JPH05176533A - Transformer system dc-dc converter - Google Patents
Transformer system dc-dc converterInfo
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- JPH05176533A JPH05176533A JP33854391A JP33854391A JPH05176533A JP H05176533 A JPH05176533 A JP H05176533A JP 33854391 A JP33854391 A JP 33854391A JP 33854391 A JP33854391 A JP 33854391A JP H05176533 A JPH05176533 A JP H05176533A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電池数本程度の低電圧
直流電源を電源とし、トランスを用いて昇圧した後、整
流平滑化して、高圧の直流に変換するように構成された
ＤＣ−ＤＣコンバータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a low-voltage DC power supply of several batteries as a power source, boosts the voltage using a transformer, rectifies and smoothes it, and converts it into high-voltage DC. It relates to a DC converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２に従来のトランス方式ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの回路構成を示す。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a circuit configuration of a conventional transformer type DC-DC converter.
【０００３】図において、ＢＡＴは低電圧直流電源とし
ての電池、Ｄ1 は逆流防止ダイオード（逆接続防止
用）、Ｔ1 は高周波トランス、ＮP は高周波トランスＴ
1 の１次巻線、Ｑ1 はスイッチングトランジスタ（ＦＥ
Ｔ）である。電池ＢＡＴと逆流防止ダイオードＤ1 と１
次巻線ＮP とスイッチングトランジスタＱ1 とで閉ルー
プ回路が構成されている。In the figure, BAT is a battery as a low voltage DC power source, D 1 is a reverse current preventing diode (for preventing reverse connection), T 1 is a high frequency transformer, and N P is a high frequency transformer T.
1 of the primary winding, Q 1 is switching transistor (FE
T). Battery BAT and backflow prevention diodes D 1 and 1
The secondary winding N P and the switching transistor Q 1 form a closed loop circuit.
【０００４】Ｕ１はスイッチングトランジスタＱ1 のＯ
Ｎ／ＯＦＦの制御回路、Ｄ2 は制御回路Ｕ１の起動用ダ
イオードであり、起動時において、制御回路Ｕ１の起動
用電源を電池ＢＡＴから起動用ダイオードＤ2 を介して
印加するように構成されている。U1 is an O of the switching transistor Q 1 .
An N / OFF control circuit, D 2 is a starting diode of the control circuit U1, and is configured to apply the starting power source of the control circuit U1 from the battery BAT via the starting diode D 2 at the time of starting. There is.
【０００５】Ｃ1 ，Ｒ1 ，Ｄ3 は１次巻線ＮP に並列接
続のスナバ回路２ａを構成するもので、Ｃ1 はコンデン
サ、Ｒ1 は抵抗、Ｄ3 は整流ダイオードである。ＮR は
高周波トランスＴ1 のリーケージインダクタンス、
Ｄ4 ，Ｃ2 はリーケージインダクタンスＮR とともにル
ープを構成するもので、Ｄ4 はダイオード、Ｃ2 は直流
電源用のコンデンサである。C 1 , R 1 and D 3 form a snubber circuit 2a connected in parallel with the primary winding N P , where C 1 is a capacitor, R 1 is a resistor and D 3 is a rectifying diode. N R is the leakage inductance of the high frequency transformer T 1 ,
D 4 and C 2 form a loop with the leakage inductance N R , D 4 is a diode, and C 2 is a capacitor for a DC power supply.
【０００６】ＮS は高周波トランスＴ1 の２次巻線、Ｄ
5 は２次側の整流ダイオード、Ｃ3 ，Ｃ4 は平滑コンデ
ンサ、４は制御回路Ｕ１へのフィードバックライン、６
は直流出力端子である。ＮS1は高周波トランスＴ1 に設
けた３次巻線、Ｄ6 は整流ダイオード、Ｃ5 は平滑コン
デンサであり、平滑コンデンサＣ5 の出力端子は制御回
路Ｕ１の電源端子に接続されている。すなわち、３次巻
線ＮS1と整流ダイオードＤ6 と平滑コンデンサＣ5 とが
直流発生回路８を構成し、その直流が制御回路Ｕ１に印
加されるようになっている。N S is the secondary winding of the high frequency transformer T 1 , D
5 is a rectifier diode on the secondary side, C 3 and C 4 are smoothing capacitors, 4 is a feedback line to the control circuit U1, and 6
Is a DC output terminal. N S1 is a tertiary winding provided in the high frequency transformer T 1 , D 6 is a rectifying diode, C 5 is a smoothing capacitor, and the output terminal of the smoothing capacitor C 5 is connected to the power supply terminal of the control circuit U1. That is, the tertiary winding N S1 , the rectifying diode D 6, and the smoothing capacitor C 5 form a DC generating circuit 8, and the DC is applied to the control circuit U1.
【０００７】次に、上記構成の従来のトランス方式ＤＣ
−ＤＣコンバータの動作を説明する。Next, the conventional transformer type DC having the above structure
The operation of the DC converter will be described.
【０００８】電池ＢＡＴより起動用ダイオードＤ2 を介
して制御回路Ｕ１に電源が供給され、制御回路Ｕ１がア
クティブとなる。一方、電池ＢＡＴより逆流防止ダイオ
ードＤ1 を介してコンデンサＣ2 に充電が行われ、この
コンデンサＣ2 から高周波トランスＴ1 の１次巻線ＮP
に電圧が印加される。Power is supplied from the battery BAT to the control circuit U1 via the starting diode D 2 , and the control circuit U1 becomes active. On the other hand, charges the capacitor C 2 through a blocking diode D 1 from the battery BAT is performed, the primary winding N P of the high-frequency transformer T 1 from the capacitor C 2
A voltage is applied to.
【０００９】制御回路Ｕ１からのパルス状の制御信号に
よってスイッチングトランジスタＱ1 がＯＮ／ＯＦＦ制
御され、これによって、高周波トランスＴ1 において
は、１次巻線ＮP と２次巻線ＮS ，３次巻線ＮS1に交流
電圧が発生し、１次巻線ＮP と２次巻線ＮS との巻線比
によって２次巻線ＮS 側が昇圧される。その昇圧された
交流電圧が整流ダイオードＤ5 によって整流され、平滑
コンデンサＣ3 ，Ｃ4 によって平滑化され、直流電圧と
なって直流出力端子６より出力される。The switching transistor Q 1 is ON / OFF controlled by a pulse-shaped control signal from the control circuit U1, whereby the primary winding N P and the secondary windings N S , 3 of the high frequency transformer T 1 are controlled. An AC voltage is generated in the secondary winding N S1 , and the secondary winding N S side is boosted according to the winding ratio of the primary winding N P and the secondary winding N S. The boosted AC voltage is rectified by the rectifier diode D 5 , smoothed by the smoothing capacitors C 3 and C 4 , and becomes a DC voltage which is output from the DC output terminal 6.
【００１０】２次側の直流電圧はフィードバックライン
４を介して制御回路Ｕ１にフィードバックされ、２次側
の直流電圧を一定に保つようにスイッチングトランジス
タＱ1 に対するＯＮ／ＯＦＦのタイミングが制御され
る。The DC voltage on the secondary side is fed back to the control circuit U1 via the feedback line 4, and the ON / OFF timing for the switching transistor Q 1 is controlled so as to keep the DC voltage on the secondary side constant.
【００１１】スイッチングトランジスタＱ1 のＯＮ状態
では、コンデンサＣ2 からの電流が１次巻線ＮP ，スイ
ッチングトランジスタＱ1 ，コンデンサＣ2 の経路で流
れる。この間、リーケージインダクタンスＮR にはエネ
ルギーが蓄積される。[0011] In the ON state of the switching transistors Q 1, a current flows from the capacitor C 2 1 winding N P, the switching transistor Q 1, a path of the capacitor C 2. During this time, energy is stored in the leakage inductance N R.
【００１２】スイッチングトランジスタＱ1 がＯＦＦに
切り換えられた瞬間から、リーケージインダクタンスＮ
R に蓄積されたエネルギーがリーケージインダクタンス
ＮR および１次巻線ＮP において図示の矢印の方向の無
効電圧として発現される。このエネルギーは、高周波ト
ランスＴ1 において１次側から２次側への電力伝達に寄
与しないものである。From the moment the switching transistor Q 1 is turned off, the leakage inductance N
The energy stored in R appears in the leakage inductance N R and the primary winding N P as a reactive voltage in the direction of the arrow shown. This energy does not contribute to the power transmission from the primary side to the secondary side in the high frequency transformer T 1 .
【００１３】リーケージインダクタンスＮR に生じたエ
ネルギーは、ダイオードＤ4 ，リーケージインダクタン
スＮR ，コンデンサＣ2 の経路でコンデンサＣ2 に回生
される。１次巻線ＮP で生じたエネルギーは、スナバ回
路２ａにおいて、整流ダイオードＤ3 ，コンデンサ
Ｃ1 ，１次巻線ＮP の経路で循環することで吸収され、
その間に抵抗Ｒ1 によって熱に変換されて消費される。[0013] energy generated in the leakage inductance N R, the diode D 4, leakage inductance N R, is regenerated to the capacitor C 2 through the path of the capacitor C 2. Energy generated by the primary winding N P is the snubber circuit 2a, the rectifying diode D 3, is absorbed by circulating path of the capacitor C 1, transformer primary N P,
Meanwhile, it is converted into heat by the resistor R 1 and consumed.
【００１４】３次巻線ＮS1に発生した交流電圧は整流ダ
イオードＤ6 によって整流され、平滑コンデンサＣ5 に
よって平滑化され、得られた直流電圧が制御回路Ｕ１の
電源電圧として供給される。制御回路Ｕ１は、起動時に
は起動用ダイオードＤ2 を介して電池ＢＡＴから供給さ
れる電圧によって起動されるが、一旦、起動した後は、
３次巻線ＮS1，整流ダイオードＤ6 および平滑コンデン
サＣ5 よりなる直流発生回路８から駆動電圧を供給さ
れ、したがって、起動後においては、制御回路Ｕ１の駆
動のために電池ＢＡＴからまかなう電力は少なくてす
む。The AC voltage generated in the tertiary winding N S1 is rectified by the rectifier diode D 6 and smoothed by the smoothing capacitor C 5 , and the obtained DC voltage is supplied as the power supply voltage of the control circuit U1. The control circuit U1 is activated by the voltage supplied from the battery BAT via the activation diode D 2 at the time of activation, but once activated,
The drive voltage is supplied from the DC generating circuit 8 including the tertiary winding N S1 , the rectifying diode D 6 and the smoothing capacitor C 5 , and therefore, after starting, the power supplied from the battery BAT for driving the control circuit U1 is not supplied. It can be less.
【００１５】そして、このことによって、電池ＢＡＴに
よる入力電圧が電池数本程度の低入力電圧であっても、
トランス方式ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させることが
できるのであり、また、経時的変化によって電池ＢＡＴ
の電圧が低下してきても、動作を継続させることができ
るのである。Due to this, even if the input voltage by the battery BAT is a low input voltage of about several batteries,
It is possible to operate the transformer type DC-DC converter, and the battery BAT can be changed with time.
The operation can be continued even if the voltage of is decreased.
【００１６】以上のように、従来のトランス方式ＤＣ−
ＤＣコンバータにおいては、高周波トランスＴ1 の２次
側に直流発生回路８を設け、ここで得られた電力を制御
回路Ｕ１の駆動電圧として利用しているため、直流電源
として、数本程度の電池ＢＡＴでもよい低電圧直流電源
を可能としている。As described above, the conventional transformer type DC-
In the DC converter, the direct current generating circuit 8 is provided on the secondary side of the high frequency transformer T 1 and the electric power obtained here is used as the drive voltage of the control circuit U 1. Therefore, as a direct current power source, several batteries are used. It enables a low voltage DC power supply which may be BAT.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】ところで、制御回路Ｕ
１で消費される電力をＷ1 、高周波トランスＴ1 の電力
変換効率をηとすると、低電圧直流電源としての電池Ｂ
ＡＴから制御回路Ｕ１に消費される電力は、Ｗ1 ／ηと
なる。つまり、電力変換効率ηが大きいと制御回路Ｕ１
で消費される電力すなわちＤＣ−ＤＣコンバータの自己
消費電力が増加し、逆に、電源としてのＤＣ−ＤＣコン
バータ全体の変換効率が低下することとなる。By the way, the control circuit U
If the power consumed by 1 is W 1 and the power conversion efficiency of the high frequency transformer T 1 is η, the battery B as a low-voltage DC power supply
The power consumed from the AT to the control circuit U1 is W 1 / η. That is, if the power conversion efficiency η is large, the control circuit U1
Power consumed by the DC-DC converter, that is, the self-power consumption of the DC-DC converter increases, and conversely, the conversion efficiency of the entire DC-DC converter as a power source decreases.
【００１８】そして、制御回路Ｕ１の消費電力をまかな
うのに、高周波トランスＴ1 に３次巻線ＮS1を付加して
いるため、高周波トランスＴ1 が大型化している。[0018] Then, to cover the power consumption of the control circuit U1, because it adds a third winding N S1 to the high-frequency transformer T 1, the high-frequency transformer T 1 is are large.
【００１９】また、スイッチングトランジスタＱ1 のＯ
ＦＦ時にリーケージインダクタンスＮR で発生するエネ
ルギーをスナバ回路２ａで吸収し、そのスナバ回路２ａ
において抵抗Ｒ1 によって熱に変換して消費するように
していたため、この回路部分での発熱量が大きくなり、
放熱対策の必要性を引き起こすのであり、このことが小
型化をむずかしくする原因ともなっている。Further, the switching transistor Q 1 has O
The snubber circuit 2a absorbs the energy generated by the leakage inductance N R at the time of FF, and the snubber circuit 2a absorbs the energy.
Since the resistor R 1 converts the heat into heat and consumes it, the amount of heat generated in this circuit portion increases,
This leads to the need for heat dissipation measures, which also makes miniaturization difficult.
【００２０】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、トランス方式ＤＣ−ＤＣコンバータ
としての電力変換効率を改善するとともに、機器の小型
化を図ることを目的とする。The present invention was devised in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the power conversion efficiency as a transformer type DC-DC converter and to downsize the device.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明に係るトランス方
式ＤＣ−ＤＣコンバータは、高周波トランスの１次巻線
に対して電池などの低電圧直流電源と逆流防止ダイオー
ドとスイッチング素子とで閉ループ回路を構成し、前記
スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの制御回路の起動用電
源を前記低電圧直流電源から起動用ダイオードを介して
印加するように構成し、前記高周波トランスのリーケー
ジインダクタンスに蓄積されたエネルギーを前記１次巻
線に並列接続したスナバ回路に吸収するように構成され
たトランス方式ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記ス
ナバ回路に吸収したエネルギーを前記制御回路に対して
その駆動電源として供給するように構成したことを特徴
とするものである。A transformer type DC-DC converter according to the present invention forms a closed loop circuit for a primary winding of a high frequency transformer with a low voltage DC power source such as a battery, a backflow prevention diode and a switching element. It is configured such that the power source for starting the ON / OFF control circuit of the switching element is applied from the low-voltage DC power source through the diode for starting, and the energy stored in the leakage inductance of the high-frequency transformer is In a transformer type DC-DC converter configured to be absorbed by a snubber circuit connected in parallel with a primary winding, the energy absorbed by the snubber circuit is supplied to the control circuit as its driving power source. It is characterized by that.
【００２２】[0022]
【作用】起動時以降に制御回路に対して駆動電源を供給
する源としてスナバ回路を設定してある。このスナバ回
路は、リーケージインダクタンスに蓄積されスイッチン
グ素子のＯＦＦ時に放出されるエネルギーを吸収するも
ので、そのリーケージインダクタンスに蓄積されたエネ
ルギーは高周波トランスにおいて１次側から２次側への
電力伝達に寄与しないものである（従来例においては熱
として放出されていた）。The snubber circuit is set as a source for supplying drive power to the control circuit after starting. This snubber circuit absorbs the energy stored in the leakage inductance and released when the switching element is off. The energy stored in the leakage inductance contributes to the power transfer from the primary side to the secondary side in the high frequency transformer. Not (it was released as heat in the conventional example).
【００２３】そのような本来ならば無効なエネルギーを
制御回路の駆動電源として有効に利用しているのであ
る。従来例では、１次側から２次側に伝達した電力の一
部を使用していたので、低電圧直流電源の使用効率が低
く、ＤＣ−ＤＣコンバータ自体の変換効率も低かったの
であるが、本発明の場合には、上記のとおり無効エネル
ギーを有効に活用するようにしたので、低電圧直流電源
の使用効率が高くなるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ
自体の変換効率も向上するのである。そして、それゆえ
に、電池などの低電圧直流電源がより低電圧でもＤＣ−
ＤＣコンバータの動作が可能となる。換言すれば、低電
圧直流電源の寿命の延長化が図れる。Such originally ineffective energy is effectively used as a drive power source for the control circuit. In the conventional example, since a part of the electric power transmitted from the primary side to the secondary side was used, the use efficiency of the low-voltage DC power supply was low and the conversion efficiency of the DC-DC converter itself was low. In the case of the present invention, since the reactive energy is effectively used as described above, the use efficiency of the low-voltage DC power supply is increased and the conversion efficiency of the DC-DC converter itself is also improved. Therefore, even if the low-voltage DC power source such as a battery has a lower voltage, the DC-
The operation of the DC converter becomes possible. In other words, the life of the low voltage DC power supply can be extended.
【００２４】また、スナバ回路においてエネルギーを消
費するのに、従来例のように熱に変換するのではなく、
上記のとおり制御回路の駆動電圧として消費するから、
スナバ回路における発熱量が大幅に低減され、放熱対策
の必要性も低減できる。加えて、高周波トランスの２次
側に従来例のように３次巻線や整流・平滑のための回路
部品を設ける必要がなくなる。それゆえに、機器全体の
小型化を大いに促進することが可能となる。Further, in order to consume energy in the snubber circuit, instead of converting it into heat as in the conventional example,
Since it is consumed as the drive voltage of the control circuit as described above,
The amount of heat generated in the snubber circuit is greatly reduced, and the need for heat dissipation measures can be reduced. In addition, it is not necessary to provide a tertiary winding or circuit components for rectification / smoothing on the secondary side of the high frequency transformer as in the conventional example. Therefore, the miniaturization of the entire device can be greatly promoted.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明に係るトランス方式ＤＣ−ＤＣ
コンバータの一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Transformer system DC-DC according to the present invention
An embodiment of the converter will be described in detail with reference to the drawings.
【００２６】図１は実施例のトランス方式ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの回路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the transformer type DC-DC converter of the embodiment.
【００２７】低電圧直流電源としての数本程度の電池Ｂ
ＡＴの正極が逆流防止ダイオードＤ1 のアノードに接続
され、その逆流防止ダイオードＤ1 のカソードが高周波
トランスＴ1 における１次巻線ＮP の一端に接続され、
１次巻線ＮP の他端がスイッチング素子としてのＮチャ
ンネル型のＭＯＳ−ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ
1 のドレインに接続され、このスイッチングトランジス
タＱ1 のソースが電池ＢＡＴの負極（グランド電位）に
接続されている。したがって、これら、電池ＢＡＴと逆
流防止ダイオードＤ1 と１次巻線ＮP とスイッチングト
ランジスタＱ1 とが閉ループ回路を構成している。A few batteries B as a low voltage DC power supply
The positive electrode of the AT is connected to the anode of blocking diode D 1, the cathode of the blocking diode D 1 is connected to one end of the primary winding N P in the high-frequency transformer T 1,
The other end of the primary winding N P is an N-channel type MOS-FET (field effect transistor) Q as a switching element.
It is connected to the drain of 1 , and the source of this switching transistor Q 1 is connected to the negative electrode (ground potential) of the battery BAT. Therefore, the battery BAT, the backflow prevention diode D 1 , the primary winding N P, and the switching transistor Q 1 form a closed loop circuit.
【００２８】出力端子がスイッチングトランジスタＱ1
のゲートに接続され、そのゲートに対してスイッチング
トランジスタＱ1 をＯＮ／ＯＦＦ制御するためのパルス
信号を出力する制御回路Ｕ１が設けられている。この制
御回路Ｕ１の駆動電源ラインとしては、その正極側が、
電池ＢＡＴの正極に起動用ダイオードＤ2 を介して接続
され、負極側が電池ＢＡＴの負極に接続されている。The output terminal is the switching transistor Q 1
Is connected to the gate, the control circuit U1 to output a pulse signal for ON / OFF controlling the switching transistor Q 1 is provided for the gate. As the drive power supply line of the control circuit U1, the positive electrode side is
It is connected to the positive electrode of the battery BAT via the starting diode D 2 , and the negative electrode side is connected to the negative electrode of the battery BAT.
【００２９】高周波トランスＴ1 における１次巻線ＮP
の両端間にスナバ回路２が並列に接続されている。この
スナバ回路２は、整流ダイオードＤ3 とコンデンサＣ1
とツェナーダイオードＺＤ1 とからなる。スナバ回路２
には、従来例における抵抗Ｒ1 は用いられておらず、そ
れに代わってツェナーダイオードＺＤ1 が用いられてい
る。Primary winding N P in high frequency transformer T 1
The snubber circuit 2 is connected in parallel between both ends of the. This snubber circuit 2 includes a rectifying diode D 3 and a capacitor C 1
And Zener diode ZD 1 . Snubber circuit 2
Does not use the resistor R 1 in the conventional example, but uses a Zener diode ZD 1 instead.
【００３０】１次巻線ＮP の一端ａを逆流防止ダイオー
ドＤ1 のカソードに接続された側とし、１次巻線ＮP の
他端ｂをスイッチングトランジスタＱ1 のドレインに接
続された側とする。コンデンサＣ1 の一端は１次巻線Ｎ
P の一端ａに接続され、整流ダイオードＤ3 のアノード
は１次巻線ＮP の他端ｂに接続され、コンデンサＣ1 の
他端と整流ダイオードＤ3 のカソードとが互いに接続さ
れている。ツェナーダイオードＺＤ1 のアノードは１次
巻線ＮP の一端ａに接続され、そのカソードはコンデン
サＣ1 と整流ダイオードＤ3 との接続点ｃに接続されて
いる。One end a of the primary winding N P is connected to the cathode of the backflow prevention diode D 1 and the other end b of the primary winding N P is connected to the drain of the switching transistor Q 1. To do. One end of the capacitor C 1 has a primary winding N
It is connected to one end a of P , the anode of the rectifying diode D 3 is connected to the other end b of the primary winding N P , and the other end of the capacitor C 1 and the cathode of the rectifying diode D 3 are connected to each other. The anode of the Zener diode ZD 1 is connected to one end a of the primary winding N P , and its cathode is connected to a connection point c between the capacitor C 1 and the rectifying diode D 3 .
【００３１】そして、スナバ回路２におけるコンデンサ
Ｃ1 と整流ダイオードＤ3 との接続点ｃに逆流防止ダイ
オードＤ7 のアノードが接続され、この逆流防止ダイオ
ードＤ7 のカソードが起動用ダイオードＤ2 のカソード
とともに制御回路Ｕ１の駆動電源ラインの正極側に接続
されている。すなわち、スナバ回路２のコンデンサＣ1
が吸収したエネルギーを制御回路Ｕ１に対してその駆動
電源として供給するように構成してある。The anode of the backflow prevention diode D 7 is connected to the connection point c between the capacitor C 1 and the rectifying diode D 3 in the snubber circuit 2, and the cathode of the backflow prevention diode D 7 is the cathode of the starting diode D 2 . Together with this, it is connected to the positive electrode side of the drive power supply line of the control circuit U1. That is, the capacitor C 1 of the snubber circuit 2
The energy absorbed by is supplied to the control circuit U1 as its driving power source.
【００３２】そのスナバ回路２のコンデンサＣ1 に吸収
されるエネルギーは、高周波トランスＴ1 におけるリー
ケージインダクタンスＮR に蓄積された、高周波トラン
スＴ1 の電力伝達にとっては無効なエネルギーである。
リーケージインダクタンスＮR にカソードが接続された
状態のダイオードＤ4 は、そのアノードが電池ＢＡＴの
負極に接続されている。The energy absorbed by the capacitor C 1 of the snubber circuit 2, stored in the leakage inductance N R in the high-frequency transformer T 1, an invalid energy for the power transfer of the high-frequency transformer T 1.
The diode D 4 whose cathode is connected to the leakage inductance N R has its anode connected to the negative electrode of the battery BAT.
【００３３】高周波トランスＴ1 の２次巻線ＮS の一端
に整流ダイオードＤ5 のアノードが接続され、そのカソ
ードが平滑コンデンサＣ3 ，Ｃ4 の正極と直流出力端子
６とに接続されている。平滑コンデンサＣ3 ，Ｃ4 の負
極は２次巻線ＮS の他端（グランド）に接続されてい
る。直流出力端子６は、フィードバックライン４を介し
て制御回路Ｕ１のフィードバック端子に接続されてい
る。The anode of the rectifier diode D 5 is connected to one end of the secondary winding N S of the high frequency transformer T 1 , and its cathode is connected to the positive electrodes of the smoothing capacitors C 3 and C 4 and the DC output terminal 6. .. The negative electrodes of the smoothing capacitors C 3 and C 4 are connected to the other end (ground) of the secondary winding N S. The DC output terminal 6 is connected to the feedback terminal of the control circuit U1 via the feedback line 4.
【００３４】なお、図２に示した従来例において用いら
れていた３次巻線ＮS1，整流ダイオードＤ6 ，平滑コン
デンサＣ5 からなる直流発生回路８と、コンデンサＣ2
は用いられていない。It should be noted that a DC generating circuit 8 comprising a tertiary winding N S1 , a rectifying diode D 6 and a smoothing capacitor C 5 used in the conventional example shown in FIG. 2 and a capacitor C 2
Is not used.
【００３５】次に、この実施例のトランス方式ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの動作を説明する。Next, the transformer type DC-D of this embodiment
The operation of the C converter will be described.
【００３６】図示しない電源スイッチをＯＮにすると、
電池ＢＡＴから起動用ダイオードＤ2 を介して制御回路
Ｕ１に電源が供給され、制御回路Ｕ１がアクティブとな
る。When a power switch (not shown) is turned on,
Power is supplied from the battery BAT to the control circuit U1 via the starting diode D 2 , and the control circuit U1 becomes active.
【００３７】起動時においては、制御回路Ｕ１に対して
は電池ＢＡＴ側のみから電源が供給される。アクティブ
となった制御回路Ｕ１は、スイッチングトランジスタＱ
1 に対してこれをＯＮ／ＯＦＦ制御するためのパルス信
号を出力する。At the time of startup, power is supplied to the control circuit U1 only from the battery BAT side. The activated control circuit U1 is a switching transistor Q.
A pulse signal for ON / OFF control of 1 is output.
【００３８】スイッチングトランジスタＱ1 のＯＮ時に
は、電池ＢＡＴより、逆流防止ダイオードＤ1 ，１次巻
線ＮP ，スイッチングトランジスタＱ1 ，電池ＢＡＴの
閉ループ回路に電流が流れ、スイッチングトランジスタ
Ｑ1 のＯＦＦ時には、その閉ループ回路で電流が遮断さ
れる。この閉ループ回路での電流のＯＮ／ＯＦＦに伴っ
て、１次巻線ＮP に交流電圧が発生し、これが高周波ト
ランスＴ1 において昇圧され、２次巻線ＮS に昇圧され
た電圧が誘導される。その昇圧された交流電圧が整流ダ
イオードＤ5 によって整流され、平滑コンデンサＣ3 ，
Ｃ4 によって平滑化され、直流電圧となって直流出力端
子６より出力される。When the switching transistor Q 1 is ON, current flows from the battery BAT to the closed loop circuit of the backflow prevention diode D 1 , the primary winding N P , the switching transistor Q 1 and the battery BAT, and when the switching transistor Q 1 is OFF. , The current is cut off in the closed loop circuit. With the ON / OFF of the current in the closed loop circuit, an AC voltage is generated in the primary winding N P , which is boosted in the high frequency transformer T 1 and the boosted voltage is induced in the secondary winding N S. It The boosted AC voltage is rectified by the rectifying diode D 5 , and the smoothing capacitor C 3 ,
It is smoothed by C 4 and becomes a DC voltage which is output from the DC output terminal 6.
【００３９】直流出力端子６に生じる直流電圧はフィー
ドバックライン４を介して制御回路Ｕ１にフィードバッ
クされ、直流出力端子６からの出力電圧を一定に保つよ
うにスイッチングトランジスタＱ1 に対するＯＮ／ＯＦ
Ｆのタイミングやデューティ比が制御される。The DC voltage generated at the DC output terminal 6 is fed back to the control circuit U1 via the feedback line 4, and the ON / OF for the switching transistor Q 1 is controlled so that the output voltage from the DC output terminal 6 is kept constant.
The timing and duty ratio of F are controlled.
【００４０】スイッチングトランジスタＱ1 のＯＮ状態
において、高周波トランスＴ1 のリーケージインダクタ
ンスＮR に、高周波トランスＴ1 の電力伝達に無関係な
エネルギーが蓄積される。このリーケージインダクタン
スＮR に蓄積されたエネルギーは、スイッチングトラン
ジスタＱ1 がＯＦＦに切り換えられた瞬間に、リーケー
ジインダクタンスＮR および１次巻線ＮP に図示の矢印
方向の電圧となって現れる。この電圧による電流は、ス
イッチングトランジスタＱ1 のＯＦＦの瞬間から、スナ
バ回路２に吸収される。[0040] In the ON state of the switching transistors Q 1, the leakage inductance N R of the high-frequency transformer T 1, is independent of energy to the power transfer of the high-frequency transformer T 1 is accumulated. The energy stored in this leakage inductance N R appears as a voltage in the direction of the arrow in the leakage inductance N R and the primary winding N P at the moment when the switching transistor Q 1 is switched OFF. The current due to this voltage is absorbed by the snubber circuit 2 from the moment when the switching transistor Q 1 is turned off.
【００４１】すなわち、１次巻線ＮP から整流ダイオー
ドＤ3 を介してコンデンサＣ1 に充電され、コンデンサ
Ｃ1 と整流ダイオードＤ3 との接続点ｃの電圧が次第に
上昇していく。ただし、その充電電圧は、ツェナーダイ
オードＺＤ1 のツェナー電圧までであり、一定となる。[0041] That is, the primary winding is charged from N P to the capacitor C 1 via the rectifying diode D 3, the voltage at the connection point c between the capacitor C 1 and the rectifier diode D 3 rises gradually. However, the charging voltage is constant up to the Zener voltage of the Zener diode ZD 1 .
【００４２】ツェナーダイオードＺＤ1 のツェナー電圧
ＶZDに制限されたスナバ回路２の接続点ｃの電圧Ｖ
ZDは、逆流防止ダイオードＤ7 を介して制御回路Ｕ１の
駆動電源ラインの正極側に印加されることになる。した
がって、制御回路Ｕ１には、起動用ダイオードＤ2 を介
して電池ＢＡＴから印加される電圧ＶINと、逆流防止ダ
イオードＤ7 を介してスナバ回路２から印加される電圧
ＶZDとの和（ＶIN＋ＶZD）となる。すなわち、リーケー
ジインダクタンスＮR に生じたエネルギーは、制御回路
Ｕ１を駆動するためのエネルギーとして回生されること
になり、有効に利用される。The voltage V at the connection point c of the snubber circuit 2 limited to the Zener voltage V ZD of the Zener diode ZD 1.
ZD is applied to the positive electrode side of the drive power supply line of the control circuit U1 via the backflow prevention diode D 7 . Therefore, to the control circuit U1, the sum of the voltage V IN applied from the battery BAT via the starting diode D 2 and the voltage V ZD applied from the snubber circuit 2 via the backflow prevention diode D 7 (V IN + V ZD ). That is, the energy generated in the leakage inductance N R is regenerated as energy for driving the control circuit U1, and is effectively used.
【００４３】ツェナー電圧ＶZDはかなり高い電圧に設定
することができるため、制御回路Ｕ１に印加される電源
電圧（ＶIN＋ＶZD）のうち、電池ＢＡＴからの印加電圧
ＶINが経時的変化によってかなりの程度低くなっても、
制御回路Ｕ１のアクティブ状態を保つことができる。つ
まり、トランス方式ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧動作
を維持することができる。Since the Zener voltage V ZD can be set to a considerably high voltage, the applied voltage V IN from the battery BAT, out of the power supply voltage (V IN + V ZD ) applied to the control circuit U1, changes with time. Even if it gets quite low,
The active state of the control circuit U1 can be maintained. That is, the low voltage operation of the transformer type DC-DC converter can be maintained.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来無
効なエネルギーであるとして熱として放出されていたリ
ーケージインダクタンスに蓄積のエネルギーを、スイッ
チング素子の制御回路に対する駆動電源として有効に活
用しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率
を高めることができるとともに、電池などの低電圧直流
電源の使用効率を高めて、その寿命を延長化でき、か
つ、ＤＣ−ＤＣコンバータの一層の低電圧動作を可能と
することができる。さらに、スナバ回路での発熱量減少
による放熱対策の必要性も低減し、高周波トランスの２
次側の３次巻線や整流・平滑回路部品の省略によって、
機器の大幅な小型化を図ることができる。As described above, according to the present invention, the energy accumulated in the leakage inductance, which was conventionally released as heat as invalid energy, is effectively utilized as a drive power source for the control circuit of the switching element. Therefore, the power conversion efficiency of the DC-DC converter can be improved, the use efficiency of a low-voltage DC power supply such as a battery can be increased, and the life of the DC-DC converter can be extended. Voltage operation can be enabled. In addition, the need for heat dissipation measures due to the decrease in the amount of heat generated in the snubber circuit is also reduced.
By omitting the secondary winding and rectifying / smoothing circuit parts on the secondary side,
The size of the device can be greatly reduced.
【図１】本発明の一実施例に係るトランス方式ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの回路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a transformer system DC-D according to an embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram which shows the circuit structure of a C converter.
【図２】従来例に係るトランス方式ＤＣ−ＤＣコンバー
タの回路構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a transformer type DC-DC converter according to a conventional example.
２ スナバ回路 ＢＡＴ 電池（低電圧直流電源） Ｄ1 逆流防止ダイオード Ｄ2 起動用ダイオード Ｄ3 整流ダイオード Ｄ5 整流ダイオード Ｄ7 逆流防止ダイオード Ｃ1 コンデンサ Ｃ3 平滑コンデンサ Ｃ4 平滑コンデンサ ＺＤ1 ツェナーダイオード Ｑ1 スイッチングトランジスタ Ｔ1 高周波トランス ＮP １次巻線 ＮS ２次巻線 ＮR リーケージインダクタンス Ｕ１ 制御回路2 Snubber circuit BAT Battery (low voltage DC power supply) D 1 Reverse current prevention diode D 2 Starting diode D 3 Rectification diode D 5 Rectification diode D 7 Reverse current prevention diode C 1 Capacitor C 3 Smoothing capacitor C 4 Smoothing capacitor ZD 1 Zener diode Q 1 Switching transistor T 1 High frequency transformer N P Primary winding N S Secondary winding N R Leakage inductance U1 Control circuit
Claims (1)
などの低電圧直流電源と逆流防止ダイオードとスイッチ
ング素子とで閉ループ回路を構成し、前記スイッチング
素子のＯＮ／ＯＦＦの制御回路の起動用電源を前記低電
圧直流電源から起動用ダイオードを介して印加するよう
に構成し、前記高周波トランスのリーケージインダクタ
ンスに蓄積されたエネルギーを前記１次巻線に並列接続
したスナバ回路で吸収するように構成されたトランス方
式ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記スナバ回路に吸
収したエネルギーを前記制御回路に対してその駆動電源
として供給するように構成したことを特徴とするトラン
ス方式ＤＣ−ＤＣコンバータ。1. A start loop of a control circuit for turning on / off the switching element, the closed loop circuit including a low voltage DC power source such as a battery, a backflow prevention diode, and a switching element for a primary winding of a high frequency transformer. A power supply is configured to be applied from the low voltage DC power supply via a starting diode, and energy stored in a leakage inductance of the high frequency transformer is absorbed by a snubber circuit connected in parallel to the primary winding. In the transformer type DC-DC converter, the transformer type DC-DC converter is configured to supply the energy absorbed in the snubber circuit to the control circuit as a driving power source thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33854391A JPH05176533A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Transformer system dc-dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33854391A JPH05176533A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Transformer system dc-dc converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176533A true JPH05176533A (en) | 1993-07-13 |
Family
ID=18319158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33854391A Pending JPH05176533A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Transformer system dc-dc converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05176533A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2801164A1 (en) * | 1999-11-17 | 2001-05-18 | Dev Ind Et Commercial D Aldim | DC distributor supply point, for group of discharge lamps, has card-based configuration having several power cards, with paralleled outputs, connected to a common control card |
| KR20040031503A (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-13 | 삼성전자주식회사 | Snuber circuit and Switching Mode Power Supply thereof |
| US7203080B2 (en) | 2005-01-06 | 2007-04-10 | Sanken Electric Co., Ltd. | DC converter |
| JP2010073209A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Power Integrations Inc | Power supply and method for managing magnetic flux in the same |
| JP2014014264A (en) * | 2013-08-14 | 2014-01-23 | Rohm Co Ltd | Driving device |
| US8780589B2 (en) | 2009-05-07 | 2014-07-15 | Power Integrations, Inc. | Power system with shared clamp reset |
| WO2021015725A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy-absorbing circuits |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33854391A patent/JPH05176533A/en active Pending
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