JP3909407B2 - Electrically isolated switching element drive circuit - Google Patents

Electrically isolated switching element drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP3909407B2
JP3909407B2 JP2002038954A JP2002038954A JP3909407B2 JP 3909407 B2 JP3909407 B2 JP 3909407B2 JP 2002038954 A JP2002038954 A JP 2002038954A JP 2002038954 A JP2002038954 A JP 2002038954A JP 3909407 B2 JP3909407 B2 JP 3909407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
switching element
diode
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002038954A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003244935A (en
Inventor
宏治 川崎
利彦 杉浦
茂雄 平島
裕二 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002038954A priority Critical patent/JP3909407B2/en
Publication of JP2003244935A publication Critical patent/JP2003244935A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3909407B2 publication Critical patent/JP3909407B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁型スイッチング素子駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
DCーDCコンバータや各種のインバータ回路においては、入力回路系の基準電位とは異なる基準電位を基準として駆動されることが一般的である。このような用途の最も端的な例は、インバータ回路のハイサイド素子をこのインバータ回路の出力端の電位として駆動する場合であり、この場合、このハイサイド素子の制御端子にはインバータ回路の出力端(インバータ回路のハイサイド素子とローサイド素子との接続点)を基準とする制御電圧が印加されねばならない。また、ハイサイド素子だけでなくインバータ回路のローサイド素子も、しばしば入力側回路系とはまったく異なる基準電圧を基準として駆動される。その他、電源電圧が入力側回路系とは異なる絶対電位(又は基準電位)をもつ回路系は、上記したインバータ回路だけでなく、種々の用途において必要となる。
【0003】
このような回路系では、入力側回路から出力側回路の少なくとも最初のスイッチング素子に信号を伝送する際に、少なくともこの最初のスイッチング素子の駆動電力だけは入力側回路から給電することが簡単である。
【0004】
このことを実現するために、従来、トランス絶縁型の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路が知られている。この回路では、入力側回路において発振を行って交流電圧形式の信号を形成し、これをトランスを通じて出力側回路に交流伝送し、これを出力側回路で整流し、整流した高エネルギーのスイッチング信号電圧により上記最初のスイッチング素子を断続させる方式(以下、トランス絶縁型スイッチング素子駆動回路ともいう)が多用されている。
【0005】
しかしながら、従来のトランス絶縁型スイッチング素子駆動回路は、トランスのコアが小さいためにコイルの巻装作業が容易ではない上、断続周波数が低い信号の電力付随伝送はできるもののスイッチング素子を高周波駆動することができないという問題があった。これは、従来のトランス絶縁型スイッチング素子駆動回路においてトランスのコアのヒステリシス損失が周波数の増大により大幅に増大し、トランスに入力される高周波交流電力の大部分がコアの加熱により減衰したり、そのリーケージインダクタンスのために伝送効率が低下してしまうためである。
【0006】
また、従来の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路としては、上記したトランス絶縁型スイッチング素子駆動回路の他に、ピエゾトランス(ピエゾカプラ)を用いて入出力電気絶縁する方式もあるが、同様にピエゾ素子の駆動周波数が低いために出力側のスイッチング素子を高周波駆動することは困難であった。
【0007】
さらに、従来の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路としては、LED(発光ダイオード)とフォトダイオード(PD)とを用いたフォトカプラを用いて入出力電気絶縁しつつ電力付随の信号を伝送する方式も考えられるが、出力側のスイッチング素子の直接駆動に必要な電力の伝送には、LED(発光ダイオード)とフォトダイオード(PD)として大チップ面積のものを必要とするうえ、PDで得られた低圧の電力を昇圧するための回路の実現が容易ではなく、実用化が非常に困難であった。
【0008】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、駆動に相当の電力を要する大電力スイッチング素子を直接高周波駆動可能な電気絶縁型スイッチング素子駆動回路を提供することを、その目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路は、スイッチング素子を断続駆動するための二値信号電圧を所定の基本周波数をもつ交流電圧に変換する発振回路と、各一個の一次コイル及び二次コイルを有するとともに前記交流電圧が前記一次コイルに印加されるリーケージトランスと、前記二次コイルの出力電圧を受信して前記基本周波数を共振周波数として共振する共振回路と、前記共振回路から出力される交流電圧を整流して二値信号電圧に変換して前記スイッチング素子の基準電位用主端子と制御端子との間に印加する波形整形回路とを備え、前記波形整形回路は、前記共振回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路から出力される整流電圧を二値信号電圧に変換して前記スイッチング素子の基準電位用主端子と制御端子との間に印加する比較回路とを有し、前記共振回路は、前記二次コイルの両端に接続される共振用のコンデンサ(C2)を有し、前記整流回路は、一端が前記コンデンサ(C2)の一端に接続されるコンデンサ(C1)と、アノードが前記コンデンサ(C1)の他端に接続されるダイオード(D1)と、カソードが前記コンデンサ(C1)の他端に接続されるダイオード(D2)と、カソードが前記ダイオード(D2)のアノードに接続されるダイオード(D3)と、ダイオード(D1)のカソードとダイオード(D3)のアノードを接続する平滑コンデンサ(C3)とを有して前記ダイオード(D1)のカソードと前記ダイオード(D3)のアノードとの間から前記比較回路に電源電圧を印加する倍電圧整流回路により構成され、前記比較回路は、
前記ダイオード(D1)のアノード電圧を前記ダイオード(D1)から出力される倍電圧整流電圧の分圧(基準電位)と比較して前記二値信号電圧を形成することを特徴としている。
【0010】
基本周波数を共振周波数とする共振回路とは、共振周波数を基本周波数の0.8〜1.2倍、更に好適には0.95〜1.05倍に設定した共振回路をいうものとする。又は、このリーケージトランスの入力電圧とその巻き数比により決定される理論的な二次電圧の値よりも大きな二次電圧を発生する共振回路をいうものとする。ここで言うコンデンサとは、二次回路側に配置されてリーケージトランスのリーケージインダクタンスとともに二次コイルの寄生容量とともに共振回路を構成するすべてのコンデンサを意味するものとする。ここでいうリーケージトランスとは、閉磁路型トランスと区別する用語であって、一次コイルと二次コイルとの電磁結合係数が50%以下のものを意味するものとする。上記した閉磁路型トランスは、磁気回路にエアギャップを持たないか又は閉磁路を構成する複数の部分コアの接合部のエアギャップのみしかエアギャップを持たないコア構造をもつトランスを意味し、リーケージトランスは、閉磁路に大きな空気磁路をもち、両コイルのリーケージインダクタンスが非常に大きいトランスを言う。
【0011】
本発明の二次側共振型リーケージトランス構造のトランス絶縁型スイッチング素子駆動回路は、トランスの二次コイルの大きなリーケージインダクタンス(漏れインダクタンス)とコンデンサとの共振により、更に詳しく言えば、トランスの二次コイルのインダクタンスと寄生容量(各ターン間)とにより構成されるインダクタンスーキャパシタンス分布定数回路と上記コンデンサとを含む共振現象により、トランスの二次コイルのリーケージインダクタンスによる出力電圧損失を低減し、リーケージトランス構造であるにもかかわらず、トランスの実効的な電磁結合効率を劇的に改善することができる。
【0012】
その結果、小型軽量でコイル巻装も容易なリーケージトランスを用いて、入力側の電圧系から電気絶縁されたスイッチング素子を入力側からの供給電力により高速スイッチングすることができ、電気絶縁型スイッチング素子駆動回路を簡素かつ低コストに構成することができる。
【0013】
更に、上記共振によって、トランスの巻数比を大きく設定することなく(たとえばそれを1対1に設定したとしても)、トランスの出力電圧を増大することができるという効果を奏することができる。
【0014】
請求項2記載の構成では請求項1記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記リーケージトランスは、コアレストランスからなることを特徴としている。このようにすれば、コアを全く用いないので、ヒステリシス損失に起因するコア(たとえばフェライトコア)の損失増大を考慮することなく、高周波化が可能となる。この高周波化により、スイッチング素子の高速レスポンス化を図ることができる。また、高周波化により、コアレストランスのコイル及び共振コンデンサの小型化も実現できるので、装置の大幅な小型化を実現することができる。上記の結果、電気絶縁型スイッチング素子駆動回路の大幅な小型、軽量化を図ることができる。
【0015】
特に、このコアレストランスの採用した場合、上記共振回路の採用は、このコアレストランスの入力電圧より大きな振幅の出力電圧をスイッチング素子に印加する必要がある場合に特に重要である。すなわち、この共振回路の採用による出力電圧振幅の増大は、コアレストランスの巻数比を電磁結合効率の向上に有効な1対1に近い巻数比の採用を可能とし、電力伝送効率の改善を可能とする。
【0016】
本発明によれば、前記波形整形回路は、前記共振回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路から出力される整流電圧を二値信号電圧に変換して前記スイッチング素子の基準電位用主端子と制御端子との間に印加する比較回路とを有することを特徴とするので、スイッチング素子に急峻なエッジのパルス電圧を印加することができ、スイッチング素子の過渡状態におけるスイッチング損失を低減することができる。
【0017】
なお、上記比較回路は、上記整流回路が整流用のダイオードを通じて充電されるん平滑コンデンサ(又はピークホールドコンデンサ)を有する場合に特に重要である。すなわち、この回路構成において、コアレストランスはスイッチング素子の駆動時に上記整流用のダイオードを通じて上記平滑コンデンサを速やかに充電することができるので、スイッチング素子を高速に駆動することができる。しかし、この場合、コアレストランスはスイッチング素子のオフ時に上記整流用のダイオードを通じての上記平滑コンデンサの充電がストップしても、この平滑コンデンサに蓄積された電荷はすぐに消滅しないので、この平滑コンデンサの電圧低下によりスイッチング素子をオフするには長時間を必要とし、この間におけるスイッチング素子の過渡的な電力損失及び発熱が増大する。この比較回路を用いることによりこの問題を解決することができる。なお、この比較回路は、典型的には、上記平滑コンデンサと上記二次コイルとの間の所定部位の電圧又はその分圧と上記平滑コンデンサの分圧とを比較することが好適である。比較回路としては一般にコンパレータを用いるが、たとえば上記平滑コンデンサと上記二次コイルとの間の所定部位の電圧又はその分圧がゲートに印加され、所定のしきい値電圧が印加されるMOSトランジスタのオン、オフを利用しても良い。
【0019】
請求項記載の構成では請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記入力側回路および前記出力側回路が搭載された回路基板に絶縁層又は前記回路基板を挟んで厚さ方向に積層された渦巻き型プリントコイルからそれぞれ構成されていることを特徴とするので、コアレストランスを簡単に回路基板に実装することができる。
【0020】
請求項記載の構成では請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルの周囲に、低インピーダンスで定電圧が印加される定電圧導体領域が形成されるので、外部との電磁的結合遮断性を向上することができるとともに、コアレストランスの二次コイルの分布定数回路における寄生キャパシタンスを増大することができ、その共振性を向上することができる。
【0021】
請求項記載の構成では請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記渦巻き型プリントコイルの内側の端部は、前記回路基板に形成された孔を通じて前記回路基板の表面に形成された他の前記渦巻き型プリントコイルの外側に引き出されるビヤホール導体に接続されているので、渦巻き型プリントコイルの側の端部の引き出し構造を簡素化することができる。
【0022】
請求項記載の構成では請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記他の前記渦巻き型プリントコイルは、前記ビヤホール導体に近接する部分で内側に凹んで形成されていることを特徴とするので、このビヤホール導体を他の渦巻き型プリントコイルの外側に容易に引き出すことができ、配線構造を簡素化することができる。
【0023】
請求項記載の構成では請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記ビヤホール導体は、角形に形成された前記他の前記渦巻き型プリントコイルの角部に形成されるので、両コイルの電磁結合係数の低下を抑止しつつ上記ビヤホール導体を避けるために上記他の渦巻き型プリントコイルのターン長さが増大するのを抑止することができ、コイルの抵抗損失を低減することができる。
【0024】
請求項記載の構成では請求項2記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記入力側回路および前記出力側回路が搭載された回路基板に互いに同軸に巻装された渦巻き型プリントコイルからそれぞれ構成され、前記両渦巻き型プリントコイルの少なくとも一面側に磁気シートが配設されていることを特徴とする。これにより、構造、工程の増加を抑止しつつインダクタンス及び電磁結合係数の増大を図ることができる。
【0025】
請求項記載の構成では請求項2記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、前記両コイルを構成する導体層の80%以上は、前記回路基板の主面方向において同位置(互いに重なる位置)に配置されていることを特徴とする。このようにすれば、両コイルの各ターン同士の電磁結合係数を向上することができるので、コアレストランスの電力伝送効率を最大とすることができる。
【0026】
【発明を実施するための態様】
本発明の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路の好適な実施態様を図面を参照して以下に説明する。
【0027】
【実施例1】
この実施例の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路を図1を参照して以下に説明する。
(回路構成)
1は発振回路、2は変調回路、3は電流増幅回路、4はコアレストランス、5は整流回路、6は比較回路、7は電流増幅回路、8は電圧規制用の定電圧ダイオードである。
【0028】
発振回路1は、互いに180度位相が異なり、パルス幅/パルス周期が約50%である高周波パルス電圧(基本周波数9MHz)を出力する公知の回路であり、変調回路2を構成するアンドゲート21、22、及び、ブリッジ型の電流増幅回路3を構成する相補エミッタホロワ回路31、32を通じて、コアレストランス4の一次コイル41とコンデンサCoとの直列回路の両端に図示しないスイッチング素子をオンする期間だけ高周波パルス電圧を印加する。これにより、一次コイル41の両端には波高値が約5Vの高周波パルス電圧が印加される。直列コンデンサCoは、コアレストランス4の一次コイル41の漏れインダクタンスを等価的に低減するためのものであり、一次コイル41と直列共振回路を構成している。なお、直列コンデンサCoの省略は可能である。
【0029】
コアレストランス4は、コアを全く持たないトランスであって、41は一次コイル、42は二次コイルである。
【0030】
整流回路5は、コンデンサC1とダイオードD1、D2からなる倍電圧検波回路(倍電圧整流回路)と、コンデンサC2、ダイオードD3、コンデンサC3、C4と、抵抗R1とを有している
【0031】
コアレストランス4の二次コイル42は、この二次コイル42に接続された上記各コンデンサ特にコンデンサC1、C2とともに上記基本周波数において共振する共振回路を構成している。特にこの実施例では、コンデンサC1は、二次コイル42のリーケージインダクタンスとともに(正確には二次コイル42の分布定数回路のインピーダンス)およびコンデンサC2ともに、上記基本周波数で共振する共振回路を構成している。コンデンサC1は、後述する倍電圧整流回路の基本構成要素として機能する他、コンデンサC1の電圧降下は二次コイル42のリーケージインダクタンスの電圧降下と交流的に位相が180度異なるので、コンデンサC1は、このリーケージインダクタンスの電圧降下を実効的に低減してコアレストランス4の電磁伝送効率、電圧損失を向上させる機能を果たす。コンデンサC1と上記分布定数回路としてのリーケージインダクタンスとを上記基本周波数で共振させ、コンデンサC2と上記分布定数回路としてのリーケージインダクタンスとを上記基本周波数で共振させてもよい。
【0032】
ダイオードD1は、後述する比較回路及び電流増幅回路7に倍電圧整流された電源電圧を印加し、コンデンサC3はこの電源電圧を安定供給するための平滑コンデンサ(ピークホールドコンデンサ)を構成している。
【0033】
コンデンサC4と抵抗R1には、ダイオードD1のアノード電圧が印加される。このアノード電圧は、正の半波期間において、ピーク値がダイオードD1のカソードから出力されるピーク電圧よりその順方向電圧降下分だけ大きいパルス電圧となる。ダイオードD3及びコンデンサC4の省略は可能である。
【0034】
整流回路5は、ダイオードD1、D2、D3と、平滑コンデンサC3、分圧コンデンサC4を有している。ダイオードD1は、コンデンサC1を通じて二次コイル41の一端から給電されてコンデンサC3を充電し、コンデンサC3は後続の回路に電源電圧を印加する。
【0035】
比較回路6は、コンパレータ61と、抵抗R2、R3が形成する分圧回路により構成されている。ダイオードD1から出力される上記倍電圧整流電圧の分圧と、上記抵抗R1の電圧とが比較される。アンドゲート2が制御電圧Vsにより遮断されると、抵抗R1の電圧は急速に低下し、コンパレータ61の出力電圧はローレベルとなり、このコンパレータ61の出力電圧は電流増幅回路7をなす相補エミッタホロワ回路を通じて図示しないスイッチング素子のゲート電極電圧を急速に低下させる。R4は電流増幅回路7の入力電圧をハイレベルにプルアップするプルアップ抵抗である。
【0036】
この回路により得られる入力電圧と出力電圧の実測波形を図2に示す。なお、電流増幅回路3に印加される電源電圧は5Vである。上記共振回路の効果により、出力電圧は倍電圧整流回路の限界電圧10Vを超えて電圧増幅されており、高電圧が必要とする用途においても、コアレストランス4の巻数比を変更することなく、大きな出力電圧をスイッチング素子に印加することができる利点がある。なお、整流回路や共振回路としては、整流効果、共振効果を有する他の公知回路に置換することができる。
【0037】
コアレストランス4の詳細を図3、図4を参照して以下に説明する。
【0038】
図3において、100は図1の回路が実装されるプリント回路基板であり、その表面には一次コイル41が、その裏面には二次コイル42がプリントされている。両コイル41、42は図4に示すように、巻数比が1である渦巻き型プリントコイルであり、両コイル41、42の同一番目のターンは、プリント回路基板100の面方向において完全に重なって同一形状に形成されている。これにより、両コイル41、42の各ターン同士がそれぞれ良好に電磁結合するので、両コイル41、42の電磁結合係数を向上してコアレストランス4の電力伝送効率を改善することができる。
(追加説明)
なお、コアレストランス4の寄生容量は、一次コイルの各ターン間、一次コイルと接地間、一次コイルの各ターンと二次コイル各ターンとの間、二次コイルの各ターン間、二次コイルと接地間に存在する。このような複雑な回路の高周波解析は容易ではないが、実験により共振点を求めればよい。
【0039】
【実施例2】
コアレストランス4の他の実施例を図5を参照して以下に説明する。
【0040】
この実施例では、両コイル41、42は略正方形に形成され、プリント回路基板100を上から見た場合において、一次コイル41の一つの角部410が角形に窪んでおり、これと斜めに対向する二次コイル42の一つの角部420が角形に窪んでいる。
【0041】
一次コイル41の一端はプリント回路基板100に設けたスルーホール411を通じてプリント回路基板100の裏面側に引き出されるが、このスルーホール411は二次コイル42の角部420の外側に位置するので、両コイル41、42のいずれもまたぐことなく配線することができる。同様に、二次コイル42の一端はプリント回路基板100に設けたスルーホール421を通じてプリント回路基板100の表面側に引き出されるが、このスルーホール421は一次コイル41の角部410の外側に位置するので、両コイル41、42のいずれもまたぐことなく配線することができる。
【0042】
【実施例3】
コアレストランス4の他の実施例を図6を参照して以下に説明する。
【0043】
この実施例は、コアレストランス4を2出力型としたものであり、一次コイル41の各ターンに沿ってプリント回路基板10の裏側に一対の二次コイル4200、4201が配置される。このようにすれば互いに電気絶縁された一対の二次電圧(図7参照)を得ることができるので、この一対の二次電圧を用いて、インバータ回路のハイサイド素子(上アーム素子)をなす第一のスイッチング素子と、このインバータ回路のローサイド素子(下アーム素子)をなす第二のスイッチング素子とを互いに異なる電位を基準として互いに逆動作させることができる。この回路を図8に示す。ただし、図8では、一対の二次コイル4201、4202は、同方向に電圧を出力するため、一対のコンパレータ611、612の各一対の入力電圧を逆として、互いの出力が逆位相となるようにしている。
【0044】
【実施例8】
コアレストランス4の他の実施例を図9を参照して以下に説明する。
【0045】
この実施例では、多層配線プリント回路基板1000に4つの渦巻き型プリントコイル401〜404を配置したものである。これらの4つの渦巻き型プリントコイル401〜404を用いて、逆位相出力電圧の発生や直列又は並列接続を行うことができる。
【0046】
【実施例9】
コアレストランス4の他の実施例を図10を参照して以下に説明する。
【0047】
この実施例では、多層配線プリント回路基板1000の内部に2つの渦巻き型プリントコイル41、42を一次コイル及び二次コイルとして積層し、更に、これら渦巻き型プリントコイル41、42を覆って、多層プリント回路基板1000の表面と裏面とに、接地された電磁シールド用の銅箔1003、1004を配置して、コアレストランス4から他のコアレストランスや外部回路への電磁ノイズの放射を低減したものである。この実施例では、この電磁シールド用の銅箔1003、1004と二次コイル42との間に形成される寄生容量が、二次コイル42のリーケージインダクタンスの電圧降下を低減してコアレストランス4の電磁伝送効率を向上させる効果も期待することができる。
(変形態様)
上記各実施例では、コアレストランスの二次コイル側の共振回路の共振周波数を一次側から供給するパルス電圧の基本周波数としたが、その代わりに、コアレストランスの二次コイル側の共振回路の共振周波数を一次側から供給するパルス電圧の基本周波数の3倍としてもよい。これは、パルス電圧は3倍高調波成分を多く含むためである。
(変形態様)
コアレストランス4の一次コイル側にも共振コンデンサを設けてコアレストランス4の一次コイル41の漏れインダクタンスと共振させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の回路構成を示す回路図である。
【図2】 図1の回路の入出特性を示す実測電圧波形図である。
【図3】 図1のコアレストランスを示す模式側面図である。
【図4】 図3の渦巻き型プリントコイルを示す模式平面図である。
【図5】 図4の渦巻き型プリントコイルの他の実施態様を示す模式平面図である。
【図6】 図4の渦巻き型プリントコイルの他の実施態様を示す模式平面図である。
【図7】 図6の渦巻き型プリントコイルを用いた回路の入出特性を示す実測電圧波形図である。
【図8】 図6の渦巻き型プリントコイルを用いた回路の構成を示す回路図である。
【図9】 図4の渦巻き型プリントコイルの他の実施態様を示す模式平面図である。
【図10】 図4の渦巻き型プリントコイルの他の実施態様を示す模式平面図である。
【符号の説明】
1 発振回路
4 コアレストランス(リーケージトランス、共振回路)
C1、C2 コンデンサ(共振回路)
5 波形整形回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically insulating switching element driving circuit.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In general, a DC-DC converter and various inverter circuits are driven based on a reference potential different from the reference potential of the input circuit system. The most obvious example of such an application is the case where the high side element of the inverter circuit is driven as the potential of the output terminal of the inverter circuit. In this case, the control terminal of the high side element is connected to the output terminal of the inverter circuit. A control voltage based on (a connection point between the high-side element and the low-side element of the inverter circuit) must be applied. Further, not only the high-side element but also the low-side element of the inverter circuit is often driven on the basis of a reference voltage completely different from that of the input side circuit system. In addition, a circuit system in which the power supply voltage has an absolute potential (or reference potential) different from that of the input side circuit system is required not only for the above-described inverter circuit but also for various applications.
[0003]
In such a circuit system, when a signal is transmitted from the input side circuit to at least the first switching element of the output side circuit, it is easy to supply power from the input side circuit for at least the driving power of the first switching element. .
[0004]
In order to realize this, a transformer insulation type electric insulation type switching element driving circuit is conventionally known. In this circuit, the input side circuit oscillates to form an AC voltage format signal, which is transmitted to the output side circuit through a transformer, rectified by the output side circuit, and rectified high energy switching signal voltage. Therefore, a method of intermittently connecting the first switching element (hereinafter also referred to as a transformer insulation type switching element driving circuit) is frequently used.
[0005]
However, the conventional transformer-insulated switching element drive circuit is not easy to wind the coil because the transformer core is small, and can drive the switching element at a high frequency, although it can transmit power with a low intermittent frequency. There was a problem that could not. This is because, in the conventional transformer insulation type switching element driving circuit, the hysteresis loss of the transformer core is greatly increased by the increase of the frequency, and most of the high-frequency AC power input to the transformer is attenuated by the heating of the core. This is because the transmission efficiency is reduced due to the leakage inductance.
[0006]
In addition to the above-described transformer-insulated switching element drive circuit, there is a conventional electrical insulation type switching element drive circuit that uses a piezo transformer (piezocoupler) for input / output electrical insulation. Since the drive frequency is low, it is difficult to drive the output side switching element at a high frequency.
[0007]
In addition, as a conventional electrically isolated switching element driving circuit, a method of transmitting a signal accompanied by electric power while electrically insulating input / output using a photocoupler using an LED (light emitting diode) and a photodiode (PD) is also considered. However, in order to transmit the power necessary for directly driving the switching element on the output side, LEDs (light emitting diodes) and photodiodes (PD) need to have a large chip area, and the low voltage obtained by the PD can be reduced. Realizing a circuit for boosting power is not easy and practically difficult to implement.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrically isolated switching element driving circuit capable of directly driving a high-power switching element that requires a considerable amount of power for driving at a high frequency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electrically insulating switching element driving circuit according to claim 1 is an oscillation circuit that converts a binary signal voltage for intermittently driving the switching element into an AC voltage having a predetermined fundamental frequency, and each one primary coil and secondary A leakage transformer having a coil and the AC voltage applied to the primary coil; a resonance circuit that receives the output voltage of the secondary coil and resonates with the fundamental frequency as a resonance frequency; and is output from the resonance circuit A waveform shaping circuit that rectifies an AC voltage, converts it to a binary signal voltage, and applies it between a reference potential main terminal and a control terminal of the switching element, and the waveform shaping circuit outputs from the resonance circuit A rectifying circuit for rectifying the AC voltage to be generated, and converting the rectified voltage output from the rectifying circuit into a binary signal voltage to convert the reference potential of the switching element A comparison circuit to be applied between the main terminal and the control terminal, the resonance circuit has a resonance capacitor (C2) connected to both ends of the secondary coil, and the rectifier circuit has one end Is connected to one end of the capacitor (C2), a diode (D1) whose anode is connected to the other end of the capacitor (C1), and a cathode is connected to the other end of the capacitor (C1). A diode (D2), a diode (D3) whose cathode is connected to the anode of the diode (D2), and a smoothing capacitor (C3) connecting the cathode of the diode (D1) and the anode of the diode (D3) A voltage doubler rectifier circuit that applies a power supply voltage to the comparison circuit from between the cathode of the diode (D1) and the anode of the diode (D3). Made is, the comparison circuit,
The binary voltage is formed by comparing the anode voltage of the diode (D1) with the divided voltage (reference potential) of the double voltage rectified voltage output from the diode (D1) .
[0010]
The resonance circuit whose resonance frequency is the fundamental frequency is a resonance circuit whose resonance frequency is set to 0.8 to 1.2 times, more preferably 0.95 to 1.05 times the fundamental frequency. Alternatively, it means a resonance circuit that generates a secondary voltage larger than the theoretical secondary voltage value determined by the input voltage of the leakage transformer and the turn ratio. The capacitor mentioned here means all capacitors that are arranged on the secondary circuit side and constitute a resonance circuit together with the leakage inductance of the leakage transformer and the parasitic capacitance of the secondary coil. The leakage transformer here is a term that is distinguished from a closed magnetic circuit type transformer, and means that the electromagnetic coupling coefficient between the primary coil and the secondary coil is 50% or less. The above-mentioned closed magnetic circuit type transformer means a transformer having a core structure that has no air gap in the magnetic circuit or has only an air gap at the junction of a plurality of partial cores constituting the closed magnetic circuit. The transformer is a transformer having a large air magnetic path in a closed magnetic circuit and a very large leakage inductance of both coils.
[0011]
The transformer-insulated switching element driving circuit of the secondary side resonance type leakage transformer structure according to the present invention, more specifically, due to the resonance between the large leakage inductance (leakage inductance) of the secondary coil of the transformer and the capacitor, more specifically, the secondary of the transformer. A resonance phenomenon including an inductance-capacitance distributed constant circuit composed of coil inductance and parasitic capacitance (between turns) and the above capacitor reduces output voltage loss due to leakage inductance of the secondary coil of the transformer, thereby reducing the leakage transformer. Despite the structure, the effective electromagnetic coupling efficiency of the transformer can be dramatically improved.
[0012]
As a result, a switching element that is electrically isolated from the voltage system on the input side can be switched at high speed by the power supplied from the input side using a small, lightweight, and easy-to-coil winding transformer. The drive circuit can be configured simply and at low cost.
[0013]
Furthermore, the resonance can increase the output voltage of the transformer without setting the transformer turns ratio large (for example, even if it is set to 1: 1).
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the electrically insulating switching element driving circuit according to the first aspect, the leakage transformer is made of a core restaurant. In this way, since the core is not used at all, it is possible to increase the frequency without considering the increase in the loss of the core (for example, ferrite core) due to the hysteresis loss. With this higher frequency, it is possible to achieve a faster response of the switching element. Further, since the core restaurant coil and the resonance capacitor can be miniaturized by increasing the frequency, the apparatus can be significantly miniaturized. As a result, the electrically insulating switching element driving circuit can be significantly reduced in size and weight.
[0015]
In particular, when this core restaurant is adopted, the use of the resonance circuit is particularly important when an output voltage having an amplitude larger than the input voltage of the core restaurant needs to be applied to the switching element. In other words, the increase in the output voltage amplitude due to the adoption of this resonant circuit makes it possible to adopt a turns ratio close to 1: 1 that is effective in improving the electromagnetic coupling efficiency, and to improve the power transmission efficiency. To do.
[0016]
According to the present invention, the waveform shaping circuit includes a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage output from the resonant circuit, and a rectified voltage output from the rectifier circuit that converts the rectified voltage into a binary signal voltage. Since it has a comparison circuit applied between the main terminal for reference potential and the control terminal, a pulse voltage with a steep edge can be applied to the switching element, and the switching loss in the transient state of the switching element Can be reduced.
[0017]
The comparison circuit is particularly important when the rectifier circuit has a smoothing capacitor (or a peak hold capacitor) that is charged through a rectifying diode. That is, in this circuit configuration, the core restaurant can quickly charge the smoothing capacitor through the rectifying diode when the switching element is driven, so that the switching element can be driven at high speed. However, in this case, even if the core restaurant stops charging of the smoothing capacitor through the rectifying diode when the switching element is turned off, the charge accumulated in the smoothing capacitor does not immediately disappear. It takes a long time to turn off the switching element due to the voltage drop, and the transient power loss and heat generation of the switching element during this period increase. This problem can be solved by using this comparison circuit. Note that, typically, the comparison circuit preferably compares a voltage at a predetermined portion between the smoothing capacitor and the secondary coil or a partial pressure thereof with a partial pressure of the smoothing capacitor. As a comparison circuit, a comparator is generally used. For example, a voltage of a predetermined portion between the smoothing capacitor and the secondary coil or a divided voltage thereof is applied to the gate, and a MOS transistor to which a predetermined threshold voltage is applied is applied. On and off may be used.
[0019]
In electrically insulated switching element driver circuit according to claim 2, wherein in the configuration of claim 3, wherein said primary coil and said secondary coil of said coreless transformer, the circuit board on which the input-side circuit and the output-side circuit is mounted In this case, the core restaurant can be easily mounted on the circuit board.
[0020]
In electrically insulated switching element driver circuit according to claim 3, wherein the arrangement of claim 4, around the primary coil and the secondary coil of said coreless transformer, a constant-voltage conductor region constant voltage with low impedance is applied Therefore, it is possible to improve the electromagnetic coupling cutoff with the outside, increase the parasitic capacitance in the distributed constant circuit of the core coil of the secondary coil, and improve its resonance. it can.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrically insulating switching element driving circuit according to the fourth aspect , an inner end of the spiral printed coil is formed on the surface of the circuit board through a hole formed in the circuit board. because being connected to another via hole conductors to be drawn to the outside of the spiral printed coil, it is possible to simplify the structure for drawing out the end portion of the inner side of the spiral printed coil.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the electrically insulating switching element driving circuit according to the fifth aspect , the other spiral printed coil is formed to be recessed inward at a portion close to the via-hole conductor. Therefore, the via-hole conductor can be easily drawn out of the other spiral printed coil, and the wiring structure can be simplified.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, in the electrically insulating switching element driving circuit according to the sixth aspect , the via-hole conductor is formed at a corner of the other spiral printed coil formed in a square shape. In order to avoid the via-hole conductor while suppressing the decrease in the electromagnetic coupling coefficient, it is possible to suppress the increase in the turn length of the other spiral printed coil, and to reduce the resistance loss of the coil.
[0024]
In electrically insulated switching element driver circuit according to claim 2, wherein in the configuration of claim 8, wherein said primary coil and said secondary coil of said coreless transformer, the circuit board on which the input-side circuit and the output-side circuit is mounted The spiral printed coils are coaxially wound on each other, and a magnetic sheet is disposed on at least one surface side of both the spiral printed coils. As a result, it is possible to increase the inductance and the electromagnetic coupling coefficient while suppressing an increase in structure and process.
[0025]
In the configuration according to claim 9, in the electrically insulating switching element driving circuit according to claim 2, 80% or more of the conductor layers constituting the coils are at the same position (positions overlapping each other) in the main surface direction of the circuit board. It is characterized by being arranged in. In this way, since the electromagnetic coupling coefficient between the turns of both coils can be improved, the power transmission efficiency of Core Restaurant can be maximized.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the electrically insulating switching element driving circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
[Example 1]
An electrically insulating switching element driving circuit of this embodiment will be described below with reference to FIG.
(Circuit configuration)
1 is an oscillation circuit, 2 is a modulation circuit, 3 is a current amplification circuit, 4 is a core restaurant, 5 is a rectification circuit, 6 is a comparison circuit, 7 is a current amplification circuit, and 8 is a voltage regulating constant voltage diode.
[0028]
The oscillation circuit 1 is a known circuit that outputs a high-frequency pulse voltage (basic frequency 9 MHz) having a phase difference of 180 degrees and a pulse width / pulse period of about 50%, and an AND gate 21 that constitutes the modulation circuit 2. 22 and the complementary emitter follower circuits 31 and 32 constituting the bridge type current amplifying circuit 3, the high frequency pulse only during the period when the switching element (not shown) is turned on at both ends of the series circuit of the primary coil 41 and the capacitor Co of the core restaurant 4. Apply voltage. As a result, a high-frequency pulse voltage having a peak value of about 5 V is applied to both ends of the primary coil 41. The series capacitor Co is for equivalently reducing the leakage inductance of the primary coil 41 of the core restaurant 4 and constitutes a series resonance circuit with the primary coil 41. The series capacitor Co can be omitted.
[0029]
The core restaurant 4 is a transformer having no core, 41 is a primary coil, and 42 is a secondary coil.
[0030]
The rectifier circuit 5 includes a voltage doubler detection circuit (voltage doubler rectifier circuit) composed of a capacitor C1 and diodes D1 and D2, a capacitor C2, a diode D3, capacitors C3 and C4, and a resistor R1 .
[0031]
The secondary coil 42 of the core restaurant 4 constitutes a resonance circuit that resonates at the fundamental frequency together with the capacitors, particularly the capacitors C1 and C2, connected to the secondary coil 42. Particularly in this embodiment, the capacitor C1 constitutes a resonance circuit that resonates at the fundamental frequency together with the leakage inductance of the secondary coil 42 (more precisely, the impedance of the distributed constant circuit of the secondary coil 42) and the capacitor C2. Yes. The capacitor C1 functions as a basic component of a voltage doubler rectifier circuit, which will be described later, and the voltage drop of the capacitor C1 is 180 degrees out of phase with the voltage drop of the leakage inductance of the secondary coil 42. The voltage drop of the leakage inductance is effectively reduced, and the electromagnetic transmission efficiency and voltage loss of the core restaurant 4 are improved. The capacitor C1 and the leakage inductance as the distributed constant circuit may resonate at the basic frequency, and the capacitor C2 and the leakage inductance as the distributed constant circuit may resonate at the basic frequency.
[0032]
The diode D1 applies a power supply voltage that has been double-voltage rectified to a comparison circuit and a current amplification circuit 7 to be described later, and the capacitor C3 constitutes a smoothing capacitor (peak hold capacitor) for stably supplying this power supply voltage.
[0033]
The anode voltage of the diode D1 is applied to the capacitor C4 and the resistor R1. This anode voltage becomes a pulse voltage whose peak value is larger by the forward voltage drop than the peak voltage output from the cathode of the diode D1 in the positive half-wave period. The diode D3 and the capacitor C4 can be omitted.
[0034]
The rectifier circuit 5 includes diodes D1, D2, and D3, a smoothing capacitor C3, and a voltage dividing capacitor C4. The diode D1 is fed from one end of the secondary coil 41 through the capacitor C1 to charge the capacitor C3, and the capacitor C3 applies a power supply voltage to the subsequent circuit.
[0035]
The comparison circuit 6 includes a comparator 61 and a voltage dividing circuit formed by resistors R2 and R3. The divided voltage doubled rectified voltage output from the diode D1 is compared with the voltage of the resistor R1. When the AND gate 2 is cut off by the control voltage Vs, the voltage of the resistor R1 decreases rapidly, the output voltage of the comparator 61 becomes a low level, the complementary emitter-follower circuit output voltage of the comparator 61 forming a current amplifying circuit 7 Through this, the gate electrode voltage of the switching element (not shown) is rapidly reduced. R4 is a pull-up resistor that pulls up the input voltage of the current amplifier circuit 7 to a high level.
[0036]
FIG. 2 shows measured waveforms of the input voltage and output voltage obtained by this circuit. The power supply voltage applied to the current amplifier circuit 3 is 5V. Due to the effect of the resonance circuit, the output voltage is amplified beyond the limit voltage of 10 V of the voltage doubler rectifier circuit, and even in applications where high voltage is required, the output voltage is large without changing the turns ratio of the core restaurant 4. There is an advantage that the output voltage can be applied to the switching element. Note that the rectifier circuit and the resonance circuit can be replaced with other known circuits having a rectification effect and a resonance effect.
[0037]
Details of the core restaurant 4 will be described below with reference to FIGS.
[0038]
In FIG. 3, reference numeral 100 denotes a printed circuit board on which the circuit of FIG. 1 is mounted, and a primary coil 41 is printed on the front surface and a secondary coil 42 is printed on the back surface. As shown in FIG. 4, both the coils 41 and 42 are spiral printed coils having a turns ratio of 1, and the same turn of both the coils 41 and 42 is completely overlapped in the surface direction of the printed circuit board 100. It is formed in the same shape. Thereby, since each turn of both the coils 41 and 42 is each electromagnetically coupled satisfactorily, the electromagnetic coupling coefficient of both the coils 41 and 42 can be improved and the power transmission efficiency of the core restaurant 4 can be improved.
(Additional explanation)
In addition, the parasitic capacitance of the core restaurant 4 is between each turn of the primary coil, between the primary coil and the ground, between each turn of the primary coil and each turn of the secondary coil, between each turn of the secondary coil, Exists between ground. Although high-frequency analysis of such a complicated circuit is not easy, a resonance point may be obtained by experiment.
[0039]
[Example 2]
Another embodiment of the core restaurant 4 will be described below with reference to FIG.
[0040]
In this embodiment, both the coils 41 and 42 are formed in a substantially square shape, and when the printed circuit board 100 is viewed from above, one corner portion 410 of the primary coil 41 is recessed in a square shape, and diagonally faces this. One corner 420 of the secondary coil 42 is recessed in a square shape.
[0041]
One end of the primary coil 41 is led out to the back side of the printed circuit board 100 through a through hole 411 provided in the printed circuit board 100. Since the through hole 411 is located outside the corner portion 420 of the secondary coil 42, Wiring can be performed without straddling any of the coils 41 and 42. Similarly, one end of the secondary coil 42 is drawn to the surface side of the printed circuit board 100 through a through hole 421 provided in the printed circuit board 100, and this through hole 421 is located outside the corner portion 410 of the primary coil 41. Therefore, wiring can be performed without straddling both the coils 41 and 42.
[0042]
[Example 3]
Another embodiment of the core restaurant 4 will be described below with reference to FIG.
[0043]
In this embodiment, the core restaurant 4 is a two-output type, and a pair of secondary coils 4200 and 4201 are arranged on the back side of the printed circuit board 10 along each turn of the primary coil 41. In this way, a pair of secondary voltages (see FIG. 7) that are electrically insulated from each other can be obtained. Therefore, the pair of secondary voltages is used to form a high-side element (upper arm element) of the inverter circuit. The first switching element and the second switching element forming the low side element (lower arm element) of the inverter circuit can be operated in reverse to each other with reference to different potentials. This circuit is shown in FIG. However, in FIG. 8, since the pair of secondary coils 4201 and 4202 outputs a voltage in the same direction, the pair of input voltages of the pair of comparators 611 and 612 are reversed so that the outputs of the pair are in reverse phase. I have to.
[0044]
[Example 8]
Another embodiment of the core restaurant 4 will be described below with reference to FIG.
[0045]
In this embodiment, four spiral printed coils 401 to 404 are arranged on a multilayer wiring printed circuit board 1000. These four spiral printed coils 401 to 404 can be used to generate an antiphase output voltage or to perform serial or parallel connection.
[0046]
[Example 9]
Another embodiment of the core restaurant 4 will be described below with reference to FIG.
[0047]
In this embodiment, two spiral printed coils 41, 42 are laminated as a primary coil and a secondary coil inside the multilayer printed circuit board 1000, and further, the spiral printed coils 41, 42 are covered so as to cover the multilayer printed circuit board. Electromagnetic noise radiation from the core restaurant 4 to other core restaurants or external circuits is reduced by arranging grounded copper foils 1003 and 1004 for electromagnetic shielding on the front and back surfaces of the circuit board 1000. . In this embodiment, the parasitic capacitance formed between the copper foils 1003 and 1004 for electromagnetic shielding and the secondary coil 42 reduces the voltage drop of the leakage inductance of the secondary coil 42 and reduces the electromagnetic resistance of the core restaurant 4. The effect of improving the transmission efficiency can also be expected.
(Modification)
In each of the above embodiments, the resonance frequency of the resonance circuit on the secondary coil side of the core restaurant is set to the fundamental frequency of the pulse voltage supplied from the primary side. Instead, the resonance of the resonance circuit on the secondary coil side of the core restaurant is used. The frequency may be three times the basic frequency of the pulse voltage supplied from the primary side. This is because the pulse voltage contains many third harmonic components.
(Modification)
A resonance capacitor may also be provided on the primary coil side of the core restaurant 4 to resonate with the leakage inductance of the primary coil 41 of the core restaurant 4.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a first embodiment.
FIG. 2 is a measured voltage waveform diagram showing input / output characteristics of the circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic side view showing the core restaurant of FIG. 1;
4 is a schematic plan view showing the spiral printed coil of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view showing another embodiment of the spiral printed coil of FIG.
6 is a schematic plan view showing another embodiment of the spiral printed coil of FIG. 4. FIG.
7 is a measured voltage waveform diagram showing input / output characteristics of a circuit using the spiral printed coil of FIG. 6; FIG.
8 is a circuit diagram showing a circuit configuration using the spiral printed coil of FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a schematic plan view showing another embodiment of the spiral printed coil of FIG.
10 is a schematic plan view showing another embodiment of the spiral printed coil of FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Oscillation circuit 4 Core restaurant (leakage transformer, resonance circuit)
C1, C2 capacitors (resonance circuit)
5 Waveform shaping circuit

Claims (9)

スイッチング素子を断続駆動するための二値信号電圧を所定の基本周波数をもつ交流電圧に変換する発振回路と、
各一個の一次コイル及び二次コイルを有するとともに前記交流電圧が前記一次コイルに印加されるリーケージトランスと、
前記二次コイルの出力電圧を受信して前記基本周波数を共振周波数として共振する共振回路と、
前記共振回路から出力される交流電圧を整流して二値信号電圧に変換して前記スイッチング素子の基準電位用主端子と制御端子との間に印加する波形整形回路と、
を備え、
前記波形整形回路は、
前記共振回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される整流電圧を二値信号電圧に変換して前記スイッチング素子の基準電位用主端子と制御端子との間に印加する比較回路とを有し、
前記共振回路は、
前記二次コイルの両端に接続される共振用のコンデンサ(C2)を有し、
前記整流回路は、一端が前記コンデンサ(C2)の一端に接続されるコンデンサ(C1)と、アノードが前記コンデンサ(C1)の他端に接続されるダイオード(D1)と、カソードが前記コンデンサ(C1)の他端に接続されるダイオード(D2)と、カソードが前記ダイオード(D2)のアノードに接続されるダイオード(D3)と、ダイオード(D1)のカソードとダイオード(D3)のアノードを接続する平滑コンデンサ(C3)とを有して前記ダイオード(D1)のカソードと前記ダイオード(D3)のアノードとの間から前記比較回路に電源電圧を印加する倍電圧整流回路により構成され、
前記比較回路は、
前記ダイオード(D1)のアノード電圧を前記ダイオード(D1)から出力される倍電圧整流電圧の分圧(基準電位)と比較して前記二値信号電圧を形成することを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
An oscillation circuit that converts a binary signal voltage for intermittently driving the switching element into an AC voltage having a predetermined fundamental frequency;
A leakage transformer having each one primary coil and secondary coil and the alternating voltage being applied to the primary coil;
A resonance circuit that receives an output voltage of the secondary coil and resonates with the fundamental frequency as a resonance frequency;
A waveform shaping circuit that rectifies an alternating voltage output from the resonance circuit, converts the alternating voltage into a binary signal voltage, and applies between the reference potential main terminal and the control terminal of the switching element;
With
The waveform shaping circuit is
A rectifier circuit for rectifying an AC voltage output from the resonant circuit;
A comparison circuit that converts the rectified voltage output from the rectifier circuit into a binary signal voltage and applies the voltage between the reference potential main terminal and the control terminal of the switching element;
The resonant circuit is:
A resonance capacitor (C2) connected to both ends of the secondary coil;
The rectifier circuit has a capacitor (C1) having one end connected to one end of the capacitor (C2), a diode (D1) having an anode connected to the other end of the capacitor (C1), and a cathode having the capacitor (C1). ), The diode (D2) connected to the other end, the diode (D3) whose cathode is connected to the anode of the diode (D2), and the smoothing connecting the cathode of the diode (D1) and the anode of the diode (D3). A voltage doubler rectifier circuit having a capacitor (C3) and applying a power supply voltage to the comparison circuit from between the cathode of the diode (D1) and the anode of the diode (D3);
The comparison circuit is
Electrically isolated switching characterized in that the binary voltage is formed by comparing the anode voltage of the diode (D1) with the divided voltage (reference potential) of the double voltage rectified voltage output from the diode (D1). Element drive circuit.
請求項1記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記リーケージトランスは、コアレストランスからなることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 1,
The electrical isolation switching element driving circuit according to claim 1, wherein the leakage transformer is made of a core restaurant .
請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記入力側回路および前記出力側回路が搭載された回路基板に絶縁層又は前記回路基板を挟んで厚さ方向に積層された渦巻き型プリントコイルからそれぞれ構成されていることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 2 ,
The primary coil and the secondary coil of the core restaurant are spiral printed coils that are laminated in a thickness direction across an insulating layer or the circuit board on a circuit board on which the input side circuit and the output side circuit are mounted. An electrically insulated switching element driving circuit comprising:
請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルの周囲に、低インピーダンスで定電圧が印加される定電圧導体領域が形成されることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 3 ,
An electrically insulated switching element driving circuit, wherein a constant voltage conductor region to which a constant voltage is applied with a low impedance is formed around the primary coil and the secondary coil of the core restaurant.
請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記渦巻き型プリントコイルの内側の端部は、前記回路基板に形成された孔を通じて前記回路基板の表面に形成された他の前記渦巻き型プリントコイルの外側に引き出されるビヤホール導体に接続されていることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element drive circuit according to claim 4 ,
The inner end portion of the spiral printed coil is connected to a via-hole conductor drawn out of the other spiral printed coil formed on the surface of the circuit board through a hole formed in the circuit board. An electrically insulating switching element driving circuit.
請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記他の前記渦巻き型プリントコイルは、前記ビヤホール導体に近接する部分で内側に凹んで形成されていることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 5 ,
The other insulated spiral printed coil is formed to be recessed inward at a portion close to the via-hole conductor.
請求項記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記ビヤホール導体は、角形に形成された前記他の前記渦巻き型プリントコイルの角部に形成されることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 6 ,
The electrically insulated switching element driving circuit, wherein the via-hole conductor is formed at a corner portion of the other spiral printed coil formed in a square shape.
請求項2記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記コアレストランスの前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記入力側回路および前記出力側回路が搭載された回路基板に互いに同軸に巻装された渦巻き型プリントコイルからそれぞれ構成され、前記両渦巻き型プリントコイルの少なくとも一面側に磁気シートが配設されていることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 2,
The primary coil and the secondary coil of the core restaurant are each composed of a spiral-type printed coil wound coaxially around a circuit board on which the input-side circuit and the output-side circuit are mounted. An electrically insulating switching element driving circuit, wherein a magnetic sheet is disposed on at least one side of the printed coil.
請求項2記載の電気絶縁型スイッチング素子駆動回路において、
前記両コイルを構成する導体層の80%以上は、前記回路基板の主面方向において同位置に配置されていることを特徴とする電気絶縁型スイッチング素子駆動回路。
The electrically insulating switching element driving circuit according to claim 2,
80% or more of the conductor layers composing the coils are disposed at the same position in the main surface direction of the circuit board.
JP2002038954A 2002-02-15 2002-02-15 Electrically isolated switching element drive circuit Expired - Fee Related JP3909407B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002038954A JP3909407B2 (en) 2002-02-15 2002-02-15 Electrically isolated switching element drive circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002038954A JP3909407B2 (en) 2002-02-15 2002-02-15 Electrically isolated switching element drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003244935A JP2003244935A (en) 2003-08-29
JP3909407B2 true JP3909407B2 (en) 2007-04-25

Family

ID=27780132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002038954A Expired - Fee Related JP3909407B2 (en) 2002-02-15 2002-02-15 Electrically isolated switching element drive circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3909407B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082672B2 (en) 2003-03-06 2008-04-30 株式会社デンソー Electrically isolated switching element drive circuit
JP2006271041A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Fuji Electric Holdings Co Ltd Gate drive unit of voltage-driven type semiconductor element
US8816653B2 (en) 2008-09-25 2014-08-26 Infineon Technologies Austria Ag Circuit including a transformer for driving a semiconductor switching element
JP5990887B2 (en) 2011-09-28 2016-09-14 サンケン電気株式会社 Gate drive circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003244935A (en) 2003-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4082672B2 (en) Electrically isolated switching element drive circuit
US6687137B1 (en) Resonant switching power supply circuit with voltage doubler output
JP4099597B2 (en) Switching power supply circuit
TW521481B (en) Switching power supply apparatus with active clamp circuit
US7542316B2 (en) Switching power supply unit
US5886516A (en) Series resonant converter transformer assembly having integral inductor tank elements
US6587358B1 (en) Switching power supply circuit
KR20010090539A (en) Power supply switching circuit
TW507414B (en) Switching power circuit with secondary side parallel and series resonance
JP2001095247A (en) Switching power circuit
JP3659240B2 (en) Switching power supply circuit
US6278620B1 (en) Switching power-supply circuit
JP5795927B2 (en) Switching power supply
JP3909407B2 (en) Electrically isolated switching element drive circuit
JP2001095251A (en) Switching power circuit
JP3735490B2 (en) microwave
JP2009302158A (en) Voltage conversion device
JP2001178127A (en) Switching power supply circuit
JP4218092B2 (en) Switching power supply circuit
US20230343504A1 (en) Improved performance of converter
JP4366713B2 (en) Switching power supply
JP3259337B2 (en) Power converter
JP2002034250A (en) Switching power supply circuit
JP2001119940A (en) Power factor improving converter circuit
TW202029613A (en) System for transferring electrical power to an electrical load

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060616

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060929

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140202

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees