JPH10201224A - Back converter - Google Patents

Back converter

Info

Publication number
JPH10201224A
JPH10201224A JP665897A JP665897A JPH10201224A JP H10201224 A JPH10201224 A JP H10201224A JP 665897 A JP665897 A JP 665897A JP 665897 A JP665897 A JP 665897A JP H10201224 A JPH10201224 A JP H10201224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
charge
buck converter
parallel
series
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
JP665897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuro Suga
郁朗 菅
Masanori Isobe
昌徳 磯部
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP665897A priority Critical patent/JPH10201224A/en
Publication of JPH10201224A publication Critical patent/JPH10201224A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a back converter that allows frequency to be increased, by reducing loss due to soft switching and noise. SOLUTION: A charge storage capacitor 7 and a charging diode 8 are series- connected with each other, and are connected between the poles of a switching element 3. The primary winding 9a of a transformer 9 for charge regeneration is parallel-connected with the charging diode 8. The secondary winding 9b of the transformer 9 for charge regeneration is series-connected with a diode 10 for charge regeneration and parallel-connected with a reflux diode 4. Thereby spike voltage at the time of turn-off is absorbed without increase in loss which the circuit suffers as a converter, and switching loss is reduced with switching noise reduced as well.

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】本発明は、直流安定化電圧を
供給するDC−DCコンバータ、特にバックコンバータ
に関するものである。
The present invention relates to a DC-DC converter for supplying a stabilized DC voltage, and more particularly to a buck converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、例えば「スイッチング・レギュ
レータ設計ノウハウ」(CQ出版株式会社 昭和60年
4月発行、長谷川彰著)に示された従来のバックコンバ
ータを示す回路図である。図9において、1は直流入力
電源、3はスイッチング素子、4は電流の還流手段とし
ての還流ダイオード、5はチョークコイル、6は平滑コ
ンデンサであり、チョークコイル5と平滑コンデンサ6
とでLCフィルタを構成している。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional buck converter disclosed, for example, in "Switching Regulator Design Know-How" (CQ Publishing Co., Ltd., issued in April 1985, written by Akira Hasegawa). In FIG. 9, 1 is a DC input power supply, 3 is a switching element, 4 is a return diode as current return means, 5 is a choke coil, 6 is a smoothing capacitor, and choke coil 5 and smoothing capacitor 6
And constitute an LC filter.

【0003】次に動作について説明する。スイッチング
素子3は制御されたパルスドライブ信号を受けてON/
OFFを繰り返し、上記直流入力電源1の入力を断続的
に上記LCフィルタに印加する。スイッチング素子3が
ONの時に直流入力電源1からエネルギーを伝達し、O
FFの時は還流ダイオード4がONすることにより、チ
ョークコイル5の電流を還流して、安定化された直流出
力電圧を得る。
Next, the operation will be described. The switching element 3 receives the controlled pulse drive signal and turns on / off.
The OFF is repeated, and the input of the DC input power supply 1 is intermittently applied to the LC filter. When the switching element 3 is ON, energy is transmitted from the DC input power
At the time of FF, when the return diode 4 is turned on, the current of the choke coil 5 is returned to obtain a stabilized DC output voltage.

【0004】以上のように構成されたバックコンバータ
の動作波形について、図10及び図11を参照して説明
する。図10(a)〜(c)はスイッチング素子3の各
部の動作波形を示しており、(a)図はスイッチング素
子3のドライブ信号、(b)図はスイッチング素子3の
両端に印加されるスイッチング電圧Vsw、(c)図はス
イッチング素子3に流れる電流Iswである。ドライブ信
号ON時にスイッチング素子3は導通しVswがほぼ零に
なると共に電流Iswが流れ、ドライブ信号OFF時にス
イッチング素子3の電流Iswが流れなくなる。図11は
VswとIswとの拡大波形とスイッチング損失を示してい
る。スイッチング損失は図11に示すように、ターンオ
ン時及びターンオフ時のスイッチング素子の電圧・電流
の重なりによって発生するが、一般にターンオフ前後の
電流ピーク値はターンオン時のそれに比べて大きいた
め、ターンオフ時のスイッチング損失はターンオン時に
比べて大きくなる。
The operation waveforms of the buck converter configured as described above will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (c) show operation waveforms of each part of the switching element 3, wherein FIG. 10 (a) shows a drive signal of the switching element 3 and FIG. 10 (b) shows switching applied to both ends of the switching element 3. The voltage Vsw, (c) is a current Isw flowing through the switching element 3. When the drive signal is ON, the switching element 3 conducts, Vsw becomes substantially zero, and the current Isw flows. When the drive signal is OFF, the current Isw of the switching element 3 stops flowing. FIG. 11 shows enlarged waveforms of Vsw and Isw and switching loss. As shown in FIG. 11, the switching loss is caused by the overlap of the voltage and the current of the switching element at the time of turn-on and at the time of turn-off. The loss is greater than at turn-on.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
図9に示したバックコンバータの場合、図11に示すよ
うに、ターンオン時及びターンオフ時のスイッチング素
子の電圧・電流の重なりによってスイッチング損失が発
生し、特にターンオフ時のスイッチング損失が大きい。
また、このスイッチング電圧の立ち上がり、立ち下がり
が急峻になり、スイッチングノイズが増加するため高周
波化することが困難である。
In the above-mentioned conventional configuration,
In the case of the buck converter shown in FIG. 9, as shown in FIG. 11, switching loss occurs due to the overlap of the voltage and current of the switching element at the time of turn-on and at the time of turn-off, and particularly, the switching loss at the time of turn-off is large.
In addition, the rising and falling of the switching voltage becomes steep, and the switching noise increases, so that it is difficult to increase the frequency.

【0006】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、その目的は、ソフトスイッチン
グによる損失の低減と低ノイズ化を図り、高周波化が可
能なバックコンバータを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a buck converter capable of reducing a loss due to soft switching, reducing noise, and increasing the frequency. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に係るバックコ
ンバータは、誘導性要素とスイッチング素子と電流の還
流手段とを互いに直列にして直流入力電源の両極間に接
続するとともに、上記電流の還流手段と並列にチョーク
コイルと平滑コンデンサとからなるLCフィルタを接続
してなるバックコンバータにおいて、互いに直列にして
上記スイッチング素子の両極間に接続された電荷蓄積コ
ンデンサおよび充電ダイオードと、一次巻線が上記充電
ダイオードと並列に接続され、二次巻線は電荷回生用ダ
イオードと直列にして上記電流の還流手段と並列に接続
された電荷回生用トランスとを備え、上記スイッチング
素子のターンオフ時に上記電荷蓄積コンデンサに充電さ
れた電荷を上記スイッチング素子のターンオン時に上記
電荷回生用トランスを介して上記LCフィルタ側へ回生
する構成としたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a buck converter comprising an inductive element, a switching element, and a current circulating means connected in series with each other between two poles of a DC input power supply. In a buck converter in which an LC filter consisting of a choke coil and a smoothing capacitor is connected in parallel with the means, a charge storage capacitor and a charging diode connected in series between both poles of the switching element, A secondary winding is connected in parallel with the charging diode, and the secondary winding includes a charge regeneration transformer connected in parallel with the current return means in series with the charge regeneration diode, and the charge storage capacitor when the switching element is turned off. When the switching element is turned on, the charge stored in the Through those where the structure is regenerated to the LC filter side.

【0008】請求項2に係るバックコンバータは、スイ
ッチング素子と逆並列にダイオードを接続し、誘導性要
素を共振用インダクタとしてこの共振用インダクタと共
振する共振用コンデンサを備えてなる電流共振全波型の
バックコンバータにおいて、互いに直列にして上記スイ
ッチング素子の両極間に接続された電荷蓄積コンデンサ
および充電ダイオードと、一次巻線が上記充電ダイオー
ドと並列に接続され、二次巻線は電荷回生用ダイオード
と直列にして電流の還流手段と並列に接続された電荷回
生用トランスとを備え、上記スイッチング素子のターン
オフ時に上記電荷蓄積コンデンサに充電された電荷を上
記スイッチング素子のターンオン時に上記電荷回生用ト
ランスを介して上記LCフィルタ側へ回生する構成とし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a buck converter including a diode connected in anti-parallel to a switching element, and a resonance capacitor which resonates with the resonance inductor using the inductive element as a resonance inductor. In the buck converter, a charge storage capacitor and a charging diode connected in series with each other between the poles of the switching element, a primary winding is connected in parallel with the charging diode, and a secondary winding is connected to a charge regeneration diode. A charge regenerating transformer connected in series with the current recirculation means in parallel with the charge regenerating means, wherein the charge stored in the charge storage capacitor is turned off when the switching element is turned off via the charge regenerating transformer when the switching element is turned on. And regenerates to the LC filter side.

【0009】また、請求項3に係るバックコンバータ
は、請求項2において、その共振用コンデンサは、電流
の還流手段と並列に接続されたものである。
The buck converter according to claim 3 is the buck converter according to claim 2, wherein the resonance capacitor is connected in parallel with the current circulating means.

【0010】また、請求項4に係るバックコンバータ
は、請求項2において、その共振用コンデンサは、共振
用インダクタとスイッチング素子との直列部分の両端間
に接続されたものである。
The buck converter according to claim 4 is the buck converter according to claim 2, wherein the resonance capacitor is connected between both ends of a series portion of the resonance inductor and the switching element.

【0011】また、請求項5に係るバックコンバータ
は、請求項1ないし4のいずれかにおいて、その電荷回
生用トランスの一次巻線と直列にインピーダンス要素を
接続し、スイッチング素子のターンオン時の共振現象を
抑制するようにしたものである。
A buck converter according to a fifth aspect of the present invention is the buck converter according to any one of the first to fourth aspects, wherein an impedance element is connected in series with a primary winding of the charge regeneration transformer, and a resonance phenomenon occurs when the switching element is turned on. Is suppressed.

【0012】また、請求項6に係るバックコンバータ
は、請求項1ないし4のいずれかにおいて、その電荷回
生用トランスの一次巻線と並列にインピーダンス要素を
接続し、スイッチング素子のターンオン時の共振現象を
抑制するようにしたものである。
A buck converter according to a sixth aspect of the present invention is the buck converter according to any one of the first to fourth aspects, wherein an impedance element is connected in parallel with a primary winding of the charge regeneration transformer, and a resonance phenomenon when the switching element is turned on. Is suppressed.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.以下、この発明の実施の一形態例を図に
ついて説明する。図1はこの発明の実施の形態1による
バックコンバータを示す回路図である。図において、
1、3〜6は図9に示した従来のバックコンバータと同
一のものである。2は配線インダクタンス成分、あるい
はインダクタなどの誘導性要素であり、直流入力電源1
及びスイッチング素子3と直列に存在ないし接続されて
いる。7は電荷蓄積コンデンサ、8は充電ダイオードで
あり、これらは直列に接続され、スイッチング素子3の
両極間に接続されている。9は電荷回生用トランスであ
り、その一次巻線9aが充電ダイオード8に並列に接続
され、二次巻線9bは電荷回生用ダイオード10と直列
にして還流ダイオード4と並列に接続されている。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a buck converter according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure,
Reference numerals 1, 3 to 6 are the same as those of the conventional buck converter shown in FIG. Reference numeral 2 denotes a wiring inductance component or an inductive element such as an inductor.
And the switching element 3 is present or connected in series. Reference numeral 7 denotes a charge storage capacitor, and 8 denotes a charging diode, which are connected in series and connected between both poles of the switching element 3. Reference numeral 9 denotes a charge regeneration transformer, the primary winding 9a of which is connected in parallel with the charging diode 8, and the secondary winding 9b which is connected in series with the charge regeneration diode 10 and in parallel with the return diode 4.

【0014】次に動作について説明する。スイッチング
素子3がターンオフするとそれまで誘導性要素2を流れ
ていた電流は充電ダイオード8を経由して電荷蓄積コン
デンサ7へ流れ込む。したがって、スイッチング素子3
の両端の電圧は図2(b)に示すとおり誘導性要素2と
電荷蓄積コンデンサ7との共振動作により0Vより緩や
かに上昇するため、ターンオフ時のスパイク電圧が吸収
されると共に図3に示す通りターンオフ時のスイッチン
グ素子の電圧・電流の重なりが少なくなってスイッチン
グ損失が低減され、スイッチングノイズも低減される。
Next, the operation will be described. When the switching element 3 is turned off, the current that has been flowing through the inductive element 2 flows into the charge storage capacitor 7 via the charging diode 8. Therefore, switching element 3
2b rises more slowly than 0 V due to the resonance operation of the inductive element 2 and the charge storage capacitor 7 as shown in FIG. 2B, so that the spike voltage at the time of turn-off is absorbed and as shown in FIG. Overlap of the voltage and current of the switching element at the time of turn-off is reduced, so that switching loss is reduced and switching noise is also reduced.

【0015】ターンオン時は電荷蓄積コンデンサ7に蓄
積されたエネルギーが電荷回生トランス9の一次巻線9
aを経由してスイッチング素子3に流れる。一方、電荷
回生トランス9の二次巻線9bは電荷回生用ダイオード
10を経由して還流ダイオード4と並列に接続されてい
るが、還流ダイオード4はターンオフ期間中導通してい
る。このため、電荷蓄積コンデンサ7に蓄積されたエネ
ルギーがターンオンの瞬間に電荷回生トランス9を介し
てLCフィルタ側へ回生される。即ち、電荷蓄積コンデ
ンサ7に蓄積されたエネルギーが電荷回生トランス9の
一次巻線9aを経由してスイッチング素子3に流れ、電
荷回生トランス9の二次巻線9b、電荷回生用ダイオー
ド10、チョークコイル5、平滑コンデンサ6を経由し
て負荷へ流れ込む。この動作によりターンオフをソフト
スイッチング化するために追加した電荷蓄積コンデンサ
7に蓄積されたエネルギーは、ターンオン時に出力電力
の一部として負荷に供給されるため、損失を増大させる
ことなくターンオフ時のソフトスイッチング化を図るこ
とが可能となる。
At the time of turn-on, the energy stored in the charge storage capacitor 7 is transferred to the primary winding 9 of the charge regeneration transformer 9.
It flows to the switching element 3 via a. On the other hand, the secondary winding 9b of the charge regeneration transformer 9 is connected in parallel with the freewheel diode 4 via the charge recovery diode 10, but the freewheel diode 4 is conductive during the turn-off period. Therefore, the energy stored in the charge storage capacitor 7 is regenerated to the LC filter via the charge regeneration transformer 9 at the moment of turn-on. That is, the energy stored in the charge storage capacitor 7 flows to the switching element 3 via the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9, and the secondary winding 9b of the charge regeneration transformer 9, the charge regeneration diode 10, the choke coil 5. Flow into the load via the smoothing capacitor 6. The energy stored in the charge storage capacitor 7 added for soft-switching the turn-off by this operation is supplied to the load as a part of the output power at the time of turn-on, so that the soft-switching at the time of turn-off without increasing the loss is performed. Can be achieved.

【0016】実施の形態2.なお、上記実施の形態1で
はスイッチング素子3の電流波形Iswが台形波状のもの
について示したが、正弦波状となる電流共振全波型の構
成にしても良く、上記実施の形態1と同様にスイッチン
グノイズを低減する効果を奏する。
Embodiment 2 Although the switching element 3 has a trapezoidal current waveform Isw in the first embodiment, a current resonance full-wave configuration having a sinusoidal waveform may be used. It has the effect of reducing noise.

【0017】図4はこの発明の実施の形態2によるバッ
クコンバータを示す回路図である。図4において、1、
3〜10は上記実施の形態1の図1に示したものと同一
のものである。11はスイッチング素子3と逆並列に接
続されたダイオードであり、MOSFETの場合にはそ
の寄生ダイオードで代用することができる。12はスイ
ッチング素子3と直列に接続された共振用インダクタ、
13は還流ダイオード4に並列に接続された共振用コン
デンサである。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a buck converter according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1,
Reference numerals 3 to 10 are the same as those shown in FIG. 1 of the first embodiment. Reference numeral 11 denotes a diode connected in anti-parallel with the switching element 3. In the case of a MOSFET, a parasitic diode can be used instead. 12 is a resonance inductor connected in series with the switching element 3,
Reference numeral 13 denotes a resonance capacitor connected in parallel to the free wheel diode 4.

【0018】次に動作について説明する。図5に示すよ
うに、スイッチング素子3がターンオフすると、スイッ
チング素子3の両端の電圧は共振用インダクタ12の電
荷蓄積コンデンサ7との共振動作により0Vより緩やか
に上昇するため、ターンオフ時のスパイク電圧が吸収さ
れると共に、スイッチングノイズも低減される。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 5, when the switching element 3 is turned off, the voltage at both ends of the switching element 3 gradually rises from 0 V due to the resonance operation with the charge storage capacitor 7 of the resonance inductor 12, so that the spike voltage at the time of turn-off decreases. While being absorbed, switching noise is also reduced.

【0019】スイッチング素子3がオン期間中は、共振
用インダクタ12と共振用コンデンサ13とによりスイ
ッチング素子3に流れる電流が共振して正弦波状とな
る。なお、ドライブ信号のオン期間中で、共振電流が零
になった後は、図5(d)に示すように、ダイオード1
1に共振電流が流れることになる。この実施の形態2の
場合も、ターンオフをソフトスイッチング化するために
追加した電荷蓄積コンデンサ7に蓄積されたエネルギー
は、ターンオン時に出力電力の一部として負荷に供給さ
れるため、損失を増大させることなくターンオフ時のソ
フトスイッチング化を図ることが可能となる。
While the switching element 3 is on, the current flowing through the switching element 3 resonates by the resonance inductor 12 and the resonance capacitor 13 to form a sine wave. After the resonance current becomes zero during the ON period of the drive signal, as shown in FIG.
1, a resonance current flows. Also in the case of the second embodiment, the energy stored in the charge storage capacitor 7 added for turning off the soft switching is supplied to the load as a part of the output power at the time of turning on. Thus, soft switching at the time of turn-off can be achieved.

【0020】実施の形態3.なお、上記実施の形態2で
は共振用コンデンサ13が還流ダイオード4と並列に接
続された構成のものについて示したが、共振用コンデン
サをスイッチング素子3と共振用インダクタ12との直
列部分の両端間に接続した構成にしても良く、スイッチ
ング素子3の電流波形Iswが正弦波状となると共に、上
記実施の形態2と同様にスイッチングノイズを低減する
効果を奏する。
Embodiment 3 In the second embodiment, the configuration in which the resonance capacitor 13 is connected in parallel with the free wheel diode 4 is described. However, the resonance capacitor is connected between both ends of the series portion of the switching element 3 and the resonance inductor 12. A configuration may be adopted in which the current waveform Isw of the switching element 3 is sinusoidal, and the switching noise is reduced similarly to the second embodiment.

【0021】図6はこの発明の実施の形態3によるバッ
クコンバータを示す回路図である。図6において、1、
3〜12は上記実施の形態2の図4に示したものと同一
のものである。14はスイッチング素子3と共振用イン
ダクタ12との直列部分に並列に接続された共振用コン
デンサである。なお、動作については上記実施の形態2
とほぼ同様の動作をするので、その説明は省略する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a buck converter according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 6, 1,
Reference numerals 3 to 12 are the same as those shown in FIG. 4 of the second embodiment. Reference numeral 14 denotes a resonance capacitor connected in parallel to a series portion of the switching element 3 and the resonance inductor 12. The operation is described in the second embodiment.
Since the operation is almost the same as that described above, the description thereof is omitted.

【0022】実施の形態4.図7はこの発明の実施の形
態4によるバックコンバータを示す回路図である。図7
において1〜10は上記実施の形態1と同一のものであ
る。15はダイオードあるいは抵抗等からなるインピー
ダンス要素であり、電荷回生用トランス9の一次巻線9
aと直列に挿入される。
Embodiment 4 FIG. 7 is a circuit diagram showing a buck converter according to Embodiment 4 of the present invention. FIG.
Are the same as those in the first embodiment. Reference numeral 15 denotes an impedance element composed of a diode, a resistor, or the like.
inserted in series with a.

【0023】次に動作について説明する。基本的な動作
は上記実施の形態1と同じであるため詳細な説明は省略
する。ターンオフ時に電荷蓄積コンデンサ7と誘導性要
素2との共振によりスイッチング素子3の両端の電圧が
0Vから緩やかに上昇し、スイッチング素子3の両端の
電圧がほぼ直流入力電圧に達する。この後、電荷回生用
トランス9の一次巻線9aと電荷蓄積コンデンサ7との
間で共振が起こる場合があり、この共振によってスイッ
チング素子3の両端の電圧が上昇してターンオンノイズ
が増大したり、共振の影響で制御系に悪影響を与える。
ここで、電荷回生用トランス9の一次巻線9aと電荷蓄
積コンデンサ7との間に直列に上述したインピーダンス
要素15を接続することにより、不必要な共振を抑制
し、ノイズを抑制すると共に安定な動作を確実に行うこ
とができる。
Next, the operation will be described. Since the basic operation is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. At the time of turn-off, the voltage across the switching element 3 gradually rises from 0 V due to the resonance between the charge storage capacitor 7 and the inductive element 2, and the voltage across the switching element 3 almost reaches the DC input voltage. Thereafter, resonance may occur between the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9 and the charge storage capacitor 7, and the resonance may increase the voltage across the switching element 3 to increase turn-on noise, The influence of the resonance adversely affects the control system.
Here, by connecting the above-described impedance element 15 in series between the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9 and the charge storage capacitor 7, unnecessary resonance is suppressed, noise is suppressed, and stable operation is achieved. The operation can be performed reliably.

【0024】実施の形態5.図8はこの発明の実施の形
態5によるバックコンバータを示す回路図である。図8
において1〜10は上記実施の形態1と同一のものであ
る。16は電荷蓄積コンデンサ7の容量より十分小さい
容量のコンデンサ等から成るインピーダンス要素であ
り、電荷回生用トランス9の一次巻線9aと並列に挿入
される。
Embodiment 5 FIG. 8 is a circuit diagram showing a buck converter according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
Are the same as those in the first embodiment. Reference numeral 16 denotes an impedance element including a capacitor having a capacity sufficiently smaller than the capacity of the charge storage capacitor 7, and is inserted in parallel with the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9.

【0025】次に動作について説明する。基本的な動作
は上記実施の形態1と同じであるため詳細な説明は省略
する。ターンオフ時に電荷蓄積コンデンサ7と誘導性要
素2との共振によりスイッチング素子3の両端の電圧が
0Vから緩やかに上昇し、スイッチング素子3の両端の
電圧がほぼ直流入力電圧に達する。この後、電荷回生ト
ランス9の一次巻線9aと電荷蓄積コンデンサ7との間
で共振が起こった場合、この共振によってスイッチング
素子3の両端の電圧が上昇してターンオンノイズが増大
したり、共振の影響で制御系に悪影響を与える。ここ
で、電荷回生用トランス9の一次巻線9aと並列に上述
したインピーダンス要素16を接続することにより、不
必要な共振を抑制し、ノイズを抑制すると共に安定な動
作を確実に行うことができる。
Next, the operation will be described. Since the basic operation is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. At the time of turn-off, the voltage across the switching element 3 gradually rises from 0 V due to the resonance between the charge storage capacitor 7 and the inductive element 2, and the voltage across the switching element 3 almost reaches the DC input voltage. Thereafter, when resonance occurs between the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9 and the charge storage capacitor 7, the voltage at both ends of the switching element 3 increases due to the resonance, and turn-on noise increases, or resonance occurs. The influence adversely affects the control system. Here, by connecting the above-described impedance element 16 in parallel with the primary winding 9a of the charge regeneration transformer 9, unnecessary resonance can be suppressed, noise can be suppressed, and stable operation can be reliably performed. .

【0026】なお、実施の形態4、5では、実施の形態
1(図1)の回路に共振現象抑制用のインピーダンス要
素15、16を接続した場合について説明したが、実施
の形態2、3のバックコンバータに、同様の共振現象抑
制策を採用してもよい。
In the fourth and fifth embodiments, the case where the impedance elements 15 and 16 for suppressing the resonance phenomenon are connected to the circuit of the first embodiment (FIG. 1) has been described. A similar resonance phenomenon suppression measure may be adopted for the buck converter.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように請求項1に係るバックコン
バータにおいては、互いに直列にしてスイッチング素子
の両極間に接続された電荷蓄積コンデンサおよび充電ダ
イオードと、一次巻線が上記充電ダイオードと並列に接
続され、二次巻線は電荷回生用ダイオードと直列にして
電流の還流手段と並列に接続された電荷回生用トランス
とを備え、上記スイッチング素子のターンオフ時に上記
電荷蓄積コンデンサに充電された電荷を上記スイッチン
グ素子のターンオン時に上記電荷回生用トランスを介し
て上記LCフィルタ側へ回生する構成としたので、コン
バータとしての損失を増大させることなく、ターンオフ
時のスパイク電圧が吸収され、スイッチング損失が低減
し、スイッチングノイズも低減する。
As described above, in the buck converter according to the first aspect, the charge storage capacitor and the charging diode connected in series with each other between the two poles of the switching element, and the primary winding is connected in parallel with the charging diode. Connected, the secondary winding is provided with a charge regeneration transformer connected in parallel with the current return means in series with the charge regeneration diode, and charges the charge stored in the charge storage capacitor when the switching element is turned off. Since the switching element is regenerated to the LC filter side via the charge regeneration transformer when the switching element is turned on, the spike voltage at the time of turn-off is absorbed without increasing the loss as a converter, and the switching loss is reduced. Also, switching noise is reduced.

【0028】請求項2に係る電流共振全波型のバックコ
ンバータにおいては、互いに直列にしてスイッチング素
子の両極間に接続された電荷蓄積コンデンサおよび充電
ダイオードと、一次巻線が上記充電ダイオードと並列に
接続され、二次巻線は電荷回生用ダイオードと直列にし
て電流の還流手段と並列に接続された電荷回生用トラン
スとを備え、上記スイッチング素子のターンオフ時に上
記電荷蓄積コンデンサに充電された電荷を上記スイッチ
ング素子のターンオン時に上記電荷回生用トランスを介
して上記LCフィルタ側へ回生する構成としたので、コ
ンバータとしての損失を増大させることなく、ターンオ
フ時のスパイク電圧が吸収され、スイッチング損失が低
減し、スイッチングノイズも低減する。
In the current resonance full-wave buck converter according to the second aspect, the charge storage capacitor and the charging diode connected in series between the two poles of the switching element, and the primary winding is connected in parallel with the charging diode. Connected, the secondary winding is provided with a charge regeneration transformer connected in parallel with the current return means in series with the charge regeneration diode, and charges the charge stored in the charge storage capacitor when the switching element is turned off. Since the switching element is regenerated to the LC filter side via the charge regeneration transformer when the switching element is turned on, the spike voltage at the time of turn-off is absorbed without increasing the loss as a converter, and the switching loss is reduced. Also, switching noise is reduced.

【0029】また、請求項3に係る、その共振用コンデ
ンサが電流の還流手段と並列に接続された電流共振全波
型のバックコンバータにおいても、コンバータとしての
損失を増大させることなく、ターンオフ時のスパイク電
圧が吸収され、スイッチング損失が低減し、スイッチン
グノイズも低減する。
Also, in the current resonance full-wave buck converter according to the third aspect, in which the resonance capacitor is connected in parallel with the current circulating means, the turn-off during turn-off without increasing the converter loss. The spike voltage is absorbed, switching loss is reduced, and switching noise is also reduced.

【0030】また、請求項4に係る、その共振用コンデ
ンサが共振用インダクタとスイッチング素子との直列部
分の両端間に接続された電流共振全波型のバックコンバ
ータにおいても、コンバータとしての損失を増大させる
ことなく、ターンオフ時のスパイク電圧が吸収され、ス
イッチング損失が低減し、スイッチングノイズも低減す
る。
Also, in the current resonance full-wave buck converter according to claim 4 in which the resonance capacitor is connected between both ends of the series portion of the resonance inductor and the switching element, the loss as the converter is increased. Without this, the spike voltage at the time of turn-off is absorbed, switching loss is reduced, and switching noise is also reduced.

【0031】また、請求項5または6に係るバックコン
バータにおいては、その電荷回生用トランスの一次巻線
と直列にまたは並列にインピーダンス要素を接続し、ス
イッチング素子のターンオン時の共振現象を抑制するよ
うにしたので、上記各発明の効果に加えて、不必要な共
振を抑制し、ターンオン損失の増大を防ぎ、ノイズを抑
制すると共に、安定な動作を確実に行うことができる。
In the buck converter according to the fifth or sixth aspect, an impedance element is connected in series or in parallel with the primary winding of the charge recovery transformer so as to suppress the resonance phenomenon when the switching element is turned on. Accordingly, in addition to the effects of the above-described inventions, unnecessary resonance can be suppressed, increase in turn-on loss can be prevented, noise can be suppressed, and stable operation can be reliably performed.

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

【図1】 この発明の実施の形態1によるバックコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a buck converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のスイッチング素子の各部動作波形図で
ある。
FIG. 2 is an operation waveform diagram of each part of the switching element of FIG.

【図3】 図2に示す動作波形の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an operation waveform shown in FIG. 2;

【図4】 この発明の実施の形態2によるバックコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a buck converter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4のスイッチング素子の各部動作波形図で
ある。
FIG. 5 is an operation waveform diagram of each part of the switching element of FIG. 4;

【図6】 この発明の実施の形態3によるバックコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a buck converter according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態4によるバックコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a buck converter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態5によるバックコンバ
ータを示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a buck converter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 従来のバックコンバータを示す回路図であ
る。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional buck converter.

【図10】 図9のスイッチング素子の各部動作波形図
である。
10 is an operation waveform diagram of each part of the switching element of FIG. 9;

【図11】 図10に示す動作波形の拡大図である。11 is an enlarged view of the operation waveform shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流入力電源、2 誘導性要素、3 スイッチング
素子、4 還流ダイオード、5 チョークコイル、6
平滑コンデンサ、7 電荷蓄積コンデンサ、8 充電ダ
イオード、9 電荷回生用トランス、9a 一次巻線、
9b 二次巻線、10 電荷回生用ダイオード、11
ダイオード、12 共振用インダクタ、13,14 共
振用コンデンサ、15,16 インピーダンス要素。
1 DC input power supply, 2 inductive element, 3 switching element, 4 return diode, 5 choke coil, 6
Smoothing capacitor, 7 charge storage capacitor, 8 charging diode, 9 charge regeneration transformer, 9a primary winding,
9b Secondary winding, 10 Charge regeneration diode, 11
Diode, 12 Resonant inductor, 13, 14 Resonant capacitor, 15, 16 Impedance element.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘導性要素とスイッチング素子と電流の
還流手段とを互いに直列にして直流入力電源の両極間に
接続するとともに、上記電流の還流手段と並列にチョー
クコイルと平滑コンデンサとからなるLCフィルタを接
続してなるバックコンバータにおいて、 互いに直列にして上記スイッチング素子の両極間に接続
された電荷蓄積コンデンサおよび充電ダイオードと、一
次巻線が上記充電ダイオードと並列に接続され、二次巻
線は電荷回生用ダイオードと直列にして上記電流の還流
手段と並列に接続された電荷回生用トランスとを備え、 上記スイッチング素子のターンオフ時に上記電荷蓄積コ
ンデンサに充電された電荷を上記スイッチング素子のタ
ーンオン時に上記電荷回生用トランスを介して上記LC
フィルタ側へ回生する構成としたことを特徴とするバッ
クコンバータ。
An inductive element, a switching element, and a current circulating means are connected in series with each other between both poles of a DC input power supply, and an LC comprising a choke coil and a smoothing capacitor is arranged in parallel with the current circulating means. In a buck converter having a filter connected, a charge storage capacitor and a charging diode connected in series between the two poles of the switching element, a primary winding is connected in parallel with the charging diode, and a secondary winding is A charge regenerating transformer connected in parallel with the current recirculation means in series with the charge regenerating diode, and charges the charge stored in the charge storage capacitor when the switching element is turned off when the switching element is turned on. The above LC through a charge regeneration transformer
A buck converter characterized in that it is configured to regenerate to the filter side.
【請求項2】 誘導性要素とスイッチング素子と電流の
還流手段とを互いに直列にして直流入力電源の両極間に
接続するとともに、上記電流の還流手段と並列にチョー
クコイルと平滑コンデンサとからなるLCフィルタを接
続してなるバックコンバータであって、上記スイッチン
グ素子と逆並列にダイオードを接続し、上記誘導性要素
を共振用インダクタとしてこの共振用インダクタと共振
する共振用コンデンサを備えてなる電流共振全波型のバ
ックコンバータにおいて、 互いに直列にして上記スイッチング素子の両極間に接続
された電荷蓄積コンデンサおよび充電ダイオードと、一
次巻線が上記充電ダイオードと並列に接続され、二次巻
線は電荷回生用ダイオードと直列にして上記電流の還流
手段と並列に接続された電荷回生用トランスとを備え、 上記スイッチング素子のターンオフ時に上記電荷蓄積コ
ンデンサに充電された電荷を上記スイッチング素子のタ
ーンオン時に上記電荷回生用トランスを介して上記LC
フィルタ側へ回生する構成としたことを特徴とするバッ
クコンバータ。
2. An LC comprising a choke coil and a smoothing capacitor in parallel with said current return means, wherein said inductive element, switching element and current return means are connected in series with each other and connected between both poles of a DC input power supply. A buck converter to which a filter is connected, wherein a diode is connected in anti-parallel to the switching element, and a current capacitor including a resonance capacitor that resonates with the resonance inductor using the inductive element as a resonance inductor. In a wave-type buck converter, a charge storage capacitor and a charging diode connected in series to both poles of the switching element, a primary winding is connected in parallel with the charging diode, and a secondary winding is used for charge regeneration. A charge recovery transformer connected in parallel with the current return means in series with the diode; Provided, the electric charges from the charge storage capacitor at turn-off of the switching element through the charge regeneration transformer at turn-on of the switching element LC
A buck converter characterized in that it is configured to regenerate to the filter side.
【請求項3】 共振用コンデンサは、電流の還流手段と
並列に接続されたことを特徴とする請求項2記載のバッ
クコンバータ。
3. The buck converter according to claim 2, wherein the resonance capacitor is connected in parallel with the current circulating means.
【請求項4】 共振用コンデンサは、共振用インダクタ
とスイッチング素子との直列部分の両端間に接続された
ことを特徴とする請求項2記載のバックコンバータ。
4. The buck converter according to claim 2, wherein the resonance capacitor is connected between both ends of a series portion of the resonance inductor and the switching element.
【請求項5】 電荷回生用トランスの一次巻線と直列に
インピーダンス要素を接続し、スイッチング素子のター
ンオン時の共振現象を抑制するようにしたことを特徴と
する請求項1ないし4のいずれかに記載のバックコンバ
ータ。
5. The method according to claim 1, wherein an impedance element is connected in series with a primary winding of the charge regeneration transformer to suppress a resonance phenomenon when the switching element is turned on. Buck converter as described.
【請求項6】 電荷回生用トランスの一次巻線と並列に
インピーダンス要素を接続し、スイッチング素子のター
ンオン時の共振現象を抑制するようにしたことを特徴と
する請求項1ないし4のいずれかに記載のバックコンバ
ータ。
6. The method according to claim 1, wherein an impedance element is connected in parallel with a primary winding of the charge regeneration transformer to suppress a resonance phenomenon when the switching element is turned on. Buck converter as described.
JP665897A 1997-01-17 1997-01-17 Back converter Pending JPH10201224A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP665897A JPH10201224A (en) 1997-01-17 1997-01-17 Back converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP665897A JPH10201224A (en) 1997-01-17 1997-01-17 Back converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10201224A true JPH10201224A (en) 1998-07-31

Family

ID=11644485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP665897A Pending JPH10201224A (en) 1997-01-17 1997-01-17 Back converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10201224A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072492A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Crompton Greaves Limited A dynamic harmonic filter for an ac power system
JP2009219333A (en) * 2008-03-13 2009-09-24 Nec Toshiba Space Systems Ltd Stepping-down switching dc/dc converter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072492A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Crompton Greaves Limited A dynamic harmonic filter for an ac power system
US7906872B2 (en) 2005-12-20 2011-03-15 Crompton Greaves Limited Dynamic harmonic filter for an AC power system
JP2009219333A (en) * 2008-03-13 2009-09-24 Nec Toshiba Space Systems Ltd Stepping-down switching dc/dc converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4824524B2 (en) Unidirectional DC-DC converter and control method thereof
JP3201324B2 (en) Switching power supply
US5694302A (en) Passive clamp and ripple control for buck boost converter
US7254047B2 (en) Power converters having output capacitor resonant with autotransformer leakage inductance
US6018469A (en) Low cost high efficiency power converter
EP0610158A1 (en) Fixed frequency converter switching at zero voltage
JP2004343923A (en) Switching power supply
JP2004201482A (en) Switching power supply device
JP2001224172A (en) Power converter
JP3748189B2 (en) Snubber circuit
JP2001218452A (en) Voltage booster dc-dc converter
JPH07123707A (en) Partial resonance type constant-frequency pwm controlled dc-dc converter
JP3626114B2 (en) DC-DC converter
JPH10201224A (en) Back converter
JPH10285915A (en) Snubber energy regenerating circuit
JP2002119055A (en) Dc-dc converter
JP3354454B2 (en) Switching power supply
JP4352165B2 (en) Low-loss circuit for partially resonant self-excited switching power supply
JP3480283B2 (en) Power supply
JP4304751B2 (en) Ringing choke converter with improved turn-on loss
JP2000341947A (en) Dc-dc converter
JP4123508B2 (en) Switching power supply
JPH0947024A (en) Step-down type high efficiency converter
JPH09252576A (en) Sunbber circuit of dc-dc converter
JP3427238B2 (en) Inverter device