JPH09275681A - フォワードコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流共振型フォワードコンバータにおいて、
広電圧範囲に亘り安定でかつ確実に動作する簡単な構成
の回路を提供する。 【解決手段】 電流共振用コイル３の二次巻線にダイオ
ード１１と抵抗９を直列接続し、ダイオード１１と抵抗
９の直列接続点にリセット用トランジスタ４のゲートを
接続する。コイル３の二次巻線に生ずるフライバック電
圧によりダイオード１１をオンせしめることで、リセッ
ト用トランジスタ４をオン制御する。これにより、主ト
ランス１０の蓄積励磁電力はコンデンサ５に蓄積され
て、入力側へ還流される。コイル３のフライバック電圧
によりリセットトランジスタ４を容易に駆動でき、回路
の簡素化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォワードコンバー
タに関し、特に電流共振型のフォワードコンバータの磁
気リセット回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォワードコンバータの回路構成
の一例を図２に示す。図２において、直流電源１の電圧
はトランス１７の一次巻線へ主スイッチング素子である
ＮチャネルＭＯＳトランジスタ２を介して供給されてお
り、よってこのＭＯＳトランジスタ２をスイッチング駆
動信号１３によりオンオフ制御することによりトランス
１７の二次巻線に交流電圧が誘起されるようになってい
る。そして、この二次交流電圧を整流ダイオード７，１
８により整流して直流電圧を得ることが可能である。

【０００３】スイッチング素子２のスイッチング動作に
よりトランス１７には残留励磁電力が蓄積されるが、こ
の残留励磁電力を、トランス１７の三次巻線であるリセ
ット巻線にて入力側または出力側（図では入力側）へダ
イオード１９を介して放出するようにして、トランス１
７の磁束の飽和を防止すると共に電力損失の低減を図っ
ている。尚、８は抵抗である。

【０００４】また、他の従来例として、図３に示す様な
電流共振型のフォワードコンバータがある。図３におい
て、図２と同等部分は同一符号にて示している。図３を
参照すると、トランス１０の一次巻線と直列に電流共振
用のコイル１６が接続されており、トランス１０の一次
巻線に蓄積される残留励磁電力のリセットのためのリセ
ット回路２０がこのトランス１０の一次巻線に並列に設
けられている。

【０００５】このリセット回路２０において、第２のス
イッチング用のＰチャネルトランジスタ４とコンデンサ
５との直列回路がトランス１０の一次巻線の間に設けら
れており、このトランジスタ４のゲートとソースとの間
には抵抗９が接続されている。このトランジスタ４のソ
ースには直流電源１の正電圧が供給されている。

【０００６】そして、トランジスタ４のオンオフ制御の
ために駆動部１５が設けられており、この駆動部１５の
入力としては、第１のスイッチング素子であるＮチャネ
ルトランジスタ２のオンオフ駆動信号をインバータ１４
により逆相とした信号が印加されている。

【０００７】かかる構成において、第２のスイッチング
素子４を当該第１のスイッチング素子２のオンオフとは
相補的に制御することで、第１のスイッチング素子２の
動作により蓄積されるトランス１０の一時巻線の残留励
磁電力はオン時の第２のスイッチング素子４を介してコ
ンデンサ５へ流入して蓄積され、結果的に入力側への電
力還流が可能となるのである。尚、６は平滑コンデンサ
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の図２に示した如
きトランスにリセットための別の巻線を設け磁気リセッ
ト回路の構成では、広入力電圧範囲のフォワードコンバ
ータに対応するためには、リセット電圧が高くなり、第
１のスイッチング素子である主スイッチング素子２や整
流素子７，１８に高耐圧の素子を用いる必要があるとい
う欠点がある。

【０００９】また、図３に示したリセット回路構成で
は、リセットのための第２のスイッチング素子であるＰ
チャネルトランジスタ４のソースが入力電源１の正電圧
側に接続されているので、このトランジスタの駆動部１
５の回路構成が複雑となり、高価になるという問題があ
る。

【００１０】その理由は、このフォワードコンバータの
一次側の基準電位が直流電源１の負側とされるが、かか
る場合、トランジスタ４のソース側の電圧である直流電
圧の正側は回路構成により可変であり、また、ソース側
の電圧はフローティング状態になるので、駆動部１５の
構成が複雑化することになる。

【００１１】本発明の目的は、簡単な構成でトランジス
タの一次巻線に蓄積される残留励磁電力をリセット可能
な磁気リセット回路を有するフォワードコンバータを提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、トラン
スと、このトランスの一次巻線への直流電源電圧の供給
をオンオフする第１のイッチング素子と、電流共振用コ
イルとを有し、前記一次巻線、前記第１のスイッチング
素子及び前記電流共振用コイルとが前記直流電源の間に
直列接続された電流共振型フォワードコンバータであっ
て、前記トランスの一次巻線の間において互いに直列接
続された第２のスイッチング素子とコンデンサとからな
る直列回路と、前記電流共振用コイルを一次巻線とする
二次巻線と、この二次巻線に生じたフライバック電圧に
より導通制御されて前記第２のスイッチング素子のオン
制御をなす一方向性素子とを含むことを特徴とするフォ
ワードコンバータが得られる。

【００１３】更に本発明によれば、トランスと、このト
ランスの一次巻線への直流電源電圧の供給をオンオフす
る第１のイッチング素子と、電流共振用コイルとを有
し、前記一次巻線、前記第１のスイッチング素子及び前
記電流共振用コイルとが前記直流電源の間に直列接続さ
れた電流共振型フォワードコンバータであって、前記ト
ランスの一次巻線の間において互いに直列接続された第
２のスイッチング素子とコンデンサとからなる直列回路
と、前記直流電源の電圧ラインに一端が接続された前記
共振振用コイルの二次巻線と、この二次巻線の他端に一
電極が接続された一方向性素子と、この一方向性素子の
他電極に一端が接続され他端が前記電圧ラインに接続さ
れた抵抗とを有し、前記一方向性素子と前記抵抗との接
続点に前記第２のスイッチング素子の制御電極が接続さ
れていることを特徴とするフォワードコンバータが得ら
れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の作用を述べる。電流共振
用コイルの二次側に巻線を設け、主スイッチング素子が
ターンオフした時の共振用コイルの二次巻線に生ずるフ
ライバック電圧によりトランスの磁気リセットをなすス
イッチング素子をオンせしめるように構成したので、従
来のようにリセット回路のトランジスタを駆動せしめる
ための複雑な駆動制御回路が不要となり、簡単なリセッ
ト回路となり、小形軽量化が図れる。

【００１５】以下に図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１６】図１は本発明の実施例の回路図であり、図
２，３と同等部分は同一符号により示している。図１を
参照すると、トランス１０の一次巻線の一端は入力直流
電源１の正側に、他端は電流共振用チョークコイル３の
一次巻線の一端に夫々接続されている。この電流共振用
チョークコイル３の一次巻線の他端は主スイッチング素
子であるＮチャネルトランジスタ２のドレインに接続さ
れており、このトランジスタ２のソースは直流電源１の
負側に接続されている。

【００１７】トランス１０の二次巻線の出力は整流ダイ
オード７と平滑コンデンサ６とにより整流平滑されて直
流変換される。

【００１８】そして、磁気リセット回路１２が設けられ
ており、この回路１２では、トランス１０の一次巻線の
間にスイッチング素子であるＰチャネルトランジスタ４
とコンデンサ５との直列回路が設けられている。

【００１９】更に、電流共振用チョークコイル３は二次
巻線を有しており、この二次巻線の一端は直流電圧の正
側に接続され、他端は一方向性のダイオード素子１１の
カソード電極に接続されている。このダイオード１１の
アノード電極は抵抗９を介して直流電圧の正側に接続さ
れており、この抵抗９とダイオード１１のアノード電極
との接続点がトランジスタ４の制御（ゲート）電極に接
続されている。

【００２０】主スイッチング素子２がターンオンする
と、入力直流電源１からトランス１０の一次巻線、共振
用コイル３の一次巻線を経由して電流が流れる。このと
き、トランス１０の二次巻線には電圧が発生する。同様
に、共振用チョークコイル１３の二次巻線にも電圧が発
生するが、ダイオード１１には逆バイアスの方向で電圧
が印加されるので、ダイオード１１はオンせず、よって
トランジスタ４のゲートソース間の電圧は０電圧であ
り、トランジスタ４はオンしない。

【００２１】主スイッチング素子２がターンオフする
と、入力電源１から供給されていた電流は断となり、こ
のとき、共振用コイル３の二次巻線には主スイッチング
素子２がオンしていたときとは逆向きのフライバック電
圧が発生し、このフラッイバック電圧が、ダイオード１
１の順方向降下電圧とトランジスタ４のゲートソース間
閾値電圧との和以上になると、ダイオード１１とトラン
ジスタ４とがターンオンして、導通状態となる。

【００２２】このトランジスタ４が導通状態になると、
主スイッチング素子２がターンオフしたことにより、主
スイッチング素子２がオンしていたときのトランス１０
に蓄積されていた励磁電力はコンデンサ５に蓄えられ
る。このコンデンサ５の蓄積電力は入力電源１へ還流さ
れることになる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、電流
共振用コイルの二次側に巻線を設け、主スイッチング素
子がターンオフした時の共振用コイルの二次巻線に生ず
るフライバック電圧によりトランスの磁気リセットをな
すスイッチング素子をオンせしめるように構成したの
で、従来のようにリセット回路のトランジスタを駆動せ
しめるための複雑な駆動制御回路が不要となり、簡単な
リセット回路となり、小形軽量化が図れるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路図である。

【図２】従来のフォワードコンバータの一例を示す回路
図である。

【図３】従来のフォワードコンバータの他の例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ 入力直流電源 ２ 主スイッチングトランジスタ ３ 電流共振用チョークコイル ４ リセット用スイッチングトランジスタ ５，６ コンデンサ ７，１１ ダイオード ８，９ 抵抗 １２ リセット回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスと、このトランスの一次巻線へ
   の直流電源電圧の供給をオンオフする第１のイッチング
   素子と、電流共振用コイルとを有し、前記一次巻線、前
   記第１のスイッチング素子及び前記電流共振用コイルと
   が前記直流電源の間に直列接続された電流共振型フォワ
   ードコンバータであって、 前記トランスの一次巻線の間において互いに直列接続さ
   れた第２のスイッチング素子とコンデンサとからなる直
   列回路と、 前記電流共振用コイルを一次巻線とする二次巻線と、 この二次巻線に生じたフライバック電圧により導通制御
   されて前記第２のスイッチング素子のオン制御をなす一
   方向性素子と、を含むことを特徴とするフォワードコン
   バータ。
2. 【請求項２】 トランスと、このトランスの一次巻線へ
   の直流電源電圧の供給をオンオフする第１のイッチング
   素子と、電流共振用コイルとを有し、前記一次巻線、前
   記第１のスイッチング素子及び前記電流共振用コイルと
   が前記直流電源の間に直列接続された電流共振型フォワ
   ードコンバータであって、 前記トランスの一次巻線の間において互いに直列接続さ
   れた第２のスイッチング素子とコンデンサとからなる直
   列回路と、 前記直流電源の電圧ラインに一端が接続された前記共振
   振用コイルの二次巻線と、 この二次巻線の他端に一電極が接続された一方向性素子
   と、 この一方向性素子の他電極に一端が接続され他端が前記
   電圧ラインに接続された抵抗とを有し、 前記一方向性素子と前記抵抗との接続点に前記第２のス
   イッチング素子の制御電極が接続されていることを特徴
   とするフォワードコンバータ。
3. 【請求項３】 前記一方向性素子はダイオードであり、
   前記直流電源の電圧ラインは正電源であり、このダイオ
   ードの前記一電極はカソード電極であり、前記他電極は
   アノード電極であることを特徴とする請求項２記載のフ
   ォワードコンバータ。
4. 【請求項４】 前記第２のスイッチング素子はＰチャン
   ネルのＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求
   項３記載のフォワードコンバータ。