JPH07194104A - 同期整流回路 - Google Patents

同期整流回路

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JPH07194104A
JPH07194104A JP33215393A JP33215393A JPH07194104A JP H07194104 A JPH07194104 A JP H07194104A JP 33215393 A JP33215393 A JP 33215393A JP 33215393 A JP33215393 A JP 33215393A JP H07194104 A JPH07194104 A JP H07194104A
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JP
Japan
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output line
transformer
nmosfet
primary side
control circuit
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Application number
JP33215393A
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English (en)
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Masaki Nishimura
雅貴 西村
Kenichi Ishii
研一 石井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同期整流回路の2次側整流用NMOSFETの
駆動を、制御回路を構成し制御することにより、整流用
NMOSFETの寄生ダイオードの順方向電圧による電
力損失を防止する。 【構成】制御回路1に1次側スイッチ5を駆動する駆動
出力ライン4と同期した信号を出力する同期信号出力ラ
イン6を設け、フォトカプラ10と同期信号入力ライン
13を介して、制御回路16へ同期信号を伝達する。制
御回路16は、同期信号に同期して、駆動出力ライン1
8,19を介し、2次側整流用NMOSFET12,1
7を制御動作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期整流回路に関し、特
に入出力絶縁型スイッチング電源の同期整流回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源の同期整流回路
は、図3に示すように、トランス1とトランス1次側に
接続される1次側スイッチ5、トランス2次側のV2
インにゲートが接続され、ソースが低位側出力端子9ド
レインがV3 ラインに各々接続され、1次側スイッチオ
ン時に2次側に発生する電圧でオンするNMOSFET
12と、トランス2次側のV3 ラインにゲートが接続さ
れソースが低位側出力端子、ドレインがV2 ラインに各
々接続され、1次側スイッチオフ時に2時側に発生する
電圧でオンするNMOSFET17と、2次側平滑コイ
ルL1、2次側平滑用コンデンサC1と、出力電圧Vo
utを検出する検出回路15、検出回路15からの検出
信号を伝達するフォトカプラ11、フォトカプラ11か
らの検出信号を受け、1次側スイッチ5を制御し、出力
電圧Voutを安定化する制御回路1より構成される。
【0003】次に図4のタイミングチャートを用いて動
作を説明する。
【0004】制御回路1が動作し、1次側スイッチ5が
オンしている期間(T2 ,T4 )には、トランスTを介
し1次側から2次側への電力伝送が行なわれる。
【0005】1次側スイッチ5オン次にトランスTの2
次側端子間に発生した電圧が、NMOSFET12をオ
ンし、2次側平滑コイルL1に電磁エネルギーを蓄積し
ながら高位側出力端子8と低位側出力端子9間に、出力
電圧Voutを発生させる。この動作では、NMOSF
ET12がオンしている為、トランスTを介した電力伝
送が可能となる。
【0006】次に、1次側スイッチのオフ期間の説明を
する。1次側スイッチのオフ時には、トランスの励磁エ
ネルギーが放出され、1次側スイッチ5の寄生容量と励
磁エネルギーによる共振電圧TONが発生する(V3
1 ,T3 期間)。この共振電圧は、トランスの2次側
にも伝送され、NMOSFET17をオンし、それと同
時にNMOSFET12をオフする。この動作により、
2次側平滑コイルL1に蓄積された電磁エネルギーはN
MOSFET17を介して、2次側出力として放出され
る。次に共振電圧が1次側入力電圧レベル迄下降すると
(TOFF期間)、トランスTの2次側の出力電位は、
0となり、NMOSFET17はオフし、2次側平滑コ
イルL1 に蓄積された電磁エネルギーは、NMOSFE
T17の寄生ダイオード21を介して、2次側出力とし
て放出される。
【0007】検出回路の動作を説明する。電源の動作に
より、発生した出力電圧Voutは、検出回路15によ
り、あらかじめ設定されている目標値と比較され、検出
信号出力ライン14から、フォトカプラ11を介し、検
出信号入力ライン7から、制御回路1へ伝達される。伝
達された信号を受け、制御回路1が1次側スイッチ5の
オンデューティを制御し出力電圧Voutを安定化す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の同期整流回路で
は、1次側スイッチのオフ期間に2次側平滑コイルに蓄
積された電磁エネルギーを放出する際、整流用のNMO
SFET(2)のオン期間がトランスの励磁エネルギー
と1次側スイッチの寄生容量による共振電圧の発生期間
(TON期間)だけ動作し、TOFF期間は動作しな
い。従ってTOFF期間は寄生ダイオードを介しエネル
ギーを放出する為、寄生ダイオードの順方向電圧によ
る、電力損失が発生し、同期整流回路による変換効率向
上の利点を生かせないという問題点があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の同期整流回路は
1次側スイッチを駆動する駆動出力ラインと駆動出力ラ
インと同期した信号を出力する同期信号出力ラインとを
有する1次側の制御回路と制御回路からの同期信号をフ
ォトカプラ(1)を介して受け、整流用のNMOSFE
Tを1次側スイッチと同期して駆動する2次側制御回路
を備えている。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0011】図1は本発明の一実施例の回路図であり、
図2はそのタイミングチャート図である。制御回路1は
駆動出力ライン4を介して1次側スイッチ5をオンす
る。それと同時に、フォトカプラ10を介して、1次側
スイッチオンに同期した信号を2次側の制御回路16に
伝達する。制御回路16はこの同期信号を受けて駆動出
力ライン18,19を介しMOSFET12をオンに、
NMOSFET17をオフに設定する(T2 ,T4
間)。
【0012】このT2 ,T4 期間ではトランスT2次側
からは、オン状態のNMOSFET12を介し、2次側
平滑コイルL1 に電磁エネルギーを蓄積しながら高位側
出力端子8、低位側出力端子9間に正の出力電圧Vou
tを発生する。次に、制御回路1は、駆動出力ライン4
を介して1次側スイッチ5をオフにすると同時にフォト
カプラ10を介して、1次側スイッチオフに同期した信
号を2次側の制御回路16に伝達する。制御回路16
は、この同期信号を受けて駆動出力ライン18,19を
介し、NMOSFET12をオフに、NMOSFET1
7をオンに設定する(T1 ,T3 期間)。このT1 ,T
3 期間では、2次側平滑コイルL1 に蓄積された電磁エ
ネルギーが、オン状態のNMOSFET12を介して放
出され、高位側出力端子8、低位側出力端子9間に正の
出力電圧Voutを発生する。検出回路15は、出力電
圧Voutをあらかじめ設定されている目標値を比較
し、検出信号をフォトカプラ11を介して1次側の制御
回路1に伝達し、制御回路(1)は1次側スイッチのオ
ンオフデューティーを制御し出力電圧を安定化する。こ
れら一連の動作において、電磁エネルギーの伝送は全て
オン状態のNMOSFET12,17を介して行なわ
れ、電力損失は極めて小さなものとなる。
【0013】図5は本発明の第2実施例の回路図であ
り、図6はそのタイミングチャート図である。
【0014】本実施例は2次側制御回路23による整流
用NMOSFET12,17のオンオフ動作に同期した
信号をフォトカプラ10を介して1次側制御回路22へ
伝達し、1次側スイッチ5を制御するというものであ
る。
【0015】動作について説明する。制御回路23は、
駆動出力ライン18,19を介して、NMOSFET1
2をオンしNMOSFET17をオフにそれぞれ設定す
ると同時に、同期信号出力ライン6とフォトカプラ10
を介してこの同期信号を1次側の同期信号入力ライン1
3に伝達する。これを受けて、制御回路22は駆動出力
ライン4を介して1次側スイッチ5をオンにする
(T2 ,T4 期間)この期間では、オン状態のNMOS
FET12を介し、2次側平滑コイルL1 に電磁エネル
ギーを蓄積しながら高位側出力端子8、低位側出力端子
9間に正の出力電圧Voutを発生する。
【0016】次に制御回路23は駆動出力ライン18,
19を介して、NMOSFET12をオフ、NMOSF
ET17をオンに設定する。同時に、同期信号出力ライ
ン6とフォトカプラ10を介して、1次側の同期信号入
力ライン13にもこの同期信号を伝達する。この同期信
号を受けて、制御回路22は、駆動出力ライン4を介し
て1次側スイッチ5をオフする(T1 ,T3 期間)。こ
の期間では、2次側平滑コイルL1 に蓄積された電磁エ
ネルギーはオン状態のNMOSFET17を介して放出
され、高位側出力端子8、低位側出力端子間9に正の出
力電圧Voutを発生する。
【0017】本実施例は、電磁エネルギーの伝送がいづ
れもオン状態の整流用NMOSFET12又はNMOS
FET17を介して行なわれる為、電力損失は極めて少
ないものとする。
【0018】高位側出力端子8と低位側出力端子9間の
出力電圧Voutを検出し、制御回路23にあらかじめ
設定されている出力電圧Voutの目標値と比較し、そ
の誤動作によってオンオフデューティを制御し、出力電
圧Voutを安定化する2次側制御であり、1次側制御
と比較いて検出信号伝達用のフォトカプラ11が不要に
なっている。
【0019】
【発明の効果】以上説明した様に本発明は、1次側スイ
ッチオフ時の全期間において、整流用NMOSFETを
オンすることが出来る。これにより、1次側励磁エネル
ギーと1次側スイッチの寄生容量による共振波形発生期
間しか整流用NMOSFETをオン出来ず、共振終了後
には、寄生ダイオードを介して電磁エネルギーの伝送が
発生する為に、寄生ダイオードの順方向電圧による電力
損失が大きいという従来技術の欠点を是正することが出
来、変換効率を向上させるという効果を有する。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図。
【図2】図1のタイミングチャート。
【図3】従来のスイッチング電源の回路図。
【図4】図3のタイミングチャート。
【図5】本発明第2実施例の回路図。
【図6】図5のタイミングチャート。
【符号の説明】
1N 入力電圧 Vout 出力電圧 T トランス L1 2次側平滑コイル C1 2次側平滑コンデンサ I1 電流 I2 電流 1 制御回路(1) 2 高位側電源 3 低位側電源 4 FET駆動ライン(1) 5 1次側スイッチ 6 同期信号出力ライン 7 検出信号出力ライン 8 高位側出力端子 9 低位側出力端子 10 フォトカプラ(1) 11 フォトカプラ(2) 12 NMOSFET(1) 13 同期信号出力ライン 14 出力検出信号 15 出力検出回路 16 制御回路(2) 17 NMOSFET(2) 18 FET駆動ライン(2) 19 FET駆動ライン(3) 20 寄生ダイオード 21 寄生ダイオード 22 制御回路(3) 23 制御回路(4)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入出力絶縁型電源の同期整流回路におい
    てトランスと、該トランス1次側の接続される1次側ス
    イッチと、該1次側スイッチが駆動出力ラインを介して
    接続され、該1次側スイッチの駆動と同期した信号を出
    力する同期信号ラインを有し、フォトカプラの受光側と
    接続される1次側制御回路と、該同期信号出力ラインに
    発光側を接続し、受光側を2次側の同期信号入力ライン
    に接続し、該1次側スイッチの駆動と該同期した信号を
    伝達するフォトカプラと、該トランス2次側の一方の出
    力ラインと2次側平滑コイルの接続点にドレインが、低
    位側出力端子にソースが各々接続されるNMOSFET
    と、該トランス2次側のもう一方の出力ラインにドレイ
    ンが、該低位側出力端子にソースが各々接続されるNM
    OSFETと、該NMOSFETのゲートが駆動出力ラ
    インを介し接続され、該NMOSFETのゲートが駆動
    出力ラインを介して接続され、該フォトカプラ(1)の
    受光側が接続される2次側制御回路と、高位側出力端子
    が接続され及び該フォトカプラの発光側が接続される検
    出回路とを備えることを特徴とする同期整流回路。
  2. 【請求項2】 入出力絶縁型電源の同期整流回路におい
    てトランスと、該トランス2次側の一方の出力ラインと
    2次側平滑コイルの接続点にドレインが、低位側出力端
    子にソースが、各々接続されるNMOSFETと、該ト
    ランス2次側のもう一方の出力ラインにドレインが、各
    々接続されるNMOSFETと、該トランス2次側のも
    う一方の出力ラインにドレインが該低位側出力端子にソ
    ースが各々接続されるNMOSFETと、該NMOSF
    ETのゲートが駆動出力ラインを介して接続され、該N
    MOSFETのゲートが駆動出力ラインを介して接続さ
    れ、高位側出力端子、該低位側出力端子と接続され、該
    NMOSFET、該NMOSFETの駆動と同期した信
    号を出力する同期信号出力ラインを有し、フォトカプラ
    の発光側と接続される2次側制御回路と、該同期信号出
    力ラインに発光側を接続し、受光側を1次側の同期信号
    入力ラインに接続し、該NMOSFETと該NMOSF
    ETの駆動と同期した信号を伝達する該フォトカプラ
    と、該トランス1次側に接続される1次側スイッチと、
    該1次側スイッチと駆動出力ラインを介して接続される
    1次側制御回路とを備える事を特徴とする同期整流回
    路。
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