistor Q3
be able to.

【0013】図4は、図3の構成に於ける電圧,電流の
測定波形図であり、スイッチングトランジスタQ1のド
レイン電流I D とドレイン・ソース間電圧V DS との波形
を、整流側同期整流トランジスタQ2のゲートGに接続
した抵抗R1の値を変更して測定した結果を(a)〜
(e)に示す。又V E は直流電源Eの電圧を示す。又ド
レイン・ソース間電圧V DS は、トランスT1の二次巻線
N2に誘起する自己リセット電圧と等価のものである。
FIG . 4 shows the relationship between the voltage and current in the configuration of FIG.
FIG. 8 is a measurement waveform diagram showing the switching transistor Q1.
Drain current I D and the drain-source waveform of the voltage V DS
Is connected to the gate G of the rectification side synchronous rectification transistor Q2.
The results obtained by changing the value of the resistance R1 are shown in FIGS.
(E). V E indicates the voltage of the DC power supply E. Again
The rain-source voltage V DS is the secondary winding of the transformer T1.
This is equivalent to the self-reset voltage induced in N2.

【0014】図4の(a)は、R1=0の場合、即ち、
図2に示す構成の場合であり、入力電圧は50.02
V、入力電流は1.2525A、出力電圧は5.005
V、出力電流は10.004Aとなり、効率は79.9
2%であった。又ドレイン電流I D は、スイッチングト
ランジスタQ1がターンオンすることにより流れ、ドレ
イン・ソース間電圧V DS は零となる。
FIG . 4A shows the case where R1 = 0, that is,
In the case of the configuration shown in FIG. 2, the input voltage is 50.02.
V, the input current is 1.2525 A, and the output voltage is 5.005.
V, the output current is 10.004 A, and the efficiency is 79.9.
2%. The drain current ID is the switching current .
When the transistor Q1 turns on, the flow
The in-source voltage V DS becomes zero.

【0015】このスイッチングトランジスタQ1がター
ンオンする直前のドレイン・ソース間電圧V DS は、直流
電源Eの電圧V E に低下している。即ち、自己リセット
電圧は、スイッチングトランジスタQ1がターンオンす
る前まで継続していないものとなる。その為に、スイッ
チングトランジスタQ1がターンオンする前にフライホ
イール側同期整流トランジスタQ3はターンオフし、転
流電流は寄生ダイオードd3に流れるか、又は図3に示
す構成の場合は、ショットキーダイオードZD2に流れ
る。従って、フライホイール側同期整流トランジスタQ
3がオン状態を継続する場合に比較して電力損失が増加
する。
The switching transistor Q1 is
The drain-source voltage V DS immediately before turning on is DC
It is reduced to a voltage V E of the power supply E. That is, self reset
The voltage turns on the switching transistor Q1.
It does not continue until before. Because of that, the switch
Flywheel before the switching transistor Q1 turns on.
The side synchronous rectifier transistor Q3 is turned off,
The current flows through the parasitic diode d3 or as shown in FIG.
In this case, the current flows through the Schottky diode ZD2.
You. Therefore, the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q
Power loss increases compared to the case where 3 continues the ON state
I do.

【0016】又(b)はR1=3.18Ωとした場合を
示す。この場合の入力電圧は50.04V、入力電流は
1.2210A、出力電圧は5.005V、出力電流は
10.003Aで、効率は81.94%となった。即
ち、R1=0の場合に比較して効率が向上している。又
ドレイン・ソース間電圧V DS は、スイッチングトランジ
スタQ1がターンオンする直前まで直流電源Eの電圧V
E より高い状態が継続し、自己リセット電圧が継続して
発生していることが判る。それによって、スイッチング
トランジスタQ1がターンオンする直前までフライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3をオン状態とすること
ができる。
(B) shows a case where R1 = 3.18Ω.
Show. In this case, the input voltage is 50.04V and the input current is
1.2210A, output voltage is 5.005V, output current is
At 10.003 A, the efficiency was 81.94%. Immediately
That is, the efficiency is improved as compared with the case where R1 = 0. or
The drain-source voltage V DS is equal to the switching transistor.
The voltage V of the DC power supply E until just before the star Q1 turns on.
The state higher than E continues and the self-reset voltage continues
You can see that it has occurred. Thereby switching
Flywheel until just before transistor Q1 turns on
The synchronous rectifier transistor Q3 to the ON state
Can be.

【0017】又(c)は、R1=3.6Ωとした場合を
示す。この場合の入力電圧は50.03V、入力電流は
1.1911A、出力電圧は5.005V、出力電流は
10.003Aで、効率は84.01%となった。又
(b)の場合と同様に、スイッチングトランジスタQ1
がターンオンする直前まで自己リセット電圧が継続する
ことにより、フライホイール側同期整流トランジスタQ
3はオン状態を継続し、 転流電流を低オン抵抗のフライ
ホイール側同期整流トランジスタQ3を介して流すこと
ができる。
(C) shows a case where R1 = 3.6Ω.
Show. In this case, the input voltage is 50.03V and the input current is
1.1911A, output voltage is 5.005V, output current is
At 10.003 A, the efficiency was 84.01%. or
As in the case of (b), the switching transistor Q1
Self-reset voltage continues until just before turn-on
As a result, the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q
3 keeps the ON state and reduces the commutation current
Flow through the wheel-side synchronous rectifier transistor Q3
Can be.

【0018】又(d)は、R1=8.4Ωとした場合を
示し、この場合の入力電圧は50.06V、入力電流は
1.1786A、出力電圧は5.005V、出力電流は
10.004Aで、効率は84.86%となった。この
場合も自己リセット電圧は、スイッチングトランジスタ
Q1がターンオンする直前まで継続して発生し、フライ
ホイール側同期整流トランジスタQ3のオン状態を継続
することができる。
(D) shows a case where R1 = 8.4Ω.
In this case, the input voltage is 50.06 V and the input current is
1.1786A, output voltage is 5.005V, output current is
At 10.004 A, the efficiency was 84.86%. this
Even if the self-reset voltage is the switching transistor
It occurs continuously until just before Q1 turns on, and fly
Wheel-side synchronous rectifier transistor Q3 keeps on
can do.

【0019】又(e)は、R1=20.9Ωとした場合
を示し、入力電圧は50.07V、入力電流は1.18
32A、出力電圧は5.005V、出力電流は10.0
04Aで、効率は84.51%となった。この場合も自
己リセット電圧は、スイッチングトランジスタQ1がタ
ーンオンする直前まで継続して発生し、フライホイール
側同期整流トランジスタQ3のオン状態を継続すること
ができるが、逆に(d)に比較して、スイッチングトラ
ンジスタQ1のターンオン直前に於けるドレイン・ソー
ス間電圧V DS が高くなる為、トランジスタQ1のターン
オンロスが増えるから、効率が低下する。
(E) is the case where R1 = 20.9Ω.
Where the input voltage is 50.07 V and the input current is 1.18.
32A, output voltage is 5.005V, output current is 10.0
At 04A, the efficiency was 84.51%. Also in this case,
The self-reset voltage is set by the switching transistor Q1.
It occurs continuously just before turning on the flywheel.
To keep the ON state of the side synchronous rectification transistor Q3
However, in contrast to (d), switching
Drain saw just before transistor Q1 turns on
Since the inter-voltage V DS increases, the transistor Q1 turns.
Efficiency decreases because on-loss increases.

【0020】又整流側同期整流トランジスタQ2のゲー
トに抵抗R1を接続したことにより、自己リセット電圧
をスイッチングトランジスタQ1がターンオンする直前
まで継続して発生させ、フライホイール側同期整流トラ
ンジスタQ3を、スイッチングトランジスタQ1がオフ
の期間中、継続してオン状態として、低オン抵抗のフラ
イホイール側同期整流トランジスタQ3を介して転流電
流を流すことができるから、寄生ダイオードd3又はシ
ョットキーダイオードZD2を介して転流電流が流れる
場合に比較して、電力損失を低減することができる。
The gate of the synchronous rectifying transistor Q2 on the rectifying side
By connecting the resistor R1 to the
Immediately before the switching transistor Q1 is turned on.
To the flywheel-side synchronous rectifier
Transistor Q3 and switching transistor Q1 is off.
During the period of the
Commutation current via synchronous rectifier transistor Q3 on wheel side
Current can flow, the parasitic diode d3 or
A commutation current flows through the Schottky diode ZD2
Power loss can be reduced as compared with the case.

【0021】又抵抗R1の値によって効率が影響を受
け、又ショットキーダイオードSD1,SD2を接続し
ていることにより、寄生ダイオードd2,d3を介して
電流が流れるような状態が発生しても、順方向電圧の小
さいショットキーダイオードS D1,SD2側に流れる
ことになる。
The efficiency is affected by the value of the resistor R1.
And connect Schottky diodes SD1 and SD2.
, Through the parasitic diodes d2 and d3
Even if a state where current flows occurs, the forward
Flows to the side of the Schottky diode SD1, SD2
Will be.

【0022】図5は補助トランスを設けた構成の説明図
であり、図3と同一符号は同一部分を示し、T2は補助
トランス、N11は一次巻線、N12は二次巻線であ
る。この補助トランスT2の一次巻線N11をトランス
T1の一次巻線N1と並列的に接続し、補助トランスT
2の二次巻線N12をフライホイール側同期整流トラン
ジスタQ3のゲートとソースとに接続する。
FIG . 5 is an explanatory diagram of a configuration provided with an auxiliary transformer.
And the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same parts.
Transformer, N11 is a primary winding, N12 is a secondary winding
You. The primary winding N11 of the auxiliary transformer T2 is connected to a transformer.
T1 is connected in parallel with the primary winding N1, and the auxiliary transformer T
2 to the flywheel side synchronous rectifier transformer N12.
It is connected to the gate and source of the transistor Q3.

【0023】図示を省略したパルス幅制御回路PWMか
らの駆動信号によりスイッチングトランジスタQ1がオ
ンとなると、トランスT1の二次巻線N2の誘起電圧に
よって整流側同期整流トランジスタQ2がオンとなり、
チョークコイルLとコンデンサCとからなる平滑回路を
介して直流電圧が出力される。その時、補助トランスT
2の二次巻線N12の誘起電圧は、フライホイール側同
期整流トランジスタQ3をオフ状態に維持する極性とな
る。
A pulse width control circuit PWM (not shown )
The switching transistor Q1 is turned off by these drive signals.
And the induced voltage of the secondary winding N2 of the transformer T1
Therefore, the rectification side synchronous rectification transistor Q2 is turned on,
A smoothing circuit composed of a choke coil L and a capacitor C
A DC voltage is output via the power supply. At that time, the auxiliary transformer T
2, the induced voltage of the secondary winding N12 is the same as that on the flywheel side.
Polarity to maintain the initial rectifier transistor Q3 in the off state.
You.

【0024】又パルス幅制御回路PWMによりスイッチ
ングトランジスタQ1がオフとなると、トランスT2の
二次巻線N2の誘起電圧の極性が反転し、整流側同期整
流トランジスタQ2はオフとなり、又補助トランスT2
の二次巻線N12の誘起電圧によりフライホイール側同
期整流トランジスタQ3がオンとなる。それにより、チ
ョークコイルLの蓄積エネルギによる転流電流は、低オ
ン抵抗のフライホイール側同期整流トランジスタQ3を
介して流れる。この場合の補助トランスT2の二次巻線
N12の誘起電圧は、スイッチングトランジスタQ1の
ターンオン直前まで継続するから、フライホイール側同
期整流トランジスタQ3を整流側同期整流トランジスタ
Q2のオフ期間中、オン状態を継続して転流電流を流す
ことができる。
Also, a switch is controlled by a pulse width control circuit PWM.
When the switching transistor Q1 is turned off, the
The polarity of the induced voltage of the secondary winding N2 is inverted, and the
Current transistor Q2 is turned off, and the auxiliary transformer T2
Of the flywheel side due to the induced voltage of the secondary winding N12.
The first rectifying transistor Q3 is turned on. By doing so,
The commutation current due to the stored energy of the inductor L is low
Resistor R3 on the flywheel side
Flow through Secondary winding of auxiliary transformer T2 in this case
The induced voltage of N12 is the switching voltage of switching transistor Q1.
Because it will continue until just before turn-on,
Rectifier transistor Q3 is rectifier side synchronous rectifier transistor
During the off-period of Q2, a commutation current flows by continuing the on-state
be able to.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】図2に示す従来例の構
成に於いては、前述のように、フライホイール側同期整
流トランジスタQ3の寄生ダイオードd3による損失が
ある。又図3に示す構成 に於いては、ショットキーダイ
オードSD1,SD2を整流側同期整流トランジスタQ
2とフライホイール側同期整流トランジスタQ3とにそ
れぞれ並列に接続することにより、寄生ダイオードによ
る損失を低減し、又抵抗R1を整流側同期整流トランジ
スタQ2のゲートに接続して、スイッチングトランジス
タQ1のオフ期間中、フライホイール型同期整流トラン
ジスタQ3を継続してオン状態として、転流電流を流す
ことができるが、抵抗R1の抵抗値の設定が容易でない
問題がある。
The structure of the conventional example shown in FIG .
As described above, the synchronization adjustment on the flywheel side
Loss due to the parasitic diode d3 of the current transistor Q3
is there. It is In the configuration shown in Matazu 3, Schottky die
The rectifier side synchronous rectification transistor Q
2 and the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q3.
By connecting each in parallel, the parasitic diode
And the resistor R1 is connected to the rectifier side synchronous rectifier transistor.
Connected to the gate of the transistor Q2
During the off-period of Q1, the flywheel type synchronous rectifier transformer
The commutator current is caused to flow by continuously turning on the transistor Q3.
Can be set, but it is not easy to set the resistance value of the resistor R1.
There's a problem.

【0026】又図5に示す構成に於いては、トランスT
1の一次巻線N1と並列に補助トランスT2の一次巻線
N11を接続し、その二次巻線N12の誘起電圧を、フ
ライホイール側同期整流トランジスタQ3のゲートに印
加する構成とし、整流側同期整流トランジスタQ2のオ
フ期間中、フライホイール側同期整流トランジスタQ3
のオン状態を継続して転流電流を流すことができる。し
かし、トランスT1と補助トランスT2との一次巻線N
1,N11は、巻数及びインピーダンスが相違すること
により、並列接続の一次巻線N1,N11に、それぞれ
の誘起電圧の差に従った電流が流れる問題がある。 本発
明は、前述の問題を解決し、効率の改善を図ることを目
的とする。
Further, in the configuration shown in FIG .
Primary winding of the auxiliary transformer T2 in parallel with one primary winding N1
N11, and the induced voltage of the secondary winding N12 is
Marked on the gate of the synchronous rectifier transistor Q3 on the rywheel side
The rectifying-side synchronous rectifying transistor Q2 is turned off.
During the period, the flywheel-side synchronous rectifier transistor Q3
And the commutation current can be caused to flow while the ON state is maintained. I
However, the primary winding N of the transformer T1 and the auxiliary transformer T2
1, N11 has different number of turns and impedance
To the primary windings N1 and N11 connected in parallel, respectively.
There is a problem that a current flows according to the difference between the induced voltages. Departure
Ming aims to solve the aforementioned problems and improve efficiency.
Target.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の同期整流回路
は、図1を参照して説明すると、トランスT1の一次巻
線N1と直列に接続したスイッチングトランジスタQ1
と、前記トランスT1の二次巻線N2に直列に接続した
整流側同期整流トランジスタQ2と、該二次巻線N2と
該整流側同期整流トランジスタQ2とに対して並列的に
接続したフライホイール側同期整流トランジスタQ3と
を有するフォワード型コンバータの同期整流回路であっ
て、フライホイール側同期整流トランジスタQ3のゲー
トに二次巻線N12の誘起電圧を印加する補助トランス
T2と、スイッチングトランジスタQ1と同時にオン,
オフ制御される補助スイッチングトランジスタQ4とを
有し、補助トランスT2の一次巻線N11と補助スイッ
チングトランジスタQ4との直列回路と、トランスT1
の一次巻線N1とスイッチングトランジスタQ1との直
列回路とを、直流電源に並列に接続した構成を有する
のである。
Means for Solving the Problems] synchronous rectifier circuit of the present invention, with reference to FIG. 1, the primary winding of the transformer T1
Switching transistor Q1 connected in series with line N1
And connected in series to the secondary winding N2 of the transformer T1.
The rectification side synchronous rectification transistor Q2 and the secondary winding N2
In parallel with the rectification side synchronous rectification transistor Q2
Connected flywheel side synchronous rectifier transistor Q3
A synchronous rectifier circuit of the forward converter having an auxiliary transformer for applying the induced voltage of the gate in the secondary winding N12 of the flywheel side synchronous rectification transistor Q3
ON at the same time as T2 and switching transistor Q1,
The auxiliary switching transistor Q4 that is turned off
The primary winding N11 of the auxiliary transformer T2 and the auxiliary switch.
A series circuit with the switching transistor Q4 and a transformer T1.
Between the primary winding N1 and the switching transistor Q1.
And a column circuit connected in parallel to a DC power supply .

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の説明
図であり、T1はトランス、N1は一次巻線、N2は二
次巻線、Q1はスイッチングトランジスタ、Q2は整流
側同期整流トランジスタ、Q3はフライホイール側同期
整流トランジスタ、Q4は補助スイッチングトランジス
タ、T2は補助トランス、N11は一次巻線、N12は
二次巻線、Lはチョークコイル、Cはコンデンサ、Eは
直流電源を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG . 1 illustrates an embodiment of the present invention.
In the figure, T1 is a transformer, N1 is a primary winding, N2 is a secondary winding.
Next winding, Q1 is switching transistor, Q2 is rectification
Side synchronous rectifier transistor, Q3 is flywheel side synchronous
Rectifier transistor, Q4 is auxiliary switching transistor
, T2 is an auxiliary transformer, N11 is a primary winding, N12 is
Secondary winding, L is choke coil, C is capacitor, E is
Indicates a DC power supply.

【0029】補助トランスT2は、トランスT1に比較
して小型且つ小容量とすることができるものであり、こ
の補助トランスT2の一次巻線N11と直列に補助スイ
ッチングトランジスタQ4を接続し、二次巻線N12の
誘起電圧をフライホイール側同期整流トランジスタQ3
のゲートに印加するように接続し、スイッチングトラン
ジスタQ1と共に、補助スイッチングトランジスタQ4
を、図示を省略したパルス幅制御回路PWMから同時に
オン,オフ制御する構成とする。
The auxiliary transformer T2 is compared with the transformer T1.
It can be made small and small
The auxiliary switch is connected in series with the primary winding N11 of the auxiliary transformer T2.
Switching transistor Q4 and the secondary winding N12.
The induced voltage is changed to the flywheel side synchronous rectifier transistor Q3.
Of the switching transformer.
Along with the transistor Q1, the auxiliary switching transistor Q4
From the pulse width control circuit PWM (not shown)
On / off control is performed.

【0030】従って、スイッチングトランジスタQ1が
オンの時、補助スイッチングトランジスタQ4もオンと
なり、トランスT1の一次巻線N1と補助トランスT2
の一次巻線N11とに直流電源Eから電流が流れ、トラ
ンスT1の二次巻線N2の誘起電圧により整流側同期整
流トランジスタQ2はオン、補助トランスT2の二次巻
線N12の誘起電圧によりフライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3はオフとなる。
Therefore, the switching transistor Q1 is
When ON, the auxiliary switching transistor Q4 is also ON.
The primary winding N1 of the transformer T1 and the auxiliary transformer T2
Current flows from the DC power source E to the primary winding N11 of the
Rectification-side synchronization by the induced voltage of the secondary winding N2 of the
Current transistor Q2 is on and the secondary winding of auxiliary transformer T2
Synchronous rectification on flywheel side by induced voltage on line N12
The transistor Q3 is turned off.

【0031】又スイッチングトランジスタQ1がオフと
なると、補助スイッチングトランジスタQ4もオフとな
り、トランスT1の二次巻線N2の誘起電圧により整流
側同期整流トランジスタQ2はオフ、補助トランスT2
の二次巻線N12の誘起電圧により、フライホイール側
同期整流トランジスタQ3はオンとなる。この時、補助
トランスT2の一次巻線N11は、トランスT1の一次
巻線N1と切り離された状態となる。
When the switching transistor Q1 is turned off,
Then, the auxiliary switching transistor Q4 is also turned off.
Rectified by the induced voltage of the secondary winding N2 of the transformer T1.
Side synchronous rectifier transistor Q2 is off, auxiliary transformer T2
The flywheel side by the induced voltage of the secondary winding N12
The synchronous rectification transistor Q3 is turned on. At this time,
The primary winding N11 of the transformer T2 is
It is in a state of being separated from the winding N1.

【0032】従って、トランスT1の一次巻線N1と、
補助トランスT2の一次巻線N11 との巻数及びインピ
ーダンスが相違しても、それらの一次巻線N1,N11
間を流れる電流を零として、損失の増加を防止すること
ができる。又フライホイール側同期整流トランジスタQ
3を、スイッチングトランジスタQ1のターンオン直前
まで、低オン抵抗のフライホイール側同期整流トランジ
スタQ3のオン状態を継続することができる。
Therefore, the primary winding N1 of the transformer T1,
The number of turns of the auxiliary transformer T2 with the primary winding N11 and the impedance
The primary windings N1 and N11
Make the current flowing between them zero to prevent an increase in loss
Can be. Also, flywheel-side synchronous rectifier transistor Q
3 immediately before the switching transistor Q1 is turned on.
Up to low on-resistance flywheel-side synchronous rectifier
The ON state of the star Q3 can be continued.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フォワ
ード型コンバータの同期整流回路に於いて、補助トラン
スT2の一次巻線N11に補助スイッチングトランジス
タQ4を接続し、この補助スイッチングトランジスタQ
4とトランスT1の一次巻線N1に接続したスイッチン
グトランジスタQ1とを同時にオン,オフ制御し、補助
トランスT2の二次巻線N12の誘起電圧をフライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3のゲートに印加する構
成としたものであり、フライホイール側同期整流トラン
ジスタQ3を、スイッチングトランジスタQ1のターン
オン直前までオン状態を継続させることが可能となり、
従って、低オン抵抗のフライホイール側同期整流トラン
ジスタQ3を介して転流電流を流すことができる。それ
により、電力損失の低減を図り、効率を改善することが
できる。
As described above, the present invention provides
Auxiliary transformer in synchronous rectifier circuit of
The auxiliary switching transistor is connected to the primary winding N11 of the switch T2.
Connected to the auxiliary switching transistor Q4.
4 and a switch connected to the primary winding N1 of the transformer T1
ON / OFF control of the transistor Q1 at the same time
The induced voltage of the secondary winding N12 of the transformer T2 is
Applied to the gate of the gate-side synchronous rectifier transistor Q3.
The synchronous rectifier transformer on the flywheel side
The transistor Q3 is turned on by the switching transistor Q1.
It is possible to continue the on state until just before the on,
Therefore, low on-resistance flywheel side synchronous rectifier transformer
A commutation current can flow through the transistor Q3. It
Can reduce power loss and improve efficiency
it can.

【0034】又小容量の補助トランスT2の一次巻線N
11に補助スイッチングトランジスタQ4を接続したこ
とにより、トランスT1の一次巻線N1と、補助トラン
スT2の一次巻線N11との巻数及びインピーダンスが
相違しても、それらの一次巻線N1,N11間に電流が
還流することがなくなり、従って、損失の増加を防止す
ることができる。
The primary winding N of the auxiliary transformer T2 having a small capacity
11 has the auxiliary switching transistor Q4 connected.
As a result, the primary winding N1 of the transformer T1 and the auxiliary transformer
The number of turns of the primary winding N11 with the primary winding N11 and the impedance are
Even if they differ, the current between the primary windings N1 and N11
No reflux, thus preventing an increase in losses
Can be

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

【図1】本発明実施の形態の説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional example.

【図3】先に提案された構成の説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration proposed earlier.

【図4】ゲートに接続した抵抗R1の値による電圧,電
流測定波形図である。
FIG. 4 shows the voltage and voltage depending on the value of a resistor R1 connected to a gate .
It is a flow measurement waveform diagram.

【図5】補助トランスを設けた構成の説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration provided with an auxiliary transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1 スイッチングトランジスタ Q2 整流側同期整流トランジスタ Q3 フライホイール側同期整流トランジスタQ4 補助スイッチングトランジスタ T1 トランス N1 一次巻線 N2 二次巻線T2 補助トランス N11 一次巻線 N12 二次巻線 L チョークコイル C コンデンサQ1 Switching transistor Q2 Rectification side synchronous rectification transistor Q3 Flywheel side synchronous rectification transistor Q4 Auxiliary switching transistor T1 Transformer N1 Primary winding N2 Secondary winding T2 Auxiliary transformer N11 Primary winding N12 Secondary winding L Choke coil C Capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28 H02M 7/21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/28 H02M 7/21

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トランスの一次巻線と直列に接続したス
イッチングトランジスタと、前記トランスの二次巻線に
直列に接続した整流側同期整流トランジスタと、該二次
巻線と該整流側同期整流トランジスタとに対して並列的
に接続したフライホイール側同期整流トランジスタとを
有するフォワード型コンバータの同期整流回路に於い
て、 前記フライホイール側同期整流トランジスタのゲートに
二次巻線の誘起電圧を印加する補助トランスと、 前記スイッチングトランジスタと同時にオン,オフ制御
される補助スイッチングトランジスタとを有し、 前記補助トランスの一次巻線と前記補助スイッチングト
ランジスタとの直列回路と、前記トランスの一次巻線と
前記スイッチングトランジスタとの直列回路とを、直流
電源に並列に接続した構成を有する ことを特徴とする同
期整流回路。
(1)A switch connected in series with the primary winding of the transformer
To the switching transistor and the secondary winding of the transformer
A rectification-side synchronous rectification transistor connected in series;
Parallel to the winding and the rectifying side synchronous rectifying transistor
And the flywheel-side synchronous rectifier transistor connected to
HaveIn the synchronous rectifier circuit of the forward converter
To the gate of the flywheel-side synchronous rectification transistor
An auxiliary transformer for applying an induced voltage of the secondary winding, ON / OFF control simultaneously with the switching transistor
An auxiliary switching transistor, The primary winding of the auxiliary transformer and the auxiliary switching
A series circuit with a transistor, a primary winding of the transformer,
A series circuit with the switching transistor;
Has a configuration connected in parallel to the power supply Characterized in that
Period rectifier circuit.
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