JPH0357708B2 - - Google Patents

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JPH0357708B2
JPH0357708B2 JP58236877A JP23687783A JPH0357708B2 JP H0357708 B2 JPH0357708 B2 JP H0357708B2 JP 58236877 A JP58236877 A JP 58236877A JP 23687783 A JP23687783 A JP 23687783A JP H0357708 B2 JPH0357708 B2 JP H0357708B2
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JP
Japan
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capacitor
voltage
transistor
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winding
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JP58236877A
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English (en)
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Inventor
Koreyasu Tanyama
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Sanken Electric Co Ltd
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Sanken Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はトランジスタをオン・オフ制御して直
流電圧を定電圧制御又はレベル変換するリンギン
グチヨークコンバータ等の直流−直流変換器に関
し、更に詳細には、改良された過電流防止回路を
有する直流−直流変換器に関する。
従来技術 従来の直流−直流変換器は、第1図に示す如
く、一対の直流電源ライン1,2間に接続された
出力トランス3の1次巻線4と、トランス3の2
次巻線5に接続された整流平滑回路6と、1次巻
線4に直列に接続されたスイツチングトランジス
タ7とを有する。この回路のスイツチングトラン
ジスタ7をオン・オフ制御すれば、これに対応し
た直流出力電圧を出力端子8,9間に得ることが
出来る。ところで、過電流からトランジスタ7等
を保護するために、第1図の従来回路は、トラン
ジスタ7に直列に接続された電流検出用抵抗10
を有し、この抵抗10における電圧降下に基づい
て過電流れ検出された時にスイツチングトランジ
スタ7がオフ制御されるように構成されている。
従つて、スイツチングトランジスタ7を通つて流
れる主電流が電流検出用抵抗10を常に流れ、効
率が悪化した。
発明の目的 そこで、本発明は、主回路に電流検出用抵抗を
接続しないで過電流状態を検出することによつて
効率の向上を図ることが出来る直流−直流変換器
を提供することにある。
発明の構成 上記目的を達成するための本発明は、実施例を
示す符号を参照して説明すると、一対の直流電源
ライン間にトランス3を介して接続されたトラン
ジスタ7と、前記トランス3の出力端子に接続さ
れた整流平滑回路6と、前記整流平滑回路6の出
力電圧を一定にするように前記トランジスタ7を
オン・オフ駆動するための定電圧制御駆動回路
と、前記トランジスタ7のオン時間の長さに対応
した電圧を得るためのオン時間検出用コンデンサ
30と、前記トランス3に電磁結合されたオン時
間検出用巻線29又は13と、前記トランジスタ
7のオン期間に前記オン時間検出用巻線29又は
13に得られる電圧で前記オン時間検出用コンデ
ンサ30を充填するように前記オン時間検出用巻
線29又は13と前記オン検出用コンデンサ30
との間に接続された第1の充電回路と、前記オン
時間検出用コンデンサ30に直列に接続されたバ
イアス用コンデンサ37と、前記トランジスタ7
のオフ時間を検出するために前記トランス3に電
磁結合されたオフ時間検出用巻線36と、前記ト
ランジスタ7のオフ期間に前記オフ時間検出用巻
線36に得られる電圧によつて前記バイアス用コ
ンデンサ37を前記オン時間検出用コンデンサ3
0と逆の極性に充電するように前記オフ時間検出
用巻線36と前記バイアス用コンデンサ37との
間に接続された第2の充電回路と、前記オン時間
検出用コンデンサ30の電圧と前記バイアス用コ
ンデンサ37の電圧との和が所定レベル以上にな
つたことに応答して前記トランジスタ7をオフ制
御する回路とから成る直流−直流変換器に係わる
ものである。
なお、上記定電圧制御駆動回路は、駆動巻線1
3と制御トランジスタ18とホトトランジスタ2
2と発光ダイオード25等で構成し得る。また、
第1充電回路は、ダイオード31、抵抗32,3
3等で構成し得る。また、第2の充電回路はダイ
オード39、抵抗38等で構成し得る。またトラ
ンジスタ7をオフ制御する回路は、トランジスタ
41、ツエナーダイオード40等で構成し得る。
発明の作用効果 本発明によれば、オン時間検出用コンデンサ3
0に直列にバイアス用コンデンサ37が接続さ
れ、バイアス用コンデンサ37は出力電圧に対応
した値に充電される。従つて、負荷短絡等で出力
電圧が低下すると、バイアス用コンデンサ37の
電圧も低下し、オン時間検出用コンデンサ30の
充電電圧を打消す作用も低下する。これにより、
オン時間検出用コンデンサ30の電圧とバイアス
用コンデンサ37の電圧の和が急激に上昇し、ト
ランジスタ7を急速にオフ制御することができ
る。
実施例 次に、第2図を参照して本発明の実施例に係わ
る周波数制御型直流−直流変換器について述べ
る。第2図において、一対の直流電源ライン1,
2間にトランス3の1次巻線4が接続され、2次
巻線5には整流ダイオード11とコンデンサ12
とから成る整流平滑回路が接続されている。スイ
ツチングトランジスタ7は、1次巻線4に直列即
ち下側の直流電源ライン2に直列に接続され、直
流出力端子8,9電圧を一定に保つようにオン・
オフ制御される。13はベース駆動巻線であり、
トランス3の1次巻線4及び2次巻線5に電磁結
合され、且つダイオード14とコンデンサ15と
の並列回路と抵抗16とを介してスイツチングト
ランジスタ7のベース・エミツタ間に接続されて
いる。17は起動抵抗であり、一方の電源ライン
1とスイツチングトランジスタ7のベースとの間
に接続されている。18は定電圧制御用トランジ
スタであり、スイツチングトランジスタ7のベー
ス・エミツタ間に接続されている。なお、このト
ランジスタ18のベースと一方及び他方の電源ラ
イン1,2との間にはバイアス用の抵抗19,2
0がそれぞれ接続され、更にこのベースと他方の
電源ライン2との間に抵抗21とホトトランジス
タ22とコンデンサ23とから成る直列回路が接
続されている。コンデンサ23は電源ライン間の
入力電圧の変動にも拘らずバイアスをほぼ一定に
保つために設けたものであり、この一端と巻線1
3の一端との間に接続された整流ダイオード24
を通して供給されるスイツチングトランジスタ7
のオフ期間の定電圧で充電される。ホトトランジ
スタ22は出力電圧に対応した導通状態となるも
のであり、発光ダイオード25とホトカプラーを
構成するものである。一対の出力端子8,9間に
は抵抗26を介してツエナーダイオード27が接
続され、ツエナーダイオード27の一端と一方の
の出力端子8との間には抵抗28を介して発光ダ
イオード25が接続されている。
29はオン時間検出用巻線であり、トランス3
の1次及び2次巻線4,5に電磁結合されてい
る。30はオン時間検出用コンデンサであり、巻
線29に得られるオン期間の電圧で充電される。
巻線29の一端とコンデンサ30の一端との間に
は整流ダイオード31と抵抗32とが接続され、
コンデンサ30の他端と巻線29の他端との間に
抵抗33が接続されている。34は放電用抵抗で
あり、ダイオード35を介してコンデンサ30に
並列接続されている。
36はオフ期間電圧検出用巻線であり、1次及
び2次巻線4,5に電磁結合されている。37は
オフ期間電圧保持用コンデンサであり、抵抗38
と整流ダイオード39とを介して巻線36に接続
され、且つコンデンサ30に直列に接続されてい
る。
40はツエナーダイオード、41は過電流制御
トランジスタであり、これ等は過電流時にスイツ
チングトランジスタ7のベース電流を遮断するた
めの過電流制回路を構成するものである。このた
め、過電流制御トランジスタ41はスイツチング
トランジスタ7のベース・エミツタ間に接続さ
れ、ツエナーダイオード40はトランジスタ41
のベースとオン時間検出用コンデンサ30の一端
に接続されている。
次に、第2図の回路の動作を説明する。一対の
直流電源ライン1,2を電源に接続すると、起動
抵抗17を通してスイツチングトランジスタ7の
ベース電流が流れ、このトランジスタ7がオンに
なる。スイツチングトランジスタ7のオン期間に
おいては1次巻線4に電源電圧が印加され、これ
に応じてベース駆動巻線13にも電圧が得られ、
ここからスイツチングトランジスタ7にベース電
流IBが供給される。これにより、トランジスタ7
の導通が維持され、コレクタ電流ICは徐々に増大
する。この時、2次巻線5にダイオード11をオ
フに保つ向きに電圧が発生し、エネルギーの放出
が阻止される。しかる後、hFE、IB(但しhFEはトラ
ンジスタ7の電流増幅率)に達し、トランジスタ
7が飽和した時点でコレクタ電流ICの増大が不可
能になり、トランジスタ7が未飽和状態に移行す
る。この結果、1次巻線4の電圧が低下し、ベー
ス電流の低下し、トランジスタ7は急激にオフに
転換する。そして、トランジスタ7のオン期間に
トランス3に蓄えられたエネルギーが、トランジ
スタ7のオフの期間に整流ダイオード11を通し
て放出される。トランス3のエネルギーの放出中
はベース駆動巻線13にトランジスタ7を逆バイ
アスする向きの電圧が発生しているので、トラン
ジスタ7がオンにならないが、エネルギーの放出
が終了すると、トランス3の漏れインダクタンス
等によるリンギングによつてトランジスタ7が再
びオンになる。
定電圧制御駆動回路を構成する発光ダイオード
25は出力電圧に対応した発光状態となり、ホト
トランジスタ22は発光に対応した導通状態とな
る。このため、出力電圧の変化に応じて定電圧制
御トランジスタ18のベース電流が変化し、且つ
コレクタ電流も変化する。例えば、出力電圧が高
くなると、ホトトランジスタ22の抵抗値が下
り、定電圧制御用トランジスタ18のベース電流
及びコレクタ電流が増大し、ベース駆動巻線13
からスイツチングトランジスタ7に供給されるベ
ース電流が減少し、スイツチングトランジスタ7
のコレクタ電流のピーク(hFE・IB)が低くなり、
出力電圧が低下する。出力電圧が基準値よりも低
くなつた場合には、上記の高い場合と逆の動作に
なる。なお、コンデンサ23にはダイオード24
を介してオフ期間の定電圧化された電圧が供給さ
れる。従つて、入力電圧の変動によつて制御トラ
ンジスタ18のベースバイアスが大幅に変動する
ことが抑制される。
2次巻線5の出力側において、電流が増加する
と、スイツチングトランジスタ7のオン時間が長
くなり、スイツチング周波数が低下する。このよ
うに、オン時間が長くなると、オン時間検出用巻
線29に巻数比に基づいて得られる電圧の発生期
間も長くなる。この結果、巻線29、ダイオード
31、抵抗32、コンデンサ30、及び抵抗33
とコンデンサ37との並列回路から成る充電閉回
路によつてコンデンサ30が充電される時間も長
くなり、コンデンサ30の充電電圧も必然的に高
くなる。そして、コンデンサ30の電圧とコンデ
ンサ37の電圧との和電圧がツエナーダイオード
40の降伏電圧とトランジスタ41のベース・エ
ミツタ間の立上り電圧VBEとの和よりも高くなる
と、ツエナーダイオード40が降伏し、トランジ
スタ41がオンになり、スイツチングトランジス
タ7のベース電流は実質上遮断され、スイツチン
グトランジスタ7がオフになつて過電流が阻止さ
れる。
なお、本実施例の回路では、コンデンサ37が
巻線36から与えられるオフ期間の電圧を保持す
るように構成されているので、定電圧制御範囲を
逸脱する電流状態になると、急速にスイツチング
トランジスタ7がオフになる。即ち、定電圧制御
範囲においては、オフ期間に巻線36に定電圧が
得られているが、負荷短絡等が生じると、出力電
圧が低下するため、巻線36の電圧も低下し、更
にコンデンサ37の電圧も低下する。従つて、コ
ンデンサ30の電圧を打ち消す方向性を有するコ
ンデンサ37の電圧の低下により、ツエナーダイ
オード40の印加電圧が急に上昇し、トランジス
タ41も急速にオンになり、スイツチングトラン
ジスタ7が急速にオフに転換する。
上述から明らかな如く、第2図の回路は、電流
検出用の抵抗を使用して電流を検出する代り、巻
線29とコンデンサ30によつてオン時間を検出
し、これに基づいて過電流状態を検出するので、
損失が少くなり、効率が向上する。
変形例 本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形例が可能なものである。
(A) 定電圧制御駆動回路を、第3図に示す如くツ
エナーダイオード42とコンデンサ43とダイ
オード44と抵抗45とから成る回路を巻線1
3とスイツチングトランジスタ7との間に設け
ることによつて構成してもよい。この回路で
は、オフ期間の出力電圧がコンデンサ43に保
持され、これがツエナーダイオード42と比較
され、定電圧化するようにベース電流の一部が
ツエナーダイオード42に分流する。
(B) 定電圧制御回路を、出力電圧検出値と基準電
圧値とを誤差増幅器で比較増幅し、この出力で
第2図のトランジスタ18を制御するように構
成してもよい。また、スイツチングトランジス
タ7のオンの期間にダイオード11がオンにな
るオン・オフ形式の回路にも適用可能である。
更にまた、トランス3による電圧帰還によらず
に、パルス幅制御したベース信号を外部回路か
ら加える他励形式の回路にも適用可能である。
(C) 実施例では、過電流制御回路がツエナーダイ
オード40とトランジスタ41とで構成されて
いるが、これを、コンデンサ30の電圧と基準
電圧とを比較するコンパレータで構成し、コン
パレータの出力でトランジスタ41をオンにな
し、スイツチングトランジスタ7のベース電流
を遮断するようにしてもよい。
(D) 実施例では、ベース駆動巻線13とオン時間
検出巻線29とを独立に設けているが、ベース
駆動巻線13にコンデンサ30等のオン時間検
出回路を接続し、巻線13をオン時間検出巻線
に兼用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流−直流変換器を示す回路
図、第2図は本発明の実施例に係わる直流−直流
変換器を示す回路図、第3図は本発明の変形例に
係わる直流−直流変換器を示す回路図である。 1,2……直流電源ライン、3……トランス、
4……1次巻線、5……2次巻線、6……整流平
滑回路、7……スイツチングトランジスタ、8,
9……出力端子、13……ベース駆動巻線、29
……オン時間検出用巻線、30……オン時間検出
用コンデンサ、36……オフ期間検出用巻線、3
7……電圧保持用コンデンサ、40……ツエナー
ダイオード、41……過電流制御トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一対の直流電源ライン間にトランス3を介し
    て接続されたトランジスタ7と、 前記トランス3の出力端子に接続された整流平
    滑回路6と、 前記整流平滑回路6の出力電圧を一定にするよ
    うに前記トランジスタ7をオン・オフ駆動するた
    めの定電圧制御駆動回路と、 前記トランジスタ7のオン時間の長さに対応し
    た電圧を得るためのオン時間検出用コンデンサ3
    0と、 前記トランス3に電磁結合されたオン時間検出
    用巻線29又は13と、 前記トランジスタ7のオン期間に前記オン時間
    検出用巻線29又は13に得られる電圧で前記オ
    ン時間検出用コンデンサ30を充電するように前
    記オン時間検出用巻線29又は13と前記オン検
    出用コンデンサ30との間に接続された第1の充
    電回路と、 前記オン時間検出用コンデンサ30に直列に接
    続されたバイアス用コンデンサ37と、 前記トランジスタ7のオフ時間を検出するため
    に前記トランス3に電磁結合されたオフ時間検出
    用巻線36と、 前記トランジスタ7のオフ期間に前記オフ時間
    検出用巻線36に得られる電圧によつて前記バイ
    アス用コンデンサ37を前記オン時間検出用コン
    デンサ30と逆の極性に充電するように前記オフ
    時間検出用巻線36と前記バイアス用コンデンサ
    37との間に接続された第2の充電回路と、 前記オン時間検出用コンデンサ30の電圧と前
    記バイアス用コンデンサ37の電圧との和が所定
    レベル以上になつたことに応答して前記トランジ
    スタ7をオフ制御する回路と から成る直流−直流変換器。
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