JPH0287966A - Forward dc/dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
パルス幅制御により出力電圧が安定化される電源装置の
フォワード型DC−DCコンバータに関し、
高周波トランスの電力変換効率を高めることを目的とし
、
パルス信号によりスイッチングしてパルス状の電圧に変
換するスイッチング素子と、前記パルス状の電圧を一次
側に加えることにより高周波の交流電力に変換して二次
側出力回路に出力する高周波トランスと、前記高周波ト
ランスの二次側に設けられ、高周波トランスの励磁エネ
ルギを出力エネルギとして取り出す励磁エネルギ出力手
段とを備えてなるものである。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a forward type DC-DC converter for a power supply device in which the output voltage is stabilized by pulse width control, the purpose is to improve the power conversion efficiency of a high frequency transformer, and the switching is performed by a pulse signal. a switching element that converts the pulsed voltage into a pulsed voltage, a high-frequency transformer that applies the pulsed voltage to the primary side and converts it into high-frequency AC power and outputs it to a secondary output circuit; Excitation energy output means is provided on the next side and extracts the excitation energy of the high frequency transformer as output energy.
〔産業上の利用分野]
本発明は、フォワード型DC−DCコンバータ、特にパ
ルス幅制御により安定化される電源装置のフォワード型
DC−DCコンバータに関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a forward type DC-DC converter, and particularly to a forward type DC-DC converter for a power supply device stabilized by pulse width control.
直流出力電圧の変動を検出して通電量を制御する方式の
安定化電源装置として、スイッチングレギュレータが一
般に知られている。このスイッチングレギュレータにお
いては各種のDC−DCコンバータ回路方式のものが使
用されているが、この中でフォワード型DC−DCコン
バータは、−方式コンバータとして回路構成が比較的に
簡易で、高周波化が容易であるため中容量のスイッチン
グレギュレータに多く使用されている。2. Description of the Related Art A switching regulator is generally known as a stabilized power supply device that controls the amount of current supplied by detecting fluctuations in DC output voltage. Various DC-DC converter circuit types are used in this switching regulator, but among these, the forward type DC-DC converter has a relatively simple circuit configuration as a -type converter, and it is easy to increase the frequency. Therefore, it is often used in medium capacity switching regulators.
第4図は、従来のフォワード型DC−DCコンバータを
備えた安定化電源の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a stabilized power supply equipped with a conventional forward type DC-DC converter.
図において、1は直流入力電源、2はパルス幅制御され
るスイッチングトランジスタ、3は高周波電力変換用の
高周波トランスで、その−次巻線3aの両端はトランジ
スタ2のコレクタ・エミツタを介して直流入力電源1に
接続されている。また、高周波トランス3は、巻き終わ
り端を一次巻線の巻き始め端に接続した帰還巻線3bを
一次側に有し、この帰還巻線3bの巻き始め端は帰還ダ
イオードD1を介して入力電源1の負極に接続されてい
る。In the figure, 1 is a DC input power supply, 2 is a switching transistor whose pulse width is controlled, and 3 is a high-frequency transformer for high-frequency power conversion. Connected to power supply 1. The high-frequency transformer 3 also has a feedback winding 3b on the primary side, the end of which is connected to the start end of the primary winding, and the start end of the feedback winding 3b is connected to the input power source via a feedback diode D1. It is connected to the negative electrode of 1.
高周波トランス3の二次巻yA3Cの両端には整流ダイ
オードD2を介してチョーク転流ダイオードD3が並列
に接続され、さらに転流ダイオードD3の両端には、チ
ョークコイルLを介して平滑コンデンサCが並列に接続
されている。また、コンデンサCの両端に接続した出力
端子 T、、T2には負荷4が接続されている。A choke commutating diode D3 is connected in parallel to both ends of the secondary winding yA3C of the high frequency transformer 3 via a rectifying diode D2, and a smoothing capacitor C is connected in parallel to both ends of the commutating diode D3 via a choke coil L. It is connected to the. Further, a load 4 is connected to output terminals T, , T2 connected to both ends of the capacitor C.
第5図は、各部の電圧、電流波形図である。FIG. 5 is a diagram of voltage and current waveforms at various parts.
上記構成の安定化電源装置において、出力電圧E0の変
動分に応じてパルス幅制御された第5図(a)に示す如
きパルス信号がスイッチングトランジスタ2のベースに
供給されると、トランジスタ2がオン、オフし、入力電
圧Eが高周波トランス3の一次巻線3aに印加される。In the stabilized power supply device having the above configuration, when a pulse signal as shown in FIG. 5(a) whose pulse width is controlled according to the variation in the output voltage E0 is supplied to the base of the switching transistor 2, the transistor 2 is turned on. , and the input voltage E is applied to the primary winding 3a of the high frequency transformer 3.
これに伴い負荷対応の直流電流に高周波トランスの励磁
電流が重畳したパルス電流i1 (第5図す参照)が
流れる。Accordingly, a pulse current i1 (see FIG. 5) flows, which is a DC current corresponding to the load and an excitation current of the high frequency transformer superimposed.
トランジスタ2のオン期間においては二次巻線3Cの両
端には、巻き始め端を正、巻き終わり端を負とする電圧
が発生し、この電圧によりチョークコイルLを励磁する
と共に負荷にエネルギを供給する。トランジスタ2がオ
フに変わると、−次側から二次側に伝達されるエネルギ
がなくなると共に、高周波トランス3の励磁エネルギが
入力電源1に帰還される。During the ON period of the transistor 2, a voltage is generated at both ends of the secondary winding 3C, with the winding start end being positive and the winding end being negative, and this voltage excites the choke coil L and supplies energy to the load. do. When the transistor 2 is turned off, the energy transmitted from the negative side to the secondary side disappears, and the excitation energy of the high frequency transformer 3 is fed back to the input power source 1.
即ち、トランスの励磁エネルギによって帰還巻線3bの
両端に、巻き終わり端を正、巻き始め端を負とする逆電
圧が生じ、これに伴い巻線3b→入力電源1→ダイオ一
ドD1→巻線3bという帰還ループを通してi、なる電
流(第5図C参照)が流れ、帰還巻線3bに発生した逆
電圧は人力電源電圧已にクランプされることで帰還され
る。なお、第5図(d)はトランジスタ2のコレクタ・
エミッタ間にかかる電圧vCEr 同図(e)は、−次
巻線3aの両端に発生する電圧E、である。That is, due to the excitation energy of the transformer, a reverse voltage is generated at both ends of the feedback winding 3b, with the end of the winding being positive and the beginning of the winding being negative. A current i (see FIG. 5C) flows through the feedback loop of line 3b, and the reverse voltage generated in feedback winding 3b is clamped to the human power supply voltage and fed back. Note that FIG. 5(d) shows the collector of transistor 2.
Voltage vCEr applied between the emitters (e) of the same figure shows the voltage E generated across the -order winding 3a.
一方、二次側チョークコイルLの励磁は、二次巻線3C
の両端電圧の反転に伴い終わり、チョークコイルLの発
生する逆電圧は、チョークコイルL→コンデンサC→ダ
イオードD3→チョークコイルLのループにて出力電圧
E0にクランプされる。On the other hand, the excitation of the secondary choke coil L is performed by the secondary winding 3C.
The reverse voltage generated by the choke coil L is clamped to the output voltage E0 in the loop of choke coil L→capacitor C→diode D3→choke coil L.
上述のようなフォワード型インバータでは、高周波トラ
ンス3の励磁エネルギは、−次側に設けた帰還巻線3b
及び帰還ダイオードD1によって一次側の入力型s1に
帰還する方式となっているため、高周波トランスの電力
変換率(電力伝達率)が低く、トランスが大きくなる傾
向があった。In the forward type inverter as described above, the excitation energy of the high frequency transformer 3 is transferred to the feedback winding 3b provided on the negative side.
Since the feedback diode D1 is used to feed back to the input type s1 on the primary side, the power conversion rate (power transfer rate) of the high frequency transformer is low and the transformer tends to be large.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされた
もので、高周波トランスの電力変換率を高めることがで
き、また小型化できるフォワード型DC−DCコンバー
タを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a forward type DC-DC converter that can increase the power conversion rate of a high-frequency transformer and can be downsized.
第1図は、本発明のフォワード型インバータの原理図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing the principle of the forward type inverter of the present invention.
図において、スイッチング素子10は、パルス信号によ
りスイッチングしてパルス状の電圧に変換する。In the figure, a switching element 10 switches in response to a pulse signal and converts it into a pulsed voltage.
高周波トランス11は、その−次側に印加されるパルス
状の高周波電圧を所望の電圧に変換して二次側整流平滑
回路12に供給する。The high frequency transformer 11 converts a pulsed high frequency voltage applied to its negative side into a desired voltage and supplies it to the secondary side rectifying and smoothing circuit 12 .
励磁エネルギ出力手段13は、高周波トランス11の二
次側に設けられ、高周波トランス11の励磁エネルギを
出力エネルギとして取り出す。The excitation energy output means 13 is provided on the secondary side of the high frequency transformer 11 and extracts the excitation energy of the high frequency transformer 11 as output energy.
〔作 用]
上記構成のフォワード型DC−DCコンバータにおいて
、スイッチング素子10のオフ時に高周波トランス11
の励磁エネルギは消磁電流として励磁エネルギ出力手段
12に流れ、これにより出力エネルギとして出力側へ取
り出されることになる。[Function] In the forward type DC-DC converter having the above configuration, when the switching element 10 is turned off, the high frequency transformer 11
The excitation energy flows to the excitation energy output means 12 as a demagnetizing current, and is thereby taken out to the output side as output energy.
従って、本発明にあっては、高周波トランスの電力変換
効率を高めることができる。Therefore, according to the present invention, the power conversion efficiency of the high frequency transformer can be improved.
以下、本発明によるフォワード型DC−DCコンバータ
の実施例を図面について詳述する。Hereinafter, embodiments of the forward type DC-DC converter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図は、本発明によるフォワード型DC−DCコンバ
ータを備えた安定化電源装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a stabilized power supply device equipped with a forward type DC-DC converter according to the present invention.
図において、第1図と同−又は相当部分には同一符号を
付して述べる。電力変換用高周波トランス11の一次巻
線11aの両端は、スイッチングトランジスタ10のコ
レクタ・エミッタを介して直流入力電源14に接続され
ている。In the figures, the same or equivalent parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Both ends of the primary winding 11a of the power conversion high-frequency transformer 11 are connected to a DC input power source 14 via the collector-emitter of the switching transistor 10.
高周波トランス11の二次巻線11bの両端には、整流
平滑回路として整流ダイオードD2を介してチョーク転
流ダイオードD3が並列に接続され、さらに転流ダイオ
ードD3の両端にはチョークコイルLを介して平滑コン
デンサCが並列に接続されていると共に、コンデンサC
の両端に接続した出力端子15a、15bには負荷16
が接続されている。A choke commutating diode D3 is connected in parallel to both ends of the secondary winding 11b of the high frequency transformer 11 via a rectifying diode D2 as a rectifying and smoothing circuit, and a choke coil L is connected to both ends of the commutating diode D3. Smoothing capacitor C is connected in parallel, and capacitor C
A load 16 is connected to the output terminals 15a and 15b connected to both ends of the
is connected.
また、高周波トランス11の二次側には、巻き始め端を
二次巻線11bの巻き終わり端に接続したエネルギ取出
巻線16が設けられ、このエネルギ取出巻線16の巻き
終わり端は、ダイオード17を介してチョークコイルL
と平滑コンデンサCとの接続点に接続されている。なお
、前記巻線16及びダイオード17は、第1図の励磁エ
ネルギ出力手段13に相当するものである。Further, on the secondary side of the high frequency transformer 11, there is provided an energy extraction winding 16 whose winding start end is connected to the winding end of the secondary winding 11b, and the winding end of this energy extraction winding 16 is connected to a diode. Choke coil L via 17
and the smoothing capacitor C. Note that the winding 16 and diode 17 correspond to the excitation energy output means 13 in FIG. 1.
次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.
出力電圧EOの変動分に応じてパルス幅制御された第3
図(a)に示す如きパルス信号がスイッチングトランジ
スタ10のベースに加えられると、トランジスタ10が
オン、オフし、入力電圧Eが高周波トランス11の一次
巻線11aに印加される。The third pulse width is controlled according to the variation of the output voltage EO.
When a pulse signal as shown in FIG. 1A is applied to the base of the switching transistor 10, the transistor 10 is turned on and off, and the input voltage E is applied to the primary winding 11a of the high frequency transformer 11.
これに伴い負荷対応のパルス状の一次電流iI (第3
図す参照)が流れ、高周波トランス11を介して二次巻
線へ供給される。トランジスタ10のオン期間において
は二次巻線11bの両端には、巻き始め端を正、巻き終
わり端を負とする電圧が発生し、この電圧によりチョー
クコイルL及びコンデンサCにより平滑化した出力電圧
E0を負荷16に供給する。この時、巻き始め端を正、
巻き終わり端を負として巻線16に発生する電圧による
電流ループはダイオード17により阻止されるため、そ
のエネルギは出力側へ伝達されない。Along with this, the pulsed primary current iI (third
(see figure) flows and is supplied to the secondary winding via the high frequency transformer 11. During the ON period of the transistor 10, a voltage is generated across the secondary winding 11b, with the starting end being positive and the ending end being negative, and this voltage causes the output voltage to be smoothed by the choke coil L and the capacitor C. E0 is supplied to the load 16. At this time, start winding with the end facing straight.
Since the current loop caused by the voltage generated in the winding 16 with the end of the winding being negative is blocked by the diode 17, its energy is not transmitted to the output side.
スイッチングトランジスタ10がオフになると、−次側
から二次側に伝達されるエネルギがなくなると共に、高
周波トランス11の励磁エネルギによって各巻線11a
、llb及び16に逆電圧が発生ずる。この時、逆電圧
による一次巻線11aの電流ループはトランジスタ10
により阻止され、かつ、逆電圧による二次巻線11bの
電流ループはダイオードD2により阻止されるが、巻線
16のループにダイオード17を通して電流ループが形
成される。これに伴い高周波トランス11の励磁エネル
ギは消磁型・流ir として巻線16の電流ループに第
2図の矢印のように流れ、これにより励磁エネルギは出
力エネルギとして出力端子15a、15b側へ伝達され
ることになる。When the switching transistor 10 is turned off, the energy transmitted from the negative side to the secondary side disappears, and the excitation energy of the high frequency transformer 11 causes each winding 11a to
, llb and 16. At this time, the current loop of the primary winding 11a due to the reverse voltage is caused by the transistor 10
Although the current loop in the secondary winding 11b due to the reverse voltage is blocked by the diode D2, a current loop is formed through the diode 17 in the loop of the winding 16. Accordingly, the excitation energy of the high-frequency transformer 11 flows as a demagnetized current in the current loop of the winding 16 as shown by the arrow in FIG. 2, and as a result, the excitation energy is transmitted as output energy to the output terminals 15a and 15b. That will happen.
この時の電流i、の波形は第3図(C)のようになり、
また、トランジスタ10のコレクタ・エミッタ間に加わ
る電圧VCHの波形は同図(d)のようになり、さらに
−次巻線11aの両端に発生する電圧E、の波形は同図
(e)のようになる。The waveform of the current i at this time is as shown in Figure 3 (C),
Further, the waveform of the voltage VCH applied between the collector and emitter of the transistor 10 is as shown in FIG. become.
従って、上述のような本実施例にあっては、トランスの
励磁エネルギは二次側出力に伝達されるので、高周波ト
ランスの電力伝達率が向上し、DC−DCコンバータの
変換効率を高め得る。Therefore, in this embodiment as described above, the excitation energy of the transformer is transmitted to the secondary output, so that the power transfer rate of the high frequency transformer is improved and the conversion efficiency of the DC-DC converter can be increased.
なお、本発明における励磁エネルギ出力手段は、上記実
施例に示す回路方式に限定されない。Note that the excitation energy output means in the present invention is not limited to the circuit system shown in the above embodiment.
以上のように、本発明によれば、高周波トランスの励磁
エネルギを二次側出力に取り出す方式としたので、高周
波トランスの電力変換効率を高めることができ、これに
より高周波トランスを小型化できる極めて有用なもので
ある。As described above, according to the present invention, the excitation energy of the high-frequency transformer is taken out to the secondary output, so the power conversion efficiency of the high-frequency transformer can be increased, which is extremely useful as it allows the high-frequency transformer to be miniaturized. It is something.
第3図は本実施例における各部の動作波形図、第4図は
従来のフォワード型インバータを利用した安定化電源装
置の構成図、
第5図はその動作波形図である。FIG. 3 is an operating waveform diagram of each part in this embodiment, FIG. 4 is a block diagram of a stabilized power supply device using a conventional forward type inverter, and FIG. 5 is an operating waveform diagram thereof.
図において、 10はスイッチング素子、 llは高周波トランス、 12は二次側整流平滑回路、 13は励磁エネルギ出力手段、 14は直流入力電源である。In the figure, 10 is a switching element; ll is a high frequency transformer, 12 is a secondary side rectifying and smoothing circuit; 13 is excitation energy output means; 14 is a DC input power source.
第1図は本発明のフォワード型インバータの原理図、
第2図は本発明によるフォワード型インバータを安定化
電源装置に適用した時の実施例を示す構成図、
不実流f列先各部の遥形図
第
図
従来の溝へ゛図
第
図
従来の8.部C破形肥
第
図Fig. 1 is a principle diagram of the forward type inverter of the present invention. Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the forward type inverter according to the present invention applied to a stabilized power supply device. Fig. Fig. Fig. 8. Conventional groove Fig. Fig. Fig. 8. Part C broken shape diagram
Claims (1)
圧に変換するスイッチング素子(10)と、前記パルス
状の電圧を一次側に加えることにより高周波の交流電力
に変換して二次側出力回路(12)に出力する高周波ト
ランス(11)と、前記高周波トランス(11)の二次
側に設けられ、高周波トランス(11)の励磁エネルギ
を出力エネルギとして取り出す励磁エネルギ出力手段(
13)と、 を備えてなるフォワード型DC−DCコンバータ。(1) A switching element (10) that switches in response to a pulse signal and converts it into a pulsed voltage, and a secondary side output circuit (12) that converts the pulsed voltage into high-frequency AC power by applying it to the primary side. ); and excitation energy output means (11) provided on the secondary side of the high frequency transformer (11) for extracting the excitation energy of the high frequency transformer (11) as output energy.
13) and a forward type DC-DC converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23731288A JPH0287966A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Forward dc/dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23731288A JPH0287966A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Forward dc/dc converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0287966A true JPH0287966A (en) | 1990-03-28 |
Family
ID=17013500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23731288A Pending JPH0287966A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Forward dc/dc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0287966A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5819161A (en) * | 1981-07-27 | 1983-02-04 | Fujitsu Ltd | Dc/dc converter |
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JPS6059973A (en) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Nec Corp | Switching regulator |
JPS6127737A (en) * | 1984-07-17 | 1986-02-07 | Hooee:Kk | Suspension system rear view mirror |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23731288A patent/JPH0287966A/en active Pending
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