JPH08140345A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JPH08140345A
JPH08140345A JP27274194A JP27274194A JPH08140345A JP H08140345 A JPH08140345 A JP H08140345A JP 27274194 A JP27274194 A JP 27274194A JP 27274194 A JP27274194 A JP 27274194A JP H08140345 A JPH08140345 A JP H08140345A
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JP
Japan
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voltage
converter
diode
converter transformer
fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP27274194A
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English (en)
Inventor
Kiyonori Tominaga
清則 富永
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐圧のスイッチング素子を使用することなく
安価な構成であると共に電力変換効率を向上させたDC
−DCコンバータを提供する。 【構成】スイッチング制御部4の端子4aからFET3
にローレベル「L」の信号SDPを供給する。FET3は
オフ状態とされ、このときコンバータトランス2のリー
ケージインダクタンスによって、トランス2の巻線2A
にスパイク状電圧が発生される。スパイク状電圧をダイ
オード21のアノードに供給する。スパイク状電圧の電
圧値がダイオード21のカソード側電圧VKにダイオー
ド21の順電圧VFを加えた電圧値よりも大きい場合、
スパイクのエネルギーはダイオード21を介しコンデン
サ23に蓄積されると共に抵抗器22を介し負荷回路1
3に供給される。FET3に印加されるスパイク状電圧
を、カソード側電圧VKと順電圧VFを加算した電圧値に
クリップできると共に電力変換効率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直流入力−直流出力
変換装置(以下「DC−DCコンバータ」という)に関
する。
【0002】
【従来の技術】先ず、図3を参照して従来のDC−DC
コンバータの構成について説明する。
【0003】1は直流電源端子である。この直流電源端
子1は、コンバータトランス2の一次巻線2Aおよびス
イッチング素子を構成する電界効果トランジスタ(以下
「FET」という)3のドレイン・ソースの直列回路を
介して接地される。このFET3のゲートはスイッチン
グ制御部4の信号出力端子4aに接続される。
【0004】コンバータトランス2の一次巻線2AとF
ET3の接続点は、抵抗器6とコンデンサ7の直列回路
(以下「スナバ回路」という)8を介して接地される。
【0005】コンバータトランス2の二次巻線2Bの一
端は接地され、その他端は整流用のダイオード11のア
ノード・カソードおよび平滑用のコンデンサ12の直列
回路を介して接地される。そして、ダイオード11とコ
ンデンサ12の接続点は負荷回路13に接続される。ま
た、ダイオード11とコンデンサ12の接続点は抵抗器
14,15の直列回路を介して接地されており、抵抗器
14と抵抗器15の接続点はスイッチング制御部4の信
号入力端子4bに接続される。
【0006】なお、スイッチング制御部4の基準電圧入
力端子4cには基準電圧VREFが供給される。
【0007】次に、図4の信号波形図を使用して、図3
の動作について説明する。
【0008】直流電源端子1に直流電圧Einが供給され
て、時点t1でスイッチング制御部4の信号出力端子4
aからハイレベル「H」の信号SDP(図4A)がFET
3のゲートに供給されると、FET3はオン状態とされ
る。FET3がオン状態とされると、コンバータトラン
ス2の一次巻線2Aに直流電圧Einとほぼ等しい電圧が
印加されて、一次巻線2Aには電流I1(図4B)が流
れ出す。
【0009】また、FET3がオン状態となるとき、コ
ンバータトランス2の二次巻線2Bに接続されたダイオ
ード11には逆方向に電圧がかかり、ダイオード11に
は電流は流れない。そのため、FET3の負荷は、コン
バータトランス2の一次巻線2Aのインダクタンス分だ
けとなり、電流I1は直線的に増加する。
【0010】次に、時点t2でローレベル「L」の信号
SDP(図4A)がFET3のゲートに供給されると、F
ET3はオフ状態とされる。このFET3がオフ状態と
されると、FET3のオン期間にコンバータトランス2
に蓄積されたエネルギーは、磁束の変化率が負となって
放出されるので、コンバータトランス2の各巻線には
「・」マーク側を負とする電圧が発生する。このとき、
コンバータトランス2の二次巻線2Bに接続されている
ダイオード11には、直線的に減少する電流I2(図4
C)が流れ始める。
【0011】その後、コンバータトランス2に蓄積され
たエネルギーの放出が完了して時点t3で電流I2が0と
なると、コンバータトランス2内の磁束の変化がなくな
り、コンバータトランス2の二次巻線2Bでは矩形波の
電圧VB(図4D)が得られる。
【0012】この電圧VBがダイオード11およびコン
デンサ12によって整流平滑されることにより、ダイオ
ード11とコンデンサ12の接続点で定電圧化された電
圧が得られる。この定電圧化された電圧が、抵抗器14
と抵抗器15の抵抗値の比でもって分圧されて、比較電
圧VMとしてスイッチング制御部4の信号入力端子4b
に供給される。
【0013】スイッチング制御部4では、信号入力端子
4bに供給された比較電圧VMと基準電圧入力端子4c
に供給された基準電圧VREFが比較されて、比較電圧VM
と基準電圧VREFが一致するように信号出力端子4aか
ら出力される信号SDPのハイレベル「H」の期間とロー
レベル「L」の期間のデューティ比が可変される。この
ため、ダイオード11とコンデンサ12の接続点は所定
の電圧Eoutとされると共に、この電圧は負荷回路13
に供給される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、FET3の
オン期間中にコンバータトランス2に蓄積されたエネル
ギーは、コンバータトランス2のリーケージインダクタ
ンスのためにダイオード11を介して負荷回路側に全て
転送されない。このため、この転送されないエネルギー
によって一次巻線2Aにスパイク状電圧が発生される。
【0015】このスパイク状電圧は、一次巻線2AとF
ET3の接続点に接続されたスナバ回路8で抑制され
る。しかし、抵抗器6の抵抗値とコンデンサ7の容量を
大きくすることにより、このスパイクのエネルギーを全
て吸収してスパイク状電圧を完全に抑制すると、FET
3のドレイン・ソース間に加えられる電圧VDSはリンギ
ングを生じてしまう。このため、抵抗器6の抵抗値とコ
ンデンサ7の容量を大きくすることができず、スパイク
状電圧を含む電圧VDS(図4E)がFET3のドレイン
・ソース間に印加されるので、高価な高耐圧FETが必
要とされていた。
【0016】そこで、この発明では、高耐圧のスイッチ
ング素子を使用することなく安価な構成であると共に電
力変換効率を向上させたDC−DCコンバータを提供す
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るD
C−DCコンバータは、直流電源がコンバータトランス
の一次巻線およびスイッチング素子の直列回路に接続さ
れ、コンバータトランスの二次巻線には出力電圧を得る
整流平滑回路が接続されるDC−DCコンバータであっ
て、コンバータトランスの一次巻線およびスイッチング
素子の接続点と整流平滑回路の出力端子の間にコンバー
タトランスの一次巻線およびスイッチング素子の接続点
の電圧を所定のレベルにクリップする電圧クリップ手段
を有するものである。
【0018】請求項2の発明に係るDC−DCコンバー
タは、請求項1のDC−DCコンバータにおいて、電圧
クリップ手段でクリップされたエネルギーを整流平滑回
路の出力端子側に供給するエネルギー供給手段を設ける
ものである。
【0019】
【作用】請求項1の発明においては、直流電源がコンバ
ータトランスの一次巻線とスイッチング制御手段が接続
されたスイッチング素子の直列回路に接続され、コンバ
ータトランスの二次巻線には出力電圧を得る整流平滑回
路が接続されるDC−DCコンバータにおいて、コンバ
ータトランスの一次巻線およびスイッチング素子の接続
点と整流平滑回路の出力端子間にコンバータトランスの
一次巻線およびスイッチング素子の接続点の電圧を所定
のレベルにクリップする電圧クリップ手段が設けられ
る。このため、スイッチング素子に印加されるスパイク
状電圧を所定のレベルにクリップすることができ、高価
な高耐圧のスイッチング素子を使用することなく安価に
DC−DCコンバータを構成することが可能となる。
【0020】請求項2の発明においては、電圧クリップ
手段でクリップされたスパイクのエネルギーが、エネル
ギー供給手段によって整流平滑回路の出力端子側に供給
される。このため、スパイクのエネルギーは整流平滑回
路の出力端子に接続された負荷回路に供給されるので、
電力変換効率を向上させることが可能となる。
【0021】
【実施例】以下、図1を参照しながら、この発明に係る
一実施例の構成について説明する。なお、図1におい
て、図3と対応する部分については同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。
【0022】図1において、一次巻線2AとFET3の
接続点にはダイオード21のアノードが接続される。こ
のダイオード21のカソードは抵抗器22を介してダイ
オード11とコンデンサ12の接続点に接続される。ま
た、ダイオード21のカソードと抵抗器22の接続点は
コンデンサ23を介して接地される。
【0023】次に、図2の信号波形図を使用して、実施
例の動作について説明する。
【0024】時点t11でスイッチング制御部4の信号出
力端子4aからハイレベル「H」の信号SDP(図2A)
がFET3のゲートに供給されると、FET3はオン状
態とされて、コンバータトランス2の一次巻線2Aには
電流I1(図2B)が流れ出す。
【0025】次に、時点t12でローレベル「L」の信号
SDP(図2A)がFET3のゲートに供給されると、F
ET3はオフ状態とされて、FET3のオン期間にコン
バータトランス2に蓄積されたエネルギーに基づき、ダ
イオード11には図2Cに示すように直線的に減少する
電流I2が流れ始め、このような状態でコンバータトラ
ンス2に蓄積されたエネルギーの放出が完了して時点t
13で電流I2が0となると、コンバータトランス2内の
磁束の変化がなくなり、コンバータトランス2の二次巻
線2Bでは矩形波の電圧VB(図2D)が得られる。
【0026】この時点t12でFET3がオフ状態とされ
ると、コンバータトランス2のリーケージインダクタン
スのために一次巻線2Aにスパイク状電圧が発生され
る。
【0027】このスパイク状電圧は、図1に示すように
一次巻線2AとFET3の接続点に接続されたスナバ回
路8とダイオード21のアノードに供給される。このと
き、スパイク状電圧の電圧値が、ダイオード21のカソ
ード側電圧VKとダイオード21の順電圧VFを加えた電
圧値よりも大きい場合は、スパイクのエネルギーがダイ
オード21と抵抗器22を介して負荷回路13に供給さ
れる。このため、FET3のドレイン・ソース間に加え
られる電圧VDSは、ダイオード21のカソード側電圧V
Kとダイオード21の順電圧VFを加えた電圧値でクリッ
プすることができる。また、スパイクのエネルギーはコ
ンデンサ23で平滑されてから抵抗器22を介して負荷
回路13に供給される。
【0028】このように、本発明によればFET3のド
レイン・ソース間に印加されるスパイク状電圧を、ダイ
オード21と抵抗器22等で構成されるクリップ手段で
もって容易にクリップすることができるので、高耐圧の
FETを必要とすることなく安価にDC−DCコンバー
タを構成することができる。また、このスパイクのエネ
ルギーはクリップ手段を介して平滑されて負荷回路13
に供給されるので電力変換効率を向上させることができ
る。
【0029】なお、上述した実施例ではスイッチング制
御部4を用いてFET3をスイッチング動作させるDC
−DCコンバータについて述べたが、FET3のスイッ
チング動作はスイッチング制御部4で制御するものに限
られるものではない。また、スイッチング素子はFET
に限られるものではなくトランジスタであってもよいこ
とは勿論である。
【0030】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、直流電源がコ
ンバータトランスの一次巻線とスイッチング制御手段が
接続されたスイッチング素子の直列回路に接続され、コ
ンバータトランスの二次巻線には出力電圧を得る整流平
滑回路が接続されるDC−DCコンバータにおいて、コ
ンバータトランスの一次巻線およびスイッチング素子の
接続点と整流平滑回路の出力端子間にコンバータトラン
スの一次巻線およびスイッチング素子の接続点の電圧を
所定のレベルにクリップする電圧クリップ手段が設けら
れる。このため、スイッチング素子に印加されるスパイ
ク状電圧を所定のレベルにクリップすることができ、高
価な高耐圧のスイッチング素子を使用することなく安価
にDC−DCコンバータを構成することができる。
【0031】請求項2の発明によれば、電圧クリップ手
段でクリップされたスパイクのエネルギーが、エネルギ
ー供給手段によって整流平滑回路の出力端子側に供給さ
れる。このため、スパイクのエネルギーは整流平滑回路
の出力端子に接続された負荷回路に供給されるので、電
力変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るDC−DCコンバータの一実施
例の構成を示す図である。
【図2】実施例の信号波形を示す図である。
【図3】従来のDC−DCコンバータの構成を示す図で
ある。
【図4】従来のDC−DCコンバータの信号波形を示す
図である。
【符号の説明】
1 直流電源端子 2 コンバータトランス 2A 一次巻線 2B 二次巻線 3 電界効果トランジスタ(FET) 4 スイッチング制御部 4a 信号出力端子 4b 信号入力端子 4c 基準電圧入力端子 8 スナバ回路 13 負荷回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源がコンバータトランスの一次巻
    線およびスイッチング素子の直列回路に接続され、上記
    コンバータトランスの二次巻線には出力電圧を得る整流
    平滑回路が接続されるDC−DCコンバータにおいて、 上記コンバータトランスの一次巻線およびスイッチング
    素子の接続点と上記整流平滑回路の出力端子の間に上記
    コンバータトランスの一次巻線およびスイッチング素子
    の接続点の電圧を所定のレベルにクリップする電圧クリ
    ップ手段を有することを特徴とするDC−DCコンバー
    タ。
  2. 【請求項2】 上記電圧クリップ手段でクリップされた
    エネルギーを上記整流平滑回路の出力端子側に供給する
    エネルギー供給手段を設けることを特徴とする請求項1
    記載のDC−DCコンバータ。
JP27274194A 1994-11-07 1994-11-07 Dc−dcコンバータ Pending JPH08140345A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004082113A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-23 Matsushita Electric Works, Ltd. A dc-dc converter with reduced surge voltage and an electronic ballast including the converter for a discharge lamp

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WO2004082113A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-23 Matsushita Electric Works, Ltd. A dc-dc converter with reduced surge voltage and an electronic ballast including the converter for a discharge lamp
US7352136B2 (en) 2003-03-12 2008-04-01 Matsushita Electric Works, Ltd. DC-DC converter with reduced surge voltage and an electronic ballast including the converter for a discharge lamp
CN100397768C (zh) * 2003-03-12 2008-06-25 松下电工株式会社 可减小电涌电压的直流-直流转换器及用于放电灯的包括该转换器的电子镇流器

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