JPH0993917A - 同期整流回路 - Google Patents

同期整流回路

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JPH0993917A
JPH0993917A JP24720395A JP24720395A JPH0993917A JP H0993917 A JPH0993917 A JP H0993917A JP 24720395 A JP24720395 A JP 24720395A JP 24720395 A JP24720395 A JP 24720395A JP H0993917 A JPH0993917 A JP H0993917A
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JP
Japan
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transistor
synchronous rectification
choke coil
flywheel
side synchronous
Prior art date
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Pending
Application number
JP24720395A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Nishimura
勝彦 西村
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
Original Assignee
Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランスの二次巻線の誘起電圧に同期してオ
ン,オフして整流を行う同期整流回路に関し、電力損失
を低減して効率を改善する。 【解決手段】 トランスT1の一次巻線N1に接続した
スイッチングトランジスタQ1と、コンデンサC1及び
スイッチングスナバ用トランジスタQ4とを含むスイッ
チングスナバ回路と、トランスT1の二次巻線N2に接
続した整流側同期整流トランジスタQ2と、フライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3と、チョークコイル及
びコンデンサC2を含む平滑回路とを備えたフォワード
型コンバータの同期整流回路に於いて、一次巻線N21
と二次巻線N22とを有するチョークコイルL1の二次
巻線N22の誘起電圧を、フライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3のゲートに印加するように接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスの二次巻
線の誘起電圧に同期してオン,オフして整流を行う同期
整流回路に関する。同期整流回路は、整流側ダイオード
とフライホイール側ダイオードとを、オン抵抗の小さい
電界効果トランジスタ(MOS FET)と置換し、ト
ランスの二次巻線の誘起電圧の極性に対応して一方をオ
ン,他方をオフとするものである。従って、ダイオード
を用いる場合に比較して電力損失を低減することができ
る。このような同期整流回路の効率及び特性の改善が要
望されている。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例の説明図であり、スイッチ
ングスナバ回路を備えたフォワード型コンバータを示
し、トランスT1の一次巻線N1に直流電源Eとスイッ
チングトランジスタQ1とを接続し、パルス幅制御回路
PWMによってスイッチングトランジスタQ1のオン,
オフを制御して、一次巻線N1に流れる電流をオン,オ
フする。
【0003】又スイッチングトランジスタQ1と並列
に、コンデンサC1とスイッチングスナバ用トランジス
タQ4との直列回路を接続し、このスイッチングスナバ
用トランジスタQ4のオン,オフを、スイッチングトラ
ンジスタQ1のオン,オフと逆になるように構成するも
ので、例えば、スイッチングトランジスタQ1をn型F
ETにより構成し、スイッチングスナバ用トランジスタ
Q4をp型FETにより構成し、パルス幅制御回路PW
Mからそれぞれ抵抗R1,R2を介して駆動信号をゲー
トGに加える構成の場合を示している。
【0004】又トランスT1の二次巻線N2に整流側同
期整流トランジスタQ2とフライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3と、チョークコイルL及びコンデンサC
2からなる平滑回路とを接続する。又Sはソース、Dは
ドレイン、Gはゲート、d1〜d4はトランジスタの基
板内のn層とp層との間に形成された寄生ダイオードを
示す。この場合、スイッチングスナバ用トランジスタQ
4は、他のトランジスタと導電型が異なるから、寄生ダ
イオードd4の極性も反対となっている。
【0005】パルス幅制御回路PWMは、整流平滑化さ
れた直流電圧と設定基準電圧とを比較し、誤差電圧に対
応したパルス幅の駆動信号をスイッチングトランジスタ
Q1とスイッチングスナバ用トランジスタQ4とのゲー
トに加える。この駆動信号がゲートに加えられるスイッ
チングトランジスタQ1によって、トランスT1の一次
巻線N1に流れる電流の期間を制御する。又スイッチン
グトランジスタQ1がターンオフとした時に、トランス
T1の蓄積エネルギによる電流が、スイッチングスナバ
用トランジスタQ4の寄生ダイオードd4を介して、又
はオン状態となった時のスイッチングスナバ用トランジ
スタQ4を介してコンデンサC1に流入し、サージ電圧
を吸収する。このコンデンサC1の充電電荷は、オン状
態のスイッチングスナバ用トランジスタQ4とトランス
T1の一次巻線N1とを介して電源Eに帰還されること
になる。
【0006】又スイッチングトランジスタQ1がオンの
時に発生した二次巻線N2の誘起電圧により、整流側同
期整流トランジスタQ2のゲートGが+極性、ソースS
が−極性となり、整流側同期整流トランジスタQ2はオ
ンとなる。又フライホイール側トランジスタQ3のゲー
トGが−極性、ソースSが+極性となり、フライホイー
ル側同期整流トランジスタQ3はオフとなる。従って、
二次巻線N2の誘起電圧による電流は、整流側同期整流
トランジスタQ2とチョークコイルLとを介してコンデ
ンサC2を充電すると共に、出力端子から図示を省略し
た負荷に流れることになる。
【0007】スイッチングトランジスタQ1がオフとな
ると、前述のように、スイッチングスナバ用トランジス
タQ4がオンとなり、サージ電圧を吸収したコンデンサ
C1の充電電荷による電流がトランスT1の一次巻線N
1を介して電源Eに帰還されるから、その時の電流によ
ってトランスT1の二次巻線N2に、スイッチングトラ
ンジスタQ1がオンの時の誘起電圧と逆極性の誘起電圧
が発生し、整流側同期整流トランジスタQ2のゲートG
が−極性、ソースが+極性となり、整流側同期整流トラ
ンジスタQ2はオフ、フライホイール側同期整流トラン
ジスタQ3はオンとなり、チョークコイルLの蓄積エネ
ルギによる電流が流れる。従って、それぞれオン抵抗の
小さい状態のトランジスタQ2,Q3を介して電流が流
れるから、電力損失を低減することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】スイッチングスナバ用
トランジスタQ4とコンデンサC2とを含むスイッチン
グスナバ回路を接続したフォワード型コンバータに於い
ては、トランスT1の一次巻線N1に印加される電圧は
正負極性の矩形波に近似したものとなる。そして、無負
荷時や軽負荷時に於いては、スイッチングトランジスタ
Q1のオフ期間が長くなり、それに対応してフライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3のオン期間が長くな
る。その場合、フライホイール電流が流れる期間も長く
なり、このフライホイール電流が零となった後に、コン
デンサC2の端子電圧によってチョークコイルLとフラ
イホイール側同期整流トランジスタQ3とを介して逆方
向に電流が流れることになり、従って、電力損失が増大
する問題がある。本発明は、前述の問題点を解決し、電
力損失を低減して効率を向上することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】トランスT1の一次巻線
N1に接続したスイッチングトランジスタQ1と、この
スイッチングトランジスタQ1に並列に接続したコンデ
ンサC1とスイッチングスナバ用トランジスタQ4との
直列回路と、トランスT1の二次巻線N2に、この二次
巻線N2の誘起電圧によって一方がオンの時他方がオフ
となるように接続した整流側同期整流トランジスタQ2
とフライホイール側同期整流トランジスタQ3と、整流
出力を平滑化するチョークコイルとコンデンサC2とを
含む平滑回路とを備えたフォワード型コンバータの同期
整流回路に於いて、チョークコイルL1に二次巻線N2
2を設け、この二次巻線N22の誘起電圧をフライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3のゲートGに印加する
ように接続している。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例の説明図で
あり、T1とトランス、N1は一次巻線、N2は二次巻
線、Eは電源、Q1はスイッチングトランジスタ、Q2
は整流側同期整流トランジスタ、Q3はフライホイール
側同期整流トランジスタ、Q4はスイッチングスナバ用
トランジスタ、Gはゲート、Sはソース、Dはドレイ
ン、d1〜d4は寄生ダイオード、PWMはパルス幅制
御回路、R1,R2は抵抗、C1,C2はコンデンサ、
L1はチョークコイル、N21は一次巻線、N22は二
次巻線を示す。
【0011】トランスT1の一次側の接続構成は、図3
に示す従来例と同様であり、重複する説明は省略する。
又トランスT1の二次側のチョークコイルL1は、一次
巻線N21と二次巻線N22とを有する構成とし、この
二次巻線N22の一方の端子をフライホイール側同期整
流トランジスタQ3のゲートGに接続し、他方の端子を
ソースSに接続する。
【0012】又トランスT1の二次巻線N2の一方の端
子を、整流側同期整流トランジスタQ2のゲートGと、
フライホイール側同期整流トランジスタQ3のドレイン
Dと、チョークコイルL1の一次巻線N21とに接続
し、他方の端子を整流側同期整流トランジスタQ2のド
レインDに接続し、この整流側同期整流トランジスタQ
2のソースSとフライホイール側同期整流トランジスタ
Q3のソースSとを接続する。
【0013】パルス幅制御回路PWMによってスイッチ
ングトランジスタQ1がオン,スイッチングスナバ用ト
ランジスタQ4がオフに制御された時、トランスT1の
二次巻線N2の誘起電圧により、整流側同期整流トラン
ジスタQ2はオンとなり、チョークコイルL1の一次巻
線N21を介してコンデンサC2の充電及び負荷電流の
供給が行われる。その時、チョークコイルL1の二次巻
線N22の誘起電圧によって、フライホイール側同期整
流トランジスタQ3はオフとなる。
【0014】次にスイッチングトランジスタQ1がオ
フ、スイッチングスナバ用トランジスタQ4がオンに制
御された時、トランスT1の二次巻線N2の誘起電圧に
より、整流側同期整流トランジスタQ2はオフとなる。
その時、チョークコイルL1の蓄積エネルギによる電流
が、フライホイール側同期整流トランジスタQ3の寄生
ダイオードd3を介して流れ、次第に減少する。従っ
て、チョークコイルL1の二次巻線N22の誘起電圧の
極性が反転し、フライホイール側同期整流トランジスタ
Q3はオンとなり、低抵抗のフライホイール側同期整流
トランジスタQ3を介してフライホイール電流が流れる
から、電力損失を低減することができる。
【0015】このフライホイール電流が零となると、チ
ョークコイルL1の二次巻線N22の誘起電圧も零とな
り、フライホイール側同期整流トランジスタQ3はオフ
となる。即ち、スイッチングトランジスタQ1のオフ期
間が長くなる無負荷時や軽負荷時に於いて、チョークコ
イルL1の蓄積エネルギによるフライホイール電流が零
となった後は、フライホイール側同期整流トランジスタ
Q3をオフとすることができるから、コンデンサC2の
端子電圧によるチョークコイルL1の一次巻線N21と
フライホイール側同期整流トランジスタQ3とを介した
逆方向の電流を阻止することができる。
【0016】図2は本発明の実施例の動作説明図であ
り、(a)はトランスT1の一次巻線N1の電圧、
(b)は従来例のチョークコイルの電圧、(c)は従来
例のチョークコイルの電流、(d)は本発明の実施例の
チョークコイルL1の電圧、(e)は本発明の実施例の
チョークコイルL1の電流を示す。
【0017】従来例に於いて、無負荷時や軽負荷時に
は、スイッチングトランジスタQ1のオン期間Tonが
短く、オフ期間Toffが長くなる。そして、スイッチ
ングトランジスタQ1のオン期間Tonに於けるトラン
スT1の二次巻線N2の誘起電圧によって、整流側同期
整流トランジスタQ2がオンとなり、その誘起電圧は平
滑回路に加えられる。又スイッチングトランジスタQ1
のオフ期間Toffに於いては、チョークコイルの蓄積
エネルギによる転流電流がフライホイール側同期整流ト
ランジスタQ3を介して流れる。
【0018】従って、チョークコイルの電圧は(b)に
示すように変化する。又スイッチングトランジスタQ1
がオフの期間Toff中、継続してフライホイール側同
期整流トランジスタQ3をオンとすると、無負荷時や軽
負荷時の転流電流は短時間で終了するものであるから、
その後は、コンデンサC2の充電電荷による電流がチョ
ークコイルとフライホイール側同期整流トランジスタQ
3とを介して流れることになる。即ち、(c)に示すよ
うに、チョークコイルに流れる電流は方向が反転するこ
とになる。
【0019】しかし、チョークコイルL1の二次巻線N
22をフライホイール側同期整流トランジスタQ3のゲ
ートGとソースSとの間に接続したことにより、フライ
ホイール側同期整流トランジスタQ3を、転流電流の終
了によりオフとするものである。即ち、チョークコイル
L1の一次巻線N21に流れる電流は、(e)に示すよ
うに変化する。その電流は、スイッチングトランジスタ
Q1のオン期間Tonに於いては増加する傾向を示し、
チョークコイルL1の二次巻線N22の誘起電圧は、フ
ライホイール側同期整流トランジスタQ3をオフとする
極性となり、又スイッチングトランジスタQ1のオフ期
間Toffに於いては、チョークコイルL1の一次巻線
N21に流れる電流は減少する傾向を示し、その二次巻
線N22の誘起電圧はフライホイール側同期整流トラン
ジスタQ3をオンとする極性となる。
【0020】従って、チョークコイルL1の転流電流
は、オン状態のフライホイール側同期整流トランジスタ
Q3を介して流れる。この転流電流が零となると、チョ
ークコイルL1の二次巻線N22の誘起電圧は零とな
り、それによって、フライホイール側同期整流トランジ
スタQ3はオフとなるから、コンデンサCからチョーク
コイルL1の一次巻線N21を介して流れる電流は阻止
される。
【0021】前述のように、フライホイール側同期整流
トランジスタQ3を整流側同期整流トランジスタQ2が
オフの期間にオンとして、転流電流を低オン抵抗のフラ
イホイール側同期整流トランジスタQ3を介して流し、
この転流電流が零となった時は、フライホイール側同期
整流トランジスタQ3をオフとして、チョークコイルL
1に逆流する電流を阻止する。従って、無負荷時や軽負
荷時の整流効率の低下を阻止することができる。
【0022】又定格負荷状態の場合には、スイッチング
トランジスタQ1のオン期間Tonが長くなり、チョー
クコイルL1の一次巻線N21に流れる電流が大きくな
るから、スイッチングトランジスタQ1のオフ期間To
ffに於ける転流電流が流れる期間が短くなり、フライ
ホイール側同期整流トランジスタQ3は、転流電流が流
れる期間はオン状態を継続し、低オン抵抗のフライホイ
ール側同期整流トランジスタQ3を介して転流電流が流
れることにより、電力損失を低減することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フォワ
ード型コンバータの同期整流回路に於いて、チョークコ
イルL1の二次巻線N22の誘起電圧をフライホイール
側同期整流トランジスタQ3のゲートに加えることによ
り、転流電流が流れる期間のみフライホイール側同期整
流トランジスタQ3をオンとし、無負荷時や軽負荷時に
於けるコンデンサCによるチョークコイルL1の逆電流
を阻止して、整流効率の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図である。
【図2】本発明の実施例の動作説明図である。
【図3】従来例の説明図である。
【符号の説明】
Q1 スイッチングトランジスタ Q2 整流側同期整流トランジスタ Q3 フライホイール側同期整流トランジスタ Q4 スイッチングスナバ用トランジスタ PWM パルス幅制御回路 T1 トランス N1 一次巻線 N2 二次巻線 R1,R2 抵抗 L1 チョークコイル N21 一次巻線 N22 二次巻線 C1,C2 コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの一次巻線に接続したスイッチ
    ングトランジスタと、該スイッチングトランジスタに並
    列に接続したコンデンサとスイッチングスナバ用トラン
    ジスタとの直列回路と、前記トランスの二次巻線に、該
    二次巻線の誘起電圧によって一方がオンの時他方がオフ
    となるように接続した整流側同期整流トランジスタとフ
    ライホイール側同期整流トランジスタと、整流出力を平
    滑化するチョークコイルと、コンデンサとを含む平滑回
    路とを備えたフォワード型コンバータの同期整流回路に
    於いて、 前記チョークコイルに二次巻線を設け、該二次巻線の誘
    起電圧を前記フライホイール側同期整流トランジスタの
    ゲートに印加するように接続したことを特徴とする同期
    整流回路。
JP24720395A 1995-09-26 1995-09-26 同期整流回路 Pending JPH0993917A (ja)

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