JPH0998572A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

スイッチングレギュレータ

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JPH0998572A
JPH0998572A JP25364595A JP25364595A JPH0998572A JP H0998572 A JPH0998572 A JP H0998572A JP 25364595 A JP25364595 A JP 25364595A JP 25364595 A JP25364595 A JP 25364595A JP H0998572 A JPH0998572 A JP H0998572A
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transformer
winding
mosfet
voltage
bipolar transistor
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JP25364595A
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Kazuhiko Masamoto
和彦 政本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、MOSFETのもつ高速
スイッチング特性を活かしつつ、オン抵抗が大きいこと
による電力損失を低減して効率の高いスイッチングレギ
ュレータを提供する。 【解決手段】 制御回路によってパルス状にスイッチン
グ駆動されるMOSFETと、MOSFETが一次巻線
に接続され、パルス状の交流電圧が印加されるトランス
と、トランスの二次側から出力される交流電圧を整流す
る整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑回路とを
有するスイッチングレギュレータにおいて、MOSFE
Tと並列に接続されるバイポーラトランジスタと、一次
巻線である電流検出巻線がトランスの一次巻線に接続さ
れ、二次巻線である駆動巻線出力で前記バイポーラトラ
ンジスタを駆動するカレントトランスとを有する構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高効率なスイッチン
グレギュレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のスイッチングレギュレータ
の構成を示す回路図である。図3に示すように従来のス
イッチングレギュレータは、入力電圧(直流電圧)の電
圧変動を抑制するコンデンサ28と、スイッチングレギ
ュレータの出力電圧を検出して出力信号のパルス幅を制
御するパルス幅制御回路27と、パルス幅制御回路27
の出力信号によってスイッチング駆動されるMOSFE
T21と、MOSFET21に一次巻線NP が接続され
たトランス23と、トランス23の二次巻線NSが接続
され、トランス23の二次側から出力される電圧を整流
するための整流ダイオード24および転流ダイオード2
5と、整流された電圧を平滑して直流電圧を出力するチ
ョークコイル26およびコンデンサ29とによって構成
されている。
【0003】このような構成において、パルス幅制御回
路27の出力信号によってMOSFET21がオン/オ
フされると、入力電圧VIN(直流電圧)は矩形波の交流
電圧に変換されてトランス23の一次巻線NP に印加さ
れる。
【0004】トランス23の二次巻線NS からは入力電
圧VINのNS /NP (巻線比)の電圧が出力され、整流
ダイオード24で整流された後、チョークコイル26と
平滑コンデンサ29とで平滑されて直流電圧である出力
電圧VO を出力する。
【0005】ここで、MOSFET21がオフしている
間、転流ダイオード25にはMOSFET21がオンし
ている間にチョークコイル26に蓄積されたエネルギー
(電流)が流れ、このことによって直流電流を出力から
取り出すことができる。
【0006】制御回路27はスイッチングレギュレータ
の出力電圧を帰還信号とし、パルス幅制御方式によって
MOSFET21のオン時間とオフ時間の比を変えて出
力電圧が一定になるように制御している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来のスイッチングレギュレータでは、一般にス
イッチング素子には高速にスイッチングが可能なMOS
FETが用いられているが、MOSFETは寄生容量が
多いこと、および高耐圧にする場合に素子として比抵抗
が大きなものしか使用できないことから、ソース・ドレ
イン間のオン抵抗が高くなり、スイッチングレギュレー
タの効率が悪くなるという問題があった。また、MOS
FETに代わるスイッチング素子としてバイポーラトラ
ンジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transis
tor )などが用いらることもあるが、バイポーラトラン
ジスタは電流駆動であるために駆動回路が複雑になり、
スイッチング速度が遅いために、損失が増えて効率が良
くならないという問題があった。
【0008】一方、IGBTは電圧駆動であるために駆
動回路の構成が簡単になって駆動が容易であるが、素子
の特性上、高周波動作が困難であるという問題があっ
た。
【0009】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、簡単な
回路構成で、MOSFETのもつ高速スイッチング特性
を活かしつつ、オン抵抗が大きいことによる電力損失を
低減して効率の高いスイッチングレギュレータを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のスイッチングレギュレータは、制御回路によっ
てパルス状にスイッチング駆動されるMOSFETと、
前記MOSFETが一次巻線に接続され、パルス状の交
流電圧が印加されるトランスと、前記トランスの二次側
から出力される交流電圧を整流する整流回路と、前記整
流回路の出力を平滑する平滑回路とを有するスイッチン
グレギュレータにおいて、前記MOSFETと並列に接
続されるバイポーラトランジスタと、一次巻線である電
流検出巻線が前記トランスの一次巻線に接続され、二次
巻線である駆動巻線出力で前記バイポーラトランジスタ
を駆動するカレントトランスとを有することを特徴とす
る。
【0011】また、制御回路によってパルス状にスイッ
チング駆動されるMOSFETと、前記MOSFETが
一次巻線に接続され、パルス状の交流電圧が印加される
トランスと、前記トランスの二次側から出力される交流
電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑
する平滑回路とを有するスイッチングレギュレータにお
いて、前記MOSFETと並列に接続されるバイポーラ
トランジスタを有し、前記トランスの二次側に駆動巻線
を備え、該駆動巻線の出力で前記バイポーラトランジス
タを駆動することを特徴とする。
【0012】上記のように構成された本発明のスイッチ
ングレギュレータは、カレントトランスまたはトランス
の二次側に設けられた駆動巻線によってバイポーラトラ
ンジスタが駆動されると、バイポーラトランジスタはM
OSFETのスイッチング動作に同期してオン/オフさ
れる。ここで、バイポーラトランジスタのエミッタコレ
クタ間の飽和電圧はMOSFETのオン電圧に比べて低
いため、バイポーラトランジスタをMOSFETと並列
に接続することで、オン抵抗が高い高耐圧のMOSFE
Tの欠点が補われ、オン電圧が低下する。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
た説明する。
【0014】本発明のスイッチングレギュレータはスイ
ッチング素子であるMOSFETにオン時の飽和電圧が
低いバイポーラトランジスタを並列に接続し、オン抵抗
が大きい高耐圧のMOSFETの欠点を補って、オン電
圧を低下させる構成としている。
【0015】(第1実施例)図1は本発明のスイッチン
グレギュレータの第1実施例の構成を示す回路図であ
る。図1において、本発明のスイッチングレギュレータ
は、入力電圧(直流電圧)の電圧変動を抑制するコンデ
ンサ8と、スイッチングレギュレータの出力電圧を検出
し、出力信号のパルス幅を制御するパルス幅制御回路7
と、パルス幅制御回路7の出力信号によってスイッチン
グ駆動されるMOSFET1と、MOSFET1に一次
巻線NP が接続されたトランス3と、トランス3の二次
巻線NSが接続され、トランス3の出力電圧を整流する
ための整流ダイオード4および転流ダイオード5と、整
流された電圧を平滑して直流電圧を出力するチョークコ
イル6およびコンデンサ9と、MOSFET1のソース
・ドレイン間にエミッタ・コレクタが並列に接続される
バイポーラトランジスタ2と、二次側にバイポーラトラ
ンジスタ2を駆動するための駆動巻線NB を備え、一次
巻線である電流検出巻線NC がトランス3の一次巻線N
P に接続されたカレントトランス10とによって構成さ
れている。
【0016】このような構成において、パルス幅制御回
路7の信号によってMOSFET1がオン/オフされる
と、入力電圧VIN(直流電圧)は矩形波の交流電圧に変
換されてトランス3の一次巻線NP に印加される。トラ
ンス3の二次巻線NS からは入力電圧VINのNS /NP
(巻線比)の交流電圧が出力され、整流ダイオード4で
整流された後、チョークコイル6と平滑コンデンサ9と
で平滑されて直流電圧である出力電圧VO を出力する。
【0017】ここで、MOSFET1がオンすると、ト
ランス3の一次巻線NP に流れる電流はカレントトラン
ス10の電流検出巻線NC にも流れ、この電流のNC
B(巻線比)倍の電流がバイポーラトランジスタ2の
ベース電流として流れ込み、バイポーラトランジスタ2
は急速にオンする。バイポーラトランジスタ2のエミッ
タ・コレクタ間のオン時の飽和電圧は0.3V程度であ
り、並列に接続されているMOSFET1のソース・ド
レイン間のオン抵抗が高耐圧素子の場合に高くなるとい
う欠点が補われ、オン電圧が低くなって電力損失が低減
される。
【0018】一方、MOSFET1がオフすると、トラ
ンス3の一次巻線NP とカレントトランス10の電流検
出巻線NC に流れる電流が減少し、バイポーラトランジ
スタ2のベース電流も減少するため、バイポーラトラン
ジスタ2は急速にターンオフする。これらのスイッチン
グ動作は、バイポーラトランジスタ2がカレントトラン
ス10によって駆動されることで、高速かつ高効率に実
現される。
【0019】トランス3の二次側では、MOSFET1
がオフしている間、MOSFET1がオンしていた間に
チョークコイル26に蓄積されたエネルギー(電流)が
転流ダイオード5に流れ、このことによって直流電流を
出力から取り出すことができる。
【0020】また、制御回路7はスイッチングレギュレ
ータの出力電圧を帰還信号とし、パルス幅制御方式によ
ってMOSFET1のオン時間とオフ時間の比を変えて
出力電圧が一定になるように制御している。
【0021】したがって、オン時の飽和電圧が低いバイ
ポーラトランジスタ2をスイッチング素子であるMOS
FET1と並列に接続し、カレントトランス10の二次
側に設けた駆動巻線の出力でバイポーラトランジスタ2
を駆動することで、高耐圧なMOSFET1の場合にオ
ン抵抗が高くなるという欠点が補われ、オン電圧が低下
して電力損失が低減され、高速かつ高効率にスイッチン
グ素子が駆動されるスイッチングレギュレータが実現さ
れる。また、バイポーラトランジスタ2のスイッチング
速度の遅さはカレントトランス10による駆動で高速化
される上に、オン抵抗の大きい高耐圧のMOSFET1
の特性に依存することがないため、IGBT以上に高速
かつ高効率なスイッチング素子及びその駆動回路が実現
できる。
【0022】(第2実施例)第1実施例のスイッチング
レギュレータではトランスに流れる1次巻線の電流をカ
レントトランスで検出してバイポーラトランジスタを駆
動する回路例を示した。本実施例では、カレントトラン
スを用いずにトランスの2次側に直接バイポーラトラン
ジスタを駆動するための駆動巻線を設けた例を示す。こ
の回路例を示したのが図2である。図2は本発明のスイ
ッチングレギュレータの第2実施例の構成を示す回路図
である。
【0023】図2に示すように、本実施例のスイッチン
グレギュレータはトランス13の2次側に一次巻線NP
と同一極性の駆動巻線NB が設けられ、駆動巻線NB
バイポーラトランジスタ12のベース・エミッタが接続
された構成となっている。その他の構成は第1実施例と
同様であるため、その説明は省略する。
【0024】このような構成にすることで、バイポーラ
トランジスタ12は、トランス13の1次巻線NP に流
れる電流のNP /NB (巻線比)倍の電流がベースに供
給されることによってオン/オフが制御される。したが
って、より簡単な回路構成で第1実施例と同様に動作
し、効率の高いスイッチングレギュレータを構成するこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
【0026】オン時の飽和電圧が低いバイポーラトラン
ジスタをスイッチング素子であるMOSFETと並列に
接続し、カレントトランスまたはトランスの二次側に設
けた駆動巻線の出力でバイポーラトランジスタを駆動す
ることで、高耐圧なMOSFETの場合にオン抵抗が高
くなるという欠点が補われ、オン電圧が低下して電力損
失が低減され、高速かつ高効率にスイッチング素子が駆
動されるスイッチングレギュレータが実現される。ま
た、バイポーラトランジスタのスイッチング速度の遅さ
はカレントトランスによる駆動で高速化される上に、オ
ン抵抗の大きい高耐圧のMOSFETの特性に依存する
ことがないため、IGBT以上に高速かつ高効率なスイ
ッチング素子及びその駆動回路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチングレギュレータの第1実施
例の構成を示す回路図である。
【図2】本発明のスイッチングレギュレータの第2実施
例の構成を示す回路図である。
【図3】従来のスイッチングレギュレータの構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
1、11 MOSFET 2、12 バイポーラトランジスタ 3、13 トランス 4 整流ダイオード 5 転流ダイオード 6 チョークコイル 7 パルス幅制御回路 8 コンデンサ 9 平滑コンデンサ 10 カレントトランス宮城

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御回路によってパルス状にスイッチン
    グ駆動されるMOSFETと、 前記MOSFETが一次巻線に接続され、パルス状の交
    流電圧が印加されるトランスと、 前記トランスの二次側から出力される交流電圧を整流す
    る整流回路と、 前記整流回路の出力を平滑する平滑回路とを有するスイ
    ッチングレギュレータにおいて、 前記MOSFETと並列に接続されるバイポーラトラン
    ジスタと、 一次巻線である電流検出巻線が前記トランスの一次巻線
    に接続され、二次巻線である駆動巻線出力で前記バイポ
    ーラトランジスタを駆動するカレントトランスと、を有
    することを特徴とするスイッチングレギュレータ。
  2. 【請求項2】 制御回路によってパルス状にスイッチン
    グ駆動されるMOSFETと、 前記MOSFETが一次巻線に接続され、パルス状の交
    流電圧が印加されるトランスと、 前記トランスの二次側から出力される交流電圧を整流す
    る整流回路と、 前記整流回路の出力を平滑する平滑回路とを有するスイ
    ッチングレギュレータにおいて、 前記MOSFETと並列に接続されるバイポーラトラン
    ジスタを有し、 前記トランスの二次側に駆動巻線を備え、該駆動巻線の
    出力で前記バイポーラトランジスタを駆動することを特
    徴とするスイッチングレギュレータ。
JP25364595A 1995-09-29 1995-09-29 スイッチングレギュレータ Expired - Lifetime JP2755227B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007209162A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Seiko Instruments Inc Dc/dcコンバータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007209162A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Seiko Instruments Inc Dc/dcコンバータ

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