JP3267204B2 - Transformer drive circuit - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トランス駆動回路
に係り、詳しくはＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる昇
圧トランスの駆動に好適な駆動回路の保護回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transformer driving circuit, and more particularly to a driving circuit protection circuit suitable for driving a step-up transformer used in a DC-DC converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の自動車に搭載されたＡＣ電源装置
は１２ボルトのバッテリ電源電圧を１００ボルトの直流
電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ部と、この直流電
圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータ部を備え
ている。このＡＣ電源装置により自動車内で交流使用の
電気機器やＯＡ機器を使用することができる。2. Description of the Related Art A conventional AC power supply device mounted on an automobile has a DC-DC converter section for boosting a 12-volt battery power supply voltage to a 100-volt DC voltage, and a DC-AC converter for converting the DC voltage to an AC voltage. It has an inverter section. With this AC power supply device, electric equipment and OA equipment for alternating current can be used in the automobile.
【０００３】図２は、そのＤＣ−ＤＣコンバータ部の一
部を示す回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ部は、バ
ッテリＢから１２ボルトの直流電源電圧Ｖｂが一次側巻
線Ｔ１の中間端子Ｔ１ｃに印加される昇圧用のトランス
Ｔを備えている。トランスＴの一次側巻線Ｔ１の両端端
子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂはそれぞれ第１及び第２半導体スイッ
チング素子ＳＷ１，ＳＷ２を介して接地されている。そ
して。第１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ１，Ｓ
Ｗ２をスイッチング制御回路１０にて交互にオン・オフ
制御することにより、トランスＴの二次側巻線Ｔ２に高
電圧の交流電圧を発生させている。二次側巻線Ｔ２に発
生した交流電圧は、図示しない整流回路にて整流されて
１００ボルトの直流電圧に変換されてＤＣ−ＡＣインバ
ータ部に出力される。FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of the DC-DC converter. The DC-DC converter unit includes a step-up transformer T that applies a 12-volt DC power supply voltage Vb from the battery B to the intermediate terminal T1c of the primary winding T1. Both terminals T1a, T1b of the primary winding T1 of the transformer T are grounded via first and second semiconductor switching elements SW1, SW2, respectively. And. First and second semiconductor switching elements SW1, S
The high-voltage AC voltage is generated in the secondary winding T2 of the transformer T by alternately turning on and off W2 by the switching control circuit 10. The AC voltage generated in the secondary winding T2 is rectified by a rectifier circuit (not shown), converted into a DC voltage of 100 volts, and output to a DC-AC inverter.
【０００４】又、ＤＣ−ＤＣコンバータ部には、電源電
圧監視回路１１が設けられている。電源電圧監視回路１
１は、電解コンデンサＣ１と一次側巻線Ｔ１の中間端子
Ｔ１ｃ間の電源線Ｗ上の監視点Ｐの電圧を入力する。電
源電圧監視回路１１は監視点Ｐの電圧が所定の範囲内に
ない時、前記スイッチング制御回路１０に停止信号を出
力し、同制御回路１０を介して第１及び第２半導体スイ
ッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作を停止させるように
している。尚、この監視点Ｐを電解コンデンサＣ１より
トランスＴ側の電源線Ｗ上にした理由は、電源線Ｗにの
るノイズが重畳し、重畳したノイズにて瞬間的に所定範
囲から外れて第１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ
１，ＳＷ２を無用に停止させるのを防止するためであ
る。A power supply voltage monitoring circuit 11 is provided in the DC-DC converter section. Power supply voltage monitoring circuit 1
1 inputs the voltage of the monitoring point P on the power supply line W between the electrolytic capacitor C1 and the intermediate terminal T1c of the primary winding T1. When the voltage at the monitoring point P is not within the predetermined range, the power supply voltage monitoring circuit 11 outputs a stop signal to the switching control circuit 10, and through the control circuit 10, the first and second semiconductor switching elements SW1, SW2. Operation is stopped. The reason for setting the monitoring point P on the power supply line W on the transformer T side with respect to the electrolytic capacitor C1 is that the noise on the power supply line W is superimposed, and the superimposed noise instantaneously deviates from a predetermined range to the first position. And second semiconductor switching element SW
This is to prevent unnecessary stopping of SW1 and SW2.
【０００５】又、バッテリＢと中間端子Ｔ１ｃとの間に
は、フィルタ回路が設けられている。フィルタ回路は、
前記電解コンデンサＣ１と同コンデンサＣ１に並列に接
続したツェナーダイオードＤ１を備えている。電解コン
デンサＣ１はバッテリＢからの直流電源電圧Ｖｂの変動
を吸収する。ツェナーダイオードＤ１は、何らかの原因
でバッテリＢのプラス端子と一次側巻線Ｔ１の中間端子
Ｔ１ｃとを結ぶ電源線Ｗが外れた時、電源線Ｗに車両オ
ルタネータにより発生する高電圧を吸収する。つまり、
電源線Ｗに高電圧が発生した時、電源電圧監視回路１１
が働き第１及び第２半導体スイッチング素子ＳＷ１，Ｓ
Ｗ２を停止させる。この時、第１及び第２半導体スイッ
チング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオフしている状態で高電圧
が発生している時には、この高電圧が第１及び第２半導
体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２等にかかることにな
るが、ツェナーダイオードＤ１が導通して第１及び第２
半導体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２等を保護する。[0005] A filter circuit is provided between the battery B and the intermediate terminal T1c. The filter circuit is
An electrolytic capacitor C1 and a Zener diode D1 connected in parallel with the capacitor C1 are provided. Electrolytic capacitor C1 absorbs fluctuations in DC power supply voltage Vb from battery B. The Zener diode D1 absorbs a high voltage generated by the vehicle alternator on the power line W when the power line W connecting the plus terminal of the battery B and the intermediate terminal T1c of the primary winding T1 is disconnected for some reason. That is,
When a high voltage is generated in the power supply line W, the power supply voltage monitoring circuit 11
Works and the first and second semiconductor switching elements SW1, S
Stop W2. At this time, when a high voltage is generated while the first and second semiconductor switching elements SW1 and SW2 are off, the high voltage is applied to the first and second semiconductor switching elements SW1 and SW2 and the like. However, the Zener diode D1 becomes conductive and the first and second
The semiconductor switching elements SW1, SW2, etc. are protected.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、第１及び第
２半導体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のいずれか一
方がオンしている状態で、電源線ＷがバッテリＢから外
れた時、電源線Ｗに発生する高電圧に基づいて一次側巻
線Ｔ１及びオンしている半導体スイッチング素子を介し
て過電流が流れる。この時、オンしている半導体スイッ
チング素子のインピーダンスは低いので、監視点Ｐに発
生する電圧は低く、前記電源電圧監視回路１１は働かな
いとともにツェナーダイオードＤ１も導通しない。その
結果、過電流はオンしている半導体スイッチング素子を
通って流れ続けるという問題があった。When one of the first and second semiconductor switching elements SW1 and SW2 is turned on and the power line W is disconnected from the battery B, the power line W is generated. An overcurrent flows through the primary winding T1 and the turned-on semiconductor switching element based on the generated high voltage. At this time, since the impedance of the ON semiconductor switching element is low, the voltage generated at the monitoring point P is low, so that the power supply voltage monitoring circuit 11 does not operate and the Zener diode D1 does not conduct. As a result, there is a problem that the overcurrent continues to flow through the turned-on semiconductor switching element.
【０００７】本発明の目的は、上記問題を解消するため
になされたものであって、電源線がバッテリ電源端子か
ら外れるなどして電源線に高電圧が発生した時、高電圧
を確実にツェナーダイオードにて吸収することができる
トランス駆動回路を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problem. When a high voltage is generated in a power supply line due to, for example, a power supply line being disconnected from a battery power supply terminal, the high voltage is reliably applied to the Zener. An object of the present invention is to provide a transformer driving circuit that can be absorbed by a diode.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体スイッチング素子をオン・オフ制御して直流
電源から電源線を介して供給されるプラス直流電圧を間
欠にトランスの一次側巻線に印加して、二次側巻線に電
圧を発生させるようにしたトランス駆動回路において、
前記電源線にカソード端子が接続されアノード端子が接
地されて、その電源線に発生する高電圧を導通すること
により吸収する、降伏電圧が前記直流電源の正常な電圧
範囲よりも高いツェナーダイオードと、前記電源線に対
する前記ツェナーダイオードのカソード端子の接続点と
前記トランスの一次巻線の入力端子との間に接続したコ
イルとを備えた。According to a first aspect of the present invention, a primary winding of a transformer is intermittently controlled by turning on / off a semiconductor switching element to intermittently apply a positive DC voltage supplied from a DC power supply via a power supply line. In a transformer drive circuit which is applied to a wire to generate a voltage in a secondary winding,
A breakdown voltage is a normal voltage of the DC power supply, wherein a cathode terminal is connected to the power supply line, an anode terminal is grounded, and a high voltage generated in the power supply line is absorbed by conduction.
A Zener diode higher than the range, and a coil connected between a connection point of the cathode terminal of the Zener diode to the power supply line and an input terminal of a primary winding of the transformer.
【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載のトラ
ンス駆動回路において、前記コイルを空心コイルとし
た。請求項１の発明によれば、何らかの原因で直流電源
と電源線が外れた時、電源線に高電圧が瞬時に発生す
る。この時、電源線上のツェナーダイオードのカソード
端子が接続された接続点とトランスの一次巻線の入力端
子との間に接続したコイルが高インピーダンスとなる。
従って、半導体スイッチング素子がオンしていても、一
次側巻線及び半導体スイッチング素子にかかる電圧は小
さく過電流は流れない。そして、電源線側に発生してい
る高電圧は、一次側巻線及び半導体スイッチング素子を
介して過電流は流れないことからツェナーダイオードを
導通させるに十分な電圧まで上昇する。According to a second aspect of the present invention, in the transformer driving circuit according to the first aspect, the coil is an air-core coil. According to the first aspect of the invention, when the DC power supply and the power supply line are disconnected for some reason, a high voltage is instantaneously generated in the power supply line. At this time, the cathode of the Zener diode on the power supply line
Coil connected between the input terminal of the connection point to which the terminal is connected with the primary winding of the transformer is high impedance.
Therefore, even when the semiconductor switching element is on, the voltage applied to the primary winding and the semiconductor switching element is small, and no overcurrent flows. Then, the high voltage generated on the power supply line side rises to a voltage sufficient to make the Zener diode conductive since no overcurrent flows through the primary winding and the semiconductor switching element.
【００１０】その結果、電源線側に発生している高電圧
は、ツェナーダイオードにより吸収され、半導体スイッ
チング素子には過電流が流れたり、流れ続けるといった
ことはない。As a result, the high voltage generated on the power supply line side is absorbed by the Zener diode, and no overcurrent flows or continues to flow in the semiconductor switching element.
【００１１】請求項２の発明によれば、空心コイルは構
造が簡単で安価であるために、トランス駆動回路のコス
トダウン及び回路規模の縮小化を図ることが可能とな
る。According to the second aspect of the present invention, since the air-core coil has a simple structure and is inexpensive, it is possible to reduce the cost and the circuit size of the transformer drive circuit.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１に従って説明する。本実施形態は、図２に示
した従来のＤＣ−ＤＣコンバータ部に具体化したので、
共通の部分については符号を同じにしてその詳細な説明
は省略し、相違する部分について説明する。図１におい
て、コイルとしての空心コイルＬ１は、電源線Ｗ上の監
視点ＰとトランスＴの一次側巻線Ｔ１の入力端子として
の中間端子Ｔ１ｃとの間に接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment is embodied in the conventional DC-DC converter shown in FIG.
The common parts are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different parts will be described. In FIG. 1, an air-core coil L1 as a coil is connected between a monitoring point P on a power supply line W and an intermediate terminal T1c as an input terminal of a primary winding T1 of a transformer T.
【００１３】従って、何らかの原因で直流電源としての
バッテリＢと電源線Ｗが外れた時、電源線Ｗに高電圧が
瞬時に発生する。この時、トランスＴの一次側巻線Ｔ１
の中間端子Ｔ１ｃに接続した空心コイルＬ１が高インピ
ーダンスとなる。この時、第１及び第２半導体スイッチ
ング素子ＳＷ１，ＳＷ２のいずれか一方がオンしていて
も、一次側巻線Ｔ１及びオンしている半導体スイッチン
グ素子にかかる電圧は小さく過電流は流れない。Therefore, when the battery B serving as a DC power supply and the power supply line W are disconnected for some reason, a high voltage is instantaneously generated on the power supply line W. At this time, the primary winding T1 of the transformer T
The air-core coil L1 connected to the intermediate terminal T1c has a high impedance. At this time, even if one of the first and second semiconductor switching elements SW1 and SW2 is turned on, the voltage applied to the primary winding T1 and the turned on semiconductor switching element is small, and no overcurrent flows.
【００１４】従って、監視点Ｐ側の電源線Ｗに発生する
高電圧は、電源電圧監視回路１１にて検出されてスイッ
チング制御回路１０に停止信号を出力し、同制御回路１
０を介してオンしている半導体スイッチング素子をオフ
し、以後両半導体スイッチング素子を確実に停止させ
る。又、この時、監視点Ｐ側の電源線Ｗに発生する高電
圧は、ツェナーダイオードＤ１の降伏電圧を超える電圧
になっているため、同ダイオードＤ１が導通して電流が
流れて吸収される。その結果、電源電圧監視回路１１が
監視できなくなったり、オンしている半導体スイッチン
グ素子に電流が流れ続けるといったことはない。Accordingly, the high voltage generated on the power supply line W on the monitoring point P side is detected by the power supply voltage monitoring circuit 11 and outputs a stop signal to the switching control circuit 10.
The semiconductor switching element which is turned on via 0 is turned off, and thereafter both semiconductor switching elements are reliably stopped. At this time, since the high voltage generated on the power supply line W on the monitoring point P side exceeds the breakdown voltage of the Zener diode D1, the diode D1 conducts and current flows and is absorbed. As a result, the power supply voltage monitoring circuit 11 cannot be monitored, and the current does not continue to flow in the ON semiconductor switching element.
【００１５】又、通常動作時には、空心コイルＬ１の定
常インピーダンスはゼロに近い値なので、電力損失が小
さい。しかも、空心コイルＬ１は構造が簡単で安価であ
るために、トランス駆動回路のコストダウン及び回路規
模の縮小化を図ることが可能となり、ひいては、何らか
の原因で直流電源としてのバッテリＢと電源線Ｗが外れ
た時に半導体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２に過電流
を流さないＤＣ−ＤＣコンバータを安価にかつ小型につ
くることができる。During normal operation, the stationary impedance of the air-core coil L1 is close to zero, so that the power loss is small. Moreover, since the air-core coil L1 has a simple structure and is inexpensive, it is possible to reduce the cost and the circuit size of the transformer drive circuit, and for some reason, the battery B as a DC power supply and the power supply line W DC-DC converter that does not allow an overcurrent to flow through the semiconductor switching elements SW1 and SW2 when the power supply is disconnected can be manufactured inexpensively and compactly.
【００１６】尚、発明の実施の形態は上記に限定される
ものではなく、以下のように実施してもよい。 ○上記実施形態では、トランスＴの一次側巻線Ｔ１に中
間端子Ｔ１ｃを備えたものであったが、例えば、一次側
巻線の一端の端子にバッテリＢのプラス端子を接続し、
他端の端子を１つの半導体スイッチングを介して接地す
るようにしたＤＣ−ＤＣコンバータに具体化してもよ
い。この場合、一次側巻線の一端の端子とバッテリＢの
プラス端子との間に空心コイルＬ１が接続されることに
なる。The embodiments of the present invention are not limited to the above, but may be implemented as follows. In the above embodiment, the primary winding T1 of the transformer T is provided with the intermediate terminal T1c. However, for example, the plus terminal of the battery B is connected to one terminal of the primary winding,
It may be embodied as a DC-DC converter in which the terminal at the other end is grounded via one semiconductor switching. In this case, the air-core coil L1 is connected between the terminal at one end of the primary winding and the positive terminal of the battery B.
【００１７】○上記実施形態では、空心コイルＬ１を用
いて実施したが、空心コイルＬ１以外の例えば鉄心コイ
ル等、その他コイルを用いて実施してもよい。次に、上
記実施形態から見出せる請求項に記載した技術的思想以
外の技術的思想について効果とともに以下に記載する。In the above embodiment, the air-core coil L1 is used, but the present invention may be implemented using other coils other than the air-core coil L1, such as an iron core coil. Next, technical ideas other than the technical ideas described in the claims that can be found from the above embodiment will be described below together with the effects.
【００１８】○前記請求項１に記載のトランス駆動回路
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ。ＤＣ−ＤＣコンバータ
は、何らかの原因でバッテリから電源線が外れても半導
体スイッチング素子に過電流が流れないとともに、安価
で小型なものとなる。A DC-DC converter comprising the transformer drive circuit according to claim 1. The DC-DC converter does not cause an overcurrent to flow through the semiconductor switching element even if the power supply line is disconnected from the battery for some reason, and is inexpensive and small.
【００１９】○半導体スイッチング素子をオン・オフ制
御して直流電源から電源線を介して供給されるプラス直
流電圧を間欠にトランスの一次側巻線に印加して、二次
側巻線に電圧を発生させるようにしたトランス駆動回路
において、前記電源線にカソード端子が接続されアノー
ド端子が接地されて、その電源線に発生する高電圧を導
通することにより吸収するツェナーダイオードと、前記
電源線の電圧を検出し、前記電圧が所定の範囲内にない
とき、前記半導体スイッチング素子を停止させる電源電
圧監視回路と、前記電源線と前記トランスの一次巻線の
入力端子間に接続したコイルとを備えたトランス駆動回
路。The semiconductor switching element is turned on and off, and a positive DC voltage supplied from a DC power supply via a power supply line is intermittently applied to a primary winding of a transformer, and a voltage is applied to a secondary winding. In the transformer driving circuit, a cathode terminal is connected to the power supply line, an anode terminal is grounded, and a Zener diode that absorbs a high voltage generated in the power supply line by conducting the voltage, and a voltage of the power supply line. A power supply voltage monitoring circuit that stops the semiconductor switching element when the voltage is not within a predetermined range, and a coil connected between the power supply line and an input terminal of a primary winding of the transformer. Transformer drive circuit.
【００２０】このようにすると、ツェナーダイオードの
カソードとコイル間の電源線に高電圧が発生した時、確
実に電源電圧監視回路が働き、同監視回路にて半導体ス
イッチング素子を停止させることができるとともに、前
記高電圧をツェナーダイオードにて吸収することができ
る。With this configuration, when a high voltage is generated in the power supply line between the cathode of the Zener diode and the coil, the power supply voltage monitoring circuit works reliably, and the monitoring circuit can stop the semiconductor switching element. The high voltage can be absorbed by the Zener diode.
【００２１】[0021]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、電源線に高電
圧が発生した時、その高電圧を確実にツェナーダイオー
ドにて吸収し半導体スイッチング素子を保護することが
できる優れた効果を有する。According to the first aspect of the present invention, when a high voltage is generated in the power supply line, the high voltage can be reliably absorbed by the Zener diode to protect the semiconductor switching element. .
【００２２】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、トランス駆動回路のコストダウン及び
回路規模の縮小化を図ることができる優れた効果を有す
る。According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, there is an excellent effect that the cost and the circuit size of the transformer drive circuit can be reduced.
【図１】本発明を具体化したＤＣ−ＤＣコンバータ部の
一部を示す電気回路図。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a part of a DC-DC converter unit embodying the present invention.
【図２】従来のＤＣ−ＤＣコンバータ部の一部を示す電
気回路図。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a part of a conventional DC-DC converter unit.
Ｌ１…コイルとしての空心コイル、Ｔ…トランス、Ｔ１
…一次側巻線、Ｔ１ｃ…中間端子、Ｂ…直流電源として
のバッテリ、Ｗ…電源線、Ｄ１…ツェナーダイオード、
ＳＷ１，ＳＷ２…第１及び第２半導体スイッチング素
子。L1 ... air-core coil as coil, T ... transformer, T1
... Primary winding, T1c ... Intermediate terminal, B ... Battery as DC power supply, W ... Power supply line, D1 ... Zener diode,
SW1, SW2: First and second semiconductor switching elements.
───────────────────────────────────────────────────── 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 H02H 9/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/28 H02H 9/04
Claims (2)
御して直流電源から電源線を介して供給されるプラス直
流電圧を間欠にトランスの一次側巻線に印加して、二次
側巻線に電圧を発生させるようにしたトランス駆動回路
において、 前記電源線にカソード端子が接続されアノード端子が接
地されて、その電源線に発生する高電圧を導通すること
により吸収する、降伏電圧が前記直流電源の正常な電圧
範囲よりも高いツェナーダイオードと、 前記電源線に対する前記ツェナーダイオードのカソード
端子の接続点と前記トランスの一次巻線の入力端子との
間に接続したコイルとを備えたトランス駆動回路。The semiconductor switching element is turned on and off, and a positive DC voltage supplied from a DC power supply via a power supply line is intermittently applied to a primary winding of a transformer, and a voltage is applied to a secondary winding. In the transformer driving circuit, a cathode terminal is connected to the power supply line, an anode terminal is grounded, and a high voltage generated on the power supply line is absorbed by conduction . Normal voltage
A transformer drive circuit comprising: a Zener diode higher than a range; and a coil connected between a connection point of a cathode terminal of the Zener diode to the power supply line and an input terminal of a primary winding of the transformer.
いて、前記コイルは空心コイルであるトランス駆動回
路。 2. A transformer driving circuit according to claim 1, transformer drive times the coil is an air-core coil
Road.
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| JP21184497A JP3267204B2 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Transformer drive circuit |
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