JPH0638524A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JPH0638524A
JPH0638524A JP18940392A JP18940392A JPH0638524A JP H0638524 A JPH0638524 A JP H0638524A JP 18940392 A JP18940392 A JP 18940392A JP 18940392 A JP18940392 A JP 18940392A JP H0638524 A JPH0638524 A JP H0638524A
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JP
Japan
Prior art keywords
transformer
switching transistor
winding
output
base
Prior art date
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Withdrawn
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JP18940392A
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English (en)
Inventor
Kazuto Watanabe
和人 渡辺
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチングトランジスタを駆動することに
よりトランスに発生したエネルギーを負荷に供給するD
C−DCコンバータにおいて、トランスのコア損を小さ
くし、効率を上げ、また出力のリップルを小さくする。 【構成】 直流電源1からの直流をスイッチングトラン
ジスタ3によりオン,オフしてトランス18の出力巻線
18aに交流を発生させ、この交流をダイオード5によ
り整流して負荷16に供給する。その際、スイッチング
トランジスタ3をトランス18に設けたベース巻線18
bにより駆動し、トランス18の出力巻線18aの交流
エネルギーをこのベース巻線18bを介して負荷側に伝
達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用あるいは民生用
の電子機器に使用されるDC−DCコンバータに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の極性反転型のDC−DCコ
ンバータの構成を示す回路図である。同図において、1
は入力側の直流電源、2はその直流を平滑する平滑用コ
ンデンサ、3は平滑された直流をオン,オフさせてトラ
ンス4に交流を発生させるスイッチングトランジスタ
で、トランス4には出力巻線4aとスイッチングトラン
ジスタ3のベース・エミッタ間に巻回されたベース巻線
4bが設けられている。
【0003】5は上記トランス4に発生した交流を整流
する整流用ダイオード、6,7はスイッチングトランジ
スタ3のベースとトランス4のベース巻線4bとの間に
介装された駆動用コンデンサ及び駆動用抵抗、8はスイ
ッチングトランジスタ3の起動用抵抗、9はスイッチン
グトランジスタ3のエミッタ・ベース間に接続されたダ
イオード、10,11は出力側の直流電圧を分圧する分
圧用抵抗、12は出力制御用トランジスタで、コレクタ
はスイッチングトランジスタ3のベースとダイオード1
3を介して接続され、ベースは分圧用抵抗10と11の
接続点にツェナーダイオード14を介して接続されてい
る。15は整流用ダイオード5で整流された出力側の直
流を平滑する平滑用コンデンサ、16はその平滑された
逆極性の直流が供給される負荷である。
【0004】上記のような構成のDC−DCコンバータ
においては、直流電源1の直流電圧をスイッチングトラ
ンジスタ3により矩形波にし、この矩形波にした電圧を
トランス4によりスイッチングトランジスタ3がオフの
期間に出力側に伝送している。そして、出力側に伝送さ
れた矩形波電圧をダイオード5及びコンデンサ15によ
り直流平滑し、負荷16に供給している。
【0005】ここで、負荷16に直流電圧を供給する
際、その供給電圧を負荷16の必要とする電圧に制御し
なければならない。この制御方法として、上記の回路で
は直流出力電圧を抵抗10,11により分圧し、分圧さ
れた直流電圧の抵抗10側に発生した電圧をトランジス
タ12とツェナーダイオード14により検出しており、
その検出電圧に基づいてトランス4の駆動制御を行い、
必要な負電圧を得ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のDC−DCコンバータにあっては、トラン
スの出力側へのエネルギー伝達部分の巻線の巻数比は
1:1であり、このため、入力電圧が低く、負出力電圧
の高いDC−DCコンバータの場合には、スイッチング
トランジスタのオン期間が長く、オフ期間の短い動作に
なってしまい、コンバータの動作として不利な点が生じ
てしまう。すなわち、スイッチングトランジスタのオン
期間が長く、オフ期間が短いということは、全周期に占
めるオン期間の比率(オンデューティ)が大きくなるこ
とであり、これにより、周波数を一定にしてトランスを
設計した場合、磁束密度が大きくなり、トランスのコア
損が大きく、発熱及び効率の低下があるという問題点が
あった。また、オンデューティが大きいため、オフ期間
に出力側に流れるピーク電流が大きくなり、出力電圧に
大きなリップル電圧が現れるという問題点があった。
【0007】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、トランスのエネルギー伝達部分の巻数
比が1:1であることによって生じるトランスのコア損
が小さく、発熱が低下し、効率が良く、また出力電圧の
リップルが小さく、ノイズの少ないDC−DCコンバー
タを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のDC−DCコン
バータは、次のように構成したものである。
【0009】(1)入力された直流をオン,オフさせて
トランスに交流を発生させるスイッチングトランジスタ
と、そのトランスに発生した交流を整流する整流素子と
を備え、前記スイッチングトランジスタのベース・エミ
ッタ間に巻回した前記トランスのベース巻線の出力によ
り該スイッチングトランジスタを駆動し、そのベース巻
線を介してトランスに発生したエネルギーを負荷側に伝
達するようにした。
【0010】(2)入力された直流をオン,オフさせて
トランスに交流を発生させるスイッチングトランジスタ
と、そのトランスに発生した交流を整流する整流素子と
を備え、前記スイッチングトランジスタのベース・エミ
ッタ間に巻回した前記トランスのベース巻線の出力によ
り該スイッチングトランジスタを駆動し、そのベース巻
線と他の別巻線を介してトランスに発生したエネルギー
を負荷側に伝達するようにした。
【0011】(3)入力された直流をオン,オフさせて
トランスに交流を発生させるスイッチングトランジスタ
と、このスイッチングトランジスタを駆動する駆動回路
と、前記トランスに発生した交流を整流する整流素子と
を備え、前記トランスに設けた出力供給用の別巻線を介
して該トランスに発生したエネルギーを負荷側に伝達す
るようにした。
【0012】
【作用】本発明のDC−DCコンバータにおいては、ス
イッチングトランジスタを駆動するトランスのベース巻
線あるいはこれと他の別巻線を、スイッチングトランジ
スタのオフ時の出力用巻線としてエネルギー伝達用に利
用しているので、スイッチングトランジスタのオンデュ
ーティが小さくなる。
【0013】また、トランスに設けた出力供給用の別巻
線をエネルギー伝達用に利用しているので、同様にスイ
ッチングトランジスタのオンデューティが小さくなる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1実施例によるDC−DC
コンバータの構成を示す回路図であり、図5と同一符号
は同一構成部分を示している。図において、1は直流電
源、2は平滑用コンデンサ、3はスイッチングトランジ
スタ、5は出力側の整流用ダイオード(整流素子)、
6,7は駆動用コンデンサ及び駆動用抵抗、8はスイッ
チングトランジスタ3のコレクタ・ベース間に接続され
た起動用抵抗で、スイッチングトランジスタ3のベース
・エミッタ間にはダイオード9が接続されている。
【0015】10,11は出力電圧を検出するための分
圧用抵抗、12は出力制御用トランジスタで、コレクタ
と上記スイッチングトランジスタ3のベースとの間には
ダイオード13が接続され、ベースと上記分圧用抵抗1
0,11の接続点との間にはツェナーダイオード14が
接続されている。15は出力側の平滑用コンデンサ、1
6は負荷、18は負荷16に負電圧を供給するためのト
ランスで、出力巻線18aと上記スイッチングトランジ
スタ3のベース・エミッタ間に巻回されたベース巻線1
8bを有しており、図5のトランス4に相当するもので
ある。
【0016】次に動作について説明する。直流電源1の
直流電圧が印加されると、起動用抵抗8を通してスイッ
チングトランジスタ3のベースに電流が流れ、スイッチ
ングトランジスタ3のコレクタ・エミッタ間に微小電流
が流れてスイッチングトランジスタ3がオンする。この
スイッチングトランジスタ3がオンすることにより、ト
ランス18のベース巻線18bからコンデンサ6、抵抗
7を通してスイッチングトランジスタ3のベースに駆動
電圧が供給され、負荷16に必要なエネルギー分の電流
がスイッチングトランジスタ3のコレクタ・エミッタ間
に流れる。
【0017】そして、コンデンサ6及び抵抗7の時定数
によりスイッチングトランジスタ3がベース飽和する
と、スイッチングトランジスタ3がオフする。スイッチ
ングトランジスタ3がオフすると、トランス18の出力
巻線18aに蓄えられたエネルギーがダイオード5の向
きに、トランス18のベース巻線18bも利用して負荷
16へ供給される。この供給電圧は、負荷16が必要と
する電圧に制御しなければならないが、負荷16に供給
される出力電圧は抵抗10,11により分圧されて、そ
の抵抗10に発生した電圧をトランジスタ12とツェナ
ーダイオード14により検出して出力制御を行ってい
る。
【0018】ここで、上記実施例では、トランス18の
ベース巻線18bによりスイッチングトランジスタ3を
駆動し、そのベース巻線18bを介してトランス18の
出力巻線18aに発生したエネルギーを負荷側に伝達す
るようにしており、トランス18のベース巻線18bを
利用することで前述のオンデューティを小さくしてい
る。これにより、トランス18のコア損を減らすと同時
に、トランス18のエネルギー伝達部分の巻数比が 1:
1から 1:N(N>1)になって、スイッチングトラン
ジスタ3がオフの期間に出力側に流れるピーク電流を減
らして出力リップル電圧を低減することができる。例え
ば、直流入力電圧2V、出力電圧−5V,50mAの極
性反転型DC−DCコンバータにおいて、トランス18
の巻線18aと18bの巻線比を1:1として従来と比
較した結果、リップル電圧は従来の図5に示すDC−D
Cコンバータの81%、トランスのコア損は従来の79
%となり、かなりの効果があった。
【0019】このように、トランスのエネルギー伝達部
分の巻数比が1:1であることによって生じるトランス
のコア損が小さくなり、発熱が低下し、効率が良くな
る。また、上記のように出力電圧のリップルが小さくな
り、ノイズの少ないDC−DCコンバータを実現するこ
とができる。
【0020】図2は本発明の第2実施例の構成を示す回
路図であり、図1と同一符号は同一構成部分を示してい
る。図中、19は図1のトランス18に相当するトラン
スで、出力巻線19a及びベース巻線19bの他にエネ
ルギー伝達用の別巻線19cを有している。そして、ト
ランス19のベース巻線19bの出力によりスイッチン
グトランジスタ3を駆動し、そのベース巻線19bと他
の別巻線19cを介してトランス19の出力巻線19a
に発生したエネルギーを負荷側に供給するようにしてい
る。その他の構成は図1と同様である。
【0021】上記図2の回路の動作は、図1の回路と同
様であり、スイッチングトランジスタ3のオン,オフに
よりトランス19に交流を発生させ、その交流をダイオ
ード5により整流して負荷16に負電圧を供給してい
る。その際、トランス19のベース巻線19bと別巻線
19cを出力供給用巻線として利用しており、上記実施
例と同様スイッチングトランジスタ3のオンデューティ
を小さくすることができる。したがって、トランス19
のコア損を減らすと同時にスイッチングトランジスタ3
のオフ期間のピーク電流を減らして出力リップル電圧を
低減することができる。
【0022】図3は本発明の第3実施例を示す回路図で
ある。図中、20はスイッチングトランジスタ3のオ
ン,オフにより発生した交流エネルギーをダイオード5
を介して負荷16に供給するトランスで、出力巻線20
aの他に別巻線20bが設けられている。21はスイッ
チングトランジスタ3を駆動する駆動回路、22は出力
電圧を制御する制御回路で、抵抗10,11によって分
圧された出力に基づいて駆動回路21の出力パルスを制
御する。
【0023】上記のように構成された回路において、直
流電源1の直流電圧が印加されると、駆動回路21によ
り負荷16に必要なエネルギー分の電流がスイッチング
トランジスタ3のコレクタ・エミッタ間に流れる。その
後、駆動回路21によりスイッチングトランジスタ3が
オフし、このスイッチングトランジスタ3がオフする
と、トランス20の出力巻線20aに蓄えられたエネル
ギーがダイオード5の向きに、トランス20の別巻線2
0bも利用して負荷16へ供給される。この供給電圧
は、負荷16が必要とする電圧に制御しなければならな
いが、負荷16に供給される出力電圧は抵抗10,11
により分圧され、その抵抗11に発生した電圧を制御回
路22により検出して出力制御を行っている。
【0024】ここで、本実施例においても、トランス2
0の出力巻線20aに発生した交流エネルギーを該トラ
ンス20に設けた出力供給用の別巻線20bを介して負
荷側に伝達しており、スイッチングトランジスタ3のオ
ンデューティを小さくすることができる。したがって、
トランス20のコア損を減らすと同時に、スイッチング
トランジスタ3のオフ期間に流れるピーク電流を減らし
て出力電圧のリップルを小さくすることができる。
【0025】図4は本発明の第4実施例を示す回路図で
ある。本実施例は、負荷に正電圧の出力を供給するよう
にしており、整流用ダイオード5を前述の各回路と逆向
きに接続してある。また、図中17は前述の各実施例の
スイッチングトランジスタ3に相当するスイッチングト
ランジスタで、駆動回路21により駆動される。23は
そのスイッチングにより発生した交流エネルギーをダイ
オード5を介して負荷16に供給するトランスで、出力
巻線23a及びエネルギー伝達用の別巻線23bを有し
ている。その他は図3の回路と同様の構成となってい
る。
【0026】上記図4の回路の動作は、図3の回路と同
様であり、スイッチングトランジスタ17のオン,オフ
によりトランス23に交流を発生させ、その交流をダイ
オード5により整流して負荷16に正電圧を供給してい
る。その際、トランス23の別巻線23bを出力供給用
巻線として利用しており、前述の各実施例と同様スイッ
チングトランジスタ17のオンデューティを小さくする
ことができる。したがって、トランス23のコア損を減
らすと同時に、スイッチングトランジスタ17のオフ期
間のピーク電流を減らして出力リップル電圧を低減する
ことができ、発熱が小さく、効率が良く、またノイズの
少ないDC−DCコンバータを実現することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スイッ
チングトランジスタのオン,オフによりトランスに発生
したエネルギーを、該トランスに設けた巻線を介して負
荷側に伝達するようにしたので、スイッチングトランジ
スタのオンデューティを小さくすることができ、したが
ってトランスのコア損が小さくなり、発熱が小さくなる
という効果があり、また、トランスのエネルギー伝達部
分の巻数比が1:1でなくなるので、スイッチングトラ
ンジスタのオフ期間に出力側に流れるピーク電流を減ら
すことができ、効率が良く、出力電圧のリップルが小さ
く、ノイズが少なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の構成を示す回路図
【図2】 本発明の第2実施例の構成を示す回路図
【図3】 本発明の第3実施例の構成を示す回路図
【図4】 本発明の第4実施例の構成を示す回路図
【図5】 従来例の構成を示す回路図
【符号の説明】
1 直流電源 3,17 スイッチングドンジスタ 5 整流用ダイオード(整流素子) 16 負荷 18,19,20,23 トランス 18a,19a,20a,23a 出力巻線 18b,19b ベース巻線 19c,20b,23b 別巻線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された直流をオン,オフさせてトラ
    ンスに交流を発生させるスイッチングトランジスタと、
    そのトランスに発生した交流を整流する整流素子とを備
    え、前記スイッチングトランジスタのベース・エミッタ
    間に巻回した前記トランスのベース巻線の出力により該
    スイッチングトランジスタを駆動し、そのベース巻線を
    介してトランスに発生したエネルギーを負荷側に伝達す
    ることを特徴とするDC−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 入力された直流をオン,オフさせてトラ
    ンスに交流を発生させるスイッチングトランジスタと、
    そのトランスに発生した交流を整流する整流素子とを備
    え、前記スイッチングトランジスタのベース・エミッタ
    間に巻回した前記トランスのベース巻線の出力により該
    スイッチングトランジスタを駆動し、そのベース巻線と
    他の別巻線を介してトランスに発生したエネルギーを負
    荷側に伝達することを特徴とするDC−DCコンバー
    タ。
  3. 【請求項3】 入力された直流をオン,オフさせてトラ
    ンスに交流を発生させるスイッチングトランジスタと、
    このスイッチングトランジスタを駆動する駆動回路と、
    前記トランスに発生した交流を整流する整流素子とを備
    え、前記トランスに設けた出力供給用の別巻線を介して
    該トランスに発生したエネルギーを負荷側に伝達するこ
    とを特徴とするDC−DCコンバータ。
JP18940392A 1992-07-16 1992-07-16 Dc−dcコンバータ Withdrawn JPH0638524A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002041481A3 (en) * 2000-11-15 2002-10-10 Matsushita Electric Works Ltd Dc-dc converter with reduced input current ripples

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002041481A3 (en) * 2000-11-15 2002-10-10 Matsushita Electric Works Ltd Dc-dc converter with reduced input current ripples
US6719435B2 (en) 2000-11-15 2004-04-13 Matsushita Electric Works, Ltd. Dc-Dc converter with reduced input current ripples

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Effective date: 19991005