JPH01177869A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter

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JPH01177869A
JPH01177869A JP33611087A JP33611087A JPH01177869A JP H01177869 A JPH01177869 A JP H01177869A JP 33611087 A JP33611087 A JP 33611087A JP 33611087 A JP33611087 A JP 33611087A JP H01177869 A JPH01177869 A JP H01177869A
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JP
Japan
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capacitor
switching element
diode
series
current
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Application number
JP33611087A
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Inventor
Hideo Kamioka
秀夫 上岡
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Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce loss and noises by transferring energy to the load side through a choke coil connected in series with an energy transmission line during the conduction of a switching element. CONSTITUTION:A capacitor 10 in capacitance C connected in series with a diode 5 and an inductance 11 are mounted in a DC-DC converter. The time when currents i1 are brought to zero, a period when a switching element 2 is turned OFF, is set on the basis of a time scale by the capacitor 10 and the inductance 11. Consequently, when the element 2 is conducted by a signal from a control circuit 9, energy is transferred from a DC power 1, and load currents i0 are supplied while the capacitor 10 is charged. When an energy transfer cycle is completed, the switching element 2 is turned OFF, thus switching the element 2 under the state in which currents i1 are brought to zero, then reducing loss and noises.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、フォワード型のDC−DCコンバータに関し
、メインのスイッチング素子の非導通時に、チョークコ
イルに蓄積されたエネルギーを放出させるダイオードと
並列に、コンデンサを配置すると共に、エネルギー伝送
ライン間において、コンデンサと直列にインダクタを接
続することにより、スイッチング素子を零電流でスイッ
チングさせ、損失及びノイズを低減させるようにしたも
のである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a forward type DC-DC converter. By arranging a capacitor and connecting an inductor in series with the capacitor between energy transmission lines, the switching element can be switched with zero current to reduce loss and noise.

〈従来の技術〉 フォワード型DC−DCコンバータにおいて、スイッチ
ング素子を零電流でスイッチングさせ、損失及びノイズ
を低減させるようにした従来技術としては、昭和58年
特許出願公表第500585号公報に記載されたものが
公知である。第6図は上記公報に開示されたフォワード
型DC−DCコンバータの電気回路図を示している。図
において、1は直流電源、2はスイッチング素子、3は
変圧器、31は変圧器3の1次巻線、32は同じく2次
巻線である。変圧器3は有効な2次漏れインダクタンス
L2.を有する巻線構造となるように構成しである。
<Prior art> A conventional technology in which a switching element is switched with zero current in a forward type DC-DC converter to reduce loss and noise is described in Patent Application Publication No. 500585 of 1982. Something is publicly known. FIG. 6 shows an electrical circuit diagram of the forward type DC-DC converter disclosed in the above publication. In the figure, 1 is a DC power supply, 2 is a switching element, 3 is a transformer, 31 is a primary winding of the transformer 3, and 32 is a secondary winding. Transformer 3 has an effective secondary leakage inductance L2. It is configured to have a winding structure having.

4はフォワード整流ダイオード、5はフライホイール整
流ダイオード、6はチl−クコイル、7は負荷、8はダ
イオード4及び2次巻線32と直列に接続された容量C
のコンデンサ、9は制御回路である。
4 is a forward rectifier diode, 5 is a flywheel rectifier diode, 6 is a chic coil, 7 is a load, 8 is a capacitor C connected in series with the diode 4 and the secondary winding 32.
9 is a control circuit.

上記従来技術において、スイッチング素子2が導通ずる
と、フォワード整流ダイオード4が導通し、直流電源1
から変圧器3の2次漏れインダクタンスL2eを介して
2次電流12が流れ、フライホイール整流ダイオード5
を介して流れる電流とともに負荷に供給される。2次電
流12が負荷電流まで立ち上るとフライホイール整流ダ
イオード5はオフとなり、コンデンサ8の充電が開始さ
れる。コンデンサ8の充電電流irは、2次漏れインダ
クタンスL0のために有限の立ち上り及び立ち下がり時
間を持つ。コンデンサ8はその充電電圧がピークに達し
た後放電を開始する。この放電電流−irが負荷電流1
0に達したときフォワード整流ダイオード4に逆電圧が
加わり、フォワード整流ダイオード4が非導通になり、
エネルギー転送サイクルが終了する。ここで、2次漏れ
インダクタンスL2.が自己インダクタンスL2に対し
て、L2.<<L2となっているので、エネルギー転送
サイクルが終了して2次電流12がなくなったときに、
1次電流i+もなくなる。この状態でスイッチング素子
2を制御回路9によってオフさせると、スイッチング素
子2は1次電流11が零の状態でスイッチングすること
となるので、損失が小さくなると共に、ノイズも減少す
る。
In the above conventional technology, when the switching element 2 becomes conductive, the forward rectifier diode 4 becomes conductive, and the DC power supply 1
A secondary current 12 flows from the transformer 3 through the secondary leakage inductance L2e, and the flywheel rectifier diode 5
is supplied to the load along with the current flowing through it. When the secondary current 12 rises to the load current, the flywheel rectifier diode 5 is turned off and charging of the capacitor 8 is started. The charging current ir of the capacitor 8 has finite rise and fall times due to the secondary leakage inductance L0. The capacitor 8 starts discharging after its charging voltage reaches its peak. This discharge current -ir is the load current 1
When the voltage reaches 0, a reverse voltage is applied to the forward rectifier diode 4, and the forward rectifier diode 4 becomes non-conductive.
The energy transfer cycle ends. Here, the secondary leakage inductance L2. is the self-inductance L2, and L2. <<L2, so when the energy transfer cycle ends and the secondary current 12 disappears,
The primary current i+ also disappears. When the switching element 2 is turned off by the control circuit 9 in this state, the switching element 2 switches with the primary current 11 being zero, so that the loss and noise are reduced.

エネルギー転送サイクルが終了して2次電流量2がなく
なる時間は、2次漏れ、インダクタンスし2.とコンデ
ンサ8の容量Cとによる周期2πF「πでの特性時間ス
ケールによって定まる。従って、上記特性時間スケール
に基づいてスイッチング素子2のオフ時を設定すること
「より、スイッチング素T2を零電流でスイッチングさ
せることができる。
The time when the energy transfer cycle ends and the secondary current amount 2 disappears is the time when the secondary leakage, inductance and 2. and the capacitance C of the capacitor 8, the period 2πF is determined by the characteristic time scale at π. Therefore, by setting the off time of the switching element 2 based on the above characteristic time scale, the switching element T2 can be switched with zero current. can be done.

次にスイッチング素子2がオフになって、コンデンサ8
に蓄積されたエネルギーが放出されると、フライホイー
ル%e−ダイオード5が導通し、チョークコイ゛ル6C
蓄積されたエネルギーが放出される。
Next, switching element 2 is turned off, and capacitor 8
When the energy stored in is released, the flywheel %e-diode 5 becomes conductive and the choke coil 6C
The stored energy is released.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上述した従来技術では、変圧器3の2次
ittインダクタンスL2sを利用し゛〔いるので次の
ような問題点がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned conventional technology, since the secondary itt inductance L2s of the transformer 3 is utilized, there are the following problems.

(イ)変圧器3の2次漏れインダクタンスL2sは巻線
構造等の影響を受けて、個々の変圧器3で異なるのが普
通であり、その−走化はきわめて困難である。この2次
漏れインダクタンスLzaの誤差のために、2次電流1
2及び1次電流11が;となる時間を定める特性時間ス
ケールが、個々の変圧器、したがって、個々のDC−D
Cコンバータで異なフてしまい、スイッチング素子2を
零電流でスイッチングさせることができなくなるという
問題点があった。
(a) The secondary leakage inductance L2s of the transformer 3 is affected by the winding structure, etc., and usually differs from one transformer to another, and its drift is extremely difficult. Due to the error of this secondary leakage inductance Lza, the secondary current 1
2 and the primary current 11;
There is a problem in that the C converter has different currents, making it impossible to switch the switching element 2 with zero current.

(ロ)変圧器3の2次漏れインダクタンスL2aの誤差
を吸収する手段として、昭和58年特許出願公表第50
0585号公報では、変圧器3の2次巻線に直列に補償
用インダクタンスを付加している。
(b) As a means for absorbing the error in the secondary leakage inductance L2a of the transformer 3, Patent Application Publication No. 50 of 1982
In Japanese Patent No. 0585, a compensating inductance is added in series to the secondary winding of the transformer 3.

しかし、2次漏ねインダクタンスL0が個々の変圧器3
で異なるため、変圧器3毎に、換言すればDC−DCコ
ンバータ毎に適合するインダクタンスを持つインダクタ
を選別して接続しなければならない。これは、この種の
DC−DCコンバータの実用化を著しく妨げる。
However, the secondary leakage inductance L0 of each transformer 3
Therefore, it is necessary to select and connect an inductor with a suitable inductance for each transformer 3, in other words, for each DC-DC converter. This significantly hinders the practical application of this type of DC-DC converter.

(ハ)変圧器3の2次漏れインダクタンスL2.を利用
することが必須であるため、変圧器3を用いないDC−
DCコンバータに適用できず、その応用範囲が狭い。
(c) Secondary leakage inductance L2 of transformer 3. Since it is essential to use the DC-
It cannot be applied to DC converters and its application range is narrow.

(ニ)変圧器3の2次巻線32の両端で見た電圧esの
波形の歪が大きく、これがノイズの発生源となっている
(d) The waveform of the voltage es seen at both ends of the secondary winding 32 of the transformer 3 has a large distortion, which is a source of noise.

〈問題点を解決するための手段〉 上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、直流
入力をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイ
ッチング素子から負荷に至るエネルギー伝送ラインに直
列に入るチョークコイルと、前記スイッチング素子の非
導通時に、前記チョークコイルに蓄積されたエネルギー
を放出させるダイオードとを備えるDC−DCコンバー
タにおいて、前記ダイオードに並列に入るコンデンサと
、前記ライン間において前記コンデンサに直列に接続さ
れるインダクタとを含むことを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a switching element for switching DC input, and a choke coil that is connected in series to an energy transmission line from the switching element to a load. and a diode that releases energy stored in the choke coil when the switching element is non-conductive, a capacitor connected in parallel to the diode, and a capacitor connected in series to the capacitor between the lines. The invention is characterized in that it includes an inductor.

く作用〉 スイッチング素子の導通中に、エネルギー伝送ラインに
直列に入るチョークコイルを通して、直流電源から負荷
側にエネルギーが転送されると共に、コンデンサが充電
される。コンデンサの充電電流は、コンデンサに直列に
接続されているインダクタにより有限の立ち上り及び立
ち下がり時間を持ち、周期2πffでで振動しようとす
る。コンデンサは充電電圧がピークに達すると放電を開
始する。そして、放電電流が負荷電流に達したとき、ス
イッチング素子に流れる電流が零となり、エネルギー転
送サイクルが終了する。従って、エネルギー転送サイク
ル終了時にスイッチング素子をオフさせることにより、
スイッチング素子を電流零でスイッチングさせ、損失を
著しく小さくすると共に、ノイズを減少させることがで
きる。
Effect> While the switching element is conducting, energy is transferred from the DC power supply to the load side through the choke coil connected in series to the energy transmission line, and the capacitor is charged. The charging current of the capacitor has finite rise and fall times due to the inductor connected in series with the capacitor, and tends to oscillate with a period of 2πff. The capacitor starts discharging when the charging voltage reaches its peak. Then, when the discharge current reaches the load current, the current flowing through the switching element becomes zero, and the energy transfer cycle ends. Therefore, by turning off the switching element at the end of the energy transfer cycle,
By switching the switching element with zero current, it is possible to significantly reduce loss and reduce noise.

次にスイッチング素子がオフになって、コンデンサに蓄
積されたエネルギーが放出されると、ダイオードが導通
しチョークコイルに蓄積されたエネルギーが放出される
Next, when the switching element is turned off and the energy stored in the capacitor is released, the diode becomes conductive and the energy stored in the choke coil is released.

本発明に係るDC−DCコンバータでは、変圧器の2次
漏れインダクタンスを利用するのではなく、独立する部
品であるインダクタのインダクタンスを利用している。
The DC-DC converter according to the present invention does not utilize the secondary leakage inductance of the transformer, but rather utilizes the inductance of the inductor, which is an independent component.

このインダクタのインダクタンスは、2次漏れインダク
タンスと異なって、−走化が容易である。従って、設計
の容易な実用性に富むDC−DCコンバータが得られる
。また、変圧器が必ずしも必要ではなくなるので、変圧
器を備えるものに限らず、例えばチョッパ型等の変圧器
を備えないDC−DCコンバータにも適用できる。
The inductance of this inductor, unlike the secondary leakage inductance, is easy to chemotactic. Therefore, a highly practical DC-DC converter that is easy to design can be obtained. Further, since a transformer is not necessarily required, the present invention is applicable not only to those equipped with a transformer but also to DC-DC converters not equipped with a transformer, such as chopper type converters.

〈実施例〉 第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの電気回路
図である。図において、第6図と同一の参照符号は同一
性ある構成部分を示している。この実施例では、変圧器
を備えないDC−DCコンバータを示している。10は
ダイオード5に並列に入る容量Cのコンデンサ、11は
ライン(イ)−(ロ)間においてコンデンサ10に直列
に接続されるインダクタンスLのインダクタである。実
施例では、コンデンサ10及びインダクタ11の直列回
路を、ダイオード5に対して並列に接続しである。従っ
て、コンデンサ10の容量C及びインダクタ11のイン
ダクタンスしにより、周期2πffでの特性時間スケー
ルが得られ、この特性時間スケールに基づいて、電流1
1が零となる時間、つまりスイッチング素子2をオフさ
せる時期を設定する。インダクタ11は、コンデンサ1
0と共に、独立する回路部品によって構成されるもので
あり、そのインダクタンスしは一定の値に選定できる。
<Example> FIG. 1 is an electrical circuit diagram of a DC-DC converter according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 6 indicate the same components. This embodiment shows a DC-DC converter without a transformer. 10 is a capacitor with a capacity C which is connected in parallel with the diode 5, and 11 is an inductor with an inductance L which is connected in series with the capacitor 10 between lines (A) and (B). In the embodiment, a series circuit of a capacitor 10 and an inductor 11 is connected in parallel to a diode 5. Therefore, the capacitance C of the capacitor 10 and the inductance of the inductor 11 give a characteristic time scale with a period of 2πff, and based on this characteristic time scale, the current 1
The time when 1 becomes zero, that is, the time when the switching element 2 is turned off is set. The inductor 11 is the capacitor 1
0, it is composed of independent circuit components, and its inductance can be selected to a constant value.

従って、周期2πffでの特性時間スケールを一定の時
間に設定できる。12は平滑用コンデンサである。
Therefore, the characteristic time scale with a period of 2πff can be set to a constant time. 12 is a smoothing capacitor.

上記実施例において、スイッチング素子2が制御回路9
からの信号によって導通すると、直流電源1からエネル
ギーが転送され、負荷電流五〇が供給されると共に、コ
ンデンサ1oが充電される。このときダイオード5は非
導通である。コンデンサ10の充電電流irは、コンデ
ンサ1oに直列に接続されているインダクタ11のため
に、有限の立ち上り及び立ち下がり時間を持ち、周期2
πffでで振動しようとする。コンデンサ10は充電電
圧がピークに達した後放電を開始する。
In the above embodiment, the switching element 2 is the control circuit 9
When conduction occurs due to a signal from the DC power source 1, energy is transferred from the DC power source 1, a load current of 50 is supplied, and the capacitor 1o is charged. At this time, diode 5 is non-conductive. The charging current ir of the capacitor 10 has a finite rise and fall time due to the inductor 11 connected in series with the capacitor 1o, and has a period of 2
It tries to vibrate at πff. The capacitor 10 starts discharging after the charging voltage reaches its peak.

そして、放電電流−1「が負荷電流10に達したとき、
スイッチング素子2に流れる電流11は零となる。ここ
で、エネルギー転送サイクルが終了した時点で、スイッ
チング素子2をオフさせることにより、スイッチング素
子2は電流11が零となった状態でスイッチングするこ
ととなり、損失及びノイズが著しく減少する。
Then, when the discharge current -1' reaches the load current 10,
The current 11 flowing through the switching element 2 becomes zero. By turning off the switching element 2 at the end of the energy transfer cycle, the switching element 2 switches with the current 11 being zero, significantly reducing loss and noise.

次にスイッチング素子2がオフになり、コンデンサ10
に蓄積されたエネルギーが放出されるとダイオード5が
導通し、チョークコイル6に蓄えられたエネルギーが放
出される。
Next, switching element 2 is turned off, and capacitor 10
When the energy stored in the choke coil 6 is released, the diode 5 becomes conductive and the energy stored in the choke coil 6 is released.

第2図は本発明に係るDC−DCコンバータの別の実施
例における電気回路図を示している。この実施例では、
コンデンサ10はダイオード5に対して並列に接続し、
インダクタ11はコンデンサ10及びダイオード5の並
列回路に対して直列に接続しである。この実施例の動作
は、チョークコイル6に蓄えられたエネルギーがダイオ
ード5を介して放出されるとき、インダクタ11を介し
て放出される点を除いて、第1図のものと同じであるの
で、詳細は省略する。
FIG. 2 shows an electrical circuit diagram of another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. In this example,
Capacitor 10 is connected in parallel to diode 5,
The inductor 11 is connected in series with the parallel circuit of the capacitor 10 and the diode 5. The operation of this embodiment is the same as that of FIG. 1, except that when the energy stored in the choke coil 6 is released through the diode 5, it is released through the inductor 11. Details are omitted.

第3図は本発明に係るDC−DCコンバータの更に別の
実施例における電気回路図を示している。この実施例で
は、変圧器3を備え、その1次巻線31にスイッチング
素子2を直列に接続し、2次巻線32にフォワード整流
ダイオード4を直列に接続してあり、第6図に示した従
来回路に対応する回路構成となっている。ただし、変圧
器3の漏れインダクタンス値を利用するのではなく、コ
ンデンサ10及びインダクタ11の直列回路を、ダイオ
ード5に対して並列に接続し、インダクタ11のインダ
クタンスLを利用するようになっている。変圧器3の漏
れインダクタンスの増加は、後で述べるように、ノイズ
を増加させる傾向にあるので、できるだけ小さい値とな
るような巻線構造とする。
FIG. 3 shows an electrical circuit diagram of yet another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. In this embodiment, a transformer 3 is provided, a switching element 2 is connected in series to its primary winding 31, and a forward rectifier diode 4 is connected in series to its secondary winding 32, as shown in FIG. The circuit configuration corresponds to the conventional circuit. However, instead of using the leakage inductance value of the transformer 3, a series circuit of a capacitor 10 and an inductor 11 is connected in parallel to the diode 5, and the inductance L of the inductor 11 is used. As will be described later, an increase in leakage inductance of the transformer 3 tends to increase noise, so the winding structure is designed so that the leakage inductance is as small as possible.

次に第3図の実施例について、第5図に示す波形図を参
照して、その動作を説明する。第5図の(a)は2次巻
線32の両端に現われる電圧asの波形、(b)はフォ
ワード整流ダイオード4に流れる2次電流12の波形図
、(C)はインダクタ11の端子電圧ej2の波形図、
(d)はコンデンサ10の端子電圧ecの波形図、(e
)は1次電流1にの波形図、(f)はスイッチング素子
2に加わる電圧e1の波形図、(g)はコンデンサ10
の電流irの波形図である。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 3 will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG. In FIG. 5, (a) shows the waveform of the voltage as appearing across the secondary winding 32, (b) shows the waveform of the secondary current 12 flowing through the forward rectifier diode 4, and (C) shows the terminal voltage ej2 of the inductor 11. waveform diagram,
(d) is a waveform diagram of the terminal voltage ec of the capacitor 10, (e
) is a waveform diagram of the primary current 1, (f) is a waveform diagram of the voltage e1 applied to the switching element 2, and (g) is a waveform diagram of the capacitor 10.
FIG. 2 is a waveform diagram of current ir.

まず、スイッチング素子2が制御回路9からの信号によ
って1.時に導通すると、変圧器の2次巻線32に第5
図(a)に示すような電圧esが発生する。この電圧e
sによってフォワード整流ダイオード4が導通し、2次
電流12が流れ、負荷7に負荷電流量〇が供給されると
共に、コンデンサ10に充電電流i「が流れ込み、充電
が開始される。コンデンサ10の充電電流irは、コン
デンサ10に直列に接続されているインダクタ11を通
して流れるため、1.時には殆ど流れず、電圧esの殆
どがインダクタ11の両端に加わり、その端子電圧ef
Lがダイオード5の両端電圧edとなり、これが負荷フ
側に伝送される。
First, the switching element 2 is activated by a signal from the control circuit 9. When conductive at the same time, the fifth
A voltage es as shown in Figure (a) is generated. This voltage e
The forward rectifier diode 4 is made conductive by s, the secondary current 12 flows, a load current amount 〇 is supplied to the load 7, and a charging current i'' flows into the capacitor 10 to start charging.Charging of the capacitor 10 Since the current ir flows through the inductor 11 connected in series with the capacitor 10, 1. At times, almost no current flows, and most of the voltage es is applied across the inductor 11, and its terminal voltage ef
L becomes the voltage ed across the diode 5, which is transmitted to the load side.

t1時以降、零から流れはじめたコンデンサ10に対す
る充電電流irは正のピークを経た後減少し零となる。
After time t1, the charging current ir to the capacitor 10 that starts flowing from zero reaches a positive peak and then decreases to zero.

その間、コンデンサ10の充電電圧ecはインダクタ1
1のインダクタンスLと容量Cによって定まる周期2π
ffでの特性時間スケールにしたがって上昇してゆき、
インダクタ11の端子電圧eLが低下してゆく。コンデ
ンサ10の充電電圧ecがピークに達した後、コンデン
サ10は放電を開始し、放電電流−irを負荷に供給す
る。この放電電流−irによって2次電流12が減少す
る。
Meanwhile, the charging voltage ec of the capacitor 10 is
The period 2π determined by the inductance L and capacitance C of 1
increases according to the characteristic time scale at ff,
The terminal voltage eL of the inductor 11 decreases. After the charging voltage ec of the capacitor 10 reaches its peak, the capacitor 10 starts discharging and supplies a discharge current -ir to the load. The secondary current 12 decreases due to this discharge current -ir.

そして、t2時にコンデンサ10の放電電流−irが2
次電流i、をこえると、フォワード整流ダイオード4に
逆電圧が加わり、フォワード整流ダイオード4が非導通
となり、エネルギー転送サイクルが終了する。ここで、
エネルギー転送サイクルが終了して2次電流12がなく
なったときに1次電流i、も無視できる程小さくなる。
Then, at time t2, the discharge current -ir of the capacitor 10 is 2
When the next current i exceeds, a reverse voltage is applied to the forward rectifier diode 4, the forward rectifier diode 4 becomes non-conductive, and the energy transfer cycle ends. here,
When the energy transfer cycle ends and the secondary current 12 disappears, the primary current i also becomes negligibly small.

従って、t7時にスイッチング素子2をオフさせること
により、スイッチング素子2は1次電流iIが零の状態
でスイッチングすることとなり、損失が著しく小さくな
ると共にノイズも減少する。
Therefore, by turning off the switching element 2 at time t7, the switching element 2 switches in a state where the primary current iI is zero, and the loss and noise are significantly reduced.

次に、t2時にスイッチング素子2がオフになった後も
、コンデンサ10に蓄積されたエネルギーが放出される
。コンデンサ10の放出エネルギーは、フォワード整流
ダイオード4に対して逆極性となり、その殆どが負荷7
に効率良く供給される。そして、コンデンサ10の蓄積
エネルギーが零になるt5時から、次にスイッチング素
子2がオンとなるt4時まで、チョークコイル6に蓄積
されているエネルギーにより、ダイオード5が導通ずる
Next, even after the switching element 2 is turned off at time t2, the energy stored in the capacitor 10 is released. The energy released by the capacitor 10 has the opposite polarity with respect to the forward rectifier diode 4, and most of it is transmitted to the load 7.
is efficiently supplied. The energy stored in the choke coil 6 causes the diode 5 to conduct from time t5, when the energy stored in the capacitor 10 becomes zero, to time t4, when the switching element 2 is next turned on.

この実施例における重要な利点の1つは、変圧器3の2
次巻線32に現われる電圧asの波形歪が小さくなるこ
とである。次にこの点について、測定データを参照して
説明する。第7図は従来のDC−DCコンバータの2次
巻線電圧波形図、第8図は本発明に係るDC−DCコン
バータの2次巻線電圧波形図である。第7図は、第9図
の破線で等価的に示すように、160nHの2次漏れイ
ンダクタンスを有する構造の変圧器3を使用した場合の
2次巻線32間に生じる電圧esの波形である。第8図
は、第10図に示すように、2次漏れインダクタンスが
80nHと小さい通常構造の変圧器3を使用し、共振周
波数に合せるためにコンデンサ10と直列に80nHの
インダクタ11を接続したときの、2次巻線32間に生
じる電圧esの波形を示している。第7図及び第8図に
おいて、横軸にはスイッチング素子2がオンしてからの
時間(μS)をとり、縦軸に電圧es(V)をとっであ
る。
One of the important advantages of this embodiment is that the two
The waveform distortion of the voltage as appearing in the next winding 32 is reduced. Next, this point will be explained with reference to measurement data. FIG. 7 is a secondary winding voltage waveform diagram of a conventional DC-DC converter, and FIG. 8 is a secondary winding voltage waveform diagram of a DC-DC converter according to the present invention. FIG. 7 shows the waveform of the voltage es generated between the secondary winding 32 when a transformer 3 having a structure having a secondary leakage inductance of 160 nH is used, as equivalently shown by the broken line in FIG. 9. . Fig. 8 shows a case where a transformer 3 with a normal structure having a small secondary leakage inductance of 80 nH is used, and an 80 nH inductor 11 is connected in series with a capacitor 10 to match the resonant frequency, as shown in Fig. 10. The waveform of the voltage es generated between the secondary windings 32 is shown. In FIGS. 7 and 8, the horizontal axis represents the time (μS) after the switching element 2 is turned on, and the vertical axis represents the voltage es (V).

第7図に示すように、2次漏れインダクタンスを利用し
た従来のDC−DCコンバータは、スイッチング素子2
がオンした後、0.2〜0.4μsの間で、電圧が10
〜25Vの間で、最大15 (V)も振動している。
As shown in FIG. 7, the conventional DC-DC converter using secondary leakage inductance has two switching elements.
After turning on, the voltage increases to 10 between 0.2 and 0.4 μs.
~25V, oscillating at a maximum of 15 (V).

これに対して、本発明に係るD C−D Cニア ンバ
ータは、第8図から明らかなように、スイッチング素子
2がオンした後、0.2〜0.4μsの間での電圧振動
分は、最大で7v程度であり、第7図に比較して、振動
幅が半減している。このことは、従来よりもノイズが低
減できることを意味している。
On the other hand, in the DC-DC inverter according to the present invention, as is clear from FIG. , the maximum is about 7V, and the vibration width is halved compared to FIG. This means that noise can be reduced more than before.

第4図は本発明に係るDC−DCコンバータの更に別の
実施例における電気回路図である。この実施例では、変
圧器3を用いると共に、コンデンサ10をダイオード5
に対して並列に接続し、インダクタ11をコンデンサ1
0及びダイオード5の並列回路に対して直列に接続しで
ある。この実施例の動作も、第3図のものと略同じであ
るので、詳細は省略する。
FIG. 4 is an electric circuit diagram of still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. In this embodiment, a transformer 3 is used, and a capacitor 10 is replaced by a diode 5.
Inductor 11 is connected in parallel to capacitor 1.
0 and a diode 5 in series. The operation of this embodiment is also substantially the same as that of FIG. 3, so the details will be omitted.

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明によれば次のような効果が得
られる。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(a)スイッチング素子を電流零でスイッチングさせる
ことによって、損失及びノイズを低減させたDC−DC
コンバータを提供できる。
(a) DC-DC with reduced loss and noise by switching the switching element with zero current
We can provide converters.

(b)フライホイール整流ダイオードに並列に入るコン
デンサと、ライン間においてコンデンサに直列に接続さ
れるインダクタとを含む回路構成としたので、2次漏れ
インダクタンスと異なって、 。
(b) Unlike the secondary leakage inductance, the circuit configuration includes a capacitor connected in parallel to the flywheel rectifier diode and an inductor connected in series to the capacitor between the lines.

電流零となる時期の一定化が容易である。従って、設計
の容易な実用性に富むDC−DCコンバータが得られる
It is easy to stabilize the time when the current becomes zero. Therefore, a highly practical DC-DC converter that is easy to design can be obtained.

(C)変圧器が必ずしも必要ではなくなるので、変圧器
を備えるものに限らず、例えばチョッパ型等の変圧器を
備えないDC−DCコンバータにも適用できる。
(C) Since a transformer is not necessarily required, the present invention is applicable not only to those equipped with a transformer but also to DC-DC converters not equipped with a transformer, such as chopper type converters.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの電気回路
図、第2図は同じく別の実施例における電気回路図、第
3図は同じく更に別の実施例における電気回路図、第4
図は更に別の実施例における電気回路図、第5図(a)
〜(g)は第3図に示した実施例における各部の波形図
、第6図は従来のDC−DCコンバータの電気回路図、
第7図は従来のDC−DCコンバータの2次巻線電圧波
形図、第8図は本発明に係るDC−DCコンバータの2
次巻線電圧波形図、第9図は第7図のデータを得るのに
供された従来のDC−DCコンバータの電気回路図、第
10図は第8図のデータを得るのに供された本発明に係
るDC−DCコンバータの電気回路図である。 1・・・直流電源 2・・・スイッチング素子 5・・・ダイオード 6・・・チョークコイル 10・・・コンデンサ 11・・・インダクタ 第1図 一口l 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 時間ζμG)−
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a DC-DC converter according to the present invention, FIG. 2 is an electric circuit diagram of another embodiment, FIG. 3 is an electric circuit diagram of still another embodiment, and FIG.
The figure is an electric circuit diagram in yet another embodiment, FIG. 5(a)
~(g) is a waveform diagram of each part in the embodiment shown in FIG. 3, FIG. 6 is an electric circuit diagram of a conventional DC-DC converter,
FIG. 7 is a secondary winding voltage waveform diagram of a conventional DC-DC converter, and FIG. 8 is a secondary winding voltage waveform diagram of a DC-DC converter according to the present invention.
The next winding voltage waveform diagram, Figure 9 is an electric circuit diagram of a conventional DC-DC converter used to obtain the data in Figure 7, and Figure 10 is used to obtain the data in Figure 8. FIG. 2 is an electrical circuit diagram of a DC-DC converter according to the present invention. 1... DC power supply 2... Switching element 5... Diode 6... Choke coil 10... Capacitor 11... Inductor Figure 1 Figure 5 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Time ζμG)-

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直流入力をスイッチングするスイッチング素子と
、前記スイッチング素子から負荷に至るエネルギー伝送
ラインに直列に入るチョークコイルと、前記スイッチン
グ素子の非導通時に、前記チョークコイルに蓄積された
エネルギーを放出させるダイオードとを備えるDC−D
Cコンバータにおいて、前記ダイオードに並列に入るコ
ンデンサと、前記ライン間において前記コンデンサに直
列に接続されるインダクタとを含むことを特徴とするD
C−DCコンバータ。
(1) A switching element that switches DC input, a choke coil that goes in series with the energy transmission line from the switching element to the load, and a diode that releases the energy stored in the choke coil when the switching element is non-conducting. DC-D comprising
The D converter includes a capacitor connected in parallel to the diode, and an inductor connected in series to the capacitor between the lines.
C-DC converter.
(2)前記コンデンサ及び前記インダクタの直列回路は
、前記ダイオードと並列に接続されていることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載のDC−DCコンバー
タ。
(2) The DC-DC converter according to claim 1, wherein the series circuit of the capacitor and the inductor is connected in parallel with the diode.
(3)前記コンデンサは前記ダイオードに対して並列に
接続され、前記インダクタは前記コンデンサ及び前記ダ
イオードの並列回路に対して直列に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のDC−DC
コンバータ。
(3) The capacitor is connected in parallel to the diode, and the inductor is connected in series to a parallel circuit of the capacitor and the diode. DC-DC
converter.
(4)1次巻線に前記スイッチング素子を直列に接続し
、2次巻線に前記スイッチング素子の導通時に導通する
ダイオードを直列に接続した変圧器を有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項、第2項または第3項に記
載のDC−DCコンバータ。
(4) The transformer includes a primary winding in which the switching element is connected in series, and a secondary winding in which a diode that conducts when the switching element is conductive is connected in series. The DC-DC converter according to item 1, 2 or 3.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03173353A (en) * 1989-11-22 1991-07-26 Vlt Corp Circuit for zero current switching forward power conversion and method
US6117576A (en) * 1997-02-26 2000-09-12 Rohm Co., Ltd. Battery device
CN103217800A (en) * 2012-01-19 2013-07-24 三星电子株式会社 Glasses apparatus and power supply apparatus

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