JPH03207266A - リンギングチョークコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、直流電圧を昇圧または降圧させるためのリン
ギングチョークコンバータに関する。

［従来の技術］ 従来より、バイポーラトランジスタを使用したリンギン
グチョークコンバータがある。この基本回路の一例を示
すと、−次側に主巻線と帰還用巻線を有するとともに、
二次側に出力用巻線を有するトランスと、前記主巻線に
流れる電流をスイッチングするスイッチング用のトラン
ジスタとを備える。

一次側の主巻線は、トランジスタのコレクタ・エミッタ
間を介して、直流電源の両端に接続されている。また、
帰還用巻線は、トランジスタのベース・エミッタ間にコ
ンデンサおよび抵抗を介して接続され、その誘起電圧に
より、トランジスタに正帰還をかけるように設けられて
いる。

一方、二次側の出力用巻線の両端には、整流用ダイオー
ドおよび平滑用コンデンサが接続されており、該コンデ
ンサの両端に負荷が接続されている。

基本的な回路構成は以上の通りであるが、実際には、入
力電圧および負荷の大きさによって、出力電圧が大きく
変化することが避けられない。このため、例えば、実開
昭６３−５１５８９号公報では、帰還用巻線の両端にコ
ンデンサとダイオードとを直列に接続するとともに、そ
のダイオードのアノードと上記トランジスタのベースと
の間に定電圧ダイオードを接続して構成された定電圧機
能が付加される。

そして、ベース電流を出力電流に応じて、定電圧ダイオ
ードへ分流させて、コレクタ電流を制御することで、出
力電圧の安定化を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来回路において、電流制御型であるバイポー
ラトランジスタの代わりに、高効率の電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）を使用することが提案されている。

ところが、ＦＥＴを使用した場合には、次のような不具
合が生じる。

すなわち、電圧制御型であるＦＥＴは、ゲート・ソース
間電圧が、ゲートのしきい値を越えるとオンするが、一
般的に、上記のしきい値は、ＦＥＴのオン抵抗が、ドレ
イン電流が増加しても余り大きくならない様に、十分高
く設定される。

−度、ゲート・ソース間が充電されると、ゲートへの充
電電流は、ゲート漏れ電流のみでよく、はとんど無視し
得る値である。そのため、従来回路のままで、ベース電
流に相当するゲートの充電電流を定電圧ダ、イオードへ
分流させてもＦＥＴはオフせず、出力電圧を安定化する
のが困難である課題を有していた。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は、入力電圧や負荷の大きさ等が変化しても、出力電圧
を安定化することのできるリンギングチョークコンバー
タを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、−次側に主巻線お
よび帰還用巻線を有するとともに、二次側に出力用巻線
を有するトランスと、前記主巻線および帰還用巻線の各
一端の間に、ドレインおよびソースを接続するとともに
、前記帰還用巻線の他端をバイアス回路を介して正帰還
がかかるようにゲートに接続したスイッチング用ＦＥＴ
と、該ＦＥＴのゲート・ソースにドレイン・ソースが接
続され、ゲート・ソースにオン時間調整用コンデンサを
接続するとともに、帰還用抵抗を介してゲートに前記帰
還用巻線の他端が接続されたドライブ用ＦＥＴと、該ド
ライブ用ＦＥＴのゲートに、オン時間調整用補助コンデ
ンサを介してドレインが接続されるとともに、前記ドラ
イブ用ＦＥＴのソースにソースが接続され、且つ、ツェ
ナーダイオードと前記帰還用巻線の誘起電圧を平滑する
平滑用コンデンサとをシリーズ接続し、前記帰還用巻線
の誘起電圧の整流負電圧を蓄える前記平滑用コンデンサ
の正極側がソースに接続され、前記ツェナーダイオード
のカソード側がゲートに接続されたプリドライブ用ＦＥ
Ｔとを具備したことを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 以下に、上記構成よりなる本発明の作用および効果を説
明する。

スイッチング用ＦＥＴが導通し始めると、帰還用巻線に
は入力電圧に略比例した電圧が誘起され、スイッチング
用ＦＥＴが完全にオンになり、該ＦＥＴはオン状態を継
続する。スイッチング用ＦＥＴのゲート・ソース間には
、ドライブ用ＦＥＴのドレイン・ソースが接続されてい
るため、ドライブ用ＦＥＴがターンオンすると、スイッ
チング用ＦＥＴはターンオフする。ここで、ドライブ用
ＦＥＴのターンオンは、帰還用巻線の誘起電圧により、
帰還用抵抗を通してオン時間調整用コンデンサが充電さ
れ、該オン時間調整用コンデンサの電圧がドライブ用Ｆ
ＥＴのゲートしきい値を超えると行なわれる。

このようにして、スイッチング用ＦＥＴがターンオフす
ると出力用巻線に流れる電流がゼロになるまで、スイッ
チング用ＦＥＴはオフ状態を継続し、その後、また、タ
ーンオンを開始する。

ここで、スイッチング用ＦＥＴのオン時間は、ドライブ
用ＦＥＴがオンするまでの時間、すなわち帰還用抵抗、
オン時間調整用コンデンサにより構成される積分回路の
時定数、および帰還用巻線の誘起電圧により決まる。帰
還用巻線の誘起電圧は、入力電圧に略正比例して変化す
る為、入力電圧が高くなるとドライブ用ＦＥＴのターン
オンまでの時間は早くなり、その結果、スイッチング用
ＦＥＴのオン時間は短くなる。このように、入力電圧と
スイッチング用ＦＥＴのオン時間とは基本的には反比例
する為、入力電圧の変動にかかわらず、出力電圧を安定
化する作用を持っている。

しかし、実際には、出力用巻線両端の出力電圧は、各巻
線抵抗による電圧降下、スイッチング用ＦＥＴのターン
オン時間の影響等により、入力電圧が高い程、出力電圧
が高くなる。また、負荷の大きさが変化した場合も、出
力電圧は変動する。

本発明においては、オン時間調整用コンデンサと並列に
、オン時間調整用補助コンデンサとプリドライブ用ＦＥ
Ｔとを直列接続した回路を構成し、プリドライブ用ＦＥ
Ｔを出力電圧に応じてオン、オフさせることにより、オ
ン時間調整用コンデンサとオン時間調整用補助コンデン
サとの合成容量を変化させてドライブ用ＦＥＴのオン時
期を制御するため、出力電圧の安定化を図ることができ
る。

［実施例］ 次に、本発明のリンギングチョークコンバータを図面に
示す実施例に基づき説明する。

第１図は本実施例の電気回路図である。

本実施例のリンギングチョークコンバータは、−次側に
主巻線１ａおよび帰還用巻線１ｂを有するとともに、二
次側に出力層巻１ｔ１１Ｃを有するトランス１と、該ト
ランス１の主巻線１ａおよび帰還用巻線１ｂの各一端の
間で、主巻線１ａ側にドレイン、帰還用巻線１ｂ側にソ
ースが接続されて、前記主巻線１ａに流れる電流をスイ
ッチングするスイッチング用ＦＥＴ（以下ＦＥＴと言う
）２とを備える。

主巻線１ａは、電源スィッチ３およびＦＥＴ２のドレイ
ン・ソース間を介して、直流電源４の両端に接続されて
いる。また、帰還用巻線１ｂの他端は、コンデンサ５と
抵抗６とから成るバイアス回路を介して正帰還がかがる
ように、ＦＥＴ２のゲートに接続されている。

一方、出力用巻線１Ｃの両端には、図示極性の整流用ダ
イオード７および平滑用コンデンサ８が接続されており
、このコンデンサ８の両端には負荷９が接続されている
。

第１図において、電源スィッチ３を投入すると、ＦＥ”
ｌ”２のゲートには、コンデンサ１０とともに起動回路
を構成する各抵抗１１．１２．１３の値に応じて分圧さ
れた電圧が印加される。該電圧値は、ＦＥＴ２のゲート
しきい値電圧より大きくなる様に設定され、従って、Ｆ
Ｅ”ｌ’２は導通し始める。なお、コンデンサ１０は、
ＦＥＴ２の起動時および自励発振継続時に、ＦＥ’ｌ’
２のゲート充電電流を供給する電源の役割を果たす。

ＦＥ’ｌ”２のゲート・ソース間には、抵抗１３と並列
に、ＦＥＴ２をドライブするためのドライブ用ＦＥＴ１
４が接続されている。

そのドライブ用ＦＥＴ１４のゲート・ソース間には、Ｆ
ＥＴ２のオン時間を設定するオン時間調整用コンデンサ
１５が接続されるとともに、該オン時間調整用コンデン
サ１５と並列に、該オン時間調整用コンデンサ１５のオ
ン時間設定を補助するオン時間調整用補助コンデンサ１
６とプリドライブ用ＦＥＴ１７との直列体が接続されて
いる。

また、プリドライブ用ＦＥＴ１７のゲート・ソース間に
は、ツェナーダイオード１８と平滑用コンデンサ１９と
が直列に接続され、プリドライブ用ＦＥＴ１７のゲート
とコンデンサ１０との間に抵抗２０が接続されている。

なお、平滑用コンデンサ１９は、帰還用巻＠ｉｂの誘起
電圧を平滑するもので、整流負電圧を蓄える。

上記した帰還用巻線１ｂは、一端側が直流電源４のマイ
ナスに接続されるとともに、他端側か、コンデンサ５と
抵抗６とを介して、ＦＥＴ２のゲートに接続されている
。また、帰還用巻線１ｂは、他端側に（！Ｉ還用抵抗２
１を介して、ドライブ用ＦＥＴ１４のゲート・ソースに
接続されるとともに、他端側と、ツェナーダイオード１
訃平滑用コンデンサ１９間の接続点との間に、ダイオー
ド２２が接続されている。

ここで、ＦＥＴ２が自励発振を継続している場合、負荷
９に電力を供給する作動を簡単に説明する。

今、オフ状態にあるＦＥＴ２に電圧が印加され始めると
、これにより流れるＦＥＴ２のドレイン電流によって、
トランス１の主巻線１ａに図示矢印方向の起電力ｅ１が
誘起され、これに応じて、帰還用巻線１ｂにも図示矢印
方向の起電力ｅ２が誘起される。この起電力ｅ２は、Ｆ
ＥＴ２の印加電圧を増加させるように作用して、ＦＥＴ
２に正帰還がかけられるため、ＦＥＴ２は完全にオンに
なり、オン状態を継続する。

このとき、主巻線１ａにドレイン電流が流れた状態では
、出力巻線に図示矢印方向の起電力ｅ３が誘起されるが
、ダイオード７が逆バイアスされるため、コンデンサ８
には電流が流れない。従って、ＦＥＴ２の負荷としては
、トランス１のインダクタンス分だけであるため、ドレ
イン電流は直線的に増加する。

また、帰還用巻［１ｂの起電力ｅ２により、オン時間調
整用コンデンサ１５は、帰還用抵抗２１を通して充電さ
れる。そして、該オン時間調整用コンデンサ１５の電圧
が、ドライブ用ＦＥＴ１４のゲートしきい値を越えると
、ドライブ用ＦＥＴ１４はターンオンし、その結果、Ｆ
Ｅ”ｌ”２はターンオフする。

そして、ＦＥＴ２がオフされると、出力用巻線１ｃに図
示矢印方向の起電力ｅ４が誘起されて、ダイオード７に
順電圧が印加されるようになる。これに応じて、トラン
ス１に蓄えられたエネルギに応じた電流が負荷９に供給
されるようになる。

上記のように、ＦＥＴ２のオン、オフが繰り返されるこ
とにより、トランス１の一次側に蓄えられたエネルギが
二次側に放出される動作が反復され、これに応じて、入
力電圧と異なるレベルの出力電圧を得ることができる。

以下に、出力電圧を安定化させるための作用について説
明する６ ＦＥＴ２が自動発振を継続している時、平滑用コンデン
サ１９は、帰還用巻線１ｂにより、出力電圧に略比例し
た負電位の大きさに充電される。出力電圧が低くなると
、平滑用コンデンサ１９の負電位も低くなり、その結果
ツェナーダイオード１８はオフ状態となり、プリドライ
ブ用ＦＥＴ１７は抵抗２０によりゲートが充電されてオ
ンとなる。

従って、出力電圧が低い時は、ドライブ用ＦＥＴ１４の
ゲート・ソース間には、オン時間調整用コンデンサ１５
とオン時間調整用補助コンデンサ１６とが並列に接続さ
れたのと等価になり、ドライブ用ＦＥＴ１４がオンする
までの時間、即ち、ＦＥ’ｌ’２のオン時間が長くなる
。その結果、出力電圧は高くなる。

出力電圧が高くなると、平滑用コンデンサ１９の負電位
も高くなり、ツェナーダイオード１８がオンとなる。ツ
ェナーダイオード１８がオンになると、プリドライブ用
ＦＥＴ１７のゲート電位が下がり、プリドライブ用ＦＥ
７１７はオフになる。

従って、出力電圧が高くなると、ドライブ用ＦＥＴ１４
のゲート・ソース間には、オン時間調整用コンデンサ１
５のみが接続され、ドライブ用ＦＥ７１４がオンするま
での時間、すなわちＦＥＴ２のオン時間が短くなる。そ
の結果、出力電圧は低くなる。

このようにして、ツェナーダイオード１８のツェナー電
圧値、および平滑用コンデンサ１９の負電位の値に応じ
て、出力電圧は一定の値を保つ。

なお、ＦＥＴ２のゲートへの充電電流を調整するため、
抵抗６、または抵抗１２を挿入しているが、なくても良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリンギングチョークコンバータを示す
電気回路図である。 図中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一次側に主巻線および帰還用巻線を有するとともに
   、二次側に出力用巻線を有するトランスと、前記主巻線
   および帰還用巻線の各一端の間に、ドレインおよびソー
   スを接続するとともに、前記帰還用巻線の他端をバイア
   ス回路を介して正帰還がかかるようにゲートに接続した
   スイッチング用ＦＥＴと、 該ＦＥＴのゲート・ソースにドレイン・ソースが接続さ
   れ、ゲート・ソースにオン時間調整用コンデンサを接続
   するとともに、帰還用抵抗を介してゲートに前記帰還用
   巻線の他端が接続されたドライブ用ＦＥＴと、 該ドライブ用ＦＥＴのゲートに、オン時間調整用補助コ
   ンデンサを介してドレインが接続されるとともに、前記
   ドライブ用ＦＥＴのソースにソースが接続され、且つ、
   ツェナーダイオードと前記帰還用巻線の誘起電圧を平滑
   する平滑用コンデンサとをシリーズ接続し、前記帰還用
   巻線の誘起電圧の整流負電圧を蓄える前記平滑用コンデ
   ンサの正極側がソースに接続され、前記ツェナーダイオ
   ードのカソード側がゲートに接続されたプリドライブ用
   ＦＥＴと を具備してなるリンギングチョークコンバータ。