JPH0449844A - Dc/dc converter - Google Patents

Dc/dc converter

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JPH0449844A
JPH0449844A JP15872390A JP15872390A JPH0449844A JP H0449844 A JPH0449844 A JP H0449844A JP 15872390 A JP15872390 A JP 15872390A JP 15872390 A JP15872390 A JP 15872390A JP H0449844 A JPH0449844 A JP H0449844A
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flywheel
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Abstract

PURPOSE:To smoothly shift switching operation of a main circuit and a flywheel circuit synchronously by employing an inductance having a square magnetizing characteristic. CONSTITUTION:Switching means Q of a main circuit is controlled to be opened or closed by a control circuit R. Since a positive voltage is applied to the base of a transistor Q3 during a period of closing the means Q, flywheel circuit F switching means Q2 is opened, no current flows to the circuit F, and a capacitor C2 is charged. Then, when the means Q is opened, a current starts to flow through a diode D2 and an inductance SR having square magnetizing characteristic, the inductance SR momentarily operated as a function of a large inductance to generate a reverse voltage. Accordingly, a potential at a point A momentarily becomes a negative potential, the transistor Q3 is opened, and the means Q2 is closed. Thus, the circuit F is shifted between a nonconductive state and a conductive state.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はDC−DCコンバータの改良に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to improvements in DC-DC converters.

特に、そのフライホイール回路の改良に関する。In particular, it relates to improvements in the flywheel circuit.

更に詳しくは、DC−DCコンバータのフライホイール
回路において、電力損失が発生することがなく、しかも
、フライホイール動作に時間遅れが発生することがない
ようにする改良に関する。
More specifically, the present invention relates to an improvement in which power loss does not occur in a flywheel circuit of a DC-DC converter, and time delay does not occur in flywheel operation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来技術に係るDC−DCコンバータの1例の概略構成
図を第4図に示す。
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of an example of a conventional DC-DC converter.

第4図参照 図において、Qは、例えばpチャンネルエンハンスメン
ト型電界効果トランジスタ等のスイッチング手段であり
、Lはインダクタンスであり、Cはキャパシタである。
Referring to FIG. 4, Q is a switching means such as a p-channel enhancement field effect transistor, L is an inductance, and C is a capacitor.

スイッチング手段Qの一次側とキャパシタCの二次側と
の間に直流入力電圧■1が印加され、キャパシタCの両
端の電圧VOが直流出力電圧v0として出力される。R
は制御回路であり、直流出力電圧■。と基準電圧■、と
を入力されて、その偏差電圧ΔVを求め、この偏差電圧
ΔVを零にするようなデユーティ比ΔT/T (第2図
参照)を決定し、このデユーティ比ΔT/Tを実現する
ようにスイッチング手段Qをオン・オフ制御する。D、
はフライホイールダイオードであり、スイッチング手段
Qが閉路している期間に、インダクタンスしに蓄積され
たエネルギーを、スイッチング手段Qが開路している期
間に、負荷に放出する機能を有する。
A DC input voltage (1) is applied between the primary side of the switching means Q and the secondary side of the capacitor C, and the voltage VO across the capacitor C is output as a DC output voltage v0. R
is the control circuit, and the DC output voltage ■. and reference voltage ■, find the deviation voltage ΔV, determine the duty ratio ΔT/T (see Figure 2) that makes this deviation voltage ΔV zero, and calculate this duty ratio ΔT/T. The switching means Q is controlled on and off to achieve this. D.
is a flywheel diode, which has the function of releasing the energy stored in the inductance while the switching means Q is closed to the load while the switching means Q is open.

上記の構成においては、フライホイールダイオードD3
の順方向電圧降下にもとづく電力損失が無視しえないと
云う欠点があるので、第5図に示すDC−DCコンバー
タが開発された。
In the above configuration, the flywheel diode D3
The DC-DC converter shown in FIG. 5 was developed because of the drawback that the power loss due to the forward voltage drop cannot be ignored.

第5図参照 第4図に示す構成と異なるところは、フライホイールダ
イオードD、に替えて、例えばnチャンネルエンハンス
メント型電界効果トランジスタ等のフライホイール用ス
イッチング手段Q4が使用されていることである。そし
て、このフライホイール用スイッチング手段Q4は、制
御回路Rの発生する信号を印加されて、スイッチング手
段Qと逆の開閉動作をなし、スイッチング手段Qが閉路
しているときはフライホイール用スイッチング手段Q、
は開路し、スイッチング手段Qが開路しているときはフ
ライホイール用スイッチング手段Q4は閉路してフライ
ホイール動作をなすものである。
See FIG. 5 The difference from the configuration shown in FIG. 4 is that flywheel switching means Q4, such as an n-channel enhancement field effect transistor, is used in place of the flywheel diode D. The flywheel switching means Q4 is applied with a signal generated by the control circuit R, and performs an opening/closing operation opposite to that of the switching means Q. When the switching means Q is closed, the flywheel switching means Q4 ,
is open, and when the switching means Q is open, the flywheel switching means Q4 is closed to perform flywheel operation.

〔発明が解決しようとする1ilf1)第5図に示す改
良されたDC−DCコンバータにおいては、第4図に示
すDC−DCコンバータに不可避なダイオードの順方向
電圧降下の問題は解消されているが、スイッチング手段
Qの開路からスイッチング手段Q4の閉路への同期的移
行をスムーズに実行することが容易ではない。この同期
的移行を実現することは回路設計的には不可能ではない
が、スイッチング手段Qの蓄積電荷にもとづく動作遅れ
等正確には把握しにくい要素があるため、複雑な回路を
使用しても、なお、2個のスイッチング手段の同期的移
行を完全にスムーズに実行することは容易ではないと云
う欠点が避は難い。
[1ilf1 to be solved by the invention] In the improved DC-DC converter shown in FIG. 5, the problem of forward voltage drop of the diode, which is inevitable in the DC-DC converter shown in FIG. 4, is solved. , it is not easy to smoothly execute the synchronous transition from the open circuit of the switching means Q to the closed circuit of the switching means Q4. Although it is not impossible to achieve this synchronous transition in terms of circuit design, there are factors that are difficult to accurately grasp, such as an operation delay based on the accumulated charge of the switching means Q, so even if a complex circuit is used, However, there is an unavoidable drawback that it is not easy to carry out the synchronous transition of the two switching means completely smoothly.

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、フラ
イホイールダイオードに替えて電界効果トランジスタ等
のスイッチング手段よりなるフライホイール回路が使用
されるDC−DCコンバータにおいて、主回路用のスイ
ッチング手段の動作とフライホイール回路用のスイッチ
ング手段の動作とがスムーズに同期的に移行するように
改良されているDC−DCコンバータを提供することに
ある。
An object of the present invention is to eliminate this drawback, and to provide a DC-DC converter in which a flywheel circuit consisting of a switching means such as a field effect transistor is used instead of a flywheel diode. It is an object of the present invention to provide a DC-DC converter which is improved so that the operation and the operation of switching means for a flywheel circuit smoothly and synchronously transition.

[課題を解決するための手段〕 上記の目的は、スイッチング手段(Q)とインダクタン
ス(L)とキャパシタ(C)との直列回路が、直流入力
電源に接続されており、前記のキャパシタ(C)の両端
の電圧を直流出力電圧(VO)として出力する主回路を
有し、前記の直流出力電圧(VO)と基準電圧(v2)
とを入力されて、その偏差電圧(ΔV)に応答して前記
のスイッチング手段(Q)のデユーティ比(ΔT/T)
を決定して、このデユーティ比(ΔT/T )をもって
前記のスイッチング手段(Q)を制御する制御回路(R
)を有するDC−DCコンバータにおいて、前記のイン
ダクタンス(L)の一次側と前記のキャパシタ(C)の
二次側との間に、前記のインダクタンス(L)の一次側
に接続される角形磁化特性を有するインダクタンス(S
R)とこのインダクタンス(SR)と接続されるダイオ
ード(D3)と第2のスイッチング手段(C2)との並
列回路との直列回路よりなるフライホイール回路(F)
が設けられており、このフライホイール回路(F)には
、前記のスイッチング手段(Q)の閉路に応答して、第
2のキャパシタCC1)を充電すると−もに、前記の第
2のスイッチング手段(C2)の制御電極を前記のキャ
パシタ(C)の二次側と接続して、前記の第2のスイッ
チング手段(Q3)を開路し、また、前記のスイッチン
グ手段(Q)の開路に応答して、前記のインダクタンス
(SR)に流れる電流の変化に起因して瞬間的に発生す
る電圧をもって、前記の充電されている第2のキャパシ
タ(C2)を前記の第2のスイッチング手段(C2)の
制御電極に接続して、前記の第2のスイッチング手段(
Q3)を閉路する、フライホイール回路起動用回路(K
)が設けられており、前記のスイッチング手段(Q)の
開路に応答して、前記のフライホイール回路(F)は、
前記のインダクタンス(L)の蓄積エネルギーを負荷に
放出するようにされてい・るDI、−DCコンバータに
よって達成される。
[Means for Solving the Problem] The above object is such that a series circuit including a switching means (Q), an inductance (L), and a capacitor (C) is connected to a DC input power source, and the capacitor (C) is connected to a DC input power source. It has a main circuit that outputs the voltage across both ends of the DC output voltage (VO) as a DC output voltage (VO), and the DC output voltage (VO) and the reference voltage (v2).
is input, and in response to the deviation voltage (ΔV), the duty ratio (ΔT/T) of the switching means (Q) is changed.
and controls the switching means (Q) using this duty ratio (ΔT/T).
), a rectangular magnetization characteristic connected to the primary side of the inductance (L) between the primary side of the inductance (L) and the secondary side of the capacitor (C). The inductance (S
a flywheel circuit (F) consisting of a series circuit of a parallel circuit of a diode (D3) connected to this inductance (SR) and a second switching means (C2);
The flywheel circuit (F) charges the second capacitor CC1) in response to the closing of the switching means (Q), and also charges the second capacitor CC1) in response to the closing of the switching means (Q). The control electrode of (C2) is connected to the secondary side of said capacitor (C) to open said second switching means (Q3) and to respond to said opening of said switching means (Q). Then, the charged second capacitor (C2) is connected to the second switching means (C2) by a voltage instantaneously generated due to a change in the current flowing through the inductance (SR). said second switching means (
Flywheel circuit starting circuit (K
), and in response to the opening of said switching means (Q), said flywheel circuit (F)
This is achieved by a DI, -DC converter adapted to release the stored energy of said inductance (L) to the load.

さらに、上記いずれの構成においても、フライホイール
回路起動用回路(K)には、前記のインダクタンス(L
)の一次側と前記のキャパシタ(C)の二次側との間に
接続されるダイオード(DI )と前記の第2のキャパ
シタ(C1)との直列回路と、前記の第2のキャパシタ
(C2)の一次側と前記のキャパシタ(C)の二次側と
の間に接続され前記のインダクタンス(L)の一次側の
電圧と前記の角形磁化特性を有するインダクタンス(S
R)とによって制御され、その一次側は前記の第2のス
イッチング手段(C2)の制御電極と接続されている第
3のスイッチング手段(Q3)とを有する回路が使用可
能である。
Furthermore, in any of the above configurations, the flywheel circuit starting circuit (K) includes the inductance (L
) and a series circuit of the second capacitor (C1) and a diode (DI) connected between the primary side of the capacitor (C) and the secondary side of the capacitor (C), and the second capacitor (C2). ) and the secondary side of the capacitor (C), the voltage on the primary side of the inductance (L) and the inductance (S) having the square magnetization characteristic.
It is possible to use a circuit having a third switching means (Q3) controlled by R) and whose primary side is connected to the control electrode of the second switching means (C2).

〔作用〕[Effect]

本発明に係るDC−DCコンバータは、電界効果トラン
ジスタ等のスイッチング手段Q、とダイオードDtとの
並列回路と角形磁化特性を有するインダクタンスSR例
えば可飽和リアクトルとの直列回路をもってフライホイ
ール回路Fを構成し、これに、インダクタンス(L)の
一次側とキャパシタ(C)の二次側との間に接続される
ダイオード(D1)と前記の第2のキャパシタ(C2)
との直列回路と、前記の第2のキャパシタ(C2)の一
次側と前記のキャパシタ(C)の二次側との間に接続さ
れ前記のインダクタンス(L)の一次側の電圧と前記の
角形磁化特性を有するインダクタンス(SR)とによっ
て制御され、その一次側は前記の第2のスイッチング手
段(C2)の制御電極と接続されている第3のスイッチ
ング手段(Q3)とを有するフライホイール回路起動用
回路Kを付加して、主回路のスイッチング手段Qが閉路
しているときは、フライホイール回路の第2のスイッチ
ング手段Qtを開路させておくと−もにその期間に第2
のキャパシタCtに充電しておき、主回路のスイッチン
グ手段Qが開路すると、角形磁化特性を有するインダク
タンスSR例えば可飽和リアクトルに流れはじめる電流
の変化に応答して瞬間的に発生する電圧を利用して、上
記の充電されている第2のキャパシタC1を第2のスイ
ッチング手段Q、に接続して、これを閉路させて、フラ
イホイール回路Fを動作させ、主回路のスイッチング手
段Qが再び閉路すると、第2のスイッチング手段Q、を
開路して、フライホイール回路Fの動作を終了させるも
のである。
In the DC-DC converter according to the present invention, a flywheel circuit F is constituted by a parallel circuit of a switching means Q such as a field effect transistor, a diode Dt, and a series circuit of an inductance SR having square magnetization characteristics, such as a saturable reactor. , and a diode (D1) connected between the primary side of the inductance (L) and the secondary side of the capacitor (C) and the second capacitor (C2).
the voltage on the primary side of the inductance (L) connected between the primary side of the second capacitor (C2) and the secondary side of the capacitor (C), and the voltage on the primary side of the inductance (L); an inductance (SR) having magnetizing properties; and third switching means (Q3), the primary side of which is connected to the control electrode of said second switching means (C2). When the switching means Q of the main circuit is closed, the second switching means Qt of the flywheel circuit is opened.
When the switching means Q of the main circuit is opened, the capacitor Ct is charged, and when the switching means Q of the main circuit is opened, the voltage generated instantaneously in response to a change in the current that starts flowing in the inductance SR having a rectangular magnetization characteristic, for example, a saturable reactor, is used. , the charged second capacitor C1 is connected to the second switching means Q, and this is closed to operate the flywheel circuit F, and when the switching means Q of the main circuit is closed again, The second switching means Q is opened to terminate the operation of the flywheel circuit F.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して、本発明の二つの実施例に係るD
C−DCコンバータについて説明する。
Hereinafter, with reference to the drawings, D according to two embodiments of the present invention.
The C-DC converter will be explained.

芽」」舛 図は、本発明の第1の実施例に係るDC−DCコンバー
タの概略ブロック図である。
1 is a schematic block diagram of a DC-DC converter according to a first embodiment of the present invention.

図において、Qは、例えばPチャンネルエンハンスメン
ト型電界効果トランジスタ等のスイッチング手段であり
、Lはインダクタンスであり、Cはキャパシタである。
In the figure, Q is a switching means such as a P-channel enhancement field effect transistor, L is an inductance, and C is a capacitor.

スイッチング手段Qの一次側とキャパシタCの二次側と
の間に直流入力電圧V1が印加され、キャパシタCの両
端の電圧■。
A DC input voltage V1 is applied between the primary side of the switching means Q and the secondary side of the capacitor C, and the voltage across the capacitor C is .

が直流出力電圧V0として出力される。Rは制御回路で
あり、直流出力電圧v0と基準電圧vlとを入力されて
、その偏差電圧ΔVを求め、この偏差電圧ΔVを零にす
るようなデユーティ比ΔT/T(第2図参照)を決定し
、このデユーティ比ΔT/Tを実現するようにスイッチ
ング手段Qをオン・オフ制御する。前記インダクタンス
Lの一次側に接続される角形磁化特性を有するインダク
タンスSRとこのインダクタンスSRと接続されるダイ
オードDtと第2のスイッチング手段Q。
is output as a DC output voltage V0. R is a control circuit which inputs the DC output voltage v0 and the reference voltage vl, calculates the deviation voltage ΔV, and sets the duty ratio ΔT/T (see Figure 2) to make the deviation voltage ΔV zero. Then, the switching means Q is controlled on/off so as to realize this duty ratio ΔT/T. An inductance SR having a rectangular magnetization characteristic connected to the primary side of the inductance L, a diode Dt connected to the inductance SR, and a second switching means Q.

との並列回路との直列回路をもって構成されるフライホ
イール回路Fと、前記のインダクタンスLの一次側と前
記キャパシタCの二次側との間に接続されるダイオード
D、と前記の第2のキャパシタCt との直列回路と、
前記の第2のキャパシタC2の一次側と前記のキャパシ
タCの二次側との間に接続され前記のインダクタンスL
の一次側の電圧と前記の角形磁化特性を有するインダク
タンスSRとによって制御され、その一次側は前記第2
のスイッチング手段Q、の制御電極と接続されている第
3のスイッチング手段Q、とを有するフライホイール回
路起動用回路にとが本発明の要旨に係る構成要素である
a flywheel circuit F configured with a series circuit with a parallel circuit of the inductance L, a diode D connected between the primary side of the inductance L and the secondary side of the capacitor C, and the second capacitor A series circuit with Ct,
The inductance L is connected between the primary side of the second capacitor C2 and the secondary side of the capacitor C.
and the inductance SR having the square magnetization characteristic, and the primary side of the second
A flywheel circuit starting circuit having a control electrode of the switching means Q and a third switching means Q connected to the control electrode of the switching means Q is a component according to the gist of the present invention.

第2図参照 以下、第2図に示すタイムチャートを参照して、第1図
に概略ブロック図を示す本発明の第1の実施例に係るD
C−DCコンバータの動作を説明する。
Refer to FIG. 2 Hereinafter, referring to the time chart shown in FIG. 2, the D according to the first embodiment of the present invention whose schematic block diagram is shown in FIG.
The operation of the C-DC converter will be explained.

王回路のスイッチング手段Q(本例においては、pチャ
ンネルエンハンスメント型電界効果トランジスタ)が閉
路すると、直流入力電圧V、はインダクタンスLを介し
てキャパシタCと負荷に印加され、キャパシタCを充電
すると−もに、直流出力電圧V。を負荷に与える。直流
出力電圧V。は制御回路Rにも印加されているから、こ
−で、基準電圧V、と比較され、その偏差電圧ΔVに対
応してデユーティ比ΔT/Tを決定し、主回路のスイッ
チング手段Qが、ΔT期間は閉路しくT−ΔT)期間は
開路するように制御されて、基準電圧■、と一致した直
流出力電圧■。が負荷に供給される。
When the switching means Q (in this example, a p-channel enhancement field effect transistor) of the circuit is closed, the DC input voltage V is applied to the capacitor C and the load via the inductance L, and the capacitor C is charged. , the DC output voltage V. is applied to the load. DC output voltage V. Since is also applied to the control circuit R, it is compared with the reference voltage V, and the duty ratio ΔT/T is determined in accordance with the deviation voltage ΔV, and the switching means Q of the main circuit sets ΔT. The DC output voltage (2) is controlled to be closed during the period (T-ΔT) and open during the period (T-ΔT), so that the DC output voltage (2) matches the reference voltage (2). is supplied to the load.

王回路のスイッチング手段Qが閉路している期間には、
npn )ランリスタQ、のベースに正電圧が印加され
てこれが閉路しているので、フライホイール回路Fを構
成する第2のスイッチング手段Q、(本例においては、
nチャンネルエンハンスメント型電界効果トランジスタ
)は開路しており、フライホイール回路FにはtfLは
流れない。
During the period when the switching means Q of the royal circuit is closed,
npn) Since a positive voltage is applied to the base of the run lister Q, which is closed, the second switching means Q, which constitutes the flywheel circuit F (in this example,
The n-channel enhancement field effect transistor) is open, and tfL does not flow through the flywheel circuit F.

しかし、この期間に、第2のキャパシタC7には充電が
なされる。
However, during this period, the second capacitor C7 is charged.

次に、八Tの期間が経過して制御回路Rが動作して、主
回路のスイッチング手段Qが開路すると、キャパシタC
に蓄えられていた電荷とインダクタンスLに磁気的に蓄
えられていたエネルギーとが放出されて、直流出力は引
き続き供給される。
Next, when a period of 8T has elapsed and the control circuit R operates and the switching means Q of the main circuit is opened, the capacitor C
The charge stored in the inductance L and the energy stored magnetically in the inductance L are released, and DC output continues to be supplied.

このとき、インダクタンスLの一次側(図にAをもって
示す点)の電位が低下するので、ダイオードD、と角形
磁化特性を有するインダクタンスSR(本例においては
可飽和リアクトル)とを介して電流が流れ始めるが、角
形磁化特性を有するインダクタンスSRは瞬間的に大き
なインダクタンスとして機能して逆方向電圧を発生する
から、A点の電位は瞬間的に負電位となる。そのため、
npn )ランリスタQ3は開路し、すでに充電されて
いた第2のキャパシタC2の正電位が第2のスイッチン
グ手段Q、のゲートに印加されて、第2のスイッチング
手段Q2は閉路し、フライホイール回路Fが導通状態と
なり、インダクタンスL中に蓄えられていたエネルギー
はこのフライホイール回路Fを介して放出される。そし
て、この状態は、npn )ランリスタQ3が閉路する
まで持続される。
At this time, the potential on the primary side of the inductance L (point A in the figure) decreases, so a current flows through the diode D and the inductance SR (in this example, a saturable reactor) having square magnetization characteristics. To begin with, since the inductance SR having square magnetization characteristics instantaneously functions as a large inductance and generates a reverse voltage, the potential at point A instantaneously becomes a negative potential. Therefore,
npn) The runlister Q3 is opened, and the positive potential of the second capacitor C2, which has already been charged, is applied to the gate of the second switching means Q, and the second switching means Q2 is closed, and the flywheel circuit F becomes conductive, and the energy stored in the inductance L is released via this flywheel circuit F. This state is maintained until the npn) run lister Q3 is closed.

一方、角形磁化特性を有するインダクタンスSRは、僅
少の電流の流入をもって飽和し、その後はインダクタン
スとして機能しないので、フライホイール回路F中に多
大な電力損失が発生することはない。
On the other hand, the inductance SR having the rectangular magnetization characteristic is saturated with the inflow of a small amount of current and does not function as an inductance thereafter, so that no large power loss occurs in the flywheel circuit F.

なお、スイッチング手段Qが開路している期間に、万一
、第2のスイッチング手段Q、が開路するようなことが
あっても、フライホイール回路FはダイオードD8を介
して導通状態に保持されるので、信転性が高い。
Note that even if the second switching means Q should open during the period when the switching means Q is open, the flywheel circuit F will be maintained in a conductive state via the diode D8. Therefore, reliability is high.

また、抵抗R,・R2・Rsはいづれも電流制限用抵抗
であり、回路動作に対して重大な意義は有しない、一方
、ダイオードD4は単なる保護手段であり、これも、回
路動作に重大な影響を及ぼさない。
Furthermore, the resistors R, R2, and Rs are all current-limiting resistors and have no significant significance to the circuit operation.On the other hand, the diode D4 is just a protection means, and this also has no significant significance to the circuit operation. No effect.

Tの期間が完了して、スイッチング手段Qが再び閉路す
ると、当初の状態に復帰するが、この時、第2のスイッ
チング手段Q2は、まだ閉路状態にある。しかし、角形
磁化特性を有するインダクタンスSRは、電流の流れる
方向が逆転する際には大きなインダクタンス値をしめず
ため、角形磁化特性を有するインダクタンスSRの両端
に電圧が発生し、A点の電位が上昇する。そして、その
時にnpn )ランリスタQ3のベースに正電圧が印加
され、npn)ランリスタQ、が閉路することによって
、第2のスイッチング手段Q、が開路することになる。
When the period T is completed and the switching means Q is closed again, the initial state is restored, but at this time the second switching means Q2 is still in the closed state. However, the inductance SR with square magnetization characteristics does not have a large inductance value when the direction of current flow is reversed, so a voltage is generated across the inductance SR with square magnetization characteristics, and the potential at point A increases. do. At that time, a positive voltage is applied to the base of the npn) run lister Q3, and the npn) run lister Q is closed, thereby opening the second switching means Q.

したがって、npn トランジスタQ、が閉路し、第2
のスイッチング手段Q、が開路するまでに、僅かな時間
遅れが生じるが、その期間、第2のスイッチング手段Q
オには、角形磁化特性を有するインダクタンスSRの大
きなインダクタンス値によって制限された僅かな電流し
か流れないため、現実には、何の不利益もともなわない
Therefore, the npn transistor Q, is closed and the second
There is a slight time delay before the second switching means Q opens, but during that period, the second switching means Q
In reality, this does not entail any disadvantages, since only a small current flows through the inductor, which is limited by the large inductance value of the inductance SR, which has square magnetization characteristics.

第1図に示す回路構成のDC−DCコンバータは、以上
に説明したように、スイッチング手段Qの開閉路に自動
的に追従して、フライホイール回路Fが不導通状態・導
通状態相互間に移行し、フライホイール回路Fに順方向
損失もともなわず、スイッチング手段Qの開閉に迅速に
追従してフライホイール動作をなすことができる。
As explained above, the DC-DC converter having the circuit configuration shown in FIG. However, there is no forward loss in the flywheel circuit F, and the flywheel operation can be performed by rapidly following the opening and closing of the switching means Q.

」」し圓 第3図参照 本例と第1例との相違は、スイッチング手段Qが閉路し
ている期間閉路して、フライホイール回路Fを構成する
第2のスイッチング手段Q、のゲート電位を負電位に保
持して、この第2のスイッチング手段Q、を開路させて
おき、スイッチング手段Qが開路している期間開路して
第2のキャパシタC8の電位をフライホイール回路Fを
構成する第2のスイッチング手段Qtのゲートに与えて
、これを閉路するスイッチング手段Q3として、nチャ
ンネルエンハンスメント型電界効果トランジスタが使用
されており、これに関連して、いくらかのマイナーチェ
ンジが施されているのみであり、基本的動作は全く同一
である。
''See Figure 3 The difference between this example and the first example is that the gate potential of the second switching means Q constituting the flywheel circuit F is closed during the period when the switching means Q is closed. The second switching means Q is held at a negative potential and kept open, and is opened during the period when the switching means Q is open to change the potential of the second capacitor C8 to the second switching means Q constituting the flywheel circuit F. An n-channel enhancement type field effect transistor is used as the switching means Q3 for closing the gate of the switching means Qt, and only some minor changes have been made in this connection. The basic operation is exactly the same.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり、本発明に係るDC−DCコンバー
タは、スイッチング手段とインダクタンスとキャパシタ
との直列回路が、直流入力電源に接続されており、前記
のキャパシタの両端の電圧を直流出力電圧として出力す
る主回路を有し、前記の直流出力電圧と基準電圧とを入
力されて、その偏差電圧に応答して前記のスイッチング
手段のデユーティ比を決定して、このデユーティ比をも
って前記のスイッチング手段を制御する制御回路を有す
るDC−DCコンバータにおいて、前記のインダクタン
スの一次側と前記のキャパシタの二次側との間に、前記
のインダクタンスの一次側に接続される角形磁化特性を
有するインダクタンス例えば可飽和リアクトルとこのイ
ンダクタンス例えば可飽和リアクトルと接続されるダイ
オードと第2のスイッチング手段との並列回路との直列
回路よりなるフライホイール回路が設けられており、こ
のフライホイール回路には、前記のスイッチング手段の
閉路に応答して、第2のキャパシタを充電すると\もに
、前記の第2のスイッチング手段を開路し、また、前記
のスイッチング手段の開路に応答して、前記の角形磁化
特性を有するインダクタンス例えば可飽和リアクトルに
流れる電流の変化に起因して瞬間的に発注する電圧をも
って、前記の充電されている第2のキャパシタを使用し
て、前記の第2のスイッチング手段を閉路する、フライ
ホイール回路起動用回路が設けられており、前記のスイ
ッチング手段の開路に応答して、前記のフライホイール
回路は、前記のインダクタンスの蓄積エネルギーを負荷
に放出するようにされているので、フライホイールダイ
オードの順方向電圧鋒下の問題が解消されていることは
云うに及ばず、さらに、主回路用のスイッチング手段の
動作とフライホイール回路用のスイッチング手段の動作
とがスムーズに同期的に移行するように改良されている
As explained above, in the DC-DC converter according to the present invention, a series circuit including a switching means, an inductance, and a capacitor is connected to a DC input power source, and outputs the voltage across the capacitor as a DC output voltage. It has a main circuit, receives the DC output voltage and the reference voltage, determines a duty ratio of the switching means in response to the deviation voltage, and controls the switching means using this duty ratio. In a DC-DC converter having a control circuit, an inductance having a rectangular magnetization characteristic connected to the primary side of the inductance, such as a saturable reactor, is connected between the primary side of the inductance and the secondary side of the capacitor. A flywheel circuit is provided, which is formed by a series circuit of a diode connected to this inductance, for example, a saturable reactor, and a parallel circuit of the second switching means, and this flywheel circuit includes a closed circuit of the switching means. In response, charging the second capacitor also opens said second switching means, and in response to opening said switching means, an inductance having said rectangular magnetization characteristic, e.g. A circuit for starting a flywheel circuit, which closes the second switching means using the charged second capacitor with a voltage instantaneously generated due to a change in the current flowing in the reactor. is provided, and in response to opening of said switching means, said flywheel circuit is adapted to release the stored energy of said inductance to the load, so that the forward voltage of the flywheel diode is increased. It goes without saying that the problem below has been resolved, and furthermore, the operation of the switching means for the main circuit and the operation of the switching means for the flywheel circuit have been improved so that they transition smoothly and synchronously. .

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

第1図は、本発明の第1の実施例に係るDC−DCコン
バータの概略ブロック図である。 第2図は、本発明の第1の実施例に係るDC−DCコン
バータの動作を説明するためのタイムチャートである。 第3図は、本発明の第2の実施例に係るDC−DCコン
バータの概略ブロック図である。 第4図は、従来技術に係るDC−DCコンバータの概略
ブロック図である。 第5図は、従来技術に係る改良されたDC−DCコンバ
ータの概略ブロック図である。 Q・ ・ L ・ ・ C・ ・ ■1 ・ ■o ・ R・ ・ ■1 ・ ΔV ・ T ・ ・ ΔT ・ F ・ ・ SR・ 主回路のスイッチング手段、 主回路のインダクタンス、 主回路のキャパシタ、 ・主回路の直流入力電圧、 ・主回路の直流出力電圧、 主回路の定電圧制御装置、 ・主回路の基準電圧、 ・主回路の偏差電圧、 主回路のチョッパー制御m期、 ・主回路の導通期間、 フライホイール回路、 ・フライホイール回路の角形磁化特性を有するインダク
タンス(可飽和リアク トル)、 Q、・・・フライホイール回路の第2のスイッチング手
段、 D! ・・・フライホイール回路のダイオード、K・・
・フライホイール回路起動用回路、Ct  ・・・フラ
イホイール回路起動用回路の第2のキャパシタ、 D、  ・・・フライホイール回路起動用回路のダイオ
ード、 Q3 ・・・フライホイール回路起動用回路の第3のス
イッチング手段、 R,、R,、R,・・・フライホイール回路起動用回路
の電流制限抵抗、 D4 ・・・フライホイール回路起動用回路の保護用ダ
イオード、 A・・・主回路のインダクタンスLの一次側の点、D、
・・・従来技術に係るDC−DCコンバータのフライホ
イールダイオード、 Q4 ・・・従来技術に係るDC−DCコンバータのフ
ライホイール回路用nチャンネル エンハンスメント型電界効果トランジ スタ。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a DC-DC converter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic block diagram of a DC-DC converter according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic block diagram of a DC-DC converter according to the prior art. FIG. 5 is a schematic block diagram of an improved DC-DC converter according to the prior art. Q・ ・ L ・ ・ C・ ・ ■1 ・ ■o ・ R・ ・ ■1 ・ ΔV ・ T ・ ・ ΔT ・ F ・ ・ SR・ Main circuit switching means, main circuit inductance, main circuit capacitor, ・DC input voltage of the main circuit, - DC output voltage of the main circuit, constant voltage control device of the main circuit, - Reference voltage of the main circuit, - Deviation voltage of the main circuit, chopper control m period of the main circuit, - Continuity of the main circuit Period, flywheel circuit, - inductance (saturable reactor) with rectangular magnetization characteristics of the flywheel circuit, Q, ... second switching means of the flywheel circuit, D! ...Flywheel circuit diode, K...
・Circuit for starting the flywheel circuit, Ct...Second capacitor of the circuit for starting the flywheel circuit, D,...Diode of the circuit for starting the flywheel circuit, Q3...Second capacitor of the circuit for starting the flywheel circuit. 3 switching means, R,, R,, R,... Current limiting resistance of the flywheel circuit starting circuit, D4... Protection diode of the flywheel circuit starting circuit, A... Inductance of the main circuit. Point D on the primary side of L,
... flywheel diode of a DC-DC converter according to the prior art, Q4 ... an n-channel enhancement type field effect transistor for a flywheel circuit of a DC-DC converter according to the prior art.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 [1]スイッチング手段(Q)とインダクタンス(L)
とキャパシタ(C)との直列回路が、直流入力電源に接
続されてなり、前記キャパシタ(C)の両端の電圧を直
流出力電圧(V_O)として出力する主回路を有し、前
記直流出力電圧(V_O)と基準電圧(V_R)とを入
力されて、その偏差電圧(ΔV)に応答して前記スイッ
チング手段(Q)のデューティ比(ΔT/T)を決定し
て該デューティ比(ΔT/T)をもって前記スイッチン
グ手段(Q)を制御する制御回路(R)を有するDC−
DCコンバータにおいて、 前記インダクタンス(L)の一次側と前記キャパシタ(
C)の二次側との間には、前記インダクタンス(L)の
一次側に接続される角形磁化特性を有するインダクタン
ス(SR)と該インダクタンス(SR)と接続されるダ
イオード(D_2)と第2のスイッチング手段(Q_2
)との並列回路との直列回路よりなるフライホィール回
路(F)が設けられ、該フライホィール回路(F)には
、前記スイッチング手段(Q)の閉路に応答して、第2
のキャパシタ(C_2)を充電するとゝもに、前記第2
のスイッチング手段(Q_2)の制御電極を前記キャパ
シタ(C)の二次側と接続して、前記第2のスイッチン
グ手段(Q_2)を開路し、また、前記スイッチング手
段(Q)の開路に応答して、前記インダクタンス(SR
)に流れる電流の変化に起因して瞬間的に発生する電圧
をもって、前記充電されている第2のキャパシタ(C_
2)を前記第2のスイッチング手段(Q_2)の制御電
極に接続して、前記第2のスイッチング手段(Q_2)
を閉路する、フライホィール回路起動用回路(K)が設
けられてなり、 前記スイッチング手段(Q)の開路に応答して、前記フ
ライホィール回路(F)は、前記インダクタンス(L)
の蓄積エネルギーを負荷に放出することを特徴とするD
C−DCコンバータ。 [2]前記角形磁化特性を有するインダクタンス(SR
)は可飽和リアクトルであることを特徴とする請求項[
1]記載のDC−DCコンバータ。 [3]前記フライホィール回路起動用回路(K)は、前
記インダクタンス(L)の一次側と前記キャパシタ(C
)の二次側との間に接続されるダイオード(D_1)と
前記第2のキャパシタ(C_2)との直列回路と、前記
第2のキャパシタ(C_2)の一次側と前記キャパシタ
(C)の二次側との間に接続され前記インダクタンス(
L)の一次側の電圧と前記角形磁化特性を有するインダ
クタンス(SR)とによって制御され、その一次側は前
記第2のスイッチング手段(Q_2)の制御電極と接続
されてなる第3のスイッチング手段(Q_3)とを有す
ることを特徴とする請求項[1]または[2]記載のD
C−DCコンバータ。
[Claims] [1] Switching means (Q) and inductance (L)
and a capacitor (C) are connected to a DC input power source, and have a main circuit that outputs the voltage across the capacitor (C) as a DC output voltage (V_O), and has a main circuit that outputs the voltage across the capacitor (C) as a DC output voltage (V_O). V_O) and reference voltage (V_R) are input, and in response to the deviation voltage (ΔV), the duty ratio (ΔT/T) of the switching means (Q) is determined and the duty ratio (ΔT/T) is determined. a control circuit (R) for controlling the switching means (Q) with a DC-
In the DC converter, the primary side of the inductance (L) and the capacitor (
An inductance (SR) having a square magnetization characteristic connected to the primary side of the inductance (L), a diode (D_2) connected to the inductance (SR), and a second switching means (Q_2
) is provided with a flywheel circuit (F) consisting of a series circuit with a parallel circuit of
The second capacitor (C_2) is charged, and the second capacitor (C_2) is charged.
The control electrode of the switching means (Q_2) is connected to the secondary side of the capacitor (C) to open the second switching means (Q_2) and to respond to the opening of the switching means (Q). Then, the inductance (SR
), the charged second capacitor (C_
2) to the control electrode of the second switching means (Q_2), and the second switching means (Q_2)
A flywheel circuit activation circuit (K) is provided, which closes the inductance (L), and in response to the opening of the switching means (Q), the flywheel circuit (F) closes the inductance (L).
D, which is characterized by releasing the stored energy of
C-DC converter. [2] Inductance (SR
) is a saturable reactor [
1] DC-DC converter described. [3] The flywheel circuit starting circuit (K) includes the primary side of the inductance (L) and the capacitor (C
) and a series circuit of a diode (D_1) and the second capacitor (C_2) connected between the primary side of the second capacitor (C_2) and the secondary side of the capacitor (C). The inductance (
third switching means (L) controlled by the voltage on the primary side of L) and the inductance (SR) having the rectangular magnetization characteristic, the primary side of which is connected to the control electrode of the second switching means (Q_2); D according to claim [1] or [2], characterized in that it has Q_3)
C-DC converter.
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