JP3341825B2 - Synchronous rectification type DC-DC converter - Google Patents

Synchronous rectification type DC-DC converter

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JP3341825B2
JP3341825B2 JP19051598A JP19051598A JP3341825B2 JP 3341825 B2 JP3341825 B2 JP 3341825B2 JP 19051598 A JP19051598 A JP 19051598A JP 19051598 A JP19051598 A JP 19051598A JP 3341825 B2 JP3341825 B2 JP 3341825B2
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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】本発明は同期整流型DC−D
Cコンバータ、特に軽負荷時又は無負荷時等における同
期整流回路のドライブ損失を略ゼロにして効率の改善を
図った同期整流型DC−DCコンバータに関するもので
ある。
The present invention relates to a synchronous rectification type DC-D.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a C-converter, and more particularly to a synchronous rectification type DC-DC converter in which the drive loss of a synchronous rectifier circuit under light load or no load is substantially reduced to improve efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】低出力電圧のDC−DCコンバータの出
力整流回路には従来から一般にショットキ・バリア・ダ
イオード(SBD)等のダイオード整流器が使用されて
いるが、ダイオード整流器の順方向電圧降下のために導
通時の電力損失が大きくなり、効率低下の原因となって
いる。このため、出力整流回路に導通時の電気抵抗が低
くかつ順方向電圧降下のないMOS-FET等のスイッ
チング素子を同期整流器として使用して、効率の改善を
図った同期整流型DC−DCコンバータが提案されてい
る。例えば、図4に示す同期整流型DC−DCコンバー
タは、バッテリ又はコンデンサ入力型整流回路等の直流
電源1と、直流電源1の両端に直列接続されたトランス
2の1次巻線2a及び主スイッチング素子としてのMO
S-FET3と、トランス2の1次巻線2aと逆極性で磁
気結合される2次巻線2bと直列に接続された同期整流
用スイッチング素子としての同期整流用MOS-FET
4と、トランス2の2次巻線2b及び同期整流用MOS-
FET4の直列接続回路の両端に接続された平滑回路と
しての平滑コンデンサ5とを備えている。トランス2の
2次巻線2bの上端と同期整流用MOS-FET4のドレ
イン端子との間には抵抗6、7及びダイオード8が直列
に接続され、トランス2の2次巻線2bの上端と同期整
流用MOS-FET4のソース端子との間には抵抗9、
10及びダイオード11が直列に接続されている。ま
た、抵抗7及びダイオード8の接続点と同期整流用MO
S-FET4のソース端子との間には抵抗12が接続さ
れている。抵抗6、7の接続点の電圧V1及び抵抗9、
10の接続点の電圧V2はそれぞれコンパレータ13の
反転入力端子及び非反転入力端子に入力されて比較さ
れ、コンパレータ13の比較出力端子からパルス信号V
3が出力される。コンパレータ13の出力信号V3はドラ
イブ回路14を介して同期整流用MOS-FET4のゲ
ート端子に同期整流制御信号VG2として付与され、同期
整流用MOS-FET4がオン・オフ動作される。即
ち、抵抗6、7、9、10、12及びダイオード8、1
1及びコンパレータ13及びドライブ回路14は同期整
流用MOS-FET4の同期整流制御回路15を構成す
る。
2. Description of the Related Art A diode rectifier such as a Schottky barrier diode (SBD) is generally used in an output rectifier circuit of a DC-DC converter with a low output voltage. However, the power loss during conduction increases, causing a reduction in efficiency. For this reason, a synchronous rectification type DC-DC converter that improves efficiency by using a switching element such as a MOS-FET having a low electric resistance when the output rectifier circuit is conductive and having no forward voltage drop as a synchronous rectifier is used. Proposed. For example, the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG. 4 includes a DC power supply 1 such as a battery or a capacitor input type rectifier circuit, a primary winding 2a of a transformer 2 connected in series to both ends of the DC power supply 1, and a main switching device. MO as an element
Synchronous rectification MOS-FET as a synchronous rectification switching element connected in series with an S-FET 3 and a secondary winding 2b magnetically coupled to the primary winding 2a of the transformer 2 with the opposite polarity.
4, the secondary winding 2b of the transformer 2 and the MOS-
A smoothing capacitor 5 as a smoothing circuit connected to both ends of the series connection circuit of the FETs 4 is provided. Resistors 6, 7 and a diode 8 are connected in series between the upper end of the secondary winding 2b of the transformer 2 and the drain terminal of the synchronous rectification MOS-FET 4, and are synchronized with the upper end of the secondary winding 2b of the transformer 2. A resistor 9 is provided between the source terminal of the rectifying MOS-FET 4 and
10 and a diode 11 are connected in series. The connection point of the resistor 7 and the diode 8 and the synchronous rectification MO
A resistor 12 is connected between the S-FET 4 and the source terminal. The voltage V 1 at the connection point between the resistors 6 and 7 and the resistor 9,
The voltage V 2 at the connection point 10 is input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 13 and compared, and the pulse signal V
3 is output. The output signal V 3 of the comparator 13 is applied as a synchronous rectification control signal V G2 to the gate terminal of the synchronous rectification MOS-FET 4 via the drive circuit 14, synchronous rectification MOS-FET 4 is on-off operation. That is, the resistors 6, 7, 9, 10, 12 and the diodes 8, 1
1, the comparator 13 and the drive circuit 14 constitute a synchronous rectification control circuit 15 for the synchronous rectification MOS-FET 4.

【0003】また、平滑コンデンサ5の両端とMOS-
FET3のゲート端子との間には、平滑コンデンサ5の
両端に接続される負荷16に供給される直流出力電圧V
Oに応じてMOS-FET3のゲート端子に付与する制御
パルス信号VG1のパルス幅を制御することによりMOS
-FET3のオン・オフ期間を制御する定電圧制御回路
17が設けられている。定電圧制御回路17は、出力電
圧値を規定する基準電圧VR1を発生する基準電源18
と、直流出力電圧VO及び基準電源18の基準電圧VR1
を比較してその差分に応じた電圧を出力する誤差増幅器
19と、誤差増幅器19の出力により駆動される発光部
20a及び発光部20aの光出力に応じて自身に流れる電
流を制御する受光部20bからなるフォトカプラ20
と、MOS-FET3のゲート端子に付与する制御パル
ス信号VG1のパルス幅をフォトカプラ20の受光部20
bに流れる電流に応じて制御するPWM変調回路21と
から構成されている。PWM変調回路21は、フォトカ
プラ20の発光部20aの光出力が増加して受光部20b
に流れる電流が増加し、受光部20bのコレクタ−エミ
ッタ間の電圧が低下するときに制御パルス信号VG1のパ
ルス幅を狭める動作をし、フォトカプラ20の発光部2
0aの光出力が減少して受光部20bに流れる電流が減少
し、受光部20bのコレクタ−エミッタ間の電圧が上昇
するときに制御パルス信号VG1のパルス幅を広げる動作
をする。
Further, both ends of the smoothing capacitor 5 and the MOS-
Between the gate terminal of the FET 3 and the DC output voltage V supplied to the load 16 connected to both ends of the smoothing capacitor 5
By controlling the pulse width of the control pulse signal V G1 applied to the gate terminal of the MOS-FET 3 according to O , the MOS
-A constant voltage control circuit 17 for controlling the ON / OFF period of the FET 3 is provided. The constant voltage control circuit 17 includes a reference power supply 18 that generates a reference voltage VR1 that defines an output voltage value.
And the DC output voltage V O and the reference voltage V R1 of the reference power supply 18.
And a light emitting unit 20b driven by the output of the error amplifier 19 and a light receiving unit 20b for controlling a current flowing through the light emitting unit 20a according to the light output of the light emitting unit 20a. Photocoupler 20
And the pulse width of the control pulse signal V G1 applied to the gate terminal of the MOS-FET 3
and a PWM modulation circuit 21 for controlling according to the current flowing through b. The PWM modulation circuit 21 increases the light output of the light emitting unit 20a of the photocoupler 20 and increases the light output of the light receiving unit 20b.
Current flowing increases, the collector of the light receiving portion 20b - the voltage between the emitter and the operation of narrowing the pulse width of the control pulse signal V G1 when lowered, the light emitting portion 2 of the photocoupler 20
Light output 0a is reduced to decrease the current flowing through the light receiving portion 20b is, the collector of the light receiving portion 20b - emitter voltage to an operation to widen the pulse width of the control pulse signal V G1 when raised.

【0004】図4に示す同期整流型DC−DCコンバー
タの主回路の動作は次の通りである。定電圧制御回路1
7内のPWM変調回路21から制御パルス信号VG1が付
与され、MOS-FET3がオン状態からオフ状態にな
ると、MOS-FET3のドレイン−ソース間の電圧V
DS1が直流電源1の直流入力電圧Eに略等しくなる。こ
のとき、トランス2の2次巻線2bに逆起電力が発生し
て2次側回路に電流I1が流れ、電流I1の最大値からV
S/LS(VS:2次巻線2bの電圧、LS:2次巻線2bの
インダクタンス)の比率で徐々に減少して行く。2次側
回路に流れる電流I1により、同期整流制御回路15内
の抵抗6、7及び抵抗9、10のそれぞれの接続点に電
圧V1、V2が発生し、これらの電圧V1、V2がコンパレ
ータ13の反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ
入力される。このときの電圧V1、V2の関係はV1<V2
であるので、コンパレータ13からドライブ回路14を
介して同期整流用MOS-FET4のゲート端子に付与
される同期整流制御信号VG 2は高レベルとなる。これに
より、同期整流用MOS-FET4がオン状態となり、
トランス2の2次巻線2bから同期整流用MOS-FET
4及び平滑コンデンサ5を介して負荷16に直流出力が
供給される。2次側回路に流れる電流I1が略0とな
り、コンパレータ13の反転入力端子及び非反転入力端
子にそれぞれ入力される電圧V1、V2の関係がV1>V2
になると、コンパレータ13からドライブ回路14を介
して同期整流用MOS-FET4のゲート端子に付与さ
れる同期整流制御信号VG2が高レベルから低レベルとな
る。これにより、同期整流用MOS-FET4がオン状
態からオフ状態となり、同期整流用MOS-FET4の
オン期間中に充電された平滑コンデンサ5の電荷が負荷
16に供給される。また、PWM変調回路21からMO
S-FET3のゲート端子に付与される制御パルス信号
G1が低レベルから高レベルとなり、MOS-FET3
がオフ状態からオン状態となると、MOS-FET3の
ドレイン−ソース間の電圧VDS1が略0Vとなり、直流
電源1からトランス2にエネルギが蓄積される。
The operation of the main circuit of the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG. 4 is as follows. Constant voltage control circuit 1
7, when the control pulse signal V G1 is applied from the PWM modulation circuit 21 and the MOS-FET 3 is turned off from the on state, the voltage V between the drain and the source of the MOS-FET 3
DS1 becomes substantially equal to the DC input voltage E of the DC power supply 1. At this time, counter electromotive force current I 1 flows in the secondary circuit occurs in the secondary winding 2b of the transformer 2, V from the maximum value of the current I 1
S / L S (V S: voltage of the secondary winding 2b, L S: inductance of the secondary winding 2b) decreases gradually in the ratio of. Due to the current I 1 flowing through the secondary side circuit, voltages V 1 and V 2 are generated at respective connection points of the resistors 6 and 7 and the resistors 9 and 10 in the synchronous rectification control circuit 15, and these voltages V 1 and V 2 2 is input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 13, respectively. At this time, the relationship between the voltages V 1 and V 2 is V 1 <V 2
Since it is, the synchronous rectification control signal V G 2 applied from the comparator 13 to the gate terminal of the synchronous rectification MOS-FET 4 via the drive circuit 14 becomes high level. As a result, the synchronous rectification MOS-FET 4 is turned on,
MOS-FET for synchronous rectification from secondary winding 2b of transformer 2
A DC output is supplied to the load 16 via the capacitor 4 and the smoothing capacitor 5. The current I 1 flowing through the secondary circuit becomes substantially zero, and the relationship between the voltages V 1 and V 2 input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 13 is V 1 > V 2.
Then, the synchronous rectification control signal V G2 applied from the comparator 13 to the gate terminal of the synchronous rectification MOS-FET 4 via the drive circuit 14 changes from a high level to a low level. As a result, the synchronous rectification MOS-FET 4 changes from the on state to the off state, and the charge of the smoothing capacitor 5 charged during the on period of the synchronous rectification MOS-FET 4 is supplied to the load 16. In addition, the PWM modulation circuit 21
The control pulse signal V G1 applied to the gate terminal of the S-FET 3 changes from a low level to a high level, and the MOS-FET 3
Is changed from the off state to the on state, the voltage V DS1 between the drain and the source of the MOS-FET 3 becomes substantially 0 V, and energy is stored in the transformer 2 from the DC power supply 1.

【0005】また、図4に示す同期整流型DC−DCコ
ンバータの定電圧制御動作は次の通りである。例えば、
負荷16が軽負荷状態となり直流出力電圧VOが上昇す
ると、誤差増幅器19の出力電圧が増加してフォトカプ
ラ20の発光部20aの光出力が増加する。これに従っ
て、フォトカプラ20の受光部20bに流れる電流が増
加し、受光部20bのコレクタ−エミッタ間の電圧が低
下する。これにより、PWM変調回路21からMOS-
FET3のゲート端子に付与される制御パルス信号VG1
のパルス幅が狭くなり、MOS-FET3のオン期間が
短くなるので直流出力電圧VOが低下する。前記とは逆
に、負荷16が過負荷状態となり直流出力電圧VOが低
下すると、誤差増幅器19の出力電圧が減少してフォト
カプラ20の発光部20aの光出力が減少する。これに
従って、フォトカプラ20の受光部20bに流れる電流
が減少し、受光部20bのコレクタ−エミッタ間の電圧
が上昇する。これにより、PWM変調回路21からMO
S-FET3のゲート端子に付与される制御パルス信号
G1のパルス幅が広くなり、MOS-FET3のオン期
間が長くなるので直流出力電圧VOが上昇する。以上の
動作により、図4に示す同期整流型DC−DCコンバー
タの直流出力電圧VOが一定値に制御され、負荷16に
定電圧の直流出力が供給される。
[0005] The constant voltage control operation of the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG. 4 is as follows. For example,
When the load 16 becomes lightly loaded and the DC output voltage V O rises, the output voltage of the error amplifier 19 increases and the light output of the light emitting section 20 a of the photocoupler 20 increases. Accordingly, the current flowing through the light receiving portion 20b of the photocoupler 20 increases, and the voltage between the collector and the emitter of the light receiving portion 20b decreases. As a result, the PWM modulation circuit 21
Control pulse signal V G1 applied to the gate terminal of FET3
Becomes narrower, and the ON period of the MOS-FET 3 becomes shorter, so that the DC output voltage V O decreases. Conversely, when the load 16 is overloaded and the DC output voltage V O decreases, the output voltage of the error amplifier 19 decreases and the light output of the light emitting unit 20a of the photocoupler 20 decreases. Accordingly, the current flowing through the light receiving portion 20b of the photocoupler 20 decreases, and the voltage between the collector and the emitter of the light receiving portion 20b increases. As a result, the PWM modulation circuit 21
The pulse width of the control pulse signal V G1 applied to the gate terminal of the S-FET 3 becomes wider, and the ON period of the MOS-FET 3 becomes longer, so that the DC output voltage V O rises. By the above operation, the DC output voltage V O of the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG. 4 is controlled to a constant value, and a constant voltage DC output is supplied to the load 16.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示す
従来の同期整流型DC−DCコンバータでは、MOS-
FET3のオン・オフ動作に同期して同期整流用MOS
-FET4をオフ又はオンさせることにより2次側回路
の整流動作を行うため、同期整流用MOS-FET4の
オン・オフ動作によるスイッチング損失とドライブ回路
14での電力損失を合わせたドライブ損失が発生する。
例えば、共振型DC−DCコンバータのような1次側の
スイッチング素子のスイッチング周波数を増加(減少)
させて負荷に供給する直流出力電圧を低下(上昇)させ
る出力制御方式のDC−DCコンバータにおいて2次側
回路を図4と同様な同期整流回路とした場合、軽負荷時
又は無負荷時等において1次側のスイッチング素子のス
イッチング周波数が更に増加してオン・オフ動作が頻繁
に行われるため、同期整流回路を構成する同期整流用ス
イッチング素子のスイッチング損失とドライブ回路での
電力損失を合わせたドライブ損失も更に増加する。この
ため、負荷待機時等において同期整流回路のドライブ損
失が極めて大きくなる問題点が発生する。したがって、
図4に示す同期整流型DC−DCコンバータについても
前記と同様に、軽負荷時又は無負荷時等においてMOS
-FET3のオン・オフ動作に同期して同期整流用MO
S-FET4が頻繁にオフ又はオンされるので、同期整
流用MOS-FET4のスイッチング損失とドライブ回
路14での電力損失を合わせたドライブ損失が発生し、
効率が著しく低下する欠点があった。
By the way, in the conventional synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
Synchronous rectification MOS in synchronization with ON / OFF operation of FET3
-Since the rectification operation of the secondary side circuit is performed by turning off or on the FET 4, a drive loss is generated by combining the switching loss due to the on / off operation of the synchronous rectification MOS-FET 4 and the power loss in the drive circuit 14. .
For example, increase (decrease) the switching frequency of a primary-side switching element such as a resonant DC-DC converter.
In a DC-DC converter of an output control method in which the DC output voltage supplied to the load is reduced (increased), when the secondary side circuit is a synchronous rectifier circuit similar to that shown in FIG. Since the switching frequency of the primary side switching element is further increased and the on / off operation is frequently performed, the drive in which the switching loss of the synchronous rectification switching element forming the synchronous rectification circuit and the power loss in the drive circuit are combined. Losses also increase. For this reason, there arises a problem that the drive loss of the synchronous rectifier circuit becomes extremely large at the time of a load standby or the like. Therefore,
Similarly, the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
-MO for synchronous rectification in synchronization with ON / OFF operation of FET3
Since the S-FET 4 is frequently turned off or on, a drive loss, which is the sum of the switching loss of the synchronous rectification MOS-FET 4 and the power loss in the drive circuit 14, occurs.
There was a disadvantage that the efficiency was significantly reduced.

【0007】そこで、本発明は軽負荷時又は無負荷時等
における同期整流回路のドライブ損失を略ゼロにして効
率を向上できる同期整流型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 synchronous rectification type DC-DC converter capable of improving the efficiency by making the drive loss of the synchronous rectification circuit substantially zero at the time of light load or no load.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による同期整流型
DC−DCコンバータは、直流電源(1)の両端に直列に
接続されたトランス(2)の1次巻線(2a)及び主スイッチ
ング素子(3)と、トランス(2)の2次巻線(2b)と直列に接
続された同期整流用スイッチング素子(4)と、2次巻線
(2b)及び同期整流用スイッチング素子(4)の直列回路の
両端に接続された平滑回路(5)とを備え、主スイッチン
グ素子(3)のオン・オフ動作により同期整流用スイッチ
ング素子(4)に流れる電流による電圧を検出し、該検出
値に応じて同期整流用スイッチング素子(4)のオン・オ
フを切り換えると共に、平滑回路(5)の出力電圧に応じ
て主スイッチング素子(3)をオン・オフ制御することに
より、トランス(2)の2次巻線(2b)から平滑回路(5)を介
して負荷(16)に定電圧の直流出力を供給する。この同期
整流型DC−DCコンバータは、同期整流用スイッチン
グ素子(4)と並列に接続される整流素子(4a)と、負荷(1
6)に流れる電流(IO)を電流(IO)に対応する電圧(VA)とし
て検出する出力電流検出手段(22)と、出力電流検出手段
(22)の検出電圧(VA)が基準値未満のときは同期整流用ス
イッチング素子(4)をオフ動作させて整流素子(4a)を介
して整流動作を行わせ、出力電流検出手段(22)の検出電
圧(VA)が基準値以上のときには同期整流用スイッチング
素子(4)をオン・オフ動作させて整流動作を行わせる比
較手段(26)とを備えている。スイッチング素子(3)がオ
フからオンになると、直流電源(1)からトランス(2)にエ
ネルギが蓄積される。また、スイッチング素子(3)がオ
ンからオフになると、トランス(2)の2次巻線(2b)に逆
起電力が発生して2次側回路に電流(I1)が流れ、2次側
回路に流れる電流(I1)により、同期整流用スイッチング
素子(4)がオン状態となり、トランス(2)の2次巻線(2b)
から同期整流用スイッチング素子(4)及び平滑回路(5)を
介して負荷(16)に直流出力が供給される。2次側回路に
流れる電流(I1)が略0になると、同期整流用スイッチン
グ素子(4)がオン状態からオフ状態となり、同期整流用
スイッチング素子(4)のオン期間中に充電された平滑回
路(5)の電荷が負荷(16)に供給される。負荷(16)に流れ
る電流(IO)が極めて少ない軽負荷時又は無負荷時等に、
出力電流検出手段(22)の検出電圧(VA)が基準値未満のと
き、比較手段(26)により同期整流用スイッチング素子
(4)がオフ状態となり、同期整流用スイッチング素子(4)
と並列に接続された整流素子(4a)により整流動作が行わ
れる。そして、出力電流検出手段(22)の検出電圧(VA)が
基準値以上になると、比較手段(26)により同期整流用ス
イッチング素子(4)がオン・オフ制御され整流動作が行
われる。これにより、軽負荷時又は無負荷時等で出力電
流検出手段(22)の検出電圧(VA)が基準値未満のときは同
期整流用スイッチング素子(4)が動作しないため、同期
整流用スイッチング素子(4)のドライブ損失が略ゼロと
なる。また、このときに整流素子(4a)に流れる電流は極
僅かであるため、整流素子(4a)の順方向電圧降下による
電力損失は極めて少ない。したがって、軽負荷時又は無
負荷時等に同期整流回路のドライブ損失を略ゼロにして
効率を向上することができる。
A synchronous rectification type DC-DC converter according to the present invention comprises a primary winding (2a) of a transformer (2) connected in series to both ends of a DC power supply (1) and a main switching element. (3), a synchronous rectification switching element (4) connected in series with the secondary winding (2b) of the transformer (2), and the secondary winding
(2b) and a smoothing circuit (5) connected to both ends of the series circuit of the synchronous rectifying switching element (4), and the synchronous rectifying switching element (4) by turning on and off the main switching element (3). The switching of the synchronous rectification switching element (4) is switched on and off according to the detected value, and the main switching element (3) is switched on according to the output voltage of the smoothing circuit (5). By performing the off control, a constant-voltage DC output is supplied from the secondary winding (2b) of the transformer (2) to the load (16) via the smoothing circuit (5). This synchronous rectification type DC-DC converter includes a rectifying element (4a) connected in parallel with a synchronous rectifying switching element (4), and a load (1).
Output current detecting means (22) for detecting the current (I O ) flowing through 6) as a voltage (V A ) corresponding to the current (I O ), and output current detecting means
When the detection voltage (V A ) of (22) is lower than the reference value, the synchronous rectification switching element (4) is turned off to perform the rectification operation via the rectification element (4a), and the output current detection means (22 ) Is provided with a comparison means (26) for turning on / off the synchronous rectification switching element (4) to perform the rectification operation when the detection voltage (V A ) is equal to or higher than the reference value. When the switching element (3) is turned on from off, energy is accumulated from the DC power supply (1) in the transformer (2). When the switching element (3) is turned off from on, a back electromotive force is generated in the secondary winding (2b) of the transformer (2), and a current (I 1 ) flows to the secondary side circuit, and the secondary side The switching element (4) for synchronous rectification is turned on by the current (I 1 ) flowing in the circuit, and the secondary winding (2b) of the transformer (2) is turned on.
A DC output is supplied to the load (16) via the synchronous rectification switching element (4) and the smoothing circuit (5). When the current (I 1 ) flowing in the secondary circuit becomes substantially zero, the synchronous rectification switching element (4) changes from the on state to the off state, and the smoothing charged during the synchronous rectification switching element (4) is on. The charge of the circuit (5) is supplied to the load (16). At the time of light load or no load where the current (I O ) flowing through the load (16) is extremely small,
When the detection voltage (V A ) of the output current detecting means (22) is lower than the reference value, the synchronous rectifying switching element is operated by the comparing means (26).
(4) turns off and the switching element for synchronous rectification (4)
The rectifying operation is performed by the rectifying element (4a) connected in parallel with the rectifying element. Then, when the detection voltage (V A ) of the output current detection means (22) becomes equal to or higher than the reference value, the switching element (4) for synchronous rectification is controlled by the comparison means (26) to perform a rectification operation. As a result, when the detection voltage (V A ) of the output current detection means (22) is less than the reference value at a light load or no load, the synchronous rectification switching element (4) does not operate. The drive loss of the element (4) becomes substantially zero. At this time, since the current flowing through the rectifier (4a) is extremely small, the power loss due to the forward voltage drop of the rectifier (4a) is extremely small. Therefore, the efficiency can be improved by making the drive loss of the synchronous rectification circuit substantially zero at the time of light load or no load.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明による同期整流型D
C−DCコンバータの一実施形態を図1に基づいて説明
する。但し、図1では図4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。本実施形態の
同期整流型DC−DCコンバータは、図1に示すよう
に、負荷16に流れる出力電流IOを出力電流IOに対応
する電圧VAとして検出する出力電流検出手段としての
電流検出用抵抗22を図4に示す平滑コンデンサ5と負
荷16との間に接続し、負荷16に流れる出力電流IO
に対応する電圧VAの基準値を規定する基準電圧VR2
発生する基準電源23と、電流検出用抵抗22の検出電
圧VAを基準電源23の基準電圧VR2と比較して電流検
出用抵抗22の検出電圧VAが基準電圧VR2以上となる
ときに高レベル信号VBを出力するコンパレータ24
と、コンパレータ13の比較出力信号V3及びコンパレ
ータ24の比較出力信号VBの論理積信号V4をドライブ
回路14に出力するANDゲート25とから成る比較手
段としての比較回路26を図4に示す同期整流制御回路
15内に追加し、図4に示す同期整流用MOS-FET
4のドレイン−ソース端子間に並列に接続される整流素
子として同期整流用MOS-FET4内に存在する寄生
ダイオード4aを使用したものである。その他の回路構
成は、図4に示す同期整流型DC−DCコンバータと略
同一である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A synchronous rectification type D according to the present invention will be described below.
One embodiment of a C-DC converter will be described with reference to FIG. However, in FIG. 1, the same portions as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, the synchronous rectification type DC-DC converter according to the present embodiment detects current I O flowing through the load 16 as a voltage VA corresponding to the output current I O as current detection means as output current detection means. the use resistor 22 connected between the smoothing capacitor 5 shown in FIG. 4 and the load 16, the output current I O flowing to the load 16
A reference power supply 23 for generating a reference voltage V R2 that defines a reference value of the voltage V A corresponding to the reference voltage V A , and a detection voltage V A of the current detection resistor 22 is compared with a reference voltage V R2 of the reference power supply 23 for current detection. comparator 24 outputs a high level signal V B when the detected voltage V a of the resistor 22 becomes the reference voltage V R2 or
If shows a comparison circuit 26 as a comparison means comprising an AND gate 25 for outputting a logical product signal V 4 of the comparison output signal V B of the comparison output signal V 3 and the comparator 24 of the comparator 13 to the drive circuit 14 in FIG. 4 The synchronous rectification MOS-FET shown in FIG.
A parasitic diode 4a present in the synchronous rectification MOS-FET 4 is used as a rectifying element connected in parallel between the drain and source terminals of the MOSFET 4. The other circuit configuration is substantially the same as the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.

【0010】次に、図1に示す同期整流型DC−DCコ
ンバータの主回路の動作について説明する。負荷16が
軽負荷状態又は無負荷状態となり、負荷16に流れる電
流I Oが減少すると、電流検出用抵抗22により検出さ
れる電圧VAが低下する。電流検出用抵抗22の検出電
圧VAは比較回路26内のコンパレータ24の非反転入
力端子に入力され、これと同時に反転入力端子に入力さ
れる基準電源23の基準電圧VR2と比較される。このと
きの電流検出用抵抗22の検出電圧VAは基準電源23
の基準電圧VR2よりも低いため、コンパレータ24の比
較出力端子から出力される信号VBは低レベルとなる。
コンパレータ24からの低レベル信号VBはコンパレー
タ13の比較出力信号V3と共にANDゲート25に入
力され、これらの論理積信号V4がANDゲート25か
らドライブ回路14に出力される。このとき、ANDゲ
ート25から出力される論理積信号V4は低レベルとな
るから、同期整流制御回路15からドライブ回路14を
介して同期整流用MOS-FET4のゲート端子に付与
される同期整流制御信号VG2は低レベルとなる。したが
って、同期整流用MOS-FET4はオフ状態であり、
このときの2次側回路の整流動作は同期整流用MOS-
FET4内の寄生ダイオード4aを介して行われる。負
荷16が通常状態となり、電流検出用抵抗22により検
出される電圧VAが基準電源23の基準電圧VR2以上に
なると、コンパレータ24の比較出力端子から出力され
る信号VBが高レベルとなる。この高レベル信号VBはコ
ンパレータ13の比較出力信号V3と共にANDゲート
25に入力され、これらの論理積信号V4がANDゲー
ト25からドライブ回路14に出力される。このとき、
ANDゲート24から出力される論理積信号V4はコン
パレータ13からの比較出力信号V3に等しくなるか
ら、同期整流制御回路15からドライブ回路14を介し
て同期整流用MOS-FET4のゲート端子に同期整流
制御信号VG2が付与され、同期整流用MOS-FET4
がオン・オフ制御される。したがって、このときの2次
側回路の整流動作は先述の図4の場合と略同様に同期整
流用MOS-FET4のオン・オフ動作により行われ
る。なお、図1に示す同期整流型DC−DCコンバータ
の定電圧制御動作は先述の図4に示す場合と略同様であ
るので説明は省略する。
Next, a synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
The operation of the main circuit of the inverter will be described. Load 16
The load 16 enters the light load state or no load state,
Style I ODecreases, the current is detected by the current detecting resistor 22.
Voltage VADecrease. Detection voltage of the current detection resistor 22
Pressure VAIs the non-inverting input of the comparator 24 in the comparison circuit 26.
Input terminal, and at the same time, input to the inverting input terminal.
Reference voltage V of the reference power supply 23R2Is compared to This and
Voltage V of the current detection resistor 22AIs the reference power supply 23
Reference voltage VR2Lower than the ratio of the comparator 24
Signal V output from the comparison output terminalBIs low level.
Low level signal V from comparator 24BIs a comparison
Output signal VThreeTogether with the AND gate 25
And these AND signals VFourIs AND gate 25?
Is output to the drive circuit 14. At this time,
AND signal V output from port 25FourIs a low level
Therefore, the drive circuit 14 is switched from the synchronous rectification control circuit 15
To the gate terminal of MOS-FET4 for synchronous rectification via
Synchronous rectification control signal VG2Is low level. But
Therefore, the synchronous rectification MOS-FET 4 is in the off state,
At this time, the rectification operation of the secondary side circuit is performed by synchronous rectification MOS-
This is performed via a parasitic diode 4a in the FET 4. negative
The load 16 is in the normal state and is detected by the current detecting resistor 22.
Output voltage VAIs the reference voltage V of the reference power supply 23R2more than
Is output from the comparison output terminal of the comparator 24.
Signal VBIs at a high level. This high level signal VBIs
Comparison output signal V of the comparator 13ThreeAND gate with
25 and these AND signals VFourIs an AND game
From the drive 25 to the drive circuit 14. At this time,
AND signal V output from AND gate 24FourIs con
Comparison output signal V from parator 13ThreeIs equal to
From the synchronous rectification control circuit 15 via the drive circuit 14.
Rectification to the gate terminal of synchronous rectification MOS-FET4
Control signal VG2Is given, and MOS-FET4 for synchronous rectification
Is controlled on / off. Therefore, the secondary
The rectification operation of the side circuit is synchronized in a manner similar to that of FIG.
It is performed by the ON / OFF operation of the diverted MOS-FET4.
You. The synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
Is substantially the same as that shown in FIG.
Therefore, the description is omitted.

【0011】本実施形態の同期整流型DC−DCコンバ
ータでは、負荷16が軽負荷状態又は無負荷状態で負荷
16に流れる出力電流IOが極めて少なく、電流検出用
抵抗22の検出電圧VAが基準電源23の基準電圧VR2
より低いときは、比較回路26の出力信号により同期整
流用MOS-FET4をオフ状態にして同期整流用MO
S-FET4内の寄生ダイオード4aにより整流動作が行
われる。負荷16が通常状態となり、電流検出用抵抗2
2の検出電圧VAが基準電源23の基準電圧VR 2以上に
なると、比較回路26の出力信号により同期整流用MO
S-FET4がオン・オフ制御され整流動作が行われ
る。これにより、軽負荷時又は無負荷時等で電流検出用
抵抗22の検出電圧VAが基準電源23の基準電圧VR2
より低いときは同期整流用MOS-FET4が動作しな
いため、同期整流用MOS-FET4のスイッチング損
失とドライブ回路14における電力損失を合わせたドラ
イブ損失は略ゼロとなる。また、このときに同期整流用
MOS-FET4内の寄生ダイオード4aに流れる電流は
極僅かであるため、寄生ダイオード4aの順方向電圧降
下による電力損失は極めて少ない。したがって、軽負荷
時又は無負荷時等において同期整流回路のドライブ損失
を略ゼロにして効率を向上することができる。更に、本
実施形態では、同期整流用MOS-FET4のドレイン
−ソース端子間に並列に接続される整流素子として同期
整流用MOS-FET4に内蔵された寄生ダイオード4a
を使用したので、同期整流用MOS-FET4のドレイ
ン−ソース端子間に整流ダイオード等を外付けする必要
がなく、そのため部品点数を削減できる利点がある。
In the synchronous rectification type DC-DC converter of the present embodiment, the output current I O flowing through the load 16 when the load 16 is in a light load state or no load state is extremely small, and the detection voltage VA of the current detection resistor 22 is low. Reference voltage V R2 of reference power supply 23
If it is lower, the synchronous rectification MOS-FET 4 is turned off by the output signal of the comparison circuit 26 and the synchronous rectification MO-FET 4 is turned off.
The rectification operation is performed by the parasitic diode 4a in the S-FET 4. When the load 16 is in the normal state, the current detecting resistor 2
When the second detection voltage V A becomes the reference voltage V R 2 or more of the reference power supply 23, synchronous rectification MO by the output signal of the comparator circuit 26
The S-FET 4 is turned on and off to perform a rectification operation. As a result, the detection voltage VA of the current detection resistor 22 is changed to the reference voltage V R2 of the reference power supply 23 at light load or no load.
When the voltage is lower, the synchronous rectification MOS-FET 4 does not operate, so that the drive loss obtained by adding the switching loss of the synchronous rectification MOS-FET 4 and the power loss in the drive circuit 14 is substantially zero. At this time, since the current flowing through the parasitic diode 4a in the synchronous rectification MOS-FET 4 is extremely small, the power loss due to the forward voltage drop of the parasitic diode 4a is extremely small. Therefore, the drive loss of the synchronous rectifier circuit can be reduced to almost zero under light load or no load, and the efficiency can be improved. Further, in the present embodiment, the parasitic diode 4a built in the synchronous rectification MOS-FET 4 as a rectifier connected in parallel between the drain and source terminals of the synchronous rectification MOS-FET 4
Is used, there is no need to externally connect a rectifying diode or the like between the drain and source terminals of the synchronous rectification MOS-FET 4, and therefore there is an advantage that the number of components can be reduced.

【0012】図1に示す実施形態の同期整流型DC−D
Cコンバータは変更が可能である。例えば、図2に示す
実施形態の同期整流型DC−DCコンバータは、図1に
示す同期整流型DC−DCコンバータにおいて、コンパ
レータ24の比較出力端子を直列抵抗27を介してコン
パレータ13の反転入力端子に接続し、コンパレータ2
4の非反転入力端子に基準電源23を接続し、コンパレ
ータ24の反転入力端子と平滑コンデンサ5の一端とを
接続してANDゲート25を省略したものである。即
ち、図2に示す実施形態では、基準電源23及びコンパ
レータ24及び直列抵抗27により比較回路26が構成
されている。その他の回路構成は、図1に示す同期整流
型DC−DCコンバータと略同一である。
The synchronous rectification type DC-D of the embodiment shown in FIG.
The C converter can be changed. For example, the synchronous rectification type DC-DC converter of the embodiment shown in FIG. 2 is different from the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG. 1 in that the comparison output terminal of the comparator 24 is connected to the inverting input terminal of the comparator 13 via the series resistor 27. To comparator 2
4, a reference power supply 23 is connected to the non-inverting input terminal, the inverting input terminal of the comparator 24 is connected to one end of the smoothing capacitor 5, and the AND gate 25 is omitted. That is, in the embodiment shown in FIG. 2, the comparison circuit 26 includes the reference power supply 23, the comparator 24, and the series resistor 27. Other circuit configurations are substantially the same as those of the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.

【0013】図2に示す同期整流型DC−DCコンバー
タでは、負荷16が軽負荷状態又は無負荷状態で負荷1
6に流れる出力電流IOが極めて少なく、電流検出用抵
抗22の検出電圧VAが基準電源23の基準電圧VR2
り低いときは、比較回路26内のコンパレータ24から
高レベル信号VBが出力され、直列抵抗27を介してコ
ンパレータ13の反転入力端子に入力される。このと
き、コンパレータ13から出力される信号V3が低レベ
ルとなるので、ドライブ回路14を介して同期整流用M
OS-FET4のゲート端子に付与される同期整流制御
信号VG2は低レベルとなる。このため、同期整流用MO
S-FET4はオフ状態であり、このときの2次側回路
の整流動作は同期整流用MOS-FET4内の寄生ダイ
オード4aを介して行われる。負荷16が通常状態とな
り、電流検出用抵抗22の検出電圧V Aが基準電源23
の基準電圧VR2以上になると、比較回路26内のコンパ
レータ24から低レベル信号VBが出力される。このと
き、コンパレータ13の反転入力端子に抵抗6、7の接
続点の電圧V1が入力されると共にコンパレータ24か
ら直列抵抗27を介して低レベル信号VBが入力され、
非反転入力端子に抵抗9、10の接続点の電圧V2が入
力されるので、コンパレータ13の比較出力端子から先
述の図4の場合と略同様の信号V3が出力される。この
ため、ドライブ回路14を介して同期整流用MOS-F
ET4のゲート端子に図4の場合と略同様の同期整流制
御信号VG2が付与されて同期整流用MOS-FET4が
オン・オフ制御され、2次側回路の整流動作が行われ
る。したがって、図2に示す実施形態の同期整流型DC
−DCコンバータにおいても図1に示す場合と略同様の
効果が得られる。特に、図2に示す実施形態ではAND
ゲート等の論理回路が不要となるので、図1に示す実施
形態に比較して部品コストを低減できる利点がある。
Synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
In the loader, when the load 16 is in the light load state or the no load state,
Output current I flowing through 6OIs extremely low and the current detection resistor
Detection voltage V of anti-22AIs the reference voltage V of the reference power supply 23R2Yo
When it is lower, the comparator 24 in the comparison circuit 26
High level signal VBIs output, and the
The signal is input to the inverting input terminal of the comparator 13. This and
The signal V output from the comparator 13ThreeBut low level
The synchronous rectification M via the drive circuit 14.
Synchronous rectification control applied to the gate terminal of OS-FET4
Signal VG2Is low level. Therefore, the synchronous rectification MO
The S-FET 4 is off, and the secondary circuit at this time is
Rectification operation is performed by the parasitic die in the synchronous rectification MOS-FET 4.
It is performed via an ode 4a. The load 16 is in the normal state.
The detection voltage V of the current detection resistor 22 AIs the reference power supply 23
Reference voltage VR2Above, the comparator in the comparison circuit 26
From the low level signal VBIs output. This and
Connect the resistors 6 and 7 to the inverting input terminal of the comparator 13.
Connection point voltage V1Is input and the comparator 24
Low-level signal V via the series resistor 27BIs entered,
The voltage V at the connection point of the resistors 9 and 10 is applied to the non-inverting input terminal.TwoEnters
Output from the comparison output terminal of the comparator 13
A signal V substantially the same as in the case of FIG.ThreeIs output. this
Therefore, the synchronous rectification MOS-F
Synchronous rectification control similar to the case of Fig. 4 at the gate terminal of ET4
Control signal VG2And the synchronous rectification MOS-FET 4 is
On / off control is performed and rectification of the secondary circuit is performed.
You. Therefore, the synchronous rectification type DC of the embodiment shown in FIG.
-DC converter is substantially the same as that shown in FIG.
The effect is obtained. In particular, in the embodiment shown in FIG.
Since logic circuits such as gates are not required, the implementation shown in FIG.
There is an advantage that parts cost can be reduced as compared with the form.

【0014】また、図3に示す実施形態の同期整流型D
C−DCコンバータは、図1に示す同期整流型DC−D
Cコンバータにおいて、コンパレータ24の比較出力端
子を直列抵抗27を介してトランジスタ28のベース端
子に接続し、トランジスタ28のエミッタ端子を同期整
流用MOS-FET4のソース端子と平滑コンデンサ5
との接続点に接続し、トランジスタ28のコレクタ端子
をコンパレータ13の比較出力端子に接続し、コンパレ
ータ24の非反転入力端子に基準電源23を接続し、コ
ンパレータ24の反転入力端子と平滑コンデンサ5の一
端とを接続してANDゲート25を省略したものであ
る。即ち、図3に示す実施形態では、基準電源23及び
コンパレータ24及び直列抵抗27及びトランジスタ2
8により比較回路26が構成されている。その他の回路
構成は、図1に示す同期整流型DC−DCコンバータと
略同一である。
The synchronous rectification type D of the embodiment shown in FIG.
The C-DC converter is a synchronous rectification type DC-D shown in FIG.
In the C converter, the comparison output terminal of the comparator 24 is connected to the base terminal of the transistor 28 through the series resistor 27, and the emitter terminal of the transistor 28 is connected to the source terminal of the synchronous rectification MOS-FET 4 and the smoothing capacitor 5
, The collector terminal of the transistor 28 is connected to the comparison output terminal of the comparator 13, the non-inverting input terminal of the comparator 24 is connected to the reference power supply 23, and the inverting input terminal of the comparator 24 and the smoothing capacitor 5 are connected. One end is connected and the AND gate 25 is omitted. That is, in the embodiment shown in FIG. 3, the reference power source 23, the comparator 24, the series resistor 27, and the transistor 2
8 constitutes a comparison circuit 26. Other circuit configurations are substantially the same as those of the synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.

【0015】図3に示す同期整流型DC−DCコンバー
タでは、負荷16が軽負荷状態又は無負荷状態で負荷1
6に流れる出力電流IOが極めて少なく、電流検出用抵
抗22の検出電圧VAが基準電源23の基準電圧VR2
り低いときは、コンパレータ24から直列抵抗27を介
してトランジスタ28のベース端子に高レベル信号V B
が出力される。このとき、トランジスタ28がオン状態
となり、トランジスタ28のコレクタ端子からコンパレ
ータ13の比較出力端子に出力される信号VCが低レベ
ルとなるので、ドライブ回路14を介して同期整流用M
OS-FET4のゲート端子に付与される同期整流制御
信号VG2は低レベルとなる。このため、同期整流用MO
S-FET4はオフ状態であり、このときの2次側回路
の整流動作は同期整流用MOS-FET4内の寄生ダイ
オード4aを介して行われる。負荷16が通常状態とな
り、電流検出用抵抗22の検出電圧VAが基準電源23
の基準電圧VR2以上になると、コンパレータ24から直
列抵抗27を介してトランジスタ28のベース端子に低
レベル信号VBが出力される。このとき、トランジスタ
28がオフ状態となるので、トランジスタ28のコレク
タ端子からは何も出力されない。このため、コンパレー
タ13の比較出力端子からドライブ回路14を介して同
期整流用MOS-FET4のゲート端子に先述の図4の
場合と略同様の同期整流制御信号VG2が付与されて同期
整流用MOS-FET4がオン・オフ制御され、2次側
回路の整流動作が行われる。したがって、図3に示す実
施形態の同期整流型DC−DCコンバータにおいても図
1に示す場合と略同様の効果が得られる。特に、図3に
示す実施形態ではANDゲート等の論理回路が不要とな
るので、図2に示す実施形態と同様に図1に示す実施形
態に比較して部品コストを低減できる利点がある。更
に、図3に示す実施形態では比較回路26内のトランジ
スタ28のオン又はオフによりコンパレータ13の出力
信号V3を低レベル信号又は通常時と略同様の信号の何
れかに切り替えるので、図2に示す実施形態に比較して
動作が確実である利点がある。
A synchronous rectification type DC-DC converter shown in FIG.
In the loader, when the load 16 is in the light load state or the no load state,
Output current I flowing through 6OIs extremely low and the current detection resistor
Detection voltage V of anti-22AIs the reference voltage V of the reference power supply 23R2Yo
When the voltage is lower than the threshold,
And the high-level signal V is applied to the base terminal of the transistor 28. B
Is output. At this time, the transistor 28 is turned on.
From the collector terminal of the transistor 28.
Signal V output to the comparison output terminal ofCBut low level
The synchronous rectification M via the drive circuit 14.
Synchronous rectification control applied to the gate terminal of OS-FET4
Signal VG2Is low level. Therefore, the synchronous rectification MO
The S-FET 4 is off, and the secondary circuit at this time is
Rectification operation is performed by the parasitic die in the synchronous rectification MOS-FET 4.
It is performed via an ode 4a. The load 16 is in the normal state.
The detection voltage V of the current detection resistor 22AIs the reference power supply 23
Reference voltage VR2At this point, the comparator 24
Low to the base terminal of the transistor 28 via the column resistor 27
Level signal VBIs output. At this time, the transistor
Since the transistor 28 is turned off, the collector of the transistor 28 is
Nothing is output from the data terminal. For this reason,
From the comparison output terminal of the
The gate terminal of the rectifying MOS-FET 4 shown in FIG.
Synchronous rectification control signal V substantially similar to the caseG2Granted and synchronized
The rectification MOS-FET 4 is turned on / off and the secondary side
A rectification operation of the circuit is performed. Therefore, the actual state shown in FIG.
FIG. 9 also illustrates the synchronous rectification type DC-DC converter of the embodiment.
In this case, substantially the same effect as in the case shown in FIG. In particular, FIG.
In the embodiment shown, a logic circuit such as an AND gate is not required.
Therefore, the embodiment shown in FIG. 1 is similar to the embodiment shown in FIG.
There is an advantage that the cost of parts can be reduced as compared with the state. Change
In the embodiment shown in FIG.
The output of the comparator 13 by turning on or off the star 28
Signal VThreeWhat is a low-level signal or a signal
Since it is switched to the other, compared to the embodiment shown in FIG.
There is an advantage that operation is reliable.

【0016】本発明の実施態様は前記の各実施形態に限
定されず、更に種々の変更が可能である。例えば、上記
の各実施形態では同期整流用MOS-FET4のドレイ
ン−ソース端子間に並列に接続される整流素子として同
期整流用MOS-FET4に内蔵の寄生ダイオード4aを
使用した形態を示したが、寄生ダイオード4aの効果が
期待できない場合には同期整流用MOS-FET4のド
レイン−ソース端子間に通常の整流用ダイオードを並列
に接続すればよい。また、上記の各実施形態では同期整
流型DC−DCコンバータの直流出力電圧VOの定電圧
制御方式として、制御パルス信号の周波数を一定にして
パルス幅を制御するPWM(パルス幅変調)方式を採用
したが、制御パルス信号のオン期間を一定にしてオフ期
間を制御するPFM(パルス周波数変調)方式を採用す
ることも可能である。この場合、上記の実施形態におけ
るPWM変調回路21の代わりに、フォトカプラ20の
発光部20aの光出力が増加して受光部20bに流れる電
流が増加し、受光部20bのコレクタ−エミッタ間の電
圧が低下するときに制御パルス信号出力のオフ期間を広
げる動作をし、フォトカプラ20の発光部20aの光出
力が減少して受光部20bに流れる電流が減少し、受光
部20bのコレクタ−エミッタ間の電圧が上昇するとき
に制御パルス信号出力のオフ期間を狭める動作をするP
FM変調回路を使用すればよい。更に、上記の各実施形
態ではフライバック型の同期整流型DC−DCコンバー
タに本発明を適用した形態を示したが、フォワード型又
は共振型の同期整流型DC−DCコンバータにも本発明
を適用することが可能である。
The embodiments of the present invention are not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in each of the embodiments described above, the form in which the parasitic diode 4a built in the synchronous rectification MOS-FET 4 is used as the rectifier connected in parallel between the drain and source terminals of the synchronous rectification MOS-FET 4 has been described. If the effect of the parasitic diode 4a cannot be expected, a normal rectification diode may be connected in parallel between the drain and source terminals of the synchronous rectification MOS-FET 4. In each of the above embodiments, a PWM (pulse width modulation) method in which the frequency of the control pulse signal is kept constant to control the pulse width is used as the constant voltage control method for the DC output voltage V O of the synchronous rectification type DC-DC converter. However, it is also possible to adopt a PFM (pulse frequency modulation) method in which the ON period of the control pulse signal is kept constant and the OFF period is controlled. In this case, instead of the PWM modulation circuit 21 in the above embodiment, the light output of the light emitting unit 20a of the photocoupler 20 increases, the current flowing in the light receiving unit 20b increases, and the voltage between the collector and the emitter of the light receiving unit 20b increases. When the output voltage decreases, the off period of the control pulse signal output is extended, the light output of the light emitting unit 20a of the photocoupler 20 decreases, the current flowing to the light receiving unit 20b decreases, and the collector-emitter connection of the light receiving unit 20b decreases. P that operates to narrow the off period of the control pulse signal output when the voltage of
An FM modulation circuit may be used. Further, in each of the embodiments described above, the form in which the present invention is applied to the flyback type synchronous rectification type DC-DC converter is shown. However, the present invention is also applied to the forward type or resonance type synchronous rectification type DC-DC converter. It is possible to

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、軽負荷時又は無負荷時
等において同期整流用スイッチング素子がオフ状態とな
るので、軽負荷時又は無負荷時等における同期整流回路
のドライブ損失を略ゼロにすることができる。したがっ
て、負荷待機時(例えば、プリンタ装置の印刷待機時
等)において同期整流回路のドライブ損失を略ゼロにし
て同期整流型DC−DCコンバータの変換効率を著しく
向上することが可能となる。特に、共振型のDC−DC
コンバータのように負荷が軽くなるとスイッチング周波
数が増加する出力制御方式のDC−DCコンバータに適
用した場合には、本発明の効果が顕著である。
According to the present invention, the switching element for synchronous rectification is turned off at the time of light load or no load, so that the drive loss of the synchronous rectifier circuit at the time of light load or no load is substantially zero. Can be Therefore, it is possible to make the drive loss of the synchronous rectifier circuit substantially zero during a load standby state (for example, during a printing standby state of the printer device), thereby significantly improving the conversion efficiency of the synchronous rectification type DC-DC converter. In particular, the resonance type DC-DC
The effect of the present invention is remarkable when applied to a DC-DC converter of an output control method in which the switching frequency increases when the load becomes light like a converter.

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

【図1】 本発明による同期整流型DC−DCコンバー
タの一実施形態を示す電気回路図
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a synchronous rectification type DC-DC converter according to the present invention.

【図2】 図1の変更実施形態を示す電気回路図FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of FIG. 1;

【図3】 図1のもう一つの変更実施形態を示す電気回
路図
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing another modified embodiment of FIG. 1;

【図4】 従来の同期整流型DC−DCコンバータを示
す電気回路図
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a conventional synchronous rectification type DC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...直流電源、2...トランス、2a...1次
巻線、2b...2次巻線、3...MOS-FET(主
スイッチング素子)、4...同期整流用MOS-FE
T(同期整流用スイッチング素子)、4a...寄生ダ
イオード(整流素子)、5...平滑コンデンサ(平滑
回路)、6,7...抵抗、8...ダイオード、9,
10...抵抗、11...ダイオード、12...抵
抗、13...コンパレータ、14...ドライブ回
路、15...同期整流制御回路、16...負荷、1
7...定電圧制御回路、18...基準電源、1
9...誤差増幅器、20...フォトカプラ、20
a...発光部、20b...受光部、21...PWM
変調回路、22...電流検出用抵抗(出力電流検出手
段)、23...基準電源、24...コンパレータ、
25...ANDゲート、26...比較回路(比較手
段)、27...直列抵抗、28...トランジスタ
1. . . DC power supply, 2. . . Transformer, 2a. . . Primary winding, 2b. . . 2. secondary winding; . . 3. MOS-FET (main switching element); . . MOS-FE for synchronous rectification
T (switching element for synchronous rectification), 4a. . . 4. Parasitic diode (rectifier); . . Smoothing capacitor (smoothing circuit), 6,7. . . Resistance, 8. . . Diode, 9,
10. . . Resistance, 11. . . Diode, 12. . . Resistance, 13. . . Comparator, 14. . . Drive circuit, 15. . . 15. Synchronous rectification control circuit, . . Load, 1
7. . . Constant voltage control circuit, 18. . . Reference power supply, 1
9. . . Error amplifier, 20. . . Photo coupler, 20
a. . . Light emitting section, 20b. . . Light receiving section, 21. . . PWM
Modulation circuit, 22. . . 23. current detecting resistor (output current detecting means); . . Reference power supply, 24. . . comparator,
25. . . AND gate, 26. . . Comparison circuit (comparing means), 27. . . Series resistance, 28. . . Transistor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電源の両端に直列に接続されたトラ
ンスの1次巻線及び主スイッチング素子と、前記トラン
スの2次巻線と直列に接続された同期整流用スイッチン
グ素子と、前記2次巻線及び前記同期整流用スイッチン
グ素子の直列回路の両端に接続された平滑回路とを備
え、前記主スイッチング素子のオン・オフ動作により前
記同期整流用スイッチング素子に流れる電流による電圧
を検出し、該検出値に応じて前記同期整流用スイッチン
グ素子のオン・オフを切り換えると共に、前記平滑回路
の出力電圧に応じて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、前記トランスの2次巻線から前
記平滑回路を介して負荷に定電圧の直流出力を供給する
同期整流型DC−DCコンバータにおいて、 前記同期整流用スイッチング素子と並列に接続される整
流素子と、 前記負荷に流れる電流を該電流に対応する電圧として検
出する出力電流検出手段と、 該出力電流検出手段の検出電圧が基準値未満のときは前
記同期整流用スイッチング素子をオフ動作させて前記整
流素子を介して整流動作を行わせ、前記出力電流検出手
段の検出電圧が前記基準値以上のときには前記同期整流
用スイッチング素子をオン・オフ動作させて前記整流動
作を行わせる比較手段とを設けたことを特徴とする同期
整流型DC−DCコンバータ。
A primary winding and a main switching element of a transformer connected in series to both ends of a DC power supply; a synchronous rectification switching element connected in series with a secondary winding of the transformer; A winding and a smoothing circuit connected to both ends of a series circuit of the synchronous rectification switching element, and detects a voltage caused by a current flowing through the synchronous rectification switching element by an on / off operation of the main switching element. By switching on / off the switching element for synchronous rectification according to the detected value and controlling on / off of the main switching element according to the output voltage of the smoothing circuit, the secondary winding of the transformer In a synchronous rectification type DC-DC converter for supplying a constant voltage DC output to a load via a smoothing circuit, the synchronous rectification switching element A rectifying element connected in parallel with the rectifying element; an output current detecting means for detecting a current flowing through the load as a voltage corresponding to the current; and a synchronous rectifying device when the detected voltage of the output current detecting means is less than a reference value. A switching element is turned off to perform a rectification operation via the rectification element. When a detection voltage of the output current detection means is equal to or higher than the reference value, the synchronous rectification switching element is turned on / off to perform the rectification operation. And a comparing means for performing the following.
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