JPH10248248A - Drive circuit for synchronous rectification of mosfet - Google Patents

Drive circuit for synchronous rectification of mosfet

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JPH10248248A
JPH10248248A JP4755797A JP4755797A JPH10248248A JP H10248248 A JPH10248248 A JP H10248248A JP 4755797 A JP4755797 A JP 4755797A JP 4755797 A JP4755797 A JP 4755797A JP H10248248 A JPH10248248 A JP H10248248A
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JP
Japan
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mosfet
main switch
transformer
signal
photocoupler
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JP4755797A
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Japanese (ja)
Inventor
Sunao Hamamura
直 浜村
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a drive circuit which reduces the conduction loss of a rectifying element. SOLUTION: A drive circuit is provided with a primary-side control circuit 5 which is connected to a main switch 4, with a capacitor 14 by which a signal synchronized with a driving signal is transmitted to the main switch 4 and which is continued to a light-emitting-side photocoupler 15-1, with a light- receiving-side photocoupler 12-2 which is connected to the input line of a detection signal, with a commutation-side MOSFET 6 which is connected to a negative-side output terminal, with a rectification-side MOSFET 7 which is connected to a transformer 3, with a light-receiving-side photocoupler 15-2 which receives a signal synchronized with the main switch 4 and with a light-emitting- side photocoupler 12-1 which transmits a detection signal from a detection circuit 11 which detects an output voltage.

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、電圧を出力するM
OSFET同期整流用駆動回路に属し、特に、ダイオー
ドより導通損失が小さいMOSFETを整流素子として
用いるMOSFET同期整流用駆動回路に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
It belongs to a drive circuit for OSFET synchronous rectification, and particularly to a MOSFET synchronous rectification drive circuit using a MOSFET having smaller conduction loss than a diode as a rectifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術としてスイッチング電源のMO
SFET同期整流回路の第一の一例を図3に示す。従来
のMOSFETの同期整流回路はトランス3と、このト
ランス3の一次側に接続される主スイッチ4と、トラン
ス3の二次側に主スイッチ4がオンした時に正の電圧を
生じる一端にゲートが接続され、他端がドレインに、ソ
ースが出力の負側に各々接続され主スイッチ4がオン時
に二次側に発生する電圧でオンする転流側のMOSFE
T6と、トランス3の二次側の一端にドレインが接続さ
れ他端がゲートに、ソースが出力の負側に各々接続され
主スイッチ4がオフ時に二次側に発生する電圧でオンす
る整流側のMOSFET7と、トランス3の二次側の一
端と出力の正側との間に接続された平滑コイル8と、出
力の正側と負側との間に接続された二次側平滑コンデン
サ9と、出力電圧を検出する検出回路11と、検出回路
11からの検出信号を伝達する発光側のフォトカプラ1
2−1と、この発光側のフォトカプラ12−1からの検
出信号を受ける受光側のフォトカプラ12−2が接続さ
れ、受光側のフォトカプラ12−2で検出信号を受け出
力電圧を安定化するために主スイッチ4を制御する一次
側の制御回路5により構成される。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, an MO of a switching power supply is used.
FIG. 3 shows a first example of the SFET synchronous rectifier circuit. A conventional MOSFET synchronous rectifier circuit has a transformer 3, a main switch 4 connected to the primary side of the transformer 3, and a gate at one end which generates a positive voltage when the main switch 4 is turned on on the secondary side of the transformer 3. The other end is connected to the drain, the source is connected to the negative side of the output, and the commutation side MOSFE is turned on by the voltage generated on the secondary side when the main switch 4 is turned on.
T6, a rectifying side which is connected to one end on the secondary side of the transformer 3, the other end is connected to the gate, the source is connected to the negative side of the output, and the main switch 4 is turned on by the voltage generated on the secondary side when the main switch 4 is off A smoothing coil 8 connected between one end of the secondary side of the transformer 3 and the positive side of the output, and a secondary side smoothing capacitor 9 connected between the positive side and the negative side of the output. , A detection circuit 11 for detecting an output voltage, and a photocoupler 1 on the light emitting side for transmitting a detection signal from the detection circuit 11
2-1 is connected to a photocoupler 12-2 on the light receiving side that receives a detection signal from the photocoupler 12-1 on the light emitting side, and the detection signal is received by the photocoupler 12-2 on the light receiving side to stabilize the output voltage. For this purpose, a primary-side control circuit 5 for controlling the main switch 4 is provided.

【0003】次に、図3及びこの図3に示した回路の動
作タイムチャートである図4をも参照して従来のMOS
FET同期整流回路の動作について説明する。図4には
図3に付したV0、VS、V1及びV2に対応するよう
に、V0を主スイッチ4の駆動信号、VSをトランスの
二次側巻線電圧波形、V1を整流側のMOSFETの駆
動波形、V2を転流側のMOSFETの駆動波形として
示した。
Referring to FIG. 3 and FIG. 4 which is an operation time chart of the circuit shown in FIG.
The operation of the FET synchronous rectifier circuit will be described. FIG. 4 shows V0 as the drive signal of the main switch 4, VS as the secondary winding voltage waveform of the transformer, and V1 as the rectifying MOSFET, corresponding to V0, VS, V1 and V2 shown in FIG. The drive waveform, V2, is shown as the drive waveform of the MOSFET on the commutation side.

【0004】正側入力端子1、負側入力端子2間に入力
された電圧Vinはモード1mの期間において制御回路
5で制御される主スイッチ4がオンすることによりトラ
ンス3の二次側端子間に発生した電圧(トランスの二次
側巻線電圧波形VS)VSが整流側のMOSFET7を
オンし、平滑コイル8に磁気エネルギを蓄積しながら、
平滑コンデンサ9によって平滑した直流電圧を負荷10
に出力する。
The voltage Vin input between the positive input terminal 1 and the negative input terminal 2 is applied between the secondary terminal of the transformer 3 by turning on the main switch 4 controlled by the control circuit 5 during the mode 1m. (The secondary winding voltage waveform VS of the transformer) VS turns on the MOSFET 7 on the rectifying side and accumulates magnetic energy in the smoothing coil 8.
The DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 9 is applied to the load 10
Output to

【0005】次に、主スイッチ4がオフであるモード2
mの期間において、トランス3の励磁エネルギが放出さ
れ、主スイッチ4の寄生容量と前記励磁エネルギとで決
まる共振電圧が発生する。この共振電圧はトランス3の
二次側にも発生し転流側のMOSFET6をオンさせ、
同時に整流側のMOSFET7をオフする。
Next, mode 2 in which the main switch 4 is off
During the period m, the excitation energy of the transformer 3 is released, and a resonance voltage determined by the parasitic capacitance of the main switch 4 and the excitation energy is generated. This resonance voltage also occurs on the secondary side of the transformer 3 and turns on the MOSFET 6 on the commutation side,
At the same time, the MOSFET 7 on the rectifying side is turned off.

【0006】この動作により、平滑コイル8に蓄積され
ていた電磁エネルギは転流側のMOSFET6を経由し
て出力される。
[0006] By this operation, the electromagnetic energy stored in the smoothing coil 8 is output via the MOSFET 6 on the commutation side.

【0007】共振電圧が入力電圧まで下降するモード3
mの期間において、トランス3の二次側電圧は零ボルト
となり転流側のMOSFET6はオフして平滑コイル8
に残った電磁エネルギは転流側のMOSFET6の寄生
ダイオードを経由して出力する。
Mode 3 in which the resonance voltage drops to the input voltage
m, the secondary voltage of the transformer 3 becomes zero volts, the MOSFET 6 on the commutation side is turned off, and the smoothing coil 8 is turned off.
Is output via the parasitic diode of the MOSFET 6 on the commutation side.

【0008】次に、出力電圧の安定化動作に関し説明す
る。出力電圧を電圧検出回路11により検出しその検出
信号を発光側のフォトカプラ12−1、受光側のフォト
カプラ12−2にて伝達し、主スイッチ4を制御する制
御回路5にて主スイッチ4の駆動パルス幅を制御し安定
した出力電圧を負荷10へ供給する。
Next, the operation of stabilizing the output voltage will be described. The output voltage is detected by the voltage detection circuit 11 and the detection signal is transmitted by the photocoupler 12-1 on the light emission side and the photocoupler 12-2 on the light reception side. To supply a stable output voltage to the load 10.

【0009】上述のように、モード2m,3mの主スイ
ッチ4のオフ期間に平滑コイル8の電磁エネルギを放出
する転流側のMOSFET6の導通期間は上記共振電圧
の発生期間であるモード2mの期間だけで残りのモード
3mの期間は転流側のMOSFET6のの寄生ダイオー
ドを経由して放出するため、寄生ダイオードの順方向電
圧による過大な電力損失を生じるという問題がある。
As described above, the conduction period of the commutation-side MOSFET 6 that emits electromagnetic energy of the smoothing coil 8 during the off period of the main switch 4 in the modes 2m and 3m is the period of the mode 2m in which the resonance voltage is generated. However, during the remaining mode 3m, the power is released via the parasitic diode of the MOSFET 6 on the commutation side, and there is a problem that excessive power loss is caused by the forward voltage of the parasitic diode.

【0010】上述の問題点を解決するための、従来技術
の第二の例(特開平7−194104号公報)を図5に
示す。なお、上述の従来技術の第一の例と同一の回路部
分に関してはその説明を省略する。
FIG. 5 shows a second example of the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 7-194104) for solving the above problem. The description of the same circuit portions as those in the first example of the above-described prior art will be omitted.

【0011】この第二の例におけるMOSFET同期整
流回路は主スイッチ4を駆動する制御信号と同期した信
号を出力する二次側の制御回路16を有している。二次
側の制御回路16には受光側のフォトカプラ17−2が
接続されている。一次側の主スイッチ4を駆動する制御
回路16からの同期信号を受光側のフォトカプラ17−
2を介して受け、同期整流用としての転流側のMOSF
ET6,整流側のMOSFET7とのMOSFETを主
スイッチ4と同期して駆動する二次側の制御回路16を
二次側に備えている。なお、一次側の制御回路5には受
光側のフォトカプラ12−2とともに発光側のフォトカ
プラ17−1が接続されている。
The MOSFET synchronous rectifier circuit in the second example has a secondary-side control circuit 16 that outputs a signal synchronized with a control signal for driving the main switch 4. The photocoupler 17-2 on the light receiving side is connected to the control circuit 16 on the secondary side. The synchronization signal from the control circuit 16 for driving the primary side main switch 4 is supplied to the photocoupler 17- on the light receiving side.
2 and a commutation-side MOSF for synchronous rectification
A secondary-side control circuit 16 for driving the MOSFET with the ET 6 and the MOSFET 7 on the rectifying side in synchronization with the main switch 4 is provided on the secondary side. In addition, the photocoupler 17-1 on the light emitting side is connected to the control circuit 5 on the primary side together with the photocoupler 12-2 on the light receiving side.

【0012】従来技術の第二の例を示す図5の動作を図
6に示すタイムチャートを用い説明する。一次側の制御
回路5が主スイッチ4をオンすると、それと同時に発光
側のフォトカプラ17−1,受光側のフォトカプラ17
−2を介して、主スイッチ4のオンに同期した信号を二
次側の制御回路16に伝達する。制御回路16はこの信
号を受けて整流側のMOSFET7をオンに転流側のM
OSFET6をオフにする。このモード1mの期間では
トランス3の二次側から整流側のMOSFET7を介
し、平滑コイル8に電磁エネルギを蓄積しながら負荷1
0に電圧を発生する。
The operation of FIG. 5 showing a second example of the prior art will be described with reference to a time chart shown in FIG. When the control circuit 5 on the primary side turns on the main switch 4, at the same time, the photocoupler 17-1 on the light emitting side and the photocoupler 17 on the light receiving side are turned on.
A signal synchronized with the turning-on of the main switch 4 is transmitted to the control circuit 16 on the secondary side via -2. Upon receiving this signal, the control circuit 16 turns on the rectifying MOSFET 7 and turns on the commutating M
OSFET6 is turned off. In the mode 1m, the load 1 is transferred from the secondary side of the transformer 3 through the MOSFET 7 on the rectifying side to the smoothing coil 8 while accumulating electromagnetic energy.
Generates a voltage at zero.

【0013】次に一次側の制御回路5が主スイッチ4を
オフにすると、それと同時に発光側のフォトカプラ17
−1,受光側のフォトカプラ17−2を介して、主スイ
ッチ4のオフに同期した信号を二次側の制御回路16に
伝達する。二次側の制御回路16はこの信号を受けて整
流側のMOSFET7をオフに、転流側のMOSFET
6をオンにする。このモード2m,3m期間では、平滑
コイル8に蓄積された電磁エネルギが、オン状態の転流
側のMOSFET6を介して放出し、負荷10に電圧を
発生する。
Next, when the control circuit 5 on the primary side turns off the main switch 4, at the same time, the photocoupler 17 on the light emitting side is turned off.
-1, A signal synchronized with the turning off of the main switch 4 is transmitted to the control circuit 16 on the secondary side via the photocoupler 17-2 on the light receiving side. The control circuit 16 on the secondary side receives this signal, turns off the MOSFET 7 on the rectification side, and turns off the MOSFET 7 on the commutation side.
Turn 6 on. In the modes 2 m and 3 m, the electromagnetic energy stored in the smoothing coil 8 is released through the MOSFET 6 on the commutation side in the ON state, and a voltage is generated in the load 10.

【0014】同期整流は主スイッチ4と同期整流用のM
OSFET6,MOSFET7の同期方法が重要であ
る。しかし、第二の従来例のこの回路では理論検討用の
理想回路であり、この回路は一次側の主スイッチ4の駆
動信号と同期した信号にて二次側の同期整流用のMOS
FET6,7の駆動を行うと、主スイッチ4の駆動信号
とトランス2の二次側に発生する電圧とは理想部品でな
い限り時間遅れが生じる。このため、MOSFET6と
MOSFET7とが同時オンになる期間が生じ、トラン
ス3の二次側が短絡状態となり、過大な電力損失を生じ
る。これを防止するためには二次側の制御回路16が複
雑になり、これに関してはこの第二の従来例では具体的
な内容については何等言及されていない。
Synchronous rectification is performed by the main switch 4 and M for synchronous rectification.
The method of synchronizing the OSFET 6 and the MOSFET 7 is important. However, this circuit of the second conventional example is an ideal circuit for theoretical study, and this circuit uses a signal synchronized with the drive signal of the primary switch 4 on the secondary side and a MOS for synchronous rectification on the secondary side.
When the FETs 6 and 7 are driven, a time delay occurs between the drive signal of the main switch 4 and the voltage generated on the secondary side of the transformer 2 unless the components are ideal components. For this reason, a period occurs in which the MOSFET 6 and the MOSFET 7 are simultaneously turned on, and the secondary side of the transformer 3 is short-circuited, resulting in excessive power loss. In order to prevent this, the control circuit 16 on the secondary side becomes complicated. Regarding this, the second conventional example does not mention any specific contents.

【0015】前述の従来技術の問題点を解決するため
の、従来技術の第三の例(特開平7−67343号公
報)を図7に示す。
FIG. 7 shows a third example of the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 7-67343) for solving the above-mentioned problem of the prior art.

【0016】前述の従来技術の第一及び第二の例と同一
の回路に関しては、その説明を省略する。この第三の従
来回路のMOSFET同期整流回路は、主スイッチ4が
オンした時にトランス3の二次側巻線に発生した電圧を
平滑コイル8に電磁エネルギを蓄積しながら負荷10に
供給するための第一の同期整流用のMOSFET6と、
主スイッチ4がオフした時に平滑コイル8の電磁エネル
ギを放出するための第二の同期整流用のMOSFET7
と、第二のMOSFETのゲートに蓄積された電荷を放
出するための第三のMOSFET18と、第三のMOS
FET18をオンするための第四のMOSFET19を
備えている。
The description of the same circuits as those in the first and second examples of the prior art will be omitted. The MOSFET synchronous rectifier circuit of the third conventional circuit is for supplying the voltage generated in the secondary winding of the transformer 3 when the main switch 4 is turned on to the load 10 while accumulating electromagnetic energy in the smoothing coil 8. A first synchronous rectification MOSFET 6;
Second synchronous rectification MOSFET 7 for releasing electromagnetic energy of smoothing coil 8 when main switch 4 is turned off
A third MOSFET 18 for discharging charges stored in a gate of the second MOSFET, and a third MOSFET
A fourth MOSFET 19 for turning on the FET 18 is provided.

【0017】従来技術の第三の例の動作を図8に示すタ
イムチャートを用い説明する。主スイッチ4のオン期間
モード1mでは、トランス3の二次側に発生する電圧V
Sによって、MOSFET7、19が共にオンし平滑コ
イル8に電磁エネルギを蓄積しながら負荷10に電圧を
発生する。次に、主スイッチ4がオフすると、トランス
3に蓄積された励磁エネルギ及び主スイッチ4の寄生容
量による共振電圧がモード2mの期間発生する。この共
振電圧はトランス3の二次側にも発生しMOSFET
7、19をオフさせる。同時に、上記共振電圧はMOS
FET18の寄生ダイオードを経由してMOSFET6
のゲートに印加され、MOSFET6をオンさせる。
The operation of the third example of the prior art will be described with reference to a time chart shown in FIG. In the ON period mode 1m of the main switch 4, the voltage V generated on the secondary side of the transformer 3
By S, both the MOSFETs 7 and 19 are turned on, and a voltage is generated in the load 10 while accumulating electromagnetic energy in the smoothing coil 8. Next, when the main switch 4 is turned off, a resonance voltage due to the excitation energy stored in the transformer 3 and the parasitic capacitance of the main switch 4 is generated during the mode 2m. This resonance voltage is also generated on the secondary side of the transformer 3 and the MOSFET
7 and 19 are turned off. At the same time, the resonance voltage is MOS
MOSFET 6 via parasitic diode of FET 18
To turn on the MOSFET 6.

【0018】これにより、平滑コイル8に蓄積された電
磁エネルギが、オン状態のMOSFET6を介して放出
し、負荷10に電圧を発生する。モード3の期間におい
て、上記共振電圧が零ボルトに低下しても、MOSFE
T18がオフ状態であるためMOSFET6のゲート容
量に蓄積された電荷は放電することなく保持されている
ので、MOSFET6はオン状態を維持し続ける。
As a result, the electromagnetic energy stored in the smoothing coil 8 is released through the MOSFET 6 in the ON state, and a voltage is generated in the load 10. During the period of mode 3, even if the resonance voltage drops to zero volt,
Since the charge stored in the gate capacitance of the MOSFET 6 is held without discharging because T18 is in the OFF state, the MOSFET 6 continues to maintain the ON state.

【0019】次に、再度主スイッチ4がオンし、再びト
ランスの二次側に電圧が発生し、この電圧によりMOS
FET18がオンし上記電荷を放電することによりMO
SFET6はオフ状態となる。同時に、MOSFET
7,19がオン状態となり負荷10に電圧を発生する。
ここで、整流素子であるMOSFET7のみでは上記モ
ード3mの期間から主スイッチ4のオンモード1mの期
間への遷移時に、トランス3の二次側に生じた電圧がオ
ン状態のMOSFET6及びMOSFET7の寄生ダイ
オードを経由して帰還される。そのため、MOSFET
18をオンさせるゲート電位まで上昇せず、MOSFE
T6のオン状態が維持されたままになるという不都合あ
る。この解決のために、MOSFET7に直列にMOS
FET19をドレインの共通接続による直列接続するこ
とにより、上記MOSFET7の寄生ダイオード経由に
よる二次側短絡を阻止し、確実にMOSFET18をオ
ンさせMOSFET6をオフすることができる。すなわ
ちMOSFET19は、MOSFET7の寄生ダイオー
ド経由の二次側短絡止用として動作する。
Next, the main switch 4 is turned on again, and a voltage is again generated on the secondary side of the transformer.
By turning on the FET 18 and discharging the above-mentioned electric charge, the MO
The SFET 6 is turned off. At the same time, MOSFET
7 and 19 are turned on, and a voltage is generated in the load 10.
Here, when only the MOSFET 7 as the rectifying element is used, the voltage generated on the secondary side of the transformer 3 during the transition from the mode 3 m period to the ON mode 1 m period of the main switch 4 is a parasitic diode of the MOSFET 6 and the MOSFET 7 in the ON state. Is returned via. Therefore, MOSFET
18 does not rise to the gate potential to turn on
There is a disadvantage that the ON state of T6 is maintained. In order to solve this problem, a MOS
By connecting the FETs 19 in series by common connection of the drains, it is possible to prevent a secondary side short circuit caused by the parasitic diode of the MOSFET 7, and to surely turn on the MOSFET 18 and turn off the MOSFET 6. That is, the MOSFET 19 operates to prevent a short circuit on the secondary side via the parasitic diode of the MOSFET 7.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の第三の例のMOSFET同期整流用駆動回路におい
ては、前述の通りMOSFET19はMOSFET18
をオンさせMOSFET6を確実にオフするために接続
されているが、これはMOSFET7がオン状態の時に
は常にオンしているためMOSFET19の導通による
電力損失を生じるという問題がある。
However, in the MOSFET synchronous rectification drive circuit according to the third example of the prior art, the MOSFET 19 is replaced with the MOSFET 18 as described above.
Is turned on to surely turn off the MOSFET 6, but this is a problem that power is lost due to conduction of the MOSFET 19 because the MOSFET 7 is always on when the MOSFET 7 is on.

【0021】したがって、整流素子の導通損失を低減す
ることを逸しており良策とはならないものである。
Therefore, the reduction of the conduction loss of the rectifying element is missed and is not a good measure.

【0022】それ故に本発明の課題は、整流素子の導通
損失を低減することができるMOSFET同期整流用駆
動回路を提供することにある。
It is therefore an object of the present invention to provide a MOSFET synchronous rectification drive circuit capable of reducing conduction loss of a rectifier.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、スイッ
チング電源の同期整流回路において、トランスと、該ト
ランスの一次側に接続される主スイッチと、該一次側主
スイッチの駆動信号ラインに接続され該一次側主スイッ
チの駆動と同期した信号を出力する同期信号出力ライン
とを含み、出力電圧を安定にするための検出信号の入力
ラインを有する一次側の制御回路と、該同期信号出力ラ
インに前記主スイッチの駆動と同期した信号を伝達する
ための発光側のフォトカプラと、前記トランスの二次側
の一端の出力ラインと出力の正側との間に接続された平
滑用コイルと、前記出力ラインと前記平滑用コイルの接
続点にドレインが、負側出力端子にソースが各々接続さ
れる第一のMOSFETと、前記トランスの二次側の一
端の出力ラインにゲートが、前記トランス二次側の他端
にドレインが負側出力端子にソースが各々接続される第
二のMOSFETと、前記第一のMOSFETのゲート
とドレインが、前記トランスの二次側の他端とソースが
各々接続され前記第一のMOSFETのゲートに蓄積さ
れた電荷を放出するための第三のMOSFETと、該第
三のMOSFETのゲートにエミッタと前記第一のMO
SFETのゲートにコレクタが接続され、前記第三のM
OSFETをオンするために前記一次側の主スイッチと
同期した信号を伝達する受光側のフォトカプラとを備え
ていることを特徴とするMOSFET同期整流用駆動回
路が得られる。
According to the present invention, in a synchronous rectifier circuit of a switching power supply, a transformer, a main switch connected to a primary side of the transformer, and a drive signal line of the primary side main switch are connected. A primary-side control circuit including a synchronous signal output line for outputting a signal synchronized with the driving of the primary side main switch, and having a detection signal input line for stabilizing an output voltage; and a synchronous signal output line. A light emitting side photocoupler for transmitting a signal synchronized with the driving of the main switch, a smoothing coil connected between an output line at one end of a secondary side of the transformer and a positive side of the output, A drain is connected to a connection point between the output line and the smoothing coil, a source is connected to a negative output terminal, and a first MOSFET is connected to an output line at one end on a secondary side of the transformer. A second MOSFET having a drain connected to the other end of the transformer secondary side and a source connected to a negative output terminal, and a gate and a drain of the first MOSFET connected to the secondary side of the transformer. A third MOSFET connected to the other end and a source for discharging the charge stored in the gate of the first MOSFET; an emitter connected to the gate of the third MOSFET and the first MO;
A collector is connected to the gate of the SFET, and the third M
A driving circuit for MOSFET synchronous rectification, comprising: a photocoupler on the light receiving side for transmitting a signal synchronized with the primary switch on the primary side to turn on the OSFET, is obtained.

【0024】[0024]

【作用】本発明のMOSFET同期整流用駆動回路は、
入力電圧を主スイッチにより高周波スイッチングして、
この高周波をトランスにより変換された二次側電圧をM
OSFETを用いた同期整流回路と、平滑コイルと、平
滑コンデンサとにより直流に整流して安定な電圧を出力
する。
The driving circuit for MOSFET synchronous rectification according to the present invention comprises:
High frequency switching of input voltage by main switch,
The secondary voltage obtained by converting this high frequency by a transformer is represented by M
The DC voltage is rectified by a synchronous rectifier circuit using an OSFET, a smoothing coil, and a smoothing capacitor to output a stable voltage.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は本発明のスイッチング電
源、即ち、入出力絶縁型スイッチ電源の同期整流回路で
あるMOSFET同期整流用駆動回路の一実施の形態例
を示している。
FIG. 1 shows an embodiment of a switching power supply of the present invention, that is, a MOSFET synchronous rectification drive circuit which is a synchronous rectification circuit of an input / output insulated switch power supply.

【0026】なお、図3に示した従来技術のMOSFE
T同期整流用駆動回路と同じ部分には同じ符号を付して
説明する。
The prior art MOSFE shown in FIG.
The same parts as those of the T-synchronous rectification drive circuit are denoted by the same reference numerals and described.

【0027】図1を参照して、MOSFET同期整流用
駆動回路は、トランス3と、このトランス3の一次側に
接続される主スイッチ4と、この主スイッチ4の駆動信
号ラインに接続され、一次側の主スイッチ4の駆動と同
期した信号を出力する同期信号出力ラインを有し、出力
電圧を安定にするための検出信号の入力ラインを有する
一次側の制御回路5と、主スイッチ4の駆動信号ライン
に駆動信号と同期した信号を伝達する発光側のフォトカ
プラ15−1と、この発光側のフォトカプラ15−1と
直列に接続したコンデンサ14と、出力電圧を安定にす
るための検出信号の入力ラインに接続された受光側のフ
ォトカプラ12−2と、トランス3の二次側の一端の出
力ラインと二次側の平滑コイル8の接続点にドレイン
が、負側出力端子にソースが各々接続される転流側のM
OSFET(第一のMOSFET)6と、トランス3の
二次側の一端の出力ラインにゲートが、トランス3の二
次側の他端にドレインが負側出力端子にソースが各々接
続される整流側のMOSFET7(第二のMOSFE
T)と、転流側のMOSFET6のゲートとトランス3
の二次側の他端との間に挿入され、転流側のMOSFE
T6のゲートに蓄積された電荷を放出するための放電用
のMOSFET13(第三のMOSFET)と、放電用
のMOSFET13のゲートにエミッタと転流用のMO
SFET6のゲートにコレクタが接続され、放電用のM
OSFET13をオンするために一次側の主スイッチ4
と同期した信号を受ける受光側のフォトカプラ15−2
と、出力の正側と負側との間に接続された二次側の平滑
用コンデンサ9と、出力電圧を検出する検出回路11
と、検出回路11からの検出信号を伝達する発光側のフ
ォトカプラ12−1とにより構成される。
Referring to FIG. 1, the MOSFET synchronous rectification drive circuit includes a transformer 3, a main switch 4 connected to the primary side of the transformer 3, and a drive signal line of the main switch 4, A primary-side control circuit 5 having a synchronization signal output line for outputting a signal synchronized with the driving of the main switch 4 on the side, and having an input line for a detection signal for stabilizing the output voltage; A light emitting side photocoupler 15-1 for transmitting a signal synchronized with a drive signal to a signal line, a capacitor 14 connected in series with the light emitting side photocoupler 15-1, and a detection signal for stabilizing an output voltage The drain is connected to the connection point between the photocoupler 12-2 on the light receiving side connected to the input line and the output line at one end on the secondary side of the transformer 3 and the smoothing coil 8 on the secondary side. M commutation side over scan are respectively connected
An OSFET (first MOSFET) 6 and a rectifying side in which a gate is connected to an output line at one end of a secondary side of the transformer 3, a drain is connected to the other end of the secondary side of the transformer 3, and a source is connected to a negative output terminal. MOSFET7 (second MOSFET)
T), the gate of the MOSFET 6 on the commutation side and the transformer 3
Between the other end of the secondary side and the MOSFET on the commutation side
A discharge MOSFET 13 (third MOSFET) for discharging the electric charge accumulated in the gate of T6, and an emitter and a commutation MO on the gate of the discharge MOSFET 13
The collector is connected to the gate of the SFET 6 and the discharge M
Primary switch 4 for turning on OSFET 13
15-2 on the light receiving side receiving a signal synchronized with
A secondary-side smoothing capacitor 9 connected between the positive and negative sides of the output, and a detection circuit 11 for detecting the output voltage
And a photocoupler 12-1 on the light emitting side that transmits a detection signal from the detection circuit 11.

【0028】次に、本発明のMOSFET同期整流用駆
動回路の動作について図1の回路の動作タイムチャート
である図2をも参照して説明する。なお、図2には図1
に付したV0、VS、V1及びV2に対応するように、
V0を主スイッチ4の駆動信号、VSをトランスの二次
側巻線電圧波形、V1を整流側のMOSFETの駆動波
形、V2を転流側のMOSFETの駆動波形として示し
た。
Next, the operation of the MOSFET synchronous rectification drive circuit of the present invention will be described with reference to FIG. 2 which is an operation time chart of the circuit of FIG. FIG. 2 shows FIG.
So as to correspond to V0, VS, V1 and V2 attached to
V0 is a drive signal of the main switch 4, VS is a secondary winding voltage waveform of the transformer, V1 is a drive waveform of the rectification side MOSFET, and V2 is a drive waveform of the commutation side MOSFET.

【0029】正側入力端子1、負側入力端子2間に入力
された電圧Vinはモード1mの期間において、一次側
の制御回路5で制御される主スイッチ4がオンすること
により一次−二次間の伝播遅れによりt時間遅れ、トラ
ンス3の二次側端子間に発生した電圧(トランス3の二
次側巻線電圧波形VS)VSがMOSFET7をオン
し、平滑コイル8に磁気エネルギを蓄積しながらコンデ
ンサ14にて平滑した直流電圧を負荷10に出力する。
The voltage Vin input between the positive side input terminal 1 and the negative side input terminal 2 is primary-secondary when the main switch 4 controlled by the primary side control circuit 5 is turned on during the mode 1m. The voltage VS (secondary winding voltage waveform VS of the transformer 3) VS generated between the secondary terminals of the transformer 3 turns on the MOSFET 7 and accumulates magnetic energy in the smoothing coil 8 due to the delay of the time t due to the propagation delay between them. The DC voltage smoothed by the capacitor 14 is output to the load 10.

【0030】主スイッチ4がオンであるモード2mの期
間において、トランス3の励磁エネルギが放出され、主
スイッチ4の寄生容量と励磁エネルギとで決まる共振電
圧が発生する。この共振電圧はトランス3の二次側に発
生しMOSFET13の寄生ダイオードを経由してMO
SFET6のゲートに印加され、MOSFET6をオン
させ、同時にMOSFET7をオフする。
During the mode 2m in which the main switch 4 is on, the excitation energy of the transformer 3 is released, and a resonance voltage determined by the parasitic capacitance of the main switch 4 and the excitation energy is generated. This resonance voltage is generated on the secondary side of the transformer 3 and is connected to the
The voltage is applied to the gate of the SFET 6 to turn on the MOSFET 6 and turn off the MOSFET 7 at the same time.

【0031】平滑コイル8に蓄積された電磁エネルギ
が、オン状態のMOSFET6を介して放出し、負荷1
0に電圧を発生する。モード3mの期間において、上記
共振電圧が零ボルトに低下しても、MOSFET13が
オフ状態であるためMOSFET6のゲート容量に蓄積
された電荷は放電することなく保持されているので、M
OSFET6はオン状態を維持し続ける。
The electromagnetic energy stored in the smoothing coil 8 is released via the MOSFET 6 in the ON state, and the load 1
Generates a voltage at zero. In the period of mode 3m, even if the resonance voltage drops to zero volt, the charge accumulated in the gate capacitance of MOSFET 6 is held without discharging because MOSFET 13 is in the off state.
OSFET 6 keeps on state.

【0032】次に、再度主スイッチ4がオンする時、フ
ォトカプラ15−1,15−2は主スイッチの駆動信号
と同期した信号によって、コンデンサ14を介し動作
し、MOSFET13がt時間オンし上記電荷を放電す
ることによりMOSFET6はオフ状態となる。同時に
トランス3の二次側に電圧が発生し、MOSFET7が
オン状態となり負荷10に電圧を発生する。
Next, when the main switch 4 is turned on again, the photocouplers 15-1 and 15-2 operate via the capacitor 14 in response to a signal synchronized with the drive signal of the main switch, and the MOSFET 13 is turned on for t time to turn on. By discharging the charge, the MOSFET 6 is turned off. At the same time, a voltage is generated on the secondary side of the transformer 3, the MOSFET 7 is turned on, and a voltage is generated on the load 10.

【0033】ここで、MOSFET13は、転流側MO
SFET6の充放電用でありMOSFET6のゲートに
蓄積した電荷を放電し、オフさせるためにはMOSFE
T6のカットオフゲート閾値電圧から受光側のフォトカ
プラ15−2の導通電圧降下より低いゲートカットオフ
閾値電圧を有する素子が必要である。
Here, the MOSFET 13 is connected to the commutation side MO.
To charge and discharge the SFET 6 and discharge the charge accumulated at the gate of the MOSFET 6 and turn it off,
An element having a gate cutoff threshold voltage lower than the cutoff gate threshold voltage of T6 than the conduction voltage drop of the photocoupler 15-2 on the light receiving side is required.

【0034】次に、出力電圧の安定化動作に関し説明す
る。出力電圧は検出回路11により検出しその検出信号
をフォトカプラ12−1,12−2にて伝達し、主スイ
ッチ4の制御回路5にて主スイッチ4の駆動パルス幅を
制御し安定した出力電圧を負荷10へ供給する。
Next, the operation of stabilizing the output voltage will be described. The output voltage is detected by the detection circuit 11 and the detection signal is transmitted by the photocouplers 12-1 and 12-2, and the control circuit 5 of the main switch 4 controls the drive pulse width of the main switch 4 to stabilize the output voltage. Is supplied to the load 10.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上、本発明を実施の形態例によって説
明したように、本発明のMOSFET同期整流用駆動回
路によれば、入力電圧を主スイッチにより高周波スイッ
チングして、この高周波をトランスにより変換された二
次側電圧をMOSFETを用いた同期整流回路と平滑コ
イルと平滑コンデンサとにより直流に整流して安定な電
圧を出力することができ、整流素子の導通損失を低減す
ることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, according to the MOSFET synchronous rectification drive circuit of the present invention, the input voltage is switched at a high frequency by the main switch, and the high frequency is converted by the transformer. The obtained secondary-side voltage is rectified into direct current by a synchronous rectifier circuit using MOSFETs, a smoothing coil and a smoothing capacitor, so that a stable voltage can be output, and conduction loss of the rectifying element can be reduced.

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

【図1】本発明のMOSFET同期整流用駆動回路の一
実施の形態例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a drive circuit for MOSFET synchronous rectification of the present invention.

【図2】図1に示したMOSFET同期整流用駆動回路
の動作を示すタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart showing an operation of the MOSFET synchronous rectification drive circuit shown in FIG. 1;

【図3】従来技術の第一の例としてのMOSFET同期
整流用駆動回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a MOSFET synchronous rectification drive circuit as a first example of the prior art.

【図4】図3に示したMOSFET同期整流用駆動回路
における動作を示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing an operation of the MOSFET synchronous rectification drive circuit shown in FIG. 3;

【図5】従来技術の第二の例としてのMOSFET同期
整流用駆動回路を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a MOSFET synchronous rectification drive circuit as a second example of the related art.

【図6】図5に示したMOSFET同期整流用駆動回路
における動作を示すタイムチャートである。
FIG. 6 is a time chart illustrating an operation of the MOSFET synchronous rectification drive circuit illustrated in FIG. 5;

【図7】従来技術の第三の例としてのMOSFET同期
整流用駆動回路を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a drive circuit for MOSFET synchronous rectification as a third example of the prior art.

【図8】図7に示したMOSFET同期整流用駆動回路
における動作を示すタイムチャートである。
8 is a time chart showing an operation in the MOSFET synchronous rectification drive circuit shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正側入力端子 2 負側入力端子 3 トランス 4 主スイッチ 5 一次側の制御回路 6 転流側のMOSFET 7 整流側のMOSFET 8 平滑コイル 9 平滑コンデンサ 10 負荷 11 検出回路 12−1,15−1,17−1 発光側のフォトカプ
ラ 12−2,15−2,17−2 受光側のフォトカプ
ラの受光側 13 放電用のMOSFET 14 コンデンサ 16 二次側の制御回路 V0 主スイッチの駆動信号 VS トランスの二次側巻線電圧波形 V1 整流側のMOSFETの駆動波形 V2 転流側のMOSFETの駆動波形
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive side input terminal 2 Negative side input terminal 3 Transformer 4 Main switch 5 Primary side control circuit 6 Commutation side MOSFET 7 Rectification side MOSFET 8 Smoothing coil 9 Smoothing capacitor 10 Load 11 Detection circuit 12-1, 15-1 , 17-1 Light-emitting side photocoupler 12-2, 15-2, 17-2 Light-receiving side photocoupler light-receiving side 13 MOSFET for discharging 14 Capacitor 16 Secondary-side control circuit V0 Drive signal of main switch VS transformer V1 Rectifier side MOSFET drive waveform V2 Commutation side MOSFET drive waveform

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング電源の同期整流回路におい
て、トランスと、該トランスの一次側に接続される主ス
イッチと、該一次側主スイッチの駆動信号ラインに接続
され該一次側主スイッチの駆動と同期した信号を出力す
る同期信号出力ラインとを含み、出力電圧を安定にする
ための検出信号の入力ラインを有する一次側の制御回路
と、該同期信号出力ラインに前記主スイッチの駆動と同
期した信号を伝達するための発光側のフォトカプラと、
前記トランスの二次側の一端の出力ラインと出力の正側
との間に接続された平滑用コイルと、前記出力ラインと
前記平滑用コイルの接続点にドレインが、負側出力端子
にソースが各々接続される第一のMOSFETと、前記
トランスの二次側の一端の出力ラインにゲートが、前記
トランス二次側の他端にドレインが負側出力端子にソー
スが各々接続される第二のMOSFETと、前記第一の
MOSFETのゲートとドレインが、前記トランスの二
次側の他端とソースが各々接続され前記第一のMOSF
ETのゲートに蓄積された電荷を放出するための第三の
MOSFETと、該第三のMOSFETのゲートにエミ
ッタと前記第一のMOSFETのゲートにコレクタが接
続され、前記第三のMOSFETをオンするために前記
一次側の主スイッチと同期した信号を伝達する受光側の
フォトカプラとを備えていることを特徴とするMOSF
ET同期整流用駆動回路。
In a synchronous rectifier circuit of a switching power supply, a transformer, a main switch connected to a primary side of the transformer, and a drive signal line of the primary side main switch, connected to a drive of the primary side main switch and synchronized with the drive of the primary side main switch. A control signal on the primary side, including a synchronization signal output line for outputting a detected signal, and a detection signal input line for stabilizing an output voltage; and a signal synchronized with driving of the main switch to the synchronization signal output line. A light emitting side photocoupler for transmitting
A smoothing coil connected between an output line at one end of the secondary side of the transformer and the positive side of the output, a drain at a connection point between the output line and the smoothing coil, and a source at a negative output terminal. A first MOSFET connected to each of the second MOSFETs, a gate connected to an output line at one end of the secondary side of the transformer, a second drain connected to the other end of the secondary side of the transformer, and a source connected to a negative output terminal. A MOSFET, a gate and a drain of the first MOSFET, a second end of the transformer and a source connected to each other,
A third MOSFET for discharging the electric charge stored in the gate of the ET, an emitter connected to the gate of the third MOSFET, and a collector connected to the gate of the first MOSFET, turning on the third MOSFET; A photocoupler on the light receiving side for transmitting a signal synchronized with the primary switch on the primary side.
Drive circuit for ET synchronous rectification.
【請求項2】 請求項1記載のMOSFET同期整流用
駆動回路において、前記主スイッチの前記駆動信号ライ
ンに駆動信号と同期した信号を伝達する前記発光側のフ
ォトカプラと直列に接続したコンデンサを有しているこ
とを特徴とするMOSFET同期整流用駆動回路。
2. The drive circuit for MOSFET synchronous rectification according to claim 1, further comprising: a capacitor connected in series to the light-emitting side photocoupler for transmitting a signal synchronized with a drive signal to the drive signal line of the main switch. A MOSFET synchronous rectification drive circuit, comprising:
【請求項3】 請求項1記載のMOSFET同期整流用
駆動回路において、出力の正側と負側との間に接続され
た二次側の平滑用コンデンサと、出力電圧を検出する検
出回路と、該検出回路からの検出信号を伝達する発光側
のフォトカプラを有していることを特徴とするMOSF
ET同期整流用駆動回路。
3. The drive circuit for MOSFET synchronous rectification according to claim 1, wherein a secondary-side smoothing capacitor connected between a positive side and a negative side of the output, a detection circuit for detecting an output voltage, A MOSF having a light emitting side photocoupler for transmitting a detection signal from the detection circuit.
Drive circuit for ET synchronous rectification.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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