JP3370201B2 - 同期整流コンバ−タ - Google Patents
同期整流コンバ−タInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は同期整流コンバ−タの改
良に関するもので、特に他の直流電源と並列接続して用
いることのできる同期整流コンバ−タに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の同期整流回路を用いたＤ
Ｃ−ＤＣコンバータとしては、図３に示すように、直流
入力電源１の直流電圧を、半導体スイッチ２のスイッチ
ング動作によって矩形波パルス電圧に変換し、この矩形
波パルス電圧をトランス３に所望の電圧に変換した後、
同期整流素子（同期整流ＦＥＴ）４およびダイオード５
の整流回路と、チョークコイル６およびコンデンサ７に
よる平滑回路により整流・平滑して、その平均電圧とし
て取り出すようにしている。前記した半導体スイッチ２
のスイッチング動作の制御は、この同期整流コンバータ
の出力電圧を検出する電圧検出制御回路８により、その
検出状況に基づいて制御される。なお、通常のコンバー
タでは整流素子４，５はダイオードが用いられるが、本
発明の同期整流コンバータは、同期整流回路として整流
側のみを電界効果半導体スイッチ（ＦＥＴ）に置き換え
た片側同期整流方式の場合を対象とするものである。そ
して、このような同期整流コンバータは、その負荷容量
に応じられるよう小容量から大容量のものまで多数の機
種を取り揃え、負荷容量に対応した同期整流コンバータ
を選択して用いられるようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、負荷容量に応
じた同期整流コンバ−タを用意するということは、その
機種数を多くすることであり、各機種毎に在庫を必要と
することになるため、設計、生産および物品管理の上か
ら機種数の削減が望まれており、同一機種の並列接続に
よる大容量負荷への対応が検討されているが、図３に示
してある従来の同期整流コンバ−タを並列接続して用い
る場合や、他の直流電源（電池等）を並列接続して用い
る場合には、次のような問題が生ずる。 【０００４】即ち、出力端子９、１０に前述したように
同種の他の同期整流コンバ−タや、電池等の外部直流電
源１１が並列接続されている場合において、この並列接
続された他の電源の方が、本同期整流コンバ−タの出力
電圧よりも相対的に電圧が高くなり、電圧検出制御回路
８がこれを検知して半導体スイッチ２の動作を停止させ
た場合や、本同期整流コンバ−タがその保護装置の動作
等により電力供給を停止した場合には、出力端子９、１
０から外部直流電源１１の電圧が供給されて、同期整流
ＦＥＴ４のゲ−トに印加されることになり、同期整流Ｆ
ＥＴ４は導通状態が継続されることになる。これは、同
期整流素子としてＦＥＴを用いるとき、そのゲ−トのバ
イアスがソ−ス電位に対して正常であれば、この同期整
流ＦＥＴ４のドレイン−ソ−ス間にはどちらの方向にも
電流が流れることができるので出力端子９、１０から電
流は逆流入し、やがては破壊される可能性がある。 【０００５】本願出願人等は先に出力端子９，１０に並
列接続される外部直流電源１１の電圧が、本体の同期整
流コンバータの出力電圧よりも高い電圧になることなど
によって、本同期整流コンバータが不動作状態になった
場合においても、同期整流ＦＥＴが外部直流電源１１に
よってオン状態にならないようにした同期整流コンバー
タを提供した（特願平５−１４８４１１号）。図２はこ
の回路例を示すもので、この回路ではチョークコイル６
に発生する正極性電圧をダイオード１２を介して同期整
流ＦＥＴ４のゲートに印加し、チョークコイル６の電圧
が反転するとダイオード５が導通するのでゲートの電圧
はダイオード１３を介して放電する様に動作する。従っ
て本回路ではトランス２次側に発生する矩形波パルス電
圧によってのみ動作し、当該同期整流コンバータに並列
接続された外部直流電源によっては同期整流ＦＥＴは動
作しない。 【０００６】しかし図２の回路構成では同期整流ＦＥＴ
にかかるパルス電圧は、チョ−クコイル６の正極性電圧
からダイオ−ド１２の正方向電圧降下を差し引いたもの
であり、この電圧は図３の場合の同期整流ＦＥＴのゲ−
ト電圧に比べると大略その出力電圧分だけ低い値にな
る。このことは下記２点の不具合があった。 （１）同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧が低いとＦＥＴのソ
−ス・ドレイン間の抵抗が充分に低くならない。 （２）入力電源１の電圧に変動があると、トランスの２
次巻線出力迄は同じ割合で変動するが、トランスの２次
電圧より出力電圧を差し引いたチョ−クコイルの電圧は
変動電圧分はそのまま変わらないので変動割合が大きく
現われる。従って同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧も入力電
圧の変化に比してその変動割合が大きく現われる。 【０００７】 【発明の目的】他の直流電源と並列接続して用いた場
合、出力側からの直流電源の印加によって同期整流ＦＥ
Ｔが動作されない同期整流コンバータにおいて、動作時
に同期整流ＦＥＴのゲート電圧を充分に確保すると共に
入力電圧等によってゲート電圧があまりおおきな変動を
起こさない同期整流コンバータを提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための本発明の手段】本発明は直流入
力電圧をスイッチング素子２により矩形波パルス電圧に
変換してトランスの１次巻線に印加し、そのトランスの
２次巻線で取り出された所望の電圧パルスを、同期整流
ＦＥＴ、ダイオ−ド、チョ−クコイル、コンデンサ等に
より整流・平滑して直流電圧を出力する同期整流コンバ
−タにおいて、前記同期整流ＦＥＴのソ−スを前記チョ
−クコイルの入力側に接続し、かつ前記チョ−クコイル
６に発生する交流パルス電圧をダイオ−ドとコンデンサ
によって倍電圧した電圧を前記同期整流ＦＥＴのゲ−ト
に印加するものである。 【０００９】 【実施例】図１は本発明の一実施例回路図で同図におい
て図３及び図２に示した従来例と同一部分は同一記号で
表している。図１の実施例は、同期整流ＦＥＴ４のゲー
トは、負極性ラインに接続されているチョークコイル６
の出力側にコンデンサ１６を介して接続すると共に、前
記同期整流ＦＥＴ４のゲートとソースの間にカソード側
をゲートに接したダイオード１５を接続したものであ
る。従って、前述した図２の従来例では本同期整流コン
バータの動作時には、同期整流用ＦＥＴ４のゲートに印
加される電圧はチョークコイル６に発生する正極性の電
圧だけが印加されるが、この図１に示した本発明回路例
では最初チョークコイル６に発生する負極性の電圧でコ
ンデンサ１６が充電され、次に正極性の電圧に反転した
時に、同期整流様ＦＥＴ４のゲートにはチョークコイル
６の正極性電圧に、コンデンサ１６に蓄えた負極性分が
加わった電圧が印加される。即ち、チョークコイル６に
現われる電圧を倍電圧した電圧が前記同期整流ＦＥＴ４
のゲートにかかることになる。この電圧は本質的には端
子９の電圧に等しい。図１の実施例ではチョークコイル
６に発生する電圧が正極性から負極性に切り換わる時に
スパイク状ノイズが発生することがあるのでこのノイズ
による誤動作を防ぐために抵抗１４とダイオード１３を
接続している。 【００１０】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
同期整流コンバ−タの同期整流ＦＥＴは、トランスの２
次側に生ずる矩形波パルス電圧によってのみ動作し、当
該同期整流コンバ−タに並列接続された外部直流電源に
よっては同期整流ＦＥＴが動作されない様にしたもので
あり、且つ動作時に同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧を充分
に確保すると共に入力電圧等によってゲ−ト電圧があま
り大きな変動を起こさない様にして、並列接続運転の可
能な同期整流コンバ−タの効率向上を計ったものであ
る。
良に関するもので、特に他の直流電源と並列接続して用
いることのできる同期整流コンバ−タに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の同期整流回路を用いたＤ
Ｃ−ＤＣコンバータとしては、図３に示すように、直流
入力電源１の直流電圧を、半導体スイッチ２のスイッチ
ング動作によって矩形波パルス電圧に変換し、この矩形
波パルス電圧をトランス３に所望の電圧に変換した後、
同期整流素子（同期整流ＦＥＴ）４およびダイオード５
の整流回路と、チョークコイル６およびコンデンサ７に
よる平滑回路により整流・平滑して、その平均電圧とし
て取り出すようにしている。前記した半導体スイッチ２
のスイッチング動作の制御は、この同期整流コンバータ
の出力電圧を検出する電圧検出制御回路８により、その
検出状況に基づいて制御される。なお、通常のコンバー
タでは整流素子４，５はダイオードが用いられるが、本
発明の同期整流コンバータは、同期整流回路として整流
側のみを電界効果半導体スイッチ（ＦＥＴ）に置き換え
た片側同期整流方式の場合を対象とするものである。そ
して、このような同期整流コンバータは、その負荷容量
に応じられるよう小容量から大容量のものまで多数の機
種を取り揃え、負荷容量に対応した同期整流コンバータ
を選択して用いられるようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、負荷容量に応
じた同期整流コンバ−タを用意するということは、その
機種数を多くすることであり、各機種毎に在庫を必要と
することになるため、設計、生産および物品管理の上か
ら機種数の削減が望まれており、同一機種の並列接続に
よる大容量負荷への対応が検討されているが、図３に示
してある従来の同期整流コンバ−タを並列接続して用い
る場合や、他の直流電源（電池等）を並列接続して用い
る場合には、次のような問題が生ずる。 【０００４】即ち、出力端子９、１０に前述したように
同種の他の同期整流コンバ−タや、電池等の外部直流電
源１１が並列接続されている場合において、この並列接
続された他の電源の方が、本同期整流コンバ−タの出力
電圧よりも相対的に電圧が高くなり、電圧検出制御回路
８がこれを検知して半導体スイッチ２の動作を停止させ
た場合や、本同期整流コンバ−タがその保護装置の動作
等により電力供給を停止した場合には、出力端子９、１
０から外部直流電源１１の電圧が供給されて、同期整流
ＦＥＴ４のゲ−トに印加されることになり、同期整流Ｆ
ＥＴ４は導通状態が継続されることになる。これは、同
期整流素子としてＦＥＴを用いるとき、そのゲ−トのバ
イアスがソ−ス電位に対して正常であれば、この同期整
流ＦＥＴ４のドレイン−ソ−ス間にはどちらの方向にも
電流が流れることができるので出力端子９、１０から電
流は逆流入し、やがては破壊される可能性がある。 【０００５】本願出願人等は先に出力端子９，１０に並
列接続される外部直流電源１１の電圧が、本体の同期整
流コンバータの出力電圧よりも高い電圧になることなど
によって、本同期整流コンバータが不動作状態になった
場合においても、同期整流ＦＥＴが外部直流電源１１に
よってオン状態にならないようにした同期整流コンバー
タを提供した（特願平５−１４８４１１号）。図２はこ
の回路例を示すもので、この回路ではチョークコイル６
に発生する正極性電圧をダイオード１２を介して同期整
流ＦＥＴ４のゲートに印加し、チョークコイル６の電圧
が反転するとダイオード５が導通するのでゲートの電圧
はダイオード１３を介して放電する様に動作する。従っ
て本回路ではトランス２次側に発生する矩形波パルス電
圧によってのみ動作し、当該同期整流コンバータに並列
接続された外部直流電源によっては同期整流ＦＥＴは動
作しない。 【０００６】しかし図２の回路構成では同期整流ＦＥＴ
にかかるパルス電圧は、チョ−クコイル６の正極性電圧
からダイオ−ド１２の正方向電圧降下を差し引いたもの
であり、この電圧は図３の場合の同期整流ＦＥＴのゲ−
ト電圧に比べると大略その出力電圧分だけ低い値にな
る。このことは下記２点の不具合があった。 （１）同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧が低いとＦＥＴのソ
−ス・ドレイン間の抵抗が充分に低くならない。 （２）入力電源１の電圧に変動があると、トランスの２
次巻線出力迄は同じ割合で変動するが、トランスの２次
電圧より出力電圧を差し引いたチョ−クコイルの電圧は
変動電圧分はそのまま変わらないので変動割合が大きく
現われる。従って同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧も入力電
圧の変化に比してその変動割合が大きく現われる。 【０００７】 【発明の目的】他の直流電源と並列接続して用いた場
合、出力側からの直流電源の印加によって同期整流ＦＥ
Ｔが動作されない同期整流コンバータにおいて、動作時
に同期整流ＦＥＴのゲート電圧を充分に確保すると共に
入力電圧等によってゲート電圧があまりおおきな変動を
起こさない同期整流コンバータを提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための本発明の手段】本発明は直流入
力電圧をスイッチング素子２により矩形波パルス電圧に
変換してトランスの１次巻線に印加し、そのトランスの
２次巻線で取り出された所望の電圧パルスを、同期整流
ＦＥＴ、ダイオ−ド、チョ−クコイル、コンデンサ等に
より整流・平滑して直流電圧を出力する同期整流コンバ
−タにおいて、前記同期整流ＦＥＴのソ−スを前記チョ
−クコイルの入力側に接続し、かつ前記チョ−クコイル
６に発生する交流パルス電圧をダイオ−ドとコンデンサ
によって倍電圧した電圧を前記同期整流ＦＥＴのゲ−ト
に印加するものである。 【０００９】 【実施例】図１は本発明の一実施例回路図で同図におい
て図３及び図２に示した従来例と同一部分は同一記号で
表している。図１の実施例は、同期整流ＦＥＴ４のゲー
トは、負極性ラインに接続されているチョークコイル６
の出力側にコンデンサ１６を介して接続すると共に、前
記同期整流ＦＥＴ４のゲートとソースの間にカソード側
をゲートに接したダイオード１５を接続したものであ
る。従って、前述した図２の従来例では本同期整流コン
バータの動作時には、同期整流用ＦＥＴ４のゲートに印
加される電圧はチョークコイル６に発生する正極性の電
圧だけが印加されるが、この図１に示した本発明回路例
では最初チョークコイル６に発生する負極性の電圧でコ
ンデンサ１６が充電され、次に正極性の電圧に反転した
時に、同期整流様ＦＥＴ４のゲートにはチョークコイル
６の正極性電圧に、コンデンサ１６に蓄えた負極性分が
加わった電圧が印加される。即ち、チョークコイル６に
現われる電圧を倍電圧した電圧が前記同期整流ＦＥＴ４
のゲートにかかることになる。この電圧は本質的には端
子９の電圧に等しい。図１の実施例ではチョークコイル
６に発生する電圧が正極性から負極性に切り換わる時に
スパイク状ノイズが発生することがあるのでこのノイズ
による誤動作を防ぐために抵抗１４とダイオード１３を
接続している。 【００１０】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
同期整流コンバ−タの同期整流ＦＥＴは、トランスの２
次側に生ずる矩形波パルス電圧によってのみ動作し、当
該同期整流コンバ−タに並列接続された外部直流電源に
よっては同期整流ＦＥＴが動作されない様にしたもので
あり、且つ動作時に同期整流ＦＥＴのゲ−ト電圧を充分
に確保すると共に入力電圧等によってゲ−ト電圧があま
り大きな変動を起こさない様にして、並列接続運転の可
能な同期整流コンバ−タの効率向上を計ったものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例
【図２】従来回路図
【図３】従来回路図
【符号の説明】
１ 直流入力電源
２ 半導体スイッチ
３ 電圧変換トランス
４ 同期整流ＦＥＴ
５，１２，１３，１５ ダイオード
６ チョークコイル
７，１６ コンデンサ
８ 電圧検出制御回路
９，１０ 出力端子
１１ 外部直流電源
１４ 抵抗
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流入力電圧をスイッチング素子により
矩形波パルス電圧に変換してトランスの１次側に印加
し、そのトランスの２次側で取り出された所望の電圧パ
ルスを、同期整流ＦＥＴ、ダイオード、チョークコイル
およびコンデンサにより、整流・平滑して直流電圧を出
力する同期整流コンバータにおいて、前記同期整流ＦＥ
Ｔのソースを前記チョークコイルの入力側に接続し、か
つ当該チョークコイルの入力側と出力側の間にダイオー
ドとコンデンサの相互接続点を前記同期整流ＦＥＴのゲ
ートに接続するようにしたことを特徴とする同期整流コ
ンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33187594A JP3370201B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 同期整流コンバ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33187594A JP3370201B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 同期整流コンバ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168241A JPH08168241A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3370201B2 true JP3370201B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=18248615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33187594A Expired - Fee Related JP3370201B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 同期整流コンバ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3370201B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4400618B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2010-01-20 | 株式会社村田製作所 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP33187594A patent/JP3370201B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08168241A (ja) | 1996-06-25 |
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