JPH05260739A - フォワードコンバータ - Google Patents

フォワードコンバータ

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Publication number
JPH05260739A
JPH05260739A JP5235892A JP5235892A JPH05260739A JP H05260739 A JPH05260739 A JP H05260739A JP 5235892 A JP5235892 A JP 5235892A JP 5235892 A JP5235892 A JP 5235892A JP H05260739 A JPH05260739 A JP H05260739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flywheel
capacitor
fet
diode
flywheel fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP5235892A
Other languages
English (en)
Inventor
Yosuke Shinada
洋介 品田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05260739A publication Critical patent/JPH05260739A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フライホイールFETに流れるリカバリィ電
流の立ち上がりを緩やかにしてフライホイールFETの
損失を低減し、効率の低下を防止する。 【構成】 フォワードコンバータの二次側整流回路にお
いて、主トランス4の二次巻線と並列に、整流器5とフ
ライホイールFET6の直列回路を接続し、フライホイ
ールFET6と並列に出力LCフィルタ11、12を接
続し、また、ダイオード8、コンデンサ9、コイル10
からなるスナバ回路7を設ける。ダイオード8とコンデ
ンサ9の直列回路は、ダイオード8のアノードがフライ
ホイールFET6のドレイン側、コンデンサ9がフライ
ホイールFET6のソース側となるように、フライホイ
ールFET6と並列に接続し、ダイオード8とコンデン
サ9の中点とコンバータ出力の高電位側との間にコイル
10を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次側整流回路にフラ
イホイール電界効果トランジスタを有するフォワードコ
ンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】コンバータには、トランスの使い方によ
って、スイッチング素子がオンのときに入力電力をその
まま出力電力へ伝えるフォワード型(オン−オン型とも
呼ばれる。)と、スイッチング素子がオンのときに入力
電力を蓄え、スイッチング素子がオフのときに出力電力
へ伝えるフライバック型(オン−オフ型とも呼ばれ
る。)がある。
【0003】図5は従来のフォワードコンバータ(フォ
ワード型のコンバータ)の一例を示す。このフォワード
コンバータは、主トランス4を有し、この主トランス4
の一次巻線の一端は一方の入力端子1aに接続され、他
端は主スイッチ3を介して他方の入力端子1bに接続さ
れている。また、入力端子1a、1b間は入力コンデン
サ2を介して接続されている。主トランス4の二次巻線
の一端は整流器5の一端に接続され、この整流器5の他
端は、フライホイール(転流とも言う。)電界効果トラ
ンジスタ(以下、電界効果トランジスタをFETと記
す。)6のドレインに接続されていると共にチョークコ
イル11を介して高電位側の出力端子13aに接続され
ている。主トランス4の他端はフライホイールFET6
のソースに接続されていると共に低電位側の出力端子1
3bに接続されている。また、出力端子13a、13b
間は出力コンデンサ12を介して接続されている。
【0004】フライホイールFET6は例えば図示しな
い駆動回路により主スイッチ3と逆に動作し、チョーク
コイル11に蓄えられたエネルギを主スイッチ3がオフ
のときに出力電力に供給するための電流経路を形成す
る。このフォワードコンバータでは、フライホイールと
なる整流器としてFETを使用している。その理由は、
ダイオード等のように約0.7ボルトのオフセットがな
いのでコンバータの効率が良いためである。
【0005】このフォワードコンバータでは、主スイッ
チ3がオンのときは、整流器5がオン、フライホイール
FET6がオフとなり、出力電流は主トランス4の二次
巻線→整流器5→チョークコイル11→出力端子13
a、13b→主トランス4の二次巻線の経路で流れる。
一方、スイッチ3がオフのときは、整流器5がオフ、フ
ライホイールFET6がオンとなり、出力電流はチョー
クコイル11→出力端子13a、13b→フライホイー
ルFET6→チョークコイル11の経路で流れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来のフォワード
コンバータでは、主スイッチ3とフライホイールFET
6の動作が完全に同期してなく、フライホイールFET
6の動作が主スイッチ3よりも遅れる場合、フライホイ
ールFET6のオンの遅れにより寄生ダイオードに電流
が流れる。図6(a)はフライホイールFET6の電圧
波形を示し、(b)はフライホイールFET6の電流波
形を示す。これらの図からも分かるように、従来は、主
スイッチ3がオフからオンになったときにフライホイー
ルFET6の寄生ダイオードにリカバリィ電流が流れ、
フライホイールFET6に印加される逆電圧が主トラン
ス4のリーケージインダクタンスおよび配線インダクタ
ンスにより過大になると、それだけリカバリィ電流も急
峻に流れ、そのためフライホイールFET6の損失が増
加し、コンバータ効率が低下するという問題点があっ
た。
【0007】そこで本発明の目的は、フライホイールF
ETに流れるリカバリィ電流の立ち上がりを緩やかにし
てフライホイールFETの損失を低減し、効率の低下を
防止することのできるフォワードコンバータを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明のフ
ォワードコンバータは、電圧を変換する主トランスと、
この主トランスの一次側に設けられ、入力電圧をスイッ
チングする主スイッチと、一端が主トランスの二次巻線
の一端に接続された整流器と、一端が主トランスの二次
巻線の他端に接続され、他端が整流器の他端に接続され
たフライホイールFETと、このフライホイールFET
に並列に設けられた出力フィルタと、フライホイールF
ETに印加される逆電圧の変化を緩やかにするスナバ回
路とを備えたものである。
【0009】このフォワードコンバータでは、スナバ回
路により、主スイッチがオフからオンになったときに印
加されるフライホイールFETの逆電圧の立ち上がりが
緩やかになり、フライホイールFETの動作が主スイッ
チよりも遅れる場合に流れるフライホイールFETのリ
カバリィ電流の立ち上がりも緩やかになり、フライホイ
ールFETの損失が低減される。
【0010】請求項2記載の発明のフォワードコンバー
タは、請求項1記載の発明において、スナバ回路が、ダ
イオードのアノードが出力フィルタの入力の高電位側、
コンデンサが低電位側となるようにフライホイールFE
Tと並列に接続されたダイオードとコンデンサの直列回
路と、このダイオードとコンデンサの接続点とコンバー
タの出力の高電位側との間に接続されたコイルとを有す
るものである。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1ないし図4は本発明の一実施例に係る
ものである。
【0012】図1は本実施例のフォワードコンバータを
示す回路部である。本実施例のフォワードコンバータ
は、主トランス4を有し、この主トランス4の一次巻線
の一端は一方の入力端子1aに接続され、他端は主スイ
ッチ3を介して他方の入力端子1bに接続されている。
また、入力端子1a、1b間は入力コンデンサ2を介し
て接続されている。
【0013】主トランス4の二次巻線の一端は整流器5
の一端に接続され、この整流器5の他端は、フライホイ
ールFET6のドレインに接続されていると共にチョー
クコイル11を介して高電位側の出力端子13aに接続
されている。主トランス4の他端はフライホイールFE
T6のソースに接続されていると共に低電位側の出力端
子13bに接続されている。また、出力端子13a、1
3b間は出力コンデンサ12を介して接続されている。
チョークコイル11および出力コンデンサ12によって
出力LCフィルタが構成されている。なお、整流器5は
ダイオードで構成しても良いし、FETで構成しても良
い。
【0014】本実施例では、ダイオード8、コンデンサ
9およびコイル10からなるスナバ回路7を設けてい
る。ダイオード8とコンデンサ9の直列回路は、ダイオ
ード8のアノードがフライホイールFET6のドレイン
側、コンデンサ9がフライホイールFET6のソース側
となるように、フライホイールFET6と並列に接続さ
れている。さらに、ダイオード8とコンデンサ9の中点
とコンバータ出力の高電位側との間にコイル10が接続
されている。
【0015】次に、図2ないし図4を参照して本実施例
の動作について説明する。
【0016】図2は、主スイッチ3がオンのときのフォ
ワードコンバータの電流経路を示す説明図である。この
図に示すように、主スイッチ3がオンのときは、整流器
5がオン、フライホイールFET6がオフし、主トラン
ス4の二次巻線→整流器5→チョークコイル11→出力
端子13a、13b→主トランス4の二次巻線という経
路、および主トランス4の二次巻線→整流器5→ダイオ
ード8→コイル10→出力端子13a、13b→主トラ
ンス4の二次巻線という経路で出力電流が流れる他、主
トランス4の二次巻線→整流器5→ダイオード8→コン
デンサ9→主トランス4の二次巻線という経路でコンデ
ンサ9に充電電流が流れる。
【0017】図4(a)はフライホイールFET6の電
圧波形を示し、(b)はフライホイールFET6の電流
波形を示す。本実施例では、主トランス4のリーケージ
インダクタンスおよび配線インダクタンスにより、主ス
イッチ3がオフからオンになったときにフライホイール
FET6に印加される逆電圧はコンデンサ9により軽減
され、フライホイールFET6の逆電圧の立ち上がりは
図4(a)に示すように緩やかになる。
【0018】ところで、フライホイールFET6の動作
が主スイッチ3よりも遅れる場合、フライホイールFE
T6のオンの遅れによりフライホイールFET6の寄生
ダイオードに電流が流れ、従って主スイッチ3がオフか
らオンになったときにフライホイールFET6の寄生ダ
イオードにリカバリィ電流が流れる。しかしながら、コ
ンデンサ9によりフライホイールFET6の逆電圧の立
ち上がりが緩やかになるため、図4(b)に示すよう
に、リカバリィ電流の立ち上がりも緩やかになり、フラ
イホイールFET6の損失は低減する。従来の回路にお
いては、図6に示すようにフライホイールFET6の逆
電圧、リカバリィ電流の立ち上がりは急峻であり、フラ
イホイールFET6の損失は増大する。
【0019】一方、図3は、主スイッチ3がオフのとき
のフォワードコンバータの電流経路を示す説明図であ
る。この図に示すように、主スイッチ3がオフのとき
は、整流器5がオフ、フライホイールFET6がオンと
なり、チョークコイル11→出力端子13a、13b→
フライホイールFET6→チョークコイル11という経
路、およびコイル10→出力端子13a、13b→コン
デンサ9→コイル10の経路で出力電流が流れる。従っ
て、主スイッチ3がオンのときにコンデンサ9、コイル
10に蓄えられていたエネルギは全て出力に供給され、
損失とならない。
【0020】このように本実施例のフォワードコンバー
タでは、二次側整流回路において、ダイオード8、コン
デンサ9およびコイル10から構成されるスナバ回路7
を備えているので、主スイッチ3がオフからオンになっ
たときに印加されるフライホイールFET6の逆電圧の
立ち上がりが緩やかになり、フライホイールFET6の
動作が主スイッチ3よりも遅れる場合に流れるフライホ
イールFET6のリカバリィ電流の立ち上がりも緩やか
にすることができ、従ってフライホイールFET6の損
失を低減し、コンバータ効率の低下を防ぐことができ
る。
【0021】さらに、主スイッチ3がオンのときにスナ
バ回路7に蓄えられていたエネルギは、主スイッチ3が
オフのときにすべて出力に供給されるので、スナバ回路
7で損失は発生しない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように請求項1または2記
載の発明によれば、フライホイールFETに印加される
逆電圧の変化を緩やかにするスナバ回路を設けたので、
主スイッチがオフからオンになったときに印加されるフ
ライホイールFETの逆電圧の立ち上がりが緩やかにな
り、フライホイールFETの動作が主スイッチよりも遅
れる場合に流れるフライホイールFETのリカバリィ電
流の立ち上がりも緩やかになり、フライホイールFET
の損失を低減でき、効率の低下を防止することができる
という効果がある。
【0023】また、請求項2記載の発明によれば、主ス
イッチがオンのときにスナバ回路のコンデンサおよびコ
イルに蓄えられていたエネルギは、主スイッチがオフの
ときにすべて出力に供給されるので、スナバ回路で損失
が発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のフォワードコンバータを示
す回路部である。
【図2】主スイッチがオンのときの図1の回路における
電流経路を示す説明図である。
【図3】主スイッチがオフのときの図1の回路における
電流経路を示す説明図である。
【図4】一実施例におけるフライホイールFETの電
圧、電流波形を示す波形図である。
【図5】従来のフォワードコンバータの一例を示す回路
部である。
【図6】図5の回路におけるフライホイールFETの電
圧、電流波形を示す波形図である。
【符号の説明】
3 主スイッチ 4 主トランス 5 整流器 6 フライホイールFET 7 スナバ回路 8 ダイオード 9 コンデンサ 10 コイル 11 チョークコイル 12 出力コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧を変換する主トランスと、 この主トランスの一次側に設けられ、入力電圧をスイッ
    チングする主スイッチと、 一端が前記主トランスの二次巻線の一端に接続された整
    流器と、 一端が前記主トランスの二次巻線の他端に接続され、他
    端が前記整流器の他端に接続されたフライホイール電界
    効果トランジスタと、 このフライホイール電界効果トランジスタに並列に設け
    られた出力フィルタと、 前記フライホイール電界効果トランジスタに印加される
    逆電圧の変化を緩やかにするスナバ回路とを具備するこ
    とを特徴とするフォワードコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記スナバ回路は、ダイオードのアノー
    ドが出力フィルタの入力の高電位側、コンデンサが低電
    位側となるようにフライホイール電界効果トランジスタ
    と並列に接続されたダイオードとコンデンサの直列回路
    と、このダイオードとコンデンサの接続点とコンバータ
    の出力の高電位側との間に接続されたコイルとを有する
    ことを特徴とする請求項1記載のフォワードコンバー
    タ。
JP5235892A 1992-03-11 1992-03-11 フォワードコンバータ Pending JPH05260739A (ja)

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