JPH0327765A - Switching regulator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は電圧変換用トランスを用いたスイッチング・レ
ギュレー夕に関し、特に整流回路を改善したレギュレー
夕に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching regulator using a voltage conversion transformer, and particularly to a regulator with an improved rectifier circuit.
従来の電圧変換用トランスを使用したスイッチング・レ
ギュレー夕の一例を第2図を用いて説明する.
この図において、la,lbは入力端子、2a,2bは
出力端子であり、入力電圧を電圧変換用トランス3で電
圧変換して出力するようにしている。An example of a switching regulator using a conventional voltage conversion transformer is explained using Figure 2. In this figure, la and lb are input terminals, 2a and 2b are output terminals, and the input voltage is converted into voltage by a voltage conversion transformer 3 and output.
そして、前記トランス3の一次側巻線N,にはFETで
構成したスイッチング素子4を接続している。また、前
記トランス3の二次側巻線N2には、スイッチング素子
4のON時に整流動作をする整流素子5と、スイッチン
グ素子4がOFF時に整流動作をする整流素子6と、整
流素子5が動作時にエネルギーを貯え、整流素子6が動
作時にその貯えたエネルギーを出力端子2a,2aを介
して外部に電力を供給するチョークコイル7と、コンデ
ンサ8a,8aと、スイッチング素子4がOFF時にト
ランス3の壱線N,を一定の出力電圧に固定し、スイッ
チング素子4及び整流素子5のOFF時に印加される電
圧を定格以下に押さえるための整流素子9を接続してい
る。A switching element 4 constituted by an FET is connected to the primary winding N of the transformer 3. Further, the secondary winding N2 of the transformer 3 includes a rectifying element 5 that performs a rectifying operation when the switching element 4 is ON, a rectifying element 6 that performs a rectifying operation when the switching element 4 is OFF, and a rectifying element 5 that operates. When the rectifying element 6 is in operation, the choke coil 7 and the capacitors 8a and 8a supply power to the outside through the output terminals 2a and 2a, and the switching element 4 is connected to the transformer 3 when it is OFF. A rectifying element 9 is connected to fix the output voltage to a constant output voltage, and to suppress the voltage applied when the switching element 4 and the rectifying element 5 are turned off to below the rated value.
更に、前記スイッチング素子4には、これを駆動する駆
動回路10を接続し、更に出力電圧を検出してその変動
をパルス幅の変化に変換し、駆動回路を動作させること
により、スイッチング素子4のON,OFF比を変化さ
せ、出力電圧を一定に保ように動作するパルス幅変換回
路l1と、パルス幅変調回路の繰り返し周波数を決める
発振回路12とを接続している。Further, a drive circuit 10 for driving the switching element 4 is connected to the switching element 4, and the output voltage is detected and the variation thereof is converted into a change in pulse width, and the drive circuit is operated, thereby controlling the switching element 4. A pulse width conversion circuit l1 that operates to change the ON/OFF ratio and keep the output voltage constant is connected to an oscillation circuit 12 that determines the repetition frequency of the pulse width modulation circuit.
このスイッチング・レギュレー夕では、スイッチング素
子4が駆動回路10からの信号によりON状態になると
、電圧変換用トランス3の各巻線N1,Ntの極性によ
り整流素子5がONとなり、チョークコイルにエネルギ
ーを貯得ると共に出力端子2a,2bを介して外部に電
力を供給する。In this switching regulator, when the switching element 4 is turned on by a signal from the drive circuit 10, the rectifying element 5 is turned on depending on the polarity of each winding N1, Nt of the voltage conversion transformer 3, and energy is stored in the choke coil. At the same time, power is supplied to the outside via the output terminals 2a and 2b.
また、スイッチング素子4がOFFになると、整流素子
5はOFFとなると共に整流素子6がONとなりチョー
クコイル7に貯えたエネルギーを出力端子2a,2aを
介して外部に電力を供給する。Furthermore, when the switching element 4 is turned off, the rectifying element 5 is turned off, and the rectifying element 6 is turned on, so that the energy stored in the choke coil 7 is supplied to the outside via the output terminals 2a, 2a.
この時、電圧はパルス幅変調回路l1で検出されて、パ
ルス幅の変化に変換し、駆動回路10を介してスイッチ
ング素子4のON,OFF比を変化させることにより一
定に保たれる。At this time, the voltage is detected by the pulse width modulation circuit l1, converted into a change in pulse width, and kept constant by changing the ON/OFF ratio of the switching element 4 via the drive circuit 10.
上述したスイッチング・レギュレー夕では、スイッヂン
グ素子4がONからOFFに変化した時、整流素子5は
ONからOFF,整流素子6はOFFからONになる。In the switching regulator described above, when the switching element 4 changes from ON to OFF, the rectifying element 5 changes from ON to OFF, and the rectifying element 6 changes from OFF to ON.
しかしながら、通常では.整流素子5,6にはダイオー
ドが用いられるため、そのOFF時に整流素子5は逆バ
イアス状態にもかかわらず逆回復時間が存在し、その期
間中整流素子5は導通状態にあり、電圧変換用トランス
3のN2巻線は整流素子5,6により短絡状態になる。However, normally. Since diodes are used for the rectifying elements 5 and 6, there is a reverse recovery time even though the rectifying element 5 is in a reverse bias state when it is OFF, and during this period, the rectifying element 5 is in a conductive state and the voltage conversion transformer is The N2 winding No. 3 is short-circuited by the rectifying elements 5 and 6.
その結果、電圧変換用トランス3及びスイッチング素子
4,整流素子5,6の過渡的な損失が増加する。As a result, transient losses in the voltage conversion transformer 3, switching element 4, and rectifying elements 5 and 6 increase.
特に、スイッチング素子4の繰り返し周波数を高くする
ほど、このような過渡時な損失が増加し、電圧変換用ト
ランス3,スイッチング素子4,整流素子5,6に過大
なストレスがかかるという問題がある。In particular, as the repetition frequency of the switching element 4 is increased, such transient loss increases, and there is a problem that excessive stress is applied to the voltage conversion transformer 3, the switching element 4, and the rectifying elements 5 and 6.
本発明はiPJ渡的な損失を防止し、かつ過大なストレ
スを防止したスイッチング・レギュレー夕を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide a switching regulator that prevents iPJ loss and excessive stress.
本発明のスイッチング・レギュレー夕は、電圧変換用ト
ランスの二次側に介挿される整流素子をFET等の整流
素子で構成し、この整流素子を電圧変換用トランスの一
次側に介挿したスイッチング素子と同期してON,OF
F駆動し得るように構成している。The switching regulator of the present invention includes a rectifying element such as an FET as a rectifying element inserted on the secondary side of a voltage converting transformer, and a switching regulator in which this rectifying element is inserted on the primary side of the voltage converting transformer. ON, OFF in sync with
It is configured to be capable of F drive.
〔作用]
この構成では、二次側の整流素子を一次側のスイッチン
グ素子と同期してON,OFF駆動することで、整流素
子の過渡的な損失を防止する。[Operation] In this configuration, the rectifying element on the secondary side is turned ON and OFF in synchronization with the switching element on the primary side, thereby preventing transient loss of the rectifying element.
〔実施例] 次に、本発明を図面を参照して説明する。〔Example] Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の回路図である。図において
、第2図の従来回路と同一部分には同一符号を付してあ
り、その詳細な説明は省略する。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as in the conventional circuit of FIG. 2 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
この実施例では、第2図の構成における整流素子5に代
えて、Nチャネル電界効果トランジスタ(FET)から
なるON,OFF動作型の整流素子13を電圧変換用ト
ランス3の巻線N2に接続し、これを第2駆動回路14
によって駆動するように構成している。また、この第2
駆動回路l4には、絶縁バッファ回路l5を介してパル
ス幅変調回路11に接続し、このパルス幅変調回路路l
1の電気的に絶縁された出力信号によって駆動されるよ
うに構成している。In this embodiment, instead of the rectifying element 5 in the configuration of FIG. 2, an ON/OFF type rectifying element 13 made of an N-channel field effect transistor (FET) is connected to the winding N2 of the voltage conversion transformer 3. , this is connected to the second drive circuit 14
It is configured to be driven by. Also, this second
The drive circuit l4 is connected to the pulse width modulation circuit 11 via an insulated buffer circuit l5, and this pulse width modulation circuit l
The device is configured to be driven by one electrically isolated output signal.
この構成によれば、パルス幅変調回路工1の出力信号に
よって動作する駆動回路10によりスイッチング素子4
がONになると、電圧変換トランス3の巻線N1,Nz
の極性により巻線Ntには↑印の向きに電圧が発生する
。この時、絶縁バッファ一回路15を介してパルス幅変
調回路l1の出力信号によって動作する第2の駆動回路
14によって整流素子13はスイッチング素子3と同期
してONになる。したがって、巻線N2に発生した電圧
は、第2スイッチング素子13,チョークコイル7を介
して2a,2bの出力端子より外部に供給される。According to this configuration, the switching element 4 is operated by the drive circuit 10 operated by the output signal of the pulse width modulation circuit 1.
turns ON, the windings N1 and Nz of the voltage conversion transformer 3
Due to the polarity of , a voltage is generated in the direction of the ↑ mark in the winding Nt. At this time, the rectifying element 13 is turned on in synchronization with the switching element 3 by the second drive circuit 14 operated by the output signal of the pulse width modulation circuit l1 via the insulated buffer circuit 15. Therefore, the voltage generated in the winding N2 is supplied to the outside via the second switching element 13 and the choke coil 7 from the output terminals 2a and 2b.
次に、パルス幅変調回路1lの出力信号によって動作す
る駆動回路10,第2の駆動回路14によってスイッチ
ング素子4と整流素子l3は同期して急速にOFFにな
り、電圧変換用トランス3を介して外部への電圧の供給
はなくなる。このように整流素子13がOFFになると
、チョークコイル7に貯えていたエネルギーは整流素子
6を介して2a,2bの出力端子より外部に供給される
とともに整流素子素子l3及び整流素子6により電圧変
換用トランス3のN2巻線において短絡する期間は殆ど
なくなる.
したがって、電圧変換用トランス3,スイッチング素子
4及び整流素子6及び13の過渡的な損失は殆ど無視で
き、回路の高効率化が期待できる。Next, the switching element 4 and the rectifying element l3 are rapidly turned off in synchronization by the drive circuit 10 and the second drive circuit 14 operated by the output signal of the pulse width modulation circuit 1l. No voltage is supplied to the outside. When the rectifying element 13 is turned off in this way, the energy stored in the choke coil 7 is supplied to the outside from the output terminals 2a and 2b via the rectifying element 6, and the voltage is converted by the rectifying element l3 and the rectifying element 6. There is almost no short-circuit period in the N2 winding of transformer 3. Therefore, the transient losses of the voltage conversion transformer 3, the switching element 4, and the rectifying elements 6 and 13 can be almost ignored, and higher efficiency of the circuit can be expected.
また、スイッチング素子4の繰り返し周波数を高《シて
も、整流素子l3としてスイッチングスピードがダイオ
ードより速いFETを使用しているので、高周波数化に
よる損失の増加はダイオードの使用に比べてかなり少な
いことが期待できる.更に、FETのON状態における
ドレインーソース間の飽和電圧は、電流の増減に応じて
直線的に変化するため抵抗分として考えることができる
.ダイオードの順方向電圧降下をVF、FETのON時
の抵抗分をR DS (ON,、流れる電流をl0とす
る時、vFはほぼ一定値と考えることができるため、次
式、
Vy > I@ ×Ros(oN>
を満足する電流■。の範囲でFETを使用すれば、前述
のI0によって生じる損失をダイオードに比べて少なく
設計することが可能となる。Furthermore, even if the repetition frequency of the switching element 4 is set to a high value, the increase in loss due to the high frequency is considerably smaller than when using a diode, since a FET with a switching speed faster than a diode is used as the rectifier element l3. can be expected. Furthermore, the saturation voltage between the drain and the source in the ON state of the FET changes linearly as the current increases or decreases, so it can be considered as a resistance component. When the forward voltage drop of the diode is VF and the resistance when the FET is ON is R DS (ON, and the flowing current is l0, vF can be considered to be an almost constant value, so the following formula, Vy > I@ If the FET is used within the range of current ■ that satisfies ×Ros(oN>), it becomes possible to design the FET with less loss caused by the above-mentioned I0 than with a diode.
なお、本発明は、スイッチング素子としてバイボーラト
ランジスタを用いても同様の効果を得ることができる.
また、電源電圧の極性.出力電圧の極性等に対しても、
整流素子の挿入位置を適宜変更することにより変更する
ことが可能である。Note that the present invention can obtain similar effects even when a bibolar transistor is used as the switching element.
Also, the polarity of the power supply voltage. Regarding the polarity of the output voltage, etc.
This can be changed by appropriately changing the insertion position of the rectifying element.
更に、整流素子としてのFETは、PチャネルFETで
構成してもよい。Further, the FET as a rectifying element may be a P-channel FET.
以上説明したように本発明は、電圧変換用トランスの二
次側に介挿される整流素子をFET等の整流素子で構成
し、これをスイッチング素子と同期してON,OFF駆
動し得るようにしているので、整流素子の過渡的な損失
を防止し、トランスへの過大なストレスを防止し、高効
率でかつ小型化を図ったスイッチング・レギュレー夕を
得ることができる。As explained above, in the present invention, the rectifying element inserted on the secondary side of the voltage conversion transformer is configured with a rectifying element such as a FET, and this can be turned on and off in synchronization with a switching element. This prevents transient loss in the rectifying element, prevents excessive stress on the transformer, and provides a highly efficient and compact switching regulator.
第1図は本発明のスイッチング・レギュレー夕の一実施
例の回路図、第2図は従来のスイッチング・レギュレー
夕の一例の回路図である。
la,lb・・・入力端子、2a,2b・・・出力端子
、3・・・電圧変換用トランス、4・・・スイッチング
素子、5,6・・・整流素子、7・・・チョークコイル
、8a,8b・・・コンデンサ、9・・・整流素子、1
0・・・駆動回路、11・・・パルス幅変調回路、l2
・・・発振回路、13・・・整流素子(FET)、14
・・・第2駆動回路、l5・・・絶縁バッファ回路。
第2図
4
3
5
7FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a switching regulator according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a conventional switching regulator. la, lb...input terminal, 2a, 2b...output terminal, 3...voltage conversion transformer, 4...switching element, 5, 6...rectifying element, 7...choke coil, 8a, 8b... Capacitor, 9... Rectifying element, 1
0...Drive circuit, 11...Pulse width modulation circuit, l2
...Oscillation circuit, 13... Rectifier element (FET), 14
. . . second drive circuit, l5 . . . insulation buffer circuit. Figure 2 4 3 5 7
Claims (1)
介挿し、二次側に整流素子を介挿し、この二次側から出
力される電圧を検出して前記スイッチング素子の駆動パ
ルス幅を制御するように構成したスイッチング・レギュ
レータにおいて、前記電圧変換用トランスの二次側に介
挿される整流素子をFET等の整流素子で構成し、この
整流素子を前記スイッチング素子と同期してON、OF
F駆動し得るように構成したことを特徴とするスイッチ
ング・レギュレータ。1. A switching element is inserted into the primary side of a voltage conversion transformer, a rectifying element is inserted into the secondary side, and the voltage output from the secondary side is detected to control the drive pulse width of the switching element. In the switching regulator configured as shown in FIG.
A switching regulator characterized in that it is configured to be capable of F drive.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16168389A JPH0327765A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16168389A JPH0327765A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Switching regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0327765A true JPH0327765A (en) | 1991-02-06 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP16168389A Pending JPH0327765A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Switching regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0327765A (en) |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16168389A patent/JPH0327765A/en active Pending
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