JPH0984338A - Bipolar forward converter - Google Patents

Bipolar forward converter

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Publication number
JPH0984338A
JPH0984338A JP23891995A JP23891995A JPH0984338A JP H0984338 A JPH0984338 A JP H0984338A JP 23891995 A JP23891995 A JP 23891995A JP 23891995 A JP23891995 A JP 23891995A JP H0984338 A JPH0984338 A JP H0984338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
choke coil
switching means
current
series
Prior art date
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Pending
Application number
JP23891995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Ninomiya
保 二宮
Teruhiko Kohama
輝彦 小浜
Yoko Murabayashi
陽康 村林
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP23891995A priority Critical patent/JPH0984338A/en
Publication of JPH0984338A publication Critical patent/JPH0984338A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To alleviate the DC component in an exciting current. SOLUTION: On the side of a primary winding Np of a transformer Te, a main switch Qa, a clamp capacitor Cc, a MOS FET Qb as a secondary switch and a DC power supply Vi are provided. On the secondary side of the transformer Te, the series circuit of diodes Da and Db is connected in parallel. The series circuit of choke coils La and Lb is connected in parallel with a secondary winding Ns. A smoothing capacitor Co is connected to the connecting central point of the diodes Da and Db and the connecting central point of the choke coils La and Lb. In this constitution, a resistor Rb is connected in series with the choke coil Lb between the connecting point of the choke coil La and the smoothing capacitor Co and the choke coil Lb.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は両極性フォワード
型のコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar forward type converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】両極性フォワード型のDC−DCコンバ
ータとして、図1に示すものがある。このコンバータで
は、直流電源Vi に、トランスTe の1次巻線NP と主
スイッチであるMOS・FETQa の直列回路が並列に
接続されている。また、トランスTe の1次巻線NP
並列に、アクティブクランプ回路を構成するクランプコ
ンデンサCc と副スイッチであるMOSFETQb の直
列回路が接続されている。トランスTe の2次巻線Ns
には、カソード同志が接続された2個のダイオード
a 、Db の直列回路が並列に接続され、さらに2次巻
線Ns に、チョークコイルLa とチョークコイルLb
直列回路が並列に接続され、ダイオードDa とDb の接
続中点と、チョークコイルLa とLb の接続中点間に、
平滑コンデンサCb と負荷Rの並列回路が接続されてい
る。この回路は、トランスにセンタタップが不要である
ことと、各平滑回路の電流リプルが逆位相となるため、
出力コンデンサのリプル電流が小さいという特徴を持
つ。
2. Description of the Related Art An example of a bipolar forward type DC-DC converter is shown in FIG. In this converter, the DC power supply V i, the series circuit of the MOS · FETs Q a is connected in parallel a primary winding N P and the main switch of the transformer T e. Further, a series circuit of a clamp capacitor C c forming an active clamp circuit and a MOSFET Q b serving as a sub switch is connected in parallel with the primary winding N P of the transformer T e . Secondary winding N s of transformer T e
Is connected in parallel with a series circuit of two diodes D a and D b having cathodes connected to each other, and a series circuit of a choke coil L a and a choke coil L b is connected in parallel to the secondary winding N s. And between the midpoint of connection between the diodes D a and D b and the midpoint of connection between the choke coils L a and L b ,
A parallel circuit of a smoothing capacitor Cb and a load R is connected. This circuit does not require a center tap in the transformer and the current ripple of each smoothing circuit has an opposite phase,
It has the feature that the ripple current of the output capacitor is small.

【0003】本願発明者等の解析によると、このコンバ
ータ回路は、動作モードとして、漏れインダクタンスや
トランスの励磁インダクタの大きさと負荷の重さによ
り、複数の動作モードが存在する。以下では、負荷の重
い場合の動作モードについて説明する。各部の波形を図
4に示す。この動作モードでは、1スイッチング周期T
s 内に、8つの状態に分かれる。
According to the analysis by the inventors of the present application, this converter
The data circuit has leakage inductance and
Depending on the size of the transformer excitation inductor and the weight of the load
Therefore, there are multiple operation modes. Below is the weight of the load
The operation mode in the case of no will be described. Waveform of each part
It is shown in FIG. In this operation mode, one switching cycle T
sIt is divided into 8 states.

【0004】図4において、Vgsa 、Vgsb は、M
OS・FETQa とQb のゲート・ソース間電圧、Vds
a は、MOS・FETQa のドレイン・ソース間電
圧、V LPはトランスTの1次巻線電圧、iLPは、トラン
スTの励磁電流、ilgは、漏れインダクタの電流、
La、iLbはチョークコイルLa 、Lb を流れる電流で
ある。なお、図3は図1に示す回路の等価回路である。
図3において、Tは理想トランス、lgは漏れインダク
タ、Lp は励磁インダクタ、ra 、rb はチョークコイ
ルLa 、Lb の内部抵抗、DQb、DQaはMOSFETQ
a 、Qb のダイオード分、Ca 、Cb はMOS・FET
のコンデンサ分である。
In FIG. 4, VgsQa, VgsQbIs M
OS / FETQaAnd QbGate-source voltage of Vds
QaIs MOS ・ FETQaDrain-source voltage of
Pressure, V LPIs the primary winding voltage of the transformer T, iLPIs tran
Excitation current of T, ilgIs the leakage inductor current,
iLa, ILbIs the choke coil La, LbWith the current flowing through
is there. Note that FIG. 3 is an equivalent circuit of the circuit shown in FIG.
In FIG. 3, T is an ideal transformer and lg is a leakage inductor.
Ta, LpIs an exciting inductor, ra, RbIs a chalk carp
Le La, LbInternal resistance of DQb, DQaIs MOSFETQ
a, QbDiode part, Ca, CbIs MOS FET
Of the condenser.

【0005】〈状態S1 (t0 −t1 )〉この状態S1
より前の状態では、スイッチQb がオンであり、励磁イ
ンダクタLp とクランプコンデンサCc のエネルギーで
トランスTの2次側へ電力を供給する。時刻t0 でスイ
ッチQb がオフとなり、漏れインダクタlg に流れる電
流ilgでコンデンサCa 、Cb は、それぞれ充放電し、
スイッチQa のドレイン・ソース電圧Vdsa が減少す
る。トランスの励磁インダクタLp とクランプコンデン
サCc に蓄積しているエネルギーは、トランスT、チョ
ークコイルLb 、ダイオードDb を通して2次側へ伝達
する。チョークコイルLa の電流iLaはダイオード
b 、コンデンサC0 を通して還流し続ける。
<State S 1 (t 0 −t 1 )> This state S 1
In the earlier state, the switch Q b is turned on to supply electric power to the secondary side of the transformer T with the energy of the excitation inductor L p and the clamp capacitor C c. At time t 0 , the switch Q b is turned off, and the currents i lg flowing through the leakage inductor l g charge and discharge the capacitors C a and C b , respectively.
The drain-source voltage V ds Q a of the switch Q a decreases. The energy stored in the exciting inductor L p and the clamp capacitor C c of the transformer is transmitted to the secondary side through the transformer T, the choke coil L b , and the diode D b . The current i La of the choke coil L a continues to flow back through the diode D b and the capacitor C 0 .

【0006】〈状態S2 (t1 −t2 )〉トランスTの
電圧が零となり、トランスTは極性を変えて電力伝達し
ようとするが、漏れインダクタlgに伝達電流が制限さ
れ、1次側から2次側へトランスを通して電力が伝達で
きなくなる。その結果、トランスの励磁インダクタLp
の電圧VLpは零となり、励磁電流iLpは一定となる。漏
れインダクタlgには、それに流れている電流を阻止す
る方向で電圧が発生する。漏れインダクタlgの電流i
lgが零となる前に、その電流でコンデンサCb 、Ca
引続き、充放電し、時刻t2 でスイッチQa のドレイン
・ソース電圧Vdsa が零となる。この間、負荷側への
電流は、チョークコイルLa とダイオードDa 、チョー
クコイルLbとダイオードDb を通して、それぞれ還流
する。漏れインダクタlgの電流ilgから励磁電流iLP
を除いた電流の2次換算電流がダイオードDa 、Db
通して流れるので、ダイオードの電流はDb からDa
滑らかに移行する。
<State S 2 (t 1 -t 2 )> The voltage of the transformer T becomes zero, and the transformer T tries to transfer power by changing the polarity, but the transfer current is limited to the leakage inductor lg and the primary side is limited. Power cannot be transmitted from the secondary side to the secondary side through the transformer. As a result, the transformer excitation inductor L p
Voltage V Lp becomes zero and the exciting current i Lp becomes constant. A voltage is generated in the leakage inductor lg in the direction of blocking the current flowing through it. Current i of the leakage inductor lg
Before lg becomes zero, the capacitors C b and C a continue to be charged and discharged by the current, and the drain-source voltage V ds Q a of the switch Q a becomes zero at time t 2 . During this time, the current to the load side flows back through the choke coil L a and the diode D a and the choke coil L b and the diode D b , respectively. Excitation current i LP from the current i lg of leakage inductance lg
Since the secondary conversion current of the current except for flows through the diodes D a and D b , the diode current smoothly transitions from D b to D a .

【0007】〈状態S3 (t2 −t3 )〉時刻t2 で、
ダイオードDQaがオンし、スイッチQa のZVSが実現
できる。漏れインダクタlgに流れる電流ilgが励磁電
流iLpとチョークコイルLa の電流iLaの1次換算値の
和に達するまで、トランスの励磁インダクタLp の電圧
は零のままであり、漏れインダクタlgに入力電圧がか
かる。負荷への電流は、チョークコイルLa 、Lb から
ダイオードDa 、Db を通して還流する。
<State S 3 (t 2 −t 3 )> At time t 2 ,
The diode D Qa is turned on, and ZVS of the switch Q a can be realized. Until the current i lg flowing through the leakage inductance lg reaches the sum of the primary converted value of the current i La of the excitation current i Lp and the choke coil L a, the voltage of the excitation inductor L p of the transformer remains zero, leakage inductance Input voltage is applied to lg. Current to the load is refluxed choke coil L a, from L b diode D a, through D b.

【0008】〈状態S4 (t3 −t4 )〉時刻t3 で、
漏れインダクタlgの電流ilgが、トランスの励磁電流
LpとチョークコイルLa の電流iLaの1次換算電流の
和に達し、ダイオードDb の電流は零電流で、オフとな
る。トランスは電力を1次側から2次側にダイオードD
aとチョークコイルLa を通して伝達する。チョークコ
イルLb の電流iLbは、ダイオードDa 、負荷側を通し
て還流する。
<State S 4 (t 3 −t 4 )> At time t 3 ,
Current i lg of leakage inductance lg is reached to the sum of the primary translation current transformer magnetizing current i Lp and the choke coil L a current i La, the current of the diode D b at zero current and off. The transformer transfers power from the primary side to the secondary side by a diode D
It is transmitted through a and the choke coil L a . The current i Lb of the choke coil L b flows back through the diode D a and the load side.

【0009】〈状態S5 (t4 −t5 )〉時刻t4 で、
スイッチQa がオフとなり、トランスの励磁電流iLp
チョークコイルLa の電流iLaの1次換算値の和が、コ
ンデンサCa 、Cb に流れ、トランスの電圧が減少す
る。負荷への電力伝達は、前の状態S2 と同じである。 〈状態S6 (t5 −t6 )〉時刻t5 で、トランスの電
圧VLpが零となる。トランスは極性を変えて、電力を2
次側へ伝達しようとするが、漏れインダクタlgに伝達
電流が制限され、2次側へ電力を伝達できない状態とな
る。その結果、トランスの励磁インダクタL p の電圧V
Lpは零のままとなり、チョークコイルLa 、Lb の電流
La、iLbは、ダイオードDa 、Db を通して負荷へ還
流する。ダイオードの電流は、Da からDb に滑らかに
移行する。漏れインダクタlgの電流ilgによりスイッ
チQbの電圧は引続き減少し、漏れインダクタlgに
は、その電流を阻止する方向に電圧が発生する。
<State SFive(TFour-TFive)〉 Time tFourso,
Switch QaTurns off, and the exciting current i of the transformerLpWhen
Choke coil LaCurrent iLaThe sum of the primary conversion values of
Indexer Ca, CbThe voltage of the transformer decreases
You. The power transfer to the load is in the previous state S2Is the same as. <State S6(TFive-T6)〉 Time tFiveAnd the transformer power
Pressure VLpBecomes zero. The transformer changes the polarity and the power is 2
It tries to transfer to the next side, but it transfers to the leakage inductor lg.
The current is limited and the power cannot be transmitted to the secondary side.
You. As a result, the exciting inductor L of the transformer pVoltage V
LpRemains zero and choke coil La, LbCurrent
iLa, ILbIs the diode Da, DbReturn to the load through
Shed. The current of the diode is DaTo DbSmoothly
Transition. Current i of the leakage inductor lglgBy switch
Chi QbVoltage continues to decrease to the leakage inductor lg
Generates a voltage in the direction of blocking the current.

【0010】〈状態S7 (t6 −t7 )〉時刻t6 で、
スイッチQb のドレイン・ソース電圧Vdsb が零とな
り、零電圧スイッチングを実現する。漏れインダクタl
gの電流ilgがチョークコイルL b の電流iLbの1次換
算値と励磁電流iLpの差に等しくなるまで、励磁インダ
クタLp の電圧VLpは零のままである。負荷への電力伝
達とダイオードDa 、Dbの電流は、前の状態Sb と同
じである。
<State S7(T6-T7)〉 Time t6so,
Switch QbDrain-source voltage VdsQbIs zero
Realizes zero voltage switching. Leakage inductor l
current i of glgIs the choke coil L bCurrent iLbPrimary conversion of
Calculated value and exciting current iLpUntil the excitation index is equal to
Kuta LpVoltage VLpRemains zero. Power transfer to load
And diode Da, DbCurrent is the previous state SbSame as
The same.

【0011】〈状態S8 (t7 −t8 )〉時刻t7 で、
トランスは2次側へ電力伝達できるレベルに達し、励磁
インダクタLp とクランプコンデンサCc のエネルギー
をダイオードDb とチョークコイルLb を通して2次側
へ伝達する。クランプコンデンサCc のリセット電圧だ
けのエネルギーでは、2次側に電力を供給できないた
め、励磁電流iLpは直流成分を持つ。ダイオードDa
零電流でオフとなり、チョークコイルLa の電流は、ダ
イオードDb を通して還流する。
<State S 8 (t 7 −t 8 )> At time t 7 ,
The transformer reaches a level at which power can be transferred to the secondary side, and transfers the energy of the exciting inductor L p and the clamp capacitor C c to the secondary side through the diode D b and the choke coil L b . Since the power cannot be supplied to the secondary side with the energy of only the reset voltage of the clamp capacitor C c , the exciting current i Lp has a DC component. Diode D a is off at zero current, the current of the choke coil L a is refluxed through the diode D b.

【0012】上記した各状態での電流iLP、iLa、iLb
等の理論式は、以下のように導出できる。なお、以下で
は、トランスの漏れインダクタlgによる電力不伝達期
間ならびにデットタイムは十分小さくして無視し、あわ
せてスイッチの寄生容量Ca 、C b と漏れインダクタl
gを無視する。この場合1スイッチング周期Ts におけ
る状態は2つあり、期間DTs を上記状態S4 とし、期
間(1−D)Ts を状態S 8 として拡張状態平均化法を
採用する。
Current i in each of the above statesLP, ILa, ILb
The theoretical equations such as can be derived as follows. In addition, in the following
Is the power non-transmission period due to the leakage inductor lg of the transformer
The dead time and dead time should be small enough to ignore.
Let switch parasitic capacitance Ca, C bAnd leakage inductor l
Ignore g. In this case, one switching cycle TsSmell
There are two states, DTsThe above state SFourAnd then
Between (1-D) TsState S 8As the extended state averaging method
adopt.

【0013】状態変数をX、高周波変数をY、係数行列
をGとおく。
It is assumed that the state variable is X, the high frequency variable is Y, and the coefficient matrix is G.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】各状態の方程式は以下の通りである。The equations for each state are as follows:

【0016】[0016]

【数2】 [Equation 2]

【0017】次に、式(8)のiLpを状態変数で表す。
1スイッチング周期内でのLp の磁束の変化は零なの
で、次の式が成立する。
Next, i Lp in equation (8) is represented by a state variable.
Since the change in the magnetic flux of L p within one switching cycle is zero, the following equation holds.

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】となる。以上の式より、高周波成分Yの平
均値を求め、以下の基礎方式を得る。
## EQU1 ## From the above equation, the average value of the high frequency component Y is obtained, and the following basic method is obtained.

【0020】[0020]

【数4】 [Equation 4]

【0021】式(11)を零とおいて、以下の定常状態
での特性方程式を得る。
With the equation (11) set to zero, the following characteristic equation in the steady state is obtained.

【0022】[0022]

【数5】 (Equation 5)

【0023】[0023]

【数6】 (Equation 6)

【0024】ここで、n2 が十分大きい場合、rp /n
2 は無視でき、式(14)−(17)は次のようにな
る。
Here, when n 2 is sufficiently large, r p / n
2 can be ignored, and equations (14)-(17) are as follows.

【0025】[0025]

【数7】 (Equation 7)

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】上記両極性フォワード
コンバータにおいて、式(13)、(18)より、
In the above bipolar forward converter, from equations (13) and (18),

【0027】[0027]

【数8】 (Equation 8)

【0028】の関係が得られる。式(23)より、トラ
ンスの励磁電流iLpは、チョークコイルLb の電流iLb
に比例する。したがって、トランスの励磁電流iLpは直
流成分を持つことにより、動作の基準レベルがシフトす
ることになり、トランスのコアの利用率が低下する。つ
まり、磁気飽和する。そのため、負荷電流が増えたり、
チョークコイルL b の電流iLbが増えると、トランスの
励磁電流の直流成分は、それに応じて増え、トランスの
コアの最大磁束密度を越え、破壊に至るという問題があ
る。そのため、チョークコイルLb の内部抵抗rb を大
きくすれば良いが、回路の内部抵抗はパターン抵抗や、
コアの巻線抵抗、半田付け部分の抵抗で決まり、そのバ
ランスを制御し、rb のみを大きくすることが難しい。
また、これら内部抵抗は非常に小さい値であるため、製
造上でのバラツキが抵抗値の比に直すと大きなバラツキ
になるという問題がある。
The following relationship is obtained. From equation (23),
Excitation current iLpIs the choke coil LbCurrent iLb
Proportional to. Therefore, the exciting current i of the transformerLpIs straight
The flow reference component shifts the reference level of operation.
As a result, the utilization rate of the transformer core is reduced. One
Marie and become magnetically saturated. Therefore, the load current increases,
Choke coil L bCurrent iLbAs the number of transformers increases
The DC component of the exciting current increases accordingly and the transformer
There is a problem that the maximum magnetic flux density of the core is exceeded and it will be destroyed.
You. Therefore, choke coil LbInternal resistance rbLarge
It's good if you do it, but the internal resistance of the circuit is pattern resistance,
It is determined by the winding resistance of the core and the resistance of the soldered part.
Control lance, rbOnly difficult to grow.
Also, since these internal resistances are very small values,
If the variation in construction is converted to the resistance value ratio, there will be a large variation.
There is a problem that becomes.

【0029】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、チョークコイルの内部抵抗の調整等不要
であり、トランスの励磁電流の直流成分を下げ、コアを
有効利用でき、実用上好適な両極性フォワードコンバー
タを提供することを目的としている。
The present invention has been made by paying attention to the above problems, and it is not necessary to adjust the internal resistance of the choke coil, the DC component of the exciting current of the transformer can be reduced, and the core can be effectively used. An object is to provide a suitable bipolar forward converter.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る両極性フォワードコンバータは、トランスの極性が変
わっても、トランスを介してエネルギーを2次側に供給
できるものにおいて、直流源と、トランスの1次巻線
と、第1のスイッチング手段(主スイッチ)とを直列接
続し、クランプ用のコンデンサと第2のスイッチング手
段(副スイッチ)を直列接続して、前記トランスに結合
し、前記トランスの2次巻線に並列に、カソードを共通
接続した2個のダイオードの直列回路を接続し、かつ、
前記第2のスイッチング手段がオンの時に、エネルギー
を蓄える第1のチョークコイルと抵抗の直列回路と、前
記第1のスイッチング手段がオンの時にエネルギーを蓄
える第2のチョークコイルとの直列回路を前記トランス
の2次巻線に並列に接続し、前記2個のダイオードの接
続中点と、前記第1のチョークコイルと抵抗の直列回路
と第2のチョークコイルとの接続点間に出力平滑コンデ
ンサを接続し、前記第1のスイッチング手段と第2のス
イッチング手段を互いにオフ期間を設けて交互にオン・
オフを繰り返すようにしている。
The bipolar forward converter according to claim 1 of the present invention is a bipolar forward converter which is capable of supplying energy to the secondary side through the transformer even if the polarity of the transformer is changed. The primary winding of the transformer and the first switching means (main switch) are connected in series, the capacitor for clamping and the second switching means (sub switch) are connected in series, and are coupled to the transformer. In parallel with the secondary winding of the transformer, connect a series circuit of two diodes with the cathodes commonly connected, and
A series circuit of a series circuit of a first choke coil and a resistor that stores energy when the second switching means is on, and a second choke coil that stores energy when the first switching means is on. It is connected in parallel to the secondary winding of the transformer, and an output smoothing capacitor is provided between the connection midpoint of the two diodes and the connection point of the series circuit of the first choke coil and the resistor and the second choke coil. The first switching means and the second switching means are alternately connected to each other with an off period provided.
I try to turn it off.

【0031】また、請求項2に係る両極性フォワードコ
ンバータは、請求項1に係るものの、2個のダイオード
がカソード同志、接続されているものに対し、2個のア
ノードを共通接続するものに替えたものである。いずれ
も、第1のチョークコイルに直列に抵抗器を接続するも
のであるから、その抵抗器に大きな抵抗値のものを使用
することができ、これにより第1のチョークコイルに流
れる電流を小さくすることができ、したがって、トラン
スの励磁電流の直流分を小さくすることができ、トラン
スの飽和による不具合を解消できる。
The bipolar forward converter according to a second aspect of the present invention is the bipolar forward converter according to the first aspect, in which two diodes are connected to each other as cathodes but are connected in common to two anodes. It is a thing. In either case, since a resistor is connected in series to the first choke coil, it is possible to use a resistor having a large resistance value, thereby reducing the current flowing in the first choke coil. Therefore, the direct current component of the exciting current of the transformer can be reduced, and the problem due to saturation of the transformer can be eliminated.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図1は、この発明の一実施
形態を示す両極性フォワードコンバータの回路図であ
る。このコンバータは、直流電源Vi に、トランスTe
の1次巻線Np と主スイッチ(第1のスイッチング手
段)であるMOS・FETQa の直列回路が並列に接続
されている。また、トランスTe の1次巻線Np に並列
に、アクティブクランプ回路を構成するクランプコンデ
ンサCc と副スイッチ(第2のスイッチング手段)であ
るMOS・FETQb の直列回路が接続されている。ト
ランスTe の2次巻線Ns には、カソード同志が接続さ
れた2個のダイオードDa 、Db の直列回路が並列に接
続され、さらに2次巻線Ns に、チョークコイルLa
チョークコイルLb の直列回路が並列に接続され、ダイ
オードDa とDb の接続中点と、チョークコイルLa
b の接続中点間に、平滑コンデンサCb と負荷Rの並
列回路が接続されている。以上の構成は、図1に示した
基本回路と同様である。この実施形態コンバータの特徴
は、チョークコイルLa と平滑コンデンサCo の接続点
とチョークコイルLb の間に、チョークコイルLb に直
列に抵抗器Rb を接続したことである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. FIG. 1 is a circuit diagram of a bipolar forward converter showing an embodiment of the present invention. This converter includes a DC power supply V i and a transformer T e.
The primary winding N p and the series circuit of the MOS • FET Q a that is the main switch (first switching means) are connected in parallel. In addition, in parallel with the primary winding N p of the transformer T e , a series circuit of a clamp capacitor C c that constitutes an active clamp circuit and a MOS switch FET Q b that is a sub switch (second switching means) is connected. . The secondary winding N s of the transformer T e, 2 diodes D a cathode each other are connected, the series circuit of the D b are connected in parallel, the further secondary winding N s, the choke coil L a And a choke coil L b are connected in parallel, and a parallel circuit of a smoothing capacitor C b and a load R is provided between the midpoint of connection between the diodes D a and D b and the midpoint of connection between the choke coils L a and L b. Are connected. The above configuration is similar to that of the basic circuit shown in FIG. The feature of the converter of this embodiment is that a resistor R b is connected in series to the choke coil L b between the connection point of the choke coil L a and the smoothing capacitor C o and the choke coil L b .

【0033】この抵抗器Rb を接続することによって、
チョークコイルLb に直列に入る抵抗は、内部抵抗器r
b と、この抵抗Rb となり、抵抗Rb の抵抗値を大きな
ものとすることにより、チョークコイルLb に流れる電
流iLbを小さくできる。図5に示すように、ra =rb
であると、iLaの平均値=iLbの平均値=Io /2とな
り、iLbの平均値を小さくできず、したがって図6に示
すように、iLpの平均値も大であるが、抵抗器Rb を直
列接続することにより、ra ≪rb +Rb となり、図
5、図6に示すように、iLbの平均値、iLpの平均値が
小さくなり、飽和特性が大幅に改善される。
By connecting this resistor R b ,
The resistance that enters in series with the choke coil L b is the internal resistor r
and b, the resistor R b, and the by the resistance value of the resistor R b and large, it is possible to reduce the current i Lb that flows through the choke coil L b. As shown in FIG. 5, r a = r b
Then, the average value of i La = the average value of i Lb = I o / 2, and the average value of i Lb cannot be reduced. Therefore, as shown in FIG. 6, the average value of i Lp is also large. , And by connecting the resistor R b in series, r a << r b + R b , and as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the average value of i Lb and the average value of i Lp are small, and the saturation characteristic is significantly increased. To be improved.

【0034】図7は、この発明の他の実施形態を示す両
極性フォワードコンバータの回路図である。このコンバ
ータは、図2に示したものと相違し、2個のダイオード
a、Db のアノード同志を接続して直列接続し、この
ダイオードDa 、Db の直列回路をトランスTの2次巻
線Ns に並列に接続し、チョークコイルLb と平滑コン
バータCo の接続点と、チョークコイルLa 間にチョー
クコイルLa に直列に抵抗器Ra を接続している。作用
効果は図2に示したものと同様である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a bipolar forward converter showing another embodiment of the present invention. This converter is different from that shown in FIG. 2 in that the anodes of two diodes D a and D b are connected in series and the series circuit of the diodes D a and D b is connected to the secondary of the transformer T. connected in parallel to the winding N s, it is connected to the connection point of the choke coil L b and a smoothing converter C o, in series with the choke coil L a between the choke coil L a resistor R a. The function and effect are similar to those shown in FIG.

【0035】図8は、この発明のさらに他の実施形態両
極性フォワードコンバータを示す回路図である。このコ
ンバータは、図2に示したものと相違して、副スイッチ
bとクランプコンデンサCc の直列回路からなるアク
ティブクランプ回路を、主スイッチQa に並列に接続し
ている。他の構成、及びトランスの飽和特性を改善する
点では、図2のものと同様である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention. The converter differs from that shown in FIG. 2, the active clamp circuit comprising a series circuit of the sub-switch Q b and the clamp capacitor C c, are connected in parallel with the main switch Q a. Other configurations and the point of improving the saturation characteristic of the transformer are the same as those of FIG.

【0036】図9は、この発明のさらに他の実施形態両
極性フォワードコンバータを示す回路図である。このコ
ンバータは、図2に示したものと相違して、クランプコ
ンデンサCc と副スイッチであるMOS・FETの直列
回路からなるアクティブクランプ回路を、トランスTの
2次巻線Ns に並列に接続したことである。その他の回
路構成は、図2のものと同様であり、トランスの飽和特
性を改善する作用効果の点において変わるところはな
い。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention. This converter is different from that shown in FIG. 2 in that an active clamp circuit composed of a clamp capacitor C c and a series circuit of a MOS • FET which is a sub switch is connected in parallel to a secondary winding N s of a transformer T. That is what I did. The other circuit configuration is the same as that of FIG. 2, and there is no change in the effect of improving the saturation characteristic of the transformer.

【0037】図2、図8、図9に示したように、この発
明において、アクティブクランプ回路は、トランスTに
結合されておればよい。図10は、この発明のさらに他
の実施形態両極性フォワードコンバータを示す回路図で
ある。このコンバータは、図7に示すもののダイオード
a 、Db に替えて、MOS・FETQc 、Qd を使用
したものである。その他の回路構成は図7に示すものと
同様である。このように、ダイオードの代わりにMOS
・FETを使用することにより、ダイオードよりもオン
抵抗の小さいものとなり、その分電力を効率良く、伝達
できる。
As shown in FIGS. 2, 8 and 9, in the present invention, the active clamp circuit may be coupled to the transformer T. FIG. 10 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention. This converter uses MOSFETs Q c and Q d instead of the diodes D a and D b shown in FIG. The other circuit configuration is similar to that shown in FIG. Thus, instead of a diode, a MOS
-By using the FET, the on resistance becomes smaller than that of the diode, and the power can be efficiently transmitted by that amount.

【0038】なお、図2、図7、図8、図9及び図10
で示した実施形態では、主スイッチQa 、副スイッチQ
b は、いずれもMOS・FETを使用した例を示した
が、これらMOS・FETに替えて、バイポーラトラン
ジスタを使用してもよいし、有接点スイッチとダイオー
ドの並列回路を使用してもよい。
Incidentally, FIG. 2, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9 and FIG.
In the embodiment shown by, the main switch Q a and the sub switch Q a
In each of b , an example using MOS • FET is shown, but a bipolar transistor may be used instead of these MOS • FET, or a parallel circuit of a contact switch and a diode may be used.

【0039】[0039]

【発明の効果】この発明によれば、チョークコイルに直
列に積極的に抵抗器を接続し、トランスの励磁電流の直
流成分を小さくしたものであるから、トランスの磁心
を有効に利用でき、トランスの小型化が図れる。負荷
電流を大きくとることができる。一方のチョークコイ
ルのリプル成分が残るので、他方のチョークコイルのリ
プル成分との和により、出力コンデンサのリプル成分は
キャンセルされ、容量の小さいコンデンサが使用でき、
小型化が図れる。一方のチョークコイルの電流が小さ
くなるので、そのチョークコイルは小さなコア、巻線が
使える。その分、大電流が流れる他方のチョークコイル
を大きくできる。等の効果がある。
According to the present invention, a resistor is positively connected in series with a choke coil to reduce the DC component of the exciting current of the transformer, so that the magnetic core of the transformer can be effectively utilized, Can be miniaturized. A large load current can be taken. Since the ripple component of one choke coil remains, the ripple component of the output capacitor is canceled by the sum with the ripple component of the other choke coil, and a capacitor with a small capacitance can be used.
The size can be reduced. Since the current of one choke coil is small, the choke coil can use a small core and winding. Therefore, the other choke coil through which a large current flows can be made larger. And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】両極性フォワードコンバータの基本回路を示す
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic circuit of a bipolar forward converter.

【図2】この発明の一実施形態両極性フォワードコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1に示す両極性フォワードコンバータの等価
回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the bipolar forward converter shown in FIG.

【図4】図1に示す両極性フォワードコンバータの各部
動作波形のタイムチャート図である。
FIG. 4 is a time chart of operation waveforms of respective parts of the bipolar forward converter shown in FIG.

【図5】前記、図2に示す実施形態両極性フォワードコ
ンバータのチョークコイルに流れる電流の改善度合を説
明するための波形図である。
5 is a waveform diagram for explaining the degree of improvement of the current flowing through the choke coil of the bipolar forward converter of the embodiment shown in FIG.

【図6】同実施形態両極性フォワードコンバータのトラ
ンスの励磁電流の改善度合を説明するための波形図であ
る。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the degree of improvement of the excitation current of the transformer of the bipolar forward converter according to the embodiment.

【図7】この発明の他の実施形態両極性フォワードコン
バータを示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to another embodiment of the present invention.

【図8】この発明のさらに他の実施形態両極性フォワー
ドコンバータを示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention.

【図9】この発明のさらに他の実施形態両極性フォワー
ドコンバータを示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention.

【図10】この発明のさらに他の実施形態両極性フォワ
ードコンバータを示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a bipolar forward converter according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Vi 直流電源 Qa 主スイッチMOS・FET Qb 副スイッチMOS・FET Cc クランプコンデンサ Te トランス Da 、Db ダイオード La 、Lb チョークコイル Co 平滑コンデンサ Rb 抵抗器Vi DC power supply Q a Main switch MOS / FET Q b Sub switch MOS / FET C c Clamp capacitor Te Transformer D a , D b Diode L a , L b Choke coil C o Smoothing capacitor R b Resistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トランスの極性が変わっても、トランスを
介してエネルギーを2次側に供給できる両極性フォワー
ドコンバータにおいて、 直流源と、トランスの1次巻線と、第1のスイッチング
手段とを直列接続し、 クランプ用のコンデンサと第2のスイッチング手段を直
列接続して、前記トランスに結合し、 前記トランスの2次巻線に並列に、カソードを共通接続
した2個のダイオードの直列回路を接続し、 かつ、前記第2のスイッチング手段がオンの時に、エネ
ルギーを蓄える第1のチョークコイルと抵抗の直列回路
と、前記第1のスイッチング手段がオンの時にエネルギ
ーを蓄える第2のチョークコイルとの直列回路を前記ト
ランスの2次巻線に並列に接続し、 前記2個のダイオードの接続中点と、前記第1のチョー
クコイルと抵抗の直列回路と第2のチョークコイルとの
接続点間に、出力平滑コンデンサを接続し、 前記第1のスイッチング手段と第2のスイッチング手段
を互いにオフ期間を設けて交互にオン・オフを繰り返す
ようにしたことを特徴とする両極性フォワードコンバー
タ。
1. A bipolar forward converter capable of supplying energy to a secondary side through a transformer even if the polarity of the transformer is changed. A direct current source, a primary winding of the transformer, and a first switching means are provided. Connected in series, a clamp capacitor and a second switching means are connected in series, coupled to the transformer, and connected in parallel to the secondary winding of the transformer, a series circuit of two diodes having their cathodes commonly connected A series circuit of a first choke coil and a resistor that are connected and that store energy when the second switching means is on; and a second choke coil that stores energy when the first switching means is on. Is connected in parallel to the secondary winding of the transformer, the midpoint of connection of the two diodes, the first choke coil and the resistor. An output smoothing capacitor is connected between the connection points of the series circuit and the second choke coil, and the first switching means and the second switching means are alternately turned on and off with an off period provided therebetween. A bipolar forward converter characterized in that
【請求項2】トランスの極性が変わっても、トランスを
介してエネルギーを2次側に供給できる両極性フォワー
ドコンバータにおいて、 直流源と、トランスの1次巻線と、第1のスイッチング
手段とを直列接続し、 クランプ用のコンデンサと、第2のスイッチング手段と
を直列接続して、前記トランスに結合し、 前記トランスの2次巻線に並列に、アノードを共通接続
した2個のダイオードの直列回路を接続し、 かつ、前記第2のスイッチング手段がオンの時に、エネ
ルギーを蓄える第1のチョークコイルと抵抗の直列回路
と、前記第1のスイッチング手段がオンの時にエネルギ
ーを蓄える第2のチョークコイルとの直列回路を前記ト
ランスの2次巻線に並列に接続し、 前記2個のダイオードの接続中点と、前記第1のチョー
クコイルと抵抗の直列回路と第2のチョークコイルとの
接続点間に出力平滑コンデンサを接続し、 前記第1のスイッチング手段と第2のスイッチング手段
を互いにオフ期間を設けて交互にオン・オフを繰り返す
ようにしたことを特徴とする両極性フォワードコンバー
タ。
2. A bipolar forward converter capable of supplying energy to the secondary side through the transformer even if the polarity of the transformer is changed. A direct current source, a primary winding of the transformer, and a first switching means are provided. Two diodes connected in series, a clamp capacitor and a second switching means are connected in series, coupled to the transformer, and connected in parallel to the secondary winding of the transformer, with the anodes commonly connected in series. A series circuit of a first choke coil and a resistor for connecting a circuit and for storing energy when the second switching means is on, and a second choke for storing energy when the first switching means is on. A series circuit with a coil is connected in parallel to the secondary winding of the transformer, a connection midpoint of the two diodes, and the first choke coil. An output smoothing capacitor is connected between the connection point between the anti-series circuit and the second choke coil, and the first switching means and the second switching means are alternately turned on and off with an off period provided therebetween. Bipolar forward converter characterized by
【請求項3】前記2項のダイオードに替えて、2個のM
OSFETを使用するものである請求項2記載の両極性
フォワードコンバータ。
3. The diode according to claim 2 is replaced by two Ms.
The bipolar forward converter according to claim 2, wherein an OSFET is used.
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