JPH09163738A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

Info

Publication number
JPH09163738A
JPH09163738A JP31648595A JP31648595A JPH09163738A JP H09163738 A JPH09163738 A JP H09163738A JP 31648595 A JP31648595 A JP 31648595A JP 31648595 A JP31648595 A JP 31648595A JP H09163738 A JPH09163738 A JP H09163738A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
converter
inductance
energy
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31648595A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Maruyama
孝 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KARIWA ELECTRON KK
Original Assignee
KARIWA ELECTRON KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KARIWA ELECTRON KK filed Critical KARIWA ELECTRON KK
Priority to JP31648595A priority Critical patent/JPH09163738A/ja
Publication of JPH09163738A publication Critical patent/JPH09163738A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】DC−DCコンバータにおいて、スイッチング
手段として用いる半導体素子にかかる電圧及び電流スト
レスを軽減し、変換効率を向上させる。 【課題解決手段】電源1と、エネルギーの蓄積及び放出
が可能なインダクタンス2と、プッシュプル動作を行う
トランス3と、インダクタンス2に蓄積されるエネルギ
ー量を制御するトランジスタ8とを直列に接続する。イ
ンダクタンス2及びトランス3に対して並列に一方向性
素子7が接続されている。一方向性素子7は、トランジ
スタ8がオンの間にインダクタンス2に蓄積されたエネ
ルギーを、トランジスタ8がオフの時に、トランス3を
介して負荷13に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は定電圧出力を供給す
るためのDC−DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のDC−DCコンバータの回
路図である。直流電源1にはトランス3が接続され、さ
らに、スイッチング手段としてのトランジスタ8がトラ
ンス3に対して直列に接続されている。トランジスタ8
には出力電圧を安定化させるための制御回路12が接続
されており、トランジスタ8のオン・オフは制御回路1
2からの制御信号に応じて制御される。
【0003】トランス3の二次側にはインダクタンス2
とコンデンサ11とが接続されている。このインダクタ
ンス2とコンデンサ11はチョークインプット形の平滑
回路を構成しており、トランジスタ8がオンの時に、ト
ランス3の二次側に出力されたパルス電圧の平均値が出
力電圧として出力端子14を介して負荷13に供給され
る。
【0004】さらに、トランス3の二次側には二つの整
流素子9,10が接続されており、整流素子9はトラン
ス3の二次側出力を整流し、整流素子10はインダクタ
ンス2のフライバックエネルギーを転流する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のDC−D
Cコンバータにおいては、トランス3の飽和を防止する
ために、スイッチング手段としてのトランジスタ8にお
けるオン時間の時比率を最大でも約40%に設定せざる
を得なかった。
【0006】図4(A)はトランジスタ8に印加される
電圧波形、図4(B)はトランジスタ8を流れる電流波
形を各々示している。トランジスタ8のオン時間の時比
率を40%以下に設定することの結果として、図4
(B)に示すように、トランジスタ8を流れる電流のピ
ーク値は時比率に反比例して増加する。
【0007】また、トランジスタ8がオンである間にト
ランス3に蓄積された励磁エネルギーはトランジスタ8
がオフである時に放出されるため、トランス3において
は逆電圧が発生する。このため、図4(A)に示すよう
に、トランジスタ8には逆電圧の値Vrと直流入力電圧
の値Viとの和(Vr+Vi)が印加されることにな
る。
【0008】このため、従来の絶縁形DC−DCコンバ
ータに使用されるスイッチング用のトランジスタとして
は、高耐圧かつ大電流型の半導体素子しか利用すること
ができなかった。一般に、半導体素子は高耐圧化するほ
ど、電流を流したときの損失が増加するため、その分、
DC−DCコンバータの変換効率も低下せざるを得なか
った。
【0009】また、図5はインダクタンス2(例えば、
チョークコイルからなる)のエネルギー吸収及び放出状
態を示した波形図である。トランス3の2次側電圧をV
t、出力端子14における電圧をVoとすると、図5に
示すように、インダクタンス2がエネルギーを吸収する
量を表す面積S1 はインダクタンス2がエネルギーを放
出する量を表す面積S2 に等しい。このため、エネルギ
ー蓄積量及びエネルギー放出量(すなわち、面積S1
2 )が大きくなると、インダクタンス2は大容量ひい
ては大型のものを用いることが必要になってくる。
【0010】本発明はこのような従来のDC−DCコン
バータにおける問題点に鑑みてなされたものであり、ス
イッチング手段として用いる半導体素子にかかる電圧及
び電流ストレスを軽減し、変換効率の高いDC−DCコ
ンバータを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係るDC−DCコンバータは、入力直流電
源に接続されたエネルギーの蓄積及び放出が可能なエネ
ルギー蓄積手段と、前記エネルギー蓄積手段に蓄積され
るエネルギーの量を制御するスイッチング手段と、前記
エネルギー蓄積手段と前記スイッチング手段との間に接
続され、プッシュプル動作を行うトランスと、前記スイ
ッチング手段がオンの間に前記エネルギー蓄積手段に蓄
積されたエネルギーを、前記スイッチング手段がオフの
時に、前記トランスを介して負荷側に放出する一方向性
素子であって、前記エネルギー蓄積手段と前記トランス
とに対して並列に接続されている一方向性素子と、前記
トランスの二次側に配置された整流平滑回路とを備えて
いる。なお、上記のDC−DCコンバータにおいて、エ
ネルギー蓄積手段とトランスとの配置を入れ換えること
もできる。
【0012】本発明の好ましい実施態様においては、前
記トランスは休止期間のないプッシュプル動作を行うよ
うに設定され、かつ、前記整流平滑回路はチョークイン
プット方式の回路として設定される。これにより、前記
トランスへの流入電流をほぼ一定の直流電流とすること
ができる。
【0013】また、前記トランスには少なくとも1個の
スイッチング手段を接続し、前記トランスのプッシュプ
ル動作は該スイッチング手段によってなされるように構
成することもできる。前記エネルギー蓄積手段として
は、例えば、チョークコイルを用いることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1に本発明に係るDC−DCコ
ンバータの一実施形態を示す。直流電源1とトランス3
との間にはインダクタンス2が直列に接続されている。
インダクタンス2としては、例えば、チョークコイルを
用いることができる。インダクタンス2はエネルギーの
蓄積及び放出を行うことができる。
【0015】トランス3の一次側には二つのスイッチン
グ素子4,5が接続されている。スイッチング素子4,
5は駆動回路6に接続されており、駆動回路6によって
駆動される。スイッチング素子4,5はトランス3に休
止期間のないプッシュプル動作を行わせる。
【0016】オン・オフ動作を行うスイッチング素子8
がトランス3に対して直列に接続されている。スイッチ
ング素子8には制御回路12が接続されており、制御回
路12からの信号に応じてスイッチング素子8がオン・
オフ動作を行い、これによって、トランス3からの出力
電圧が安定化される。
【0017】さらに、インダクタンス2とトランス3と
に対して並列に整流素子7が接続されている。整流素子
7は、スイッチング素子8がオンである間にインダクタ
ンス2に蓄積されたエネルギーを、スイッチング素子8
がオフである時に、一方向にのみ転流させ、トランス3
を介して負荷13に放出する。
【0018】また、スイッチング素子4,5とトランス
3との間には小容量のコンデンサ16が接続されてい
る。コンデンサ16はトランス3の励磁電流をまかなう
機能を奏する。
【0019】トランス3の二次側には、全波整流回路を
構成している2個の整流素子9,10が接続されてお
り、これらの整流素子9,10はインダクタンス15及
びコンデンサ11に接続されている。トランス3からの
出力電圧は整流素子9、10により全波整流され、イン
ダクタンス15及びコンデンサ11によって平滑され
る。この後、トランス3の出力電圧は出力端子14を介
して負荷13に印加される。
【0020】スイッチング素子4,5,8としては、例
えば、バイポーラトランジスタを用いることができる
が、これには限定されず、MOSFETやSCRなどを
用いることもできる。さらに、スイッチング素子4,
5,8としてPチャネル型又はNチャネル型素子を用い
てもよい。さらには、スイッチング素子8の動作はスイ
ッチング素子4,5と同期又は非同期の何れであっても
よい。
【0021】同様に、整流素子7,9,10としては、
ダイオードの他に、MOSFETを利用した同期整流方
式とすることもできる。駆動回路6はトランス3に補助
タップを設け、自励発振形の回路とすることもできる。
【0022】また、図1に示した回路において、インダ
クタンス2とトランス3とを入れ換えて配置することも
可能である。双方を入れ換えても図1に示した回路と同
様の機能を奏し得る。
【0023】以上のような構成を有する本実施形態に係
るDC−DCコンバータは以下のように作動する。入力
電圧が低い場合には、スイッチング素子8はオン状態を
継続する。すなわち、スイッチング素子8のオン時間の
時比率は100%である(従来のDC−DCコンバータ
では、前述したように、40%以下であった)。入力電
圧の上昇に伴い、トランス3における一次・二次側の巻
数比に応じて、出力電圧も上昇する。この出力電圧が予
め定めた所定値に達すると、スイッチング素子8がスイ
ッチング動作を開始する。このスイッチング動作の開始
とともに、スイッチング素子8のオン時間の時比率は低
下し始める。
【0024】入力電圧がさらに上昇すると、制御回路1
2はスイッチング素子8のオン時間の時比率をさらに低
下させることによって、トランス3からの出力電圧を安
定化させる。このときに、入力電圧とトランス3の端子
間電圧Vaとの差がインダクタンス2に引加され、エネ
ルギーとしてインダクタンス2に蓄積される。
【0025】スイッチング素子8がオフになると、整流
素子7を介して帰還電流が流れ、インダクタンス2に蓄
積されたエネルギーがトランス3に与えられ、トランス
3の二次側に放出される。
【0026】従って、スイッチング素子8がオフである
時に、スイッチング素子8に印可される電圧は、入力電
圧に整流素子7の順方向電圧降下分を加算した値とな
る。また、トランス3の二次側端子間電圧は、出力電圧
の値にほぼ等しくなっており、常に一定値を維持してい
る。
【0027】図2(A)は本実施形態におけるスイッチ
ング素子8に作用する電圧波形、図2(B)はスイッチ
ング素子8を流れる電流波形を示す波形図である。図2
(A)に示すように、スイッチング素子8に印可される
電圧ストレスは入力電圧Viとほぼ等しい値まで低下す
る。すなわち、図4(A)に示した従来のDC−DCコ
ンバータにおけるスイッチング素子に印可される電圧と
比較して、逆電圧Vrの分だけ電圧が低下する。
【0028】さらに、スイッチング素子8のオン時間の
時比率を大きく設定することができるので、スイッチン
グ素子8を流れる電流のピーク値も、図2(B)に示す
ように、図4(B)に示したピーク値と比較して、極め
て低い値となる。
【0029】さらに、整流素子9,10は全波整流回路
を構成しているため、整流素子9、10においても電圧
ストレスは出力電圧の約2倍程度にしかならない。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るDC−DC
コンバータにより、種々の利点がもたらされる。第一
に、スイッチング素子として使用される半導体にかかる
電圧及び該半導体を流れる電流を軽減することができ
る。第二に、回路に流れる電流のピーク値が低減される
ことにより、トランス及びインダクタンスにおける銅損
を減少させることができる。第三に、休止期間のないプ
ッシュプル動作を行うトランスを用いて、二次側にエネ
ルギー伝達を行うため、トランスの利用効率を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るDC−DCコンバータの一実施形
態の回路図である。
【図2】(A),(B)は各々図1に示したDC−DC
コンバータのスイッチング素子の電圧電流波形図であ
る。
【図3】従来のDC−DCコンバータの回路図である。
【図4】(A),(B)は各々図3に示した従来のDC
−DCコンバータの電圧電流波形図である。
【図5】インダクタンスのエネルギー吸収・放出量を表
す波形図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 インダクタンス 3 トランス 4,5,8 スイッチング素子 6 駆動回路 7,9,10 整流素子 11 コンデンサ 12 制御回路 13 負荷 14 出力端子 15 インダクタンス 16 コンデンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力直流電源に接続されたエネルギーの
    蓄積及び放出が可能なエネルギー蓄積手段と、 前記エネルギー蓄積手段に蓄積されるエネルギーの量を
    制御するスイッチング手段と、 前記エネルギー蓄積手段と前記スイッチング手段との間
    に接続され、プッシュプル動作を行うトランスと、 前記スイッチング手段がオンの間に前記エネルギー蓄積
    手段に蓄積されたエネルギーを、前記スイッチング手段
    がオフの時に、前記トランスを介して負荷側に放出する
    一方向性素子であって、前記エネルギー蓄積手段と前記
    トランスとに対して並列に接続されている一方向性素子
    と、 前記トランスの二次側に配置された整流平滑回路と、 を備えるDC−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記トランスを休止期間のないプッシュ
    プル動作を行うように設定し、かつ、前記整流平滑回路
    をチョークインプット方式の回路として設定することに
    より、前記トランスへの流入電流をほぼ一定の直流電流
    としたことを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコ
    ンバータ。
  3. 【請求項3】 前記トランスには少なくとも1個のスイ
    ッチング手段が接続されており、前記トランスのプッシ
    ュプル動作は該スイッチング手段によってなされるもの
    であることを特徴とする請求項1又は2に記載のDC−
    DCコンバータ。
  4. 【請求項4】 前記エネルギー蓄積手段はチョークコイ
    ルであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項
    に記載のDC−DCコンバータ。
JP31648595A 1995-12-05 1995-12-05 Dc−dcコンバータ Pending JPH09163738A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31648595A JPH09163738A (ja) 1995-12-05 1995-12-05 Dc−dcコンバータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31648595A JPH09163738A (ja) 1995-12-05 1995-12-05 Dc−dcコンバータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09163738A true JPH09163738A (ja) 1997-06-20

Family

ID=18077620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31648595A Pending JPH09163738A (ja) 1995-12-05 1995-12-05 Dc−dcコンバータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09163738A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3475887B2 (ja) スイッチング電源装置
JP3318240B2 (ja) スイッチング電源装置
JPS5931245B2 (ja) 電源電圧制御型増幅器
JP2003224973A (ja) スイッチング電源装置
JP2500580B2 (ja) 電源回路
JP2000152627A (ja) リンギングチョークコンバータ
JPH08111975A (ja) 直流電源装置
TW201939868A (zh) 具有快速暫態響應之經耦合電感器級聯降壓轉換器
JP4093116B2 (ja) 力率改善コンバータ
JPH05176533A (ja) トランス方式dc−dcコンバータ
JPH09163738A (ja) Dc−dcコンバータ
JP2803186B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2767782B2 (ja) スイッチング電源装置
JP7362965B1 (ja) スイッチング電源装置
JPH0229828Y2 (ja)
JP2000102251A (ja) ダブルフォワードコンバータ
JPH0247195B2 (ja) Chokuryuuchokuryuhenkanki
JP3090540B2 (ja) 定電流入力型電圧共振コンバータ
JPH09271167A (ja) 同期整流回路
JPH0326796Y2 (ja)
JP2000175442A (ja) 直流電源装置
JPS5827216A (ja) スイツチングレギユレ−タ
JPS5914981B2 (ja) スイッチング電源
JP2000245145A (ja) 電源装置
JP2003111402A (ja) 可変出力型dc/dcコンバータ