JPH1169804A - Dc/dc converter - Google Patents

Dc/dc converter

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JPH1169804A
JPH1169804A JP22226297A JP22226297A JPH1169804A JP H1169804 A JPH1169804 A JP H1169804A JP 22226297 A JP22226297 A JP 22226297A JP 22226297 A JP22226297 A JP 22226297A JP H1169804 A JPH1169804 A JP H1169804A
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JP
Japan
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voltage
commutation
converter
current
turned
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Withdrawn
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JP22226297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Horinaka
実 堀中
Koji Kuwabara
厚二 桑原
Kenji Kudo
憲司 工藤
Manabu Kosakata
学 小坂田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1169804A publication Critical patent/JPH1169804A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC/DC converter for realizing high efficiency by reducing power loss. SOLUTION: Receiving a positive voltage generated on the side of a secondary winding N2 of a transformer T when a main control switch 11 is turned on, a rectification control means 12 makes a first current Id1 flow for a choke coil L so as to receive a first current Id1 and accumulate an excitation energy in it. In the case of an reverse-polarity voltage being generated by the excitation energy when the main control switch 11 is turned off, a commutation controlling means 13 receives a drive voltage from a DC voltage source for making a second current Is2 flow. A commutation-switching controlling means 14 performs the switching control of the commutation controlling means 13 to turn on it, when the main control switch 11 is turned off. A capacitor Co is charged based on the first and second currents Id1, Id2 to feed a DC output voltage to a load 15.

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DC(Direct Curre
nt) /DCコンバータに関し、特に直流入力を変圧し
て、直流を供給するDC/DCコンバータに関する。
The present invention relates to a DC (Direct Curre
In particular, the present invention relates to a DC / DC converter for transforming a DC input and supplying a DC.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信用電源方式には、商用電源を受電
し、これを変換して負荷へ供給する変換供給方式があ
る。
2. Description of the Related Art As a communication power supply method, there is a conversion supply method in which a commercial power supply is received, converted and supplied to a load.

【0003】これは、主電源からさらに変換して比較的
小容量の別個の電源を作る方式であり、例えば電子交換
機などはDC/DCコンバータを用いて、主として直流
48Vから論理素子用の±5V、±12V、±24V等
を供給している。
In this system, a separate power source having a relatively small capacity is produced by further converting from a main power source. For example, an electronic exchange uses a DC / DC converter and mainly converts 48 V DC to ± 5 V for a logic element. , ± 12V, ± 24V, etc.

【0004】図14は従来のフォワード方式DC/DC
コンバータの回路構成を示す図である。DC/DCコン
バータ100では、直流電源Vccに平滑フィルタであ
るコンデンサCiと、トランスTの1次巻線N1と、が
並列に接続する。
FIG. 14 shows a conventional forward DC / DC system.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a converter. In the DC / DC converter 100, a capacitor Ci, which is a smoothing filter, and a primary winding N1 of a transformer T are connected in parallel to a DC power supply Vcc.

【0005】1次巻線N1の巻終にはFET0のドレイ
ンD0が接続する。FET0のソースS0はコンデンサ
Ciと、直流電源Vccのマイナス端子と、に接続す
る。トランスTの2次巻線N2には、転流ダイオードD
bと、コンデンサCoと、負荷15と、が並列に接続す
る。2次巻線N2の巻始は整流ダイオードDaのアノー
ドと接続し、整流ダイオードDaのカソードは転流ダイ
オードDbのカソードと、チョークコイルLの一方と、
接続する。チョークコイルLの他方はコンデンサCoと
負荷15に接続する。
[0005] The end of the primary winding N1 is connected to the drain D0 of the FET0. The source S0 of FET0 is connected to the capacitor Ci and the negative terminal of the DC power supply Vcc. A commutating diode D is connected to the secondary winding N2 of the transformer T.
b, the capacitor Co, and the load 15 are connected in parallel. The beginning of the secondary winding N2 is connected to the anode of the rectifier diode Da, and the cathode of the rectifier diode Da is connected to the cathode of the commutation diode Db, one of the choke coils L,
Connecting. The other end of the choke coil L is connected to the capacitor Co and the load 15.

【0006】そして、負荷15にかかる電圧を検出し
て、スイッチングパルスのON幅をフィードバック制御
するPWM(パルス幅変調)制御回路20が備えられ、
FET0のゲートG0にON/OFFパルス信号が供給
される。
A PWM (pulse width modulation) control circuit 20 for detecting the voltage applied to the load 15 and performing feedback control of the ON width of the switching pulse is provided.
An ON / OFF pulse signal is supplied to the gate G0 of the FET0.

【0007】次にDC/DCコンバータ100の概略動
作について説明する。まず、PWM制御回路20からの
ONパルス信号により、FET0のゲートG0とソース
S0間に電圧が印加され、FET0がONする。
Next, the general operation of the DC / DC converter 100 will be described. First, a voltage is applied between the gate G0 and the source S0 of the FET0 by an ON pulse signal from the PWM control circuit 20, and the FET0 is turned on.

【0008】トランスTの1次巻線N1間には入力電圧
Vinが印加されており、その巻数比分の電圧が2次巻
線N2間に発生する。そして、その電圧が整流ダイオー
ドDa→チョークコイルL→コンデンサCoの順を通っ
て負荷15に供給される。一方、FET0がOFF時に
はチョークコイルLが逆起電力を持った電圧源となり、
チョークコイルL→コンデンサCo→転流ダイオードD
bを通って負荷15に供給される。
The input voltage Vin is applied between the primary winding N1 of the transformer T, and a voltage corresponding to the turn ratio is generated between the secondary winding N2. Then, the voltage is supplied to the load 15 in the order of the rectifier diode Da → the choke coil L → the capacitor Co. On the other hand, when FET0 is OFF, the choke coil L becomes a voltage source having a back electromotive force,
Choke coil L → Capacitor Co → Commutating diode D
b to the load 15.

【0009】次にDC/DCコンバータ100の各部の
詳細な電圧及び電流波形について説明する。図15と図
16はDC/DCコンバータ100の動作波形を示す図
である。ただし、図14で示されている矢印方向がプラ
ス、矢印の反対方向がマイナスである。 〔F30〕PWM制御回路20は、一定間隔にON、O
FFパルス信号を出力する。 〔F31〕ゲートG0にON信号が印加されるとFET
0のVds(ドレイン−ソース間電圧)0が0になる。
ゲートG0にOFF信号が印加されるとFET0のVd
s0は、直流電圧Vinを越えてLC共振により波形的
に一旦丸くなり、その後直流電圧Vinの値になる。 〔F32〕FET0のドレインD0に流れる電流Id0
は、ゲートG0にON信号が印加すると1次関数的増加
波形となり、ゲートG0にOFF信号が印加されると0
になる。 〔F33〕トランスTの1次巻線N1間の電圧Vt1
は、FET0がONすると方形波形の電圧がかかる。F
ET0がOFFするとマイナスに図のような電圧がかか
り、その後0になる。 〔F34〕トランスTの1次巻線N2間の電圧Vt2
は、FET0がONすると図のような方形波形となる。
この場合の電圧Vt2の値は、Vt2=(N2/N1)
・Vt1である。 〔F35〕整流ダイオードDaの両端電圧Vd1は、F
ET0がONすると0であり、FET0がOFFすると
マイナス側に図のような電圧がかかり、その後0にな
る。 〔F36〕整流ダイオードDaに流れる電流Idaは、
FET0がONすると1次関数的増加波形となり、FE
T0がOFFすると流れなくなる。 〔F37〕転流ダイオードDbの両端電圧Vd2は、F
ET0がONするとマイナスに方形波形の電圧がかか
り、FET0がOFFすると0になる。 〔F38〕転流ダイオードDbに流れる電流Idbは、
FET0がONすると0であり、FET0がOFFする
と1次関数的減少波形となる。
Next, detailed voltage and current waveforms of each part of the DC / DC converter 100 will be described. 15 and 16 are diagrams showing operation waveforms of the DC / DC converter 100. However, the direction of the arrow shown in FIG. 14 is plus, and the direction opposite to the arrow is minus. [F30] The PWM control circuit 20 turns ON and O
An FF pulse signal is output. [F31] When an ON signal is applied to the gate G0, the FET
0 Vds (drain-source voltage) 0 becomes 0.
When an OFF signal is applied to the gate G0, the Vd of the FET0
s0 exceeds the DC voltage Vin and once becomes waveform-wise round due to LC resonance, and then becomes the value of the DC voltage Vin. [F32] Current Id0 flowing through drain D0 of FET0
Is a linearly increasing waveform when the ON signal is applied to the gate G0, and becomes 0 when the OFF signal is applied to the gate G0.
become. [F33] Voltage Vt1 across primary winding N1 of transformer T
Applies a square waveform voltage when FET0 is turned on. F
When ET0 is turned off, a voltage as shown in the figure is applied negatively, and then becomes zero. [F34] Voltage Vt2 across primary winding N2 of transformer T
Becomes a square waveform as shown in the figure when FET0 is turned on.
The value of the voltage Vt2 in this case is Vt2 = (N2 / N1)
Vt1. [F35] The voltage Vd1 across the rectifier diode Da is F
When ET0 is ON, the voltage is 0, and when FET0 is OFF, a voltage as shown in the figure is applied to the minus side. [F36] The current Ida flowing through the rectifier diode Da is
When FET0 is turned on, it becomes a linear function increasing waveform, and FE
When T0 is turned off, the flow stops. [F37] The voltage Vd2 across the commutation diode Db is
When ET0 is turned on, a voltage having a square waveform is applied negatively, and when FET0 is turned off, the voltage becomes zero. [F38] The current Idb flowing through the commutation diode Db is
When FET0 is ON, it is 0, and when FET0 is OFF, it has a linearly decreasing waveform.

【0010】従来のDC/DCコンバータ100は、負
荷15にかかる出力電圧Voを検出及びフィードバック
するPWM制御回路20により、出力電圧Voを一定
(安定化)にしている。なお、入力電圧Vinと出力電
圧Voの関係は一般に次式で表される。
In the conventional DC / DC converter 100, the output voltage Vo is made constant (stabilized) by the PWM control circuit 20 which detects and feeds back the output voltage Vo applied to the load 15. The relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vo is generally expressed by the following equation.

【0011】[0011]

【数1】 Vo=(N2/N1)・D・Vin …(1) ここで、Voは出力電圧、Vinは入力電圧、N1はト
ランスTの1次巻数、N2はトランスTの2次巻数、D
(=tON/t:tは周期)は時比率であり、これはF
ET0のON/OFFのデューティを表している。
Vo = (N2 / N1) · D · Vin (1) where Vo is the output voltage, Vin is the input voltage, N1 is the primary winding number of the transformer T, N2 is the secondary winding number of the transformer T, D
(= TON / t: t is a cycle) is a duty, which is F
It shows the ON / OFF duty of ET0.

【0012】このDC/DCコンバータ100は非常に
シンプルであり、最も一般的に用いられているものであ
るが、近年電源の小型化・高効率化が求められており、
DC/DCコンバータ100の中で損失の約30%〜4
0%もの割合を占めているダイオード部(図14中のD
a、Db)の損失改善が必須となってきている。
The DC / DC converter 100 is very simple and is most commonly used. However, in recent years, a power supply has been required to be smaller and more efficient.
About 30% to 4% of the loss in the DC / DC converter 100
The diode portion occupying as much as 0% (D in FIG. 14)
It has become essential to improve the loss of a, Db).

【0013】現在、このダイオードDa、Dbのかわり
に導通時のON抵抗の値が小さいMOS−FETを使用
することが考えられている。例えば、5V/10A出力
の電源を考えた場合、それぞれのデバイスを使用した時
の損失について説明する。
At present, it has been considered to use a MOS-FET having a small ON resistance value during conduction instead of the diodes Da and Db. For example, in the case of a 5V / 10A output power supply, the loss when each device is used will be described.

【0014】Vf(Vf:順電圧)=0.4V程度とし
て、低Vfのショットキバリアダイオードを使用した場
合の電力損失Plossは次式となる。ただし、以下の
式中のIoは平均整流電流である。
Assuming that Vf (Vf: forward voltage) = approximately 0.4 V, the power loss Ploss when a low Vf Schottky barrier diode is used is as follows. Here, Io in the following equation is an average rectified current.

【0015】[0015]

【数2】 Ploss=Vf×Io=0.4V×10A=4W …(2) また、Rds(Rds:ドレイン−ソース間抵抗)=1
0mΩ程度として、MOS−FETを使用した場合の電
力損失Plossは次式となる。
Ploss = Vf × Io = 0.4V × 10A = 4W (2) Also, Rds (Rds: resistance between drain and source) = 1
When the MOS-FET is used at about 0 mΩ, the power loss Ploss is expressed by the following equation.

【0016】[0016]

【数3】 Ploss=Rds×Io2 =10mΩ×10A2 =1W …(3) このように低ON抵抗であるMOS−FETを使用する
とダイオード部で発生していた電力損失を約1/4に低
減することができる。
## EQU3 ## Ploss = Rds × Io 2 = 10 mΩ × 10 A 2 = 1 W (3) When the MOS-FET having a low ON resistance is used, the power loss generated in the diode part is reduced to about 4. Can be reduced.

【0017】図17はMOS−FETを用いたDC/D
Cコンバータ101の回路構成を示す図である。ただ
し、電力変換部分のみ示している。DC/DCコンバー
タ101では、平滑フィルタであるコンデンサCiと、
トランスTの1次巻線N1と、が並列に接続する。
FIG. 17 shows a DC / D using a MOS-FET.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a C converter 101. However, only the power conversion part is shown. In the DC / DC converter 101, a capacitor Ci which is a smoothing filter,
The primary winding N1 of the transformer T is connected in parallel.

【0018】1次巻線N1の巻終にはFET0のドレイ
ンD0が接続する。FET0のソースS0はコンデンサ
Ciと、接続する。トランスTの2次巻線N2と、コン
デンサCoと、は並列に接続する。2次巻線N2の巻始
に整流FET1のゲートG1と、転流FET2のドレイ
ンD2と、チョークコイルLの一方と、が接続する。2
次巻線N2の巻終に整流FET1のドレインD1と、転
流FET2のゲートG2と、が接続する。
The end of the primary winding N1 is connected to the drain D0 of the FET0. The source S0 of FET0 is connected to the capacitor Ci. The secondary winding N2 of the transformer T and the capacitor Co are connected in parallel. At the beginning of the secondary winding N2, the gate G1 of the rectifier FET1, the drain D2 of the commutation FET2, and one of the choke coils L are connected. 2
At the end of the winding of the next winding N2, the drain D1 of the rectifier FET1 and the gate G2 of the commutation FET2 are connected.

【0019】そして、チョークコイルLの他方は、コン
デンサCoの一方と接続する。コンデンサCoの他方
は、整流FET1のソースS1と、転流FET2のソー
スS2と、接続する。
The other side of the choke coil L is connected to one side of the capacitor Co. The other end of the capacitor Co is connected to the source S1 of the rectifier FET1 and the source S2 of the commutation FET2.

【0020】また、整流FET1に寄生ダイオードDp
1が、転流FET2に寄生ダイオードDp2が図に示す
向きに現れる。このDC/DCコンバータ101はトラ
ンスTの2次巻線N2に発生する電圧を利用して、整流
FET1、転流FET2のそれぞれのゲートを駆動し、
対応するFET1、2をON/OFFさせている。
The parasitic diode Dp is connected to the rectifier FET1.
1 indicates that the parasitic diode Dp2 appears in the direction shown in FIG. The DC / DC converter 101 drives the respective gates of the rectification FET 1 and the commutation FET 2 using the voltage generated in the secondary winding N2 of the transformer T,
The corresponding FETs 1 and 2 are turned on / off.

【0021】図18はトランスTの2次巻線N2間電圧
及び整流FET1、転流FET2の動作波形を示す図で
ある。ただし、図17で示されている矢印方向がプラ
ス、矢印の反対方向がマイナスである。なお、整流FE
T1、転流FET2以外の各部の動作波形については図
15、図16と同様である。 〔F40〕トランスTの2次巻線N2間の電圧Vt2
は、FET0がONすると方形波形の電圧がかかる。F
ET0がOFFするとマイナスに図のような電圧がかか
り、その後0になる。 〔F41〕整流FET1のゲート−ソース電圧Vgs1
は、FET0がONすると方形波形の電圧がかかり、F
ET0がOFFすると0になる。 〔F42〕整流FET1に流れるドレイン電流Id1
は、FET0がON時に1次関数的増加波形となり、F
ET0がOFFすると0になる。 〔F43〕転流FET2のゲート−ソース間電圧Vgs
2は、FET0がONすると0であり、FET0がOF
Fすると図のような電圧がかかり、その後0になる。 〔F44〕転流FET2に流れるドレイン電流Id2
は、FET0がONすると0であり、FET0がOFF
すると1次関数的減少波形となる。
FIG. 18 is a diagram showing a voltage between the secondary windings N2 of the transformer T and operation waveforms of the rectifier FET1 and the commutation FET2. However, the direction of the arrow shown in FIG. 17 is plus, and the direction opposite to the arrow is minus. In addition, rectification FE
The operation waveforms of the respective components other than T1 and the commutation FET 2 are the same as those in FIGS. [F40] Voltage Vt2 between secondary windings N2 of transformer T
Applies a square waveform voltage when FET0 is turned on. F
When ET0 is turned off, a voltage as shown in the figure is applied negatively, and then becomes zero. [F41] Gate-source voltage Vgs1 of rectification FET1
Is that when FET0 is turned on, a square waveform voltage is applied and F
When ET0 turns off, it becomes 0. [F42] Drain current Id1 flowing through rectification FET1
Is a linear function increasing waveform when FET0 is ON, and F
When ET0 turns off, it becomes 0. [F43] Gate-source voltage Vgs of commutation FET 2
2 is 0 when FET0 is ON, and FET0 is
When F is applied, a voltage as shown in FIG. [F44] Drain current Id2 flowing through commutation FET2
Is 0 when FET0 is ON, and FET0 is OFF
Then, a linearly decreasing waveform is obtained.

【0022】このようにFET0がONの時、A期間で
はトランスTの2次巻線電圧Vt2が発生するため、ト
ランスTの2次巻線の巻始→整流FET1のゲートG1
→整流FET1のソースS1→整流FET1の寄生ダイ
オードDp1→2次巻線N2の巻終、のループにより整
流FET1のゲート−ソース間にA区間で電圧が印加さ
れる。よって整流FET1がONし負荷15に電流が流
れる。
As described above, when FET0 is ON, the secondary winding voltage Vt2 of the transformer T is generated in the period A, so that the start of the secondary winding of the transformer T → the gate G1 of the rectifying FET1.
A voltage is applied between the gate and the source of the rectification FET 1 in the section A by a loop of → the source S1 of the rectification FET 1 → the parasitic diode Dp1 of the rectification FET 1 → the end of the winding of the secondary winding N2. Therefore, the rectifying FET 1 is turned on, and a current flows to the load 15.

【0023】一方、FET0がOFFの時、トランスT
の2次巻線N2の電圧は極性反転し、B期間で図のよう
な電圧が発生する。この時、トランスTの2次巻線N2
の巻終→転流FET2のゲートG2→転流FET2のソ
ースS2→転流FET2の寄生ダイオードDp2→2次
巻線N2の巻始、のループによりFET2のゲート−ソ
ース間にB期間で電圧Vgs2が発生し、転流FET2
がONし電流が流れる。
On the other hand, when FET0 is OFF, the transformer T
The polarity of the voltage of the secondary winding N2 is inverted, and a voltage as shown in FIG. At this time, the secondary winding N2 of the transformer T
End → gate G2 of commutation FET2 → source S2 of commutation FET2 → parasitic diode Dp2 of commutation FET2 → start of winding of secondary winding N2. Occurs and commutation FET2
Turns on and current flows.

【0024】ただし、C区間では電圧が印加されないた
め、転流FET2はONできず、負荷電流はすべて転流
FET2の寄生ダイオードDp2に流れることになる。
However, since no voltage is applied in the section C, the commutation FET 2 cannot be turned on, and all the load current flows through the parasitic diode Dp 2 of the commutation FET 2.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
DC/DCコンバータ101では、C期間が存在するた
めに、転流FET2がONしていなければならない間に
ONできない。このC期間は、その転流FET2の寄生
ダイオードDp2にすべて電流が流れることになるが、
寄生ダイオードDp2のVfは1V以上にあるため、結
局大きな電力損失となり、高効率化を妨げる要因となる
といった問題があった。
However, in the DC / DC converter 101 as described above, the commutation FET 2 cannot be turned on while the commutation FET 2 must be turned on because the C period exists. During this C period, all current flows through the parasitic diode Dp2 of the commutation FET2.
Since Vf of the parasitic diode Dp2 is 1 V or more, there is a problem that a large power loss is eventually caused, which hinders an increase in efficiency.

【0026】また、トランスの特性として1次側N1の
電流をI1、2次側N2の電流をI2、とすると次式が
成り立つ。
Assuming that the current on the primary side N1 is I1 and the current on the secondary side N2 is I2 as a characteristic of the transformer, the following equation is established.

【0027】[0027]

【数4】 I1=(N1/N2)・I2 …(4) ここで、寄生ダイオードDp2はスピード(逆回復時
間)が遅いため、FET0が次の周期でONとなると、
2次巻線N2の巻始→寄生ダイオードDp2→FET1
のソースS1→FET1のドレインD1→2次巻線N2
の巻終、のループに電流が流れる。
## EQU00004 ## I1 = (N1 / N2) .I2 (4) Here, since the speed (reverse recovery time) of the parasitic diode Dp2 is slow, when the FET0 is turned on in the next cycle,
Start of secondary winding N2 → parasitic diode Dp2 → FET1
S1 → the drain D1 of the FET1 → the secondary winding N2
At the end of, current flows through the loop.

【0028】すなわち、式(4)よりトランスの2次側
に短絡電流が流れると1次側にも短絡電流が流れること
になり、FET0に短絡電流が流れI2 R(I:FET
0に流れる電流、R:FET0のON抵抗)で決まる電
力損失が増大するといった問題があった。
That is, from equation (4), if a short-circuit current flows on the secondary side of the transformer, a short-circuit current also flows on the primary side, and a short-circuit current flows through FET0 and I 2 R (I: FET
0, the power loss determined by R: ON resistance of FET0).

【0029】さらに、これを解消するために低Vfのシ
ョットキバリアダイオード(Vf≒0.4V)をパラ接
続するなどしなければならず、このために回路規模が増
大するといった問題があった。
Further, in order to solve this problem, it is necessary to connect a low Vf Schottky barrier diode (Vf ≒ 0.4 V) in parallel, which causes a problem that the circuit scale increases.

【0030】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、転流側のFETドライブを確実に行い、電力
損失を低減して高効率化を実現したDC/DCコンバー
タを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a DC / DC converter in which FET driving on the commutation side is reliably performed, power loss is reduced and high efficiency is realized. With the goal.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、図1に示すような直流入力を変圧して、
直流を供給するDC/DCコンバータ10において、直
流入力電圧のリプルを平滑する入力フィルタCiと、直
流入力電圧のスイッチング制御を行って、高周波交流に
変換する主制御スイッチ11と、高周波交流の変成を行
うトランスTと、主制御スイッチ11がオンの時のトラ
ンスTの2次巻線N2側に発生する正方向の電圧を受け
て、第1の電流Id1を流す整流制御手段12と、第1
の電流Id1を受けて励磁エネルギを蓄積するチョーク
コイルLと、主制御スイッチ11がオフの時の励磁エネ
ルギによる逆極性の電圧発生時に、直流電圧源から駆動
電圧を受けて、第2の電流Id2を流す転流制御手段1
3と、転流制御手段13のスイッチング制御を行って、
主制御スイッチ11がオフの時に転流制御手段13をオ
ンさせる転流スイッチング制御手段14と、第1の電流
Id1及び第2の電流Id2にもとづいて充電され、負
荷15に直流出力電圧を供給するコンデンサCoと、を
有することを特徴とするDC/DCコンバータ10が提
供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a DC input as shown in FIG.
In a DC / DC converter 10 for supplying DC, an input filter Ci for smoothing a ripple of a DC input voltage, a main control switch 11 for performing switching control of a DC input voltage and converting the DC input voltage to a high frequency AC, and transforming a high frequency AC. A rectifying control means 12 for receiving a positive voltage generated on the secondary winding N2 side of the transformer T when the main control switch 11 is turned on and flowing a first current Id1;
When the main control switch 11 is turned off, the choke coil L accumulates the exciting energy and receives the drive voltage from the DC voltage source when the main control switch 11 is turned off, and the second current Id2 Control means 1 for flowing air
3 and switching control of the commutation control means 13
A commutation switching control means for turning on the commutation control means when the main control switch is off; and a DC output voltage supplied to the load and charged based on the first current and the second current. And a DC / DC converter 10 having a capacitor Co.

【0032】ここで、入力フィルタCiは、直流入力電
圧のリプルを平滑する。主制御スイッチ11は直流入力
電圧のスイッチング制御を行って、高周波交流に変換す
る。トランスTは、高周波交流の変成を行う。整流制御
手段12は、主制御スイッチ11がオンの時のトランス
Tの2次巻線N2側に発生する正方向の電圧を受けて、
第1の電流Id1を流す。チョークコイルLは、第1の
電流Id1を受けて励磁エネルギを蓄積する。転流制御
手段13は、主制御スイッチ11がオフの時の励磁エネ
ルギによる逆極性の電圧発生時に、直流電圧源から駆動
電圧を受けて、第2の電流Id2を流す。転流スイッチ
ング制御手段14は、転流制御手段13のスイッチング
制御を行って、主制御スイッチ11がオフの時に転流制
御手段13をオンさせる。コンデンサCoは、第1の電
流Id1及び第2の電流Id2にもとづいて充電され、
負荷15に直流出力電圧を供給する。
Here, the input filter Ci smoothes the ripple of the DC input voltage. The main control switch 11 performs switching control of a DC input voltage to convert the DC input voltage into a high-frequency AC. The transformer T transforms high-frequency alternating current. The rectification control means 12 receives a positive voltage generated on the secondary winding N2 side of the transformer T when the main control switch 11 is on,
The first current Id1 flows. The choke coil L receives the first current Id1 and stores the excitation energy. The commutation control means 13 receives the drive voltage from the DC voltage source and causes the second current Id2 to flow when the voltage of the opposite polarity is generated by the excitation energy when the main control switch 11 is off. The commutation switching control means 14 performs switching control of the commutation control means 13 and turns on the commutation control means 13 when the main control switch 11 is off. The capacitor Co is charged based on the first current Id1 and the second current Id2,
A DC output voltage is supplied to the load 15.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1はDC/DCコンバータ10
の原理図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a DC / DC converter 10
FIG.

【0034】入力フィルタCiは、直流入力電圧のリプ
ルを平滑する。主制御スイッチ11は直流入力電圧のス
イッチング制御を行って、高周波交流に変換する。トラ
ンスTは、高周波交流の変成を行う。整流制御手段12
は、主制御スイッチ11がオンの時のトランスTの2次
巻線N2側に発生する正方向の電圧を受けて、第1の電
流Id1を流す。
The input filter Ci smoothes the ripple of the DC input voltage. The main control switch 11 performs switching control of a DC input voltage to convert the DC input voltage into a high-frequency AC. The transformer T transforms high-frequency alternating current. Rectification control means 12
Receives a positive voltage generated on the secondary winding N2 side of the transformer T when the main control switch 11 is on, and causes the first current Id1 to flow.

【0035】チョークコイルLは、第1の電流Id1を
受けて励磁エネルギを蓄積する。転流制御手段13は、
主制御スイッチ11がオフの時の励磁エネルギによる逆
極性の電圧発生時に、直流電圧源から駆動電圧を受け
て、第2の電流Id2を流す。
The choke coil L receives the first current Id1 and stores the excitation energy. The commutation control means 13
When a voltage of the opposite polarity is generated by the excitation energy when the main control switch 11 is off, the drive current is received from the DC voltage source, and the second current Id2 flows.

【0036】転流スイッチング制御手段14は、転流制
御手段13のスイッチング制御を行って、主制御スイッ
チ11がオフの時に転流制御手段13をオンさせる。コ
ンデンサCoは、第1の電流Id1及び第2の電流Id
2にもとづいて充電され、負荷15に直流出力電圧を供
給する。
The commutation switching control means 14 performs switching control of the commutation control means 13 and turns on the commutation control means 13 when the main control switch 11 is off. The capacitor Co has a first current Id1 and a second current Id.
2 to supply a DC output voltage to the load 15.

【0037】次に動作について説明する。図2は本発明
のDC/DCコンバータ10の動作手順を示すフローチ
ャートである。 〔S1〕入力フィルタCiは、直流入力電圧のリプルを
平滑する。 〔S2〕主制御スイッチ11は直流入力電圧のスイッチ
ング制御を行って、高周波交流に変換する。 〔S3〕トランスTは、高周波交流の変成を行う。 〔S4〕整流制御手段12は、主制御スイッチ11がオ
ンの時のトランスTの2次巻線N2側に発生する正方向
の電圧を受けて、第1の電流Id1を流す。 〔S5〕チョークコイルLは、第1の電流Id1を受け
て励磁エネルギを蓄積する。 〔S6〕転流制御手段13は、主制御スイッチ11がオ
フの時の励磁エネルギによる逆極性の電圧発生時に、直
流電圧源から駆動電圧を受けて、第2の電流Id2を流
す。 〔S7〕転流スイッチング制御手段14は、転流制御手
段13のスイッチング制御を行って、主制御スイッチ1
1がオフの時に転流制御手段13をオンさせる。 〔S8〕コンデンサCoは、第1の電流Id1及び第2
の電流Id2にもとづいて充電され、負荷15に直流出
力電圧を供給する。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the DC / DC converter 10 of the present invention. [S1] The input filter Ci smoothes the ripple of the DC input voltage. [S2] The main control switch 11 performs switching control of the DC input voltage, and converts the DC input voltage into high-frequency AC. [S3] The transformer T transforms high-frequency alternating current. [S4] The rectification control means 12 receives the positive voltage generated on the secondary winding N2 side of the transformer T when the main control switch 11 is on, and causes the first current Id1 to flow. [S5] The choke coil L receives the first current Id1 and stores the excitation energy. [S6] The commutation control means 13 receives the drive voltage from the DC voltage source and causes the second current Id2 to flow when the main control switch 11 is off and a voltage of the opposite polarity is generated by the excitation energy. [S7] The commutation switching control means 14 performs switching control of the commutation control means 13 and
When 1 is off, the commutation control means 13 is turned on. [S8] The capacitor Co outputs the first current Id1 and the second current Id1.
To supply a DC output voltage to the load 15.

【0038】次に本発明の第1の実施の形態について説
明する。図3は第1の実施の形態の回路構成を示す図で
ある。なお、入力フィルタCiがコンデンサCiであ
り、主制御スイッチ11はFET0、整流制御手段12
はFET1、転流制御手段13はFET2、転流スイッ
チング制御手段14はFET3で構成される。なお、F
ET0〜3はすべてMOS−FETである。
Next, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the first embodiment. Note that the input filter Ci is a capacitor Ci, and the main control switch 11 is an FET 0 and a rectification control unit 12.
Is the FET1, the commutation control means 13 is the FET2, and the commutation switching control means 14 is the FET3. Note that F
ET0 to ET3 are all MOS-FETs.

【0039】第1の実施の形態のDC/DCコンバータ
10aでは、コンデンサCiと、トランスTの1次巻線
N1と、が並列に接続する。1次巻線N1の巻終にはF
ET0のドレインD0が接続する。FET0のソースS
0はコンデンサCiと接続する。
In the DC / DC converter 10a of the first embodiment, the capacitor Ci and the primary winding N1 of the transformer T are connected in parallel. At the end of the winding of the primary winding N1, F
The drain D0 of ET0 is connected. Source S of FET0
0 is connected to the capacitor Ci.

【0040】トランスTの2次巻線N2と、コンデンサ
Coと、は並列に接続する。2次巻線N2の巻始には抵
抗R1の一方と、FET2のドレインD2と、抵抗R3
の一方と、チョークコイルLの一方と、が接続する。2
次巻線N2の巻終にはFET1のドレインD1が接続す
る。
The secondary winding N2 of the transformer T and the capacitor Co are connected in parallel. At the start of the secondary winding N2, one of the resistors R1, the drain D2 of the FET2, and the resistor R3
Is connected to one of the choke coils L. 2
At the end of the next winding N2, the drain D1 of the FET1 is connected.

【0041】そして、FET1のゲートG1と抵抗R1
の他方とが接続し、FET1のソースS1と、FET2
のソースS2と、FET3のソースS3と、コンデンサ
Coと、が接続する。
Then, the gate G1 of the FET1 and the resistor R1
Are connected to each other, and the source S1 of the FET1 and the FET2
, The source S3 of the FET3, and the capacitor Co are connected.

【0042】また、FET2のゲートG2と、FET3
のドレインD3と、ダイオードDcのカソードが接続す
る。そして、抵抗R3の他方とFET3のゲートG3と
が接続し、ダイオードDcのアノードと抵抗R2の一方
とが接続し、抵抗R2の他方と、チョークコイルの他方
と、コンデンサCoと、が接続する。
The gate G2 of FET2 and the gate G3 of FET3
Is connected to the cathode of the diode Dc. The other end of the resistor R3 is connected to the gate G3 of the FET 3, the anode of the diode Dc is connected to one of the resistors R2, and the other end of the resistor R2 is connected to the other end of the choke coil and the capacitor Co.

【0043】また、FET1に寄生ダイオードDp1
が、FET2に寄生ダイオードDp2が図に示す向きに
現れる。このように第1の実施の形態のDC/DCコン
バータ10aでは、図17に示した従来回路のFET2
のゲートG2を整流用ダイオードDcとFET2ドライ
ブ用制限抵抗R2を介してチョークコイルLとコンデン
サCoの間に接続することにより、FET2は直流電圧
源を駆動電圧とする構成とした。
The parasitic diode Dp1 is connected to the FET1.
However, the parasitic diode Dp2 appears in the direction shown in FIG. As described above, in the DC / DC converter 10a of the first embodiment, the FET 2 of the conventional circuit shown in FIG.
Is connected between the choke coil L and the capacitor Co via the rectifying diode Dc and the FET2 driving limiting resistor R2, so that the FET2 uses a DC voltage source as a driving voltage.

【0044】また、このままではFET2は常時ONで
あるため図のようにFET3とFET3ドライブ用制限
抵抗R3を接続し、FET0がONの時はFET2をO
FFとする構成とした。
Since the FET2 is always ON in this state, the FET3 and the FET3 drive limiting resistor R3 are connected as shown in the figure, and when the FET0 is ON, the FET2 is turned ON.
The configuration was FF.

【0045】次にDC/DCコンバータ10aの各部の
詳細な電圧及び電流波形について説明する。図4と図5
はDC/DCコンバータ10aの動作波形を示す図であ
る。ただし、図3で示されている矢印方向がプラス、矢
印の反対方向がマイナスである。 〔F1〕トランスTの2次巻線N2間の電圧Vt2は、
FET0がONすると方形波形の電圧がかかる。FET
0がOFFするとマイナスに図のような電圧がかかり、
その後0になる。 〔F2〕FET1のゲート−ソース電圧Vgs1は、F
ET0がONすると図に示す方形波形の電圧がかかり、
FET0がOFFすると0になる。 〔F3〕FET1に流れるドレイン電流Id1は、FE
T0がON時に1次関数的増加波形となり、FET0が
OFFすると0になる。 〔F4〕Voは負荷にかかる直流出力電圧である。 〔F5〕FET3のゲート−ソース間電圧Vgs3は、
FET0がONすると図に示す方形波形の電圧がかか
り、FET0がOFFすると0になる。 〔F6〕FET2のゲート−ソース間電圧Vgs2は、
FET0がONすると0であり、FET0がOFFする
と図のような方形波形の電圧がかかる。 〔F7〕FET2に流れるドレイン電流Id2は、FE
T0がONすると0であり、FET0がOFFすると1
次関数的減少波形となる。
Next, detailed voltage and current waveforms of each part of the DC / DC converter 10a will be described. 4 and 5
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter 10a. However, the direction of the arrow shown in FIG. 3 is plus, and the direction opposite to the arrow is minus. [F1] The voltage Vt2 between the secondary windings N2 of the transformer T is
When FET0 is turned on, a square waveform voltage is applied. FET
When 0 turns off, a voltage as shown in the figure is applied to the minus,
Then it becomes 0. [F2] The gate-source voltage Vgs1 of FET1 is
When ET0 is turned on, a square waveform voltage shown in the figure is applied,
When FET0 turns off, it becomes 0. [F3] The drain current Id1 flowing through the FET1 is FE
When T0 is ON, it becomes a linearly increasing waveform, and when FET0 is OFF, it becomes 0. [F4] Vo is a DC output voltage applied to the load. [F5] The gate-source voltage Vgs3 of FET3 is
When FET0 is turned on, a square waveform voltage shown in the figure is applied, and when FET0 is turned off, the voltage becomes zero. [F6] The gate-source voltage Vgs2 of FET2 is
When FET0 is ON, it is 0, and when FET0 is OFF, a square waveform voltage as shown in the figure is applied. [F7] The drain current Id2 flowing through the FET2 is FE
It is 0 when T0 is ON, and 1 when FET0 is OFF.
It becomes a quadratic decreasing waveform.

【0046】このようにFET0がONの時、A期間で
はトランスTの2次巻線電圧Vt2が発生するため、ト
ランスTの2次巻線の巻始→FET1ドライブ用制限抵
抗R1→FET1のゲートG1→FET1のソースS1
→FET1の寄生ダイオードDp1→2次巻線の巻終、
のループによりFET1のゲート−ソース間にA期間で
電圧が印加される。よって、FET1がONし電流が流
れる。
As described above, when the FET0 is ON, the secondary winding voltage Vt2 of the transformer T is generated during the period A, so that the winding of the secondary winding of the transformer T → the limiting resistor R1 for driving the FET1 → the gate of the FET1. G1 → Source S1 of FET1
→ Parasitic diode Dp1 of FET1 → End of secondary winding,
The voltage is applied between the gate and the source of the FET 1 in the A period by the loop of. Therefore, FET1 is turned on and current flows.

【0047】また、トランスTの2次巻線の巻始→FE
T3ドライブ用制限抵抗R3→FET3のゲートG3→
FET3のソースS3→2次巻線の巻終、のループによ
りFET3のゲート−ソース間にA期間で電圧が印加さ
れる。よって、FET3がONするため、FET2のゲ
ート−ソース間電圧は0となり、FET2はOFFとな
る。
The start of the secondary winding of the transformer T → FE
T3 drive limiting resistor R3 → FET3 gate G3 →
A voltage is applied between the gate and the source of the FET 3 in the period A by a loop from the source S3 of the FET 3 to the end of the winding of the secondary winding. Therefore, since the FET 3 is turned on, the gate-source voltage of the FET 2 becomes 0 and the FET 2 is turned off.

【0048】一方、FET0がOFFの時、トランスT
の2次巻線の電圧は極性反転し、B期間で電圧が発生
し、またチョークコイルLの電圧も極性反転する。この
ときFET1とFET3はゲート−ソース間電圧が0で
あるためOFFである。
On the other hand, when FET0 is OFF, the transformer T
The polarity of the voltage of the secondary winding is inverted, a voltage is generated in period B, and the voltage of the choke coil L is also inverted. At this time, FET1 and FET3 are OFF because the gate-source voltage is 0.

【0049】また、コンデンサCo→FET2ドライブ
用制限抵抗R2→整流用ダイオードDc→FET2のゲ
ートG2→FET2のソースS2→コンデンサCoのル
ープによりFET2のゲート−ソース間に直流電圧源が
印加され、FET2がONし電流が流れる。したがっ
て、FET0がOFFの時にFET2を完全にONさせ
ることが可能になる。
Further, a DC voltage source is applied between the gate and the source of the FET2 by a loop of the capacitor Co → the limiting resistor R2 for driving the FET2 → the rectifying diode Dc → the gate G2 of the FET2 → the source S2 of the FET2 → the capacitor Co. Turns on and current flows. Therefore, it becomes possible to completely turn on FET2 when FET0 is OFF.

【0050】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。図6は第2の実施の形態の回路構成を示す図で
ある。第2の実施の形態は、第1の実施の形態のFET
3をトランジスタTrに置き換え、ダイオードDdを抵
抗R3とトランジスタTrのベースB間に追加した回路
である。その他の構成は同じなので詳細構成の説明は省
略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration according to the second embodiment. The second embodiment is based on the FET of the first embodiment.
3 is replaced with a transistor Tr, and a diode Dd is added between the resistor R3 and the base B of the transistor Tr. Since other configurations are the same, the description of the detailed configuration is omitted.

【0051】動作としては、FET0がONの時にはト
ランジスタTrのベース−エミッタ間に電流が流れてト
ランジスタTrがONするため、FET2のゲート−ソ
ース間電圧が零になりFET2はOFFとなる。
In operation, when the FET0 is ON, a current flows between the base and the emitter of the transistor Tr and the transistor Tr is turned ON, so that the gate-source voltage of the FET2 becomes zero and the FET2 is turned OFF.

【0052】一方、FET0がOFFの時には、トラン
ジスタTrのベース−エミッタ間に電流が流れずトラン
ジスタTrがOFFのため、FET2のゲート−ソース
間に直流電圧源が印加し、FET2はONする。
On the other hand, when the FET0 is OFF, no current flows between the base and the emitter of the transistor Tr and the transistor Tr is OFF. Therefore, a DC voltage source is applied between the gate and the source of the FET2, and the FET2 is turned ON.

【0053】したがって、FET0がOFFのときに
は、FET2を完全にONすることが可能となる。次に
本発明の第3の実施の形態について説明する。図7は第
3の実施の形態の回路構成を示す図である。
Therefore, when FET0 is OFF, FET2 can be completely turned ON. Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration according to the third embodiment.

【0054】第3の実施の形態は、第1の実施の形態の
チョークコイルLに別巻線Laを設けた構成をとる。す
なわち、抵抗R2に別巻線Laの一方を接続し、別巻線
Laの他方をコンデンサCoに接続する。このようにチ
ョークコイルLに別巻線Laを設け、FET2の駆動電
圧をその別巻線Laより得る構成とした。その他の構成
は同じなので詳細構成の説明は省略する。
The third embodiment has a configuration in which another winding La is provided to the choke coil L of the first embodiment. That is, one of the other windings La is connected to the resistor R2, and the other of the other winding La is connected to the capacitor Co. In this way, another winding La is provided in the choke coil L, and the drive voltage of the FET 2 is obtained from the other winding La. Since other configurations are the same, the description of the detailed configuration is omitted.

【0055】次にDC/DCコンバータ10cの各部の
詳細な電圧及び電流波形について説明する。図8と図9
はDC/DCコンバータ10cの動作波形を示す図であ
る。ただし、図7で示されている矢印方向がプラス、矢
印の反対方向がマイナスである。 〔F10〕トランスTの2次巻線N2間の電圧Vt2
は、FET0がONすると方形波形の電圧がかかる。F
ET0がOFFするとマイナスに図のような電圧がかか
り、その後0になる。 〔F11〕チョークコイルLの電圧VLは、FET0が
ONするとプラス、FET0がOFFするとマイナス、
に図のような電圧がかかる。 〔F12〕チョークコイルLに流れる電流ILは、FE
T0のON/OFF時には図のようなリプル電流が流れ
る。 〔F13〕別巻線Laの電圧VLaは、FET0がON
するとマイナス、FET0がOFFするとプラス、に図
のような電圧がかかる。 〔F14〕別巻線Laに流れる電流ILaは、FET0
がONすると0であり、FET0がOFFすると1次関
数的減少波形となる。したがって、FET0がON、す
なわちFET2がOFFの時には、電流が流れないた
め、FET2ドライブ用制限抵抗R2のロスが発生しな
い。 〔F15〕FET3のゲート−ソース間電圧Vgs3
は、FET0がONすると図に示す方形波形の電圧がか
かり、FET0がOFFすると0になる。 〔F16〕FET2のゲート−ソース間電圧Vgs2
は、FET0がONすると0であり、FET0がOFF
すると図のような方形波形の電圧がかかる。 〔F17〕FET2に流れるドレイン電流Id2は、F
ET0がONすると0であり、FET0がOFFすると
1次関数的減少波形となる。
Next, detailed voltage and current waveforms of each part of the DC / DC converter 10c will be described. 8 and 9
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter 10c. However, the direction of the arrow shown in FIG. 7 is plus, and the direction opposite to the arrow is minus. [F10] Voltage Vt2 between secondary windings N2 of transformer T
Applies a square waveform voltage when FET0 is turned on. F
When ET0 is turned off, a voltage as shown in the figure is applied negatively, and then becomes zero. [F11] The voltage VL of the choke coil L is plus when the FET0 is ON, minus when the FET0 is OFF,
Is applied as shown in the figure. [F12] The current IL flowing through the choke coil L is FE
At the time of ON / OFF of T0, a ripple current as shown flows. [F13] The voltage VLa of the separate winding La is such that the FET0 is ON.
Then, a voltage as shown in FIG. [F14] The current ILa flowing through the other winding La is equal to that of FET0
Is ON when is ON, and becomes a linearly decreasing waveform when FET0 is OFF. Therefore, when the FET0 is ON, that is, when the FET2 is OFF, no current flows, and no loss occurs in the FET2 drive limiting resistor R2. [F15] Gate-source voltage Vgs3 of FET3
Is applied with a square waveform voltage as shown in the figure when FET0 is turned on, and becomes zero when FET0 is turned off. [F16] Gate-source voltage Vgs2 of FET2
Is 0 when FET0 is ON, and FET0 is OFF
Then, a square waveform voltage as shown in the figure is applied. [F17] The drain current Id2 flowing through the FET2 is F
When ET0 is ON, it is 0, and when FET0 is OFF, it has a linearly decreasing waveform.

【0056】ここで、第1の実施の形態ではFET3が
ONするとトランスTの2次巻線の巻始→チョークコイ
ルL→FET2ドライブ用制限抵抗R2→整流用ダイオ
ードDc→FET3のドレインD3→FET3のソース
S3→FET1のソースS1→FET1のドレインD1
→トランスTの2次巻線の巻終、のループに電流が流
れ、FET2ドライブ用制限抵抗R2での損失があっ
た。
Here, in the first embodiment, when the FET3 is turned on, the winding of the secondary winding of the transformer T starts → the choke coil L → the limiting resistor R2 for driving the FET2 → the rectifying diode Dc → the drain D3 of the FET3 → FET3. Source S3 → source of FET1 S1 → drain D1 of FET1
→ A current flowed through the loop at the end of the secondary winding of the transformer T, and there was a loss in the FET2 drive limiting resistor R2.

【0057】ところが、第3の実施の形態では、FET
3がONしても別巻線Laの巻始→FET3のソースS
3→FET3のドレインD3→整流用ダイオードDc→
FET2ドライブ用制限抵抗R2→別巻線Laの巻終、
のループが存在しないので抵抗ロスが発生しない。
However, in the third embodiment, the FET
Start of another winding La even if 3 is ON → Source S of FET3
3 → Drain D3 of FET3 → Rectifier diode Dc →
FET2 drive limiting resistor R2 → end of another winding La,
Since no loop exists, no resistance loss occurs.

【0058】また、FET0がONの時にはFET3の
ゲート−ソース間にトランスの2次巻線N2の電圧が印
加し、FET3がONしFET2のゲート−ソース間で
電圧が0となり、FET2はOFFとなる。
When the FET0 is ON, the voltage of the secondary winding N2 of the transformer is applied between the gate and the source of the FET3, the FET3 is turned ON, the voltage between the gate and the source of the FET2 becomes 0, and the FET2 is turned OFF. Become.

【0059】一方、FET0がOFFになるとチョーク
コイルLが極性反転し、FET3のゲート−ソース間電
圧が0となりFET3はOFFとなり、別巻線Laの巻
終→FET2ドライブ用制限抵抗R2→整流用ダイオー
ドDc→FET2のゲートG2→FET2のソースS2
→別巻線Laの巻始、のループによりFET2のゲート
−ソース間に別巻線Laの電圧が印加しFET2はON
する。
On the other hand, when the FET0 is turned off, the polarity of the choke coil L is inverted, the voltage between the gate and the source of the FET3 becomes 0, and the FET3 is turned off. The end of another winding La → the limiting resistor R2 for driving the FET2 → the rectifying diode Dc → gate G2 of FET2 → source S2 of FET2
→ The voltage of another winding La is applied between the gate and the source of FET2 by the loop of the start of winding of another winding La, and FET2 is turned on.
I do.

【0060】したがって、FET0がOFFの時にFE
T2を完全にONすることが可能となる。かつFET2
がOFFの期間におけるFET2ドライブ用制限抵抗R
2のロスを発生しない。
Therefore, when FET0 is OFF, FE
T2 can be completely turned on. And FET2
Is in the OFF period, the FET2 drive limiting resistor R
No loss of 2.

【0061】次に本発明の第4の実施の形態について説
明する。図10は第4の実施の形態の回路構成を示す図
である。第4の実施の形態は、第3の実施の形態のチョ
ークコイルLをマイナス側に接続した回路である。その
他の構成は同じなので詳細構成の説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of the fourth embodiment. The fourth embodiment is a circuit in which the choke coil L of the third embodiment is connected to the minus side. Since other configurations are the same, the description of the detailed configuration is omitted.

【0062】第4の実施の形態では、第3の実施の形態
同様にFET0がOFFの時にFET2を完全にONす
ることが可能となり、かつFET2がOFFの期間にお
けるFET2ドライブ用制限抵抗R2のロスを発生しな
い。
In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, it is possible to completely turn on the FET2 when the FET0 is off, and the loss of the FET2 drive limiting resistor R2 during the period when the FET2 is off. Does not occur.

【0063】次に本発明の第5の実施の形態について説
明する。図11は第5の実施の形態の回路構成を示す図
である。第5の実施の形態は、第1の実施の形態のチョ
ークコイルLに別巻線LaとFET4とを設けた構成を
とる。すなわち、別巻線Laの一方にFET2のゲート
G2とFET3のドレインD3と、FET4のソースS
4とが接続する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of the fifth embodiment. The fifth embodiment has a configuration in which another winding La and an FET 4 are provided in the choke coil L of the first embodiment. That is, the gate G2 of FET2, the drain D3 of FET3, and the source S of FET4 are connected to one of the other windings La.
4 is connected.

【0064】別巻線Laの他方に抵抗R4の一方が接続
し、抵抗R4の他方がFET4のゲートG4と接続す
る。そして、FET4のドレインD4は抵抗R2と接続
する。その他の構成は同じなので詳細構成の説明は省略
する。
One of the resistors R4 is connected to the other of the other winding La, and the other of the resistors R4 is connected to the gate G4 of the FET4. Then, the drain D4 of the FET4 is connected to the resistor R2. Since other configurations are the same, the description of the detailed configuration is omitted.

【0065】このようにチョークコイルLに別巻線La
と駆動抵抗電流制御手段であるFET4を設け、FET
3がONのときFET4をOFFとしFET2ドライブ
用制限抵抗R2(転流制御手段13を駆動する駆動抵
抗)のロスをなくす構成とした。
As described above, the choke coil L and the separate winding La
And a drive resistance current control means FET4.
When the switch 3 is ON, the FET 4 is turned OFF to eliminate the loss of the FET2 drive limiting resistor R2 (drive resistor for driving the commutation control means 13).

【0066】次にDC/DCコンバータ10eの各部の
詳細な電圧及び電流波形について説明する。図12と図
13はDC/DCコンバータ10eの動作波形を示す図
である。ただし、図11で示されている矢印方向がプラ
ス、矢印の反対方向がマイナスである。 〔F20〕トランスTの2次巻線N2間の電圧Vt2
は、FET0がONすると方形波形の電圧がかかる。F
ET0がOFFするとマイナスに図のような電圧がかか
り、その後0になる。 〔F21〕チョークコイルLの電圧VLは、FET0が
ONするとプラス、FET0がOFFするとマイナスに
図のような電圧がかかる。 〔F22〕チョークコイルLに流れる電流ILは、FE
T0のON/OFF時には図のようなリプル電流が流れ
る。 〔F23〕別巻線Laの電圧VLaは、FET0がON
するとプラス、FET0がOFFするとマイナスに図の
ような電圧がかかる。 〔F24〕FET4のゲート−ソース間電圧Vgs4
は、FET0がONすると0になり、FET0がOFF
すると図に示す方形波形の電圧がかかる。 〔F25〕FET3のゲート−ソース間電圧Vgs3
は、FET0がONすると図に示す方形波形の電圧がか
かり、FET0がOFFすると0になる。 〔F26〕FET2のゲート−ソース間電圧Vgs2
は、FET0がONすると0であり、FET0がOFF
すると図のような方形波形の電圧がかかる。 〔F27〕FET2に流れるドレイン電流Id2は、F
ET0がONすると0であり、FET0がOFFすると
1次関数的減少波形となる。
Next, detailed voltage and current waveforms of each part of the DC / DC converter 10e will be described. 12 and 13 are diagrams showing operation waveforms of the DC / DC converter 10e. However, the direction of the arrow shown in FIG. 11 is plus, and the direction opposite to the arrow is minus. [F20] Voltage Vt2 between secondary windings N2 of transformer T
Applies a square waveform voltage when FET0 is turned on. F
When ET0 is turned off, a voltage as shown in the figure is applied negatively, and then becomes zero. [F21] The voltage VL of the choke coil L is positive when the FET0 is ON, and negative when the FET0 is OFF. [F22] The current IL flowing through the choke coil L is FE
At the time of ON / OFF of T0, a ripple current as shown flows. [F23] The voltage VLa of the other winding La is such that the FET0 is ON.
Then, when the FET 0 is turned off, a voltage as shown in FIG. [F24] Gate-source voltage Vgs4 of FET4
Becomes 0 when FET0 is ON, and FET0 is OFF
Then, a square waveform voltage shown in the figure is applied. [F25] Gate-source voltage Vgs3 of FET3
Is applied with a square waveform voltage as shown in the figure when FET0 is turned on, and becomes zero when FET0 is turned off. [F26] Gate-source voltage Vgs2 of FET2
Is 0 when FET0 is ON, and FET0 is OFF
Then, a square waveform voltage as shown in the figure is applied. [F27] The drain current Id2 flowing through the FET2 is F
When ET0 is ON, it is 0, and when FET0 is OFF, it has a linearly decreasing waveform.

【0067】このようにFET0がONの時にはFET
3のゲート−ソース間にトランスの2次巻線N2の電圧
が印加し、FET3がONし、FET2のゲート−ソー
ス間電圧が0となりFET2はOFFとなる。
As described above, when the FET 0 is ON, the FET
The voltage of the secondary winding N2 of the transformer is applied between the gate and the source of the FET 3, so that the FET 3 is turned on, the gate-source voltage of the FET 2 becomes 0, and the FET 2 is turned off.

【0068】一方、FET0がOFFになるとチョーク
コイルLが極性反転し、FET3のゲート−ソース間電
圧が0となりFET3はOFFとなる。同時にFET4
のゲート−ソース間に別巻線Laの電圧が印加しFET
3がONし、チョークコイルLの巻終→FET2ドライ
ブ用制限抵抗R2→FET4のドレインD4→FET4
のソースS4→FET2のゲートG2→FET2のソー
スS2→FET2の寄生ダイオードDp2→チョークコ
イルLの巻始、のループにより、FET2のゲート−ソ
ース間にチョークコイルLの電圧が印加し、FET2は
ONする。
On the other hand, when the FET 0 is turned off, the polarity of the choke coil L is inverted, the voltage between the gate and the source of the FET 3 becomes 0, and the FET 3 is turned off. At the same time FET4
The voltage of another winding La is applied between the gate and source of
3 turns on, the end of the winding of the choke coil L → the limiting resistor R2 for driving the FET2 → the drain D4 of the FET4 → the FET4
The source S4 → the gate G2 of the FET2 → the source S2 of the FET2 → the parasitic diode Dp2 of the FET2 → the start of the choke coil L, the voltage of the choke coil L is applied between the gate and the source of the FET2, and the FET2 is turned on. I do.

【0069】したがって、FET0がOFFの時には、
FET2を完全にONすることが可能となり、かつFE
T2がOFFの期間におけるFET2ドライブ用制限抵
抗R2のロスを発生しない。
Therefore, when FET0 is OFF,
FET2 can be completely turned on, and FE
No loss occurs in the FET2 drive limiting resistor R2 while T2 is OFF.

【0070】以上説明したように、本発明のDC/DC
コンバータ10は転流制御手段13のスイッチング制御
を行って、主制御スイッチ11がオフの時に転流制御手
段13を確実にONさせる構成とした。これにより、従
来の電源と比較して高効率化が可能となるため低消費電
力化が図られる。
As described above, the DC / DC of the present invention
The converter 10 performs switching control of the commutation control means 13 so that the commutation control means 13 is reliably turned on when the main control switch 11 is off. As a result, higher efficiency can be achieved as compared with a conventional power supply, so that lower power consumption is achieved.

【0071】また、従来使用していた整流用ダイオード
の放熱フィンが大幅に小型化もしくは削除可能となり、
コストダウン及び小型化が可能となる。
Further, the radiation fin of the rectifier diode used conventionally can be greatly reduced in size or eliminated.
Cost reduction and miniaturization are possible.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のDC/D
Cコンバータは、転流制御手段のスイッチング制御を行
って、主制御スイッチがオフの時に転流制御手段をオン
させる構成とした。これにより、転流制御手段のドライ
ブを確実に行えるので、電力損失を低減し、高効率化を
実現することが可能になる。
As described above, according to the present invention, the DC / D
The C converter performs a switching control of the commutation control means, and turns on the commutation control means when the main control switch is off. As a result, the commutation control means can be reliably driven, so that power loss can be reduced and high efficiency can be realized.

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

【図1】本発明のDC/DCコンバータの原理図であ
る。
FIG. 1 is a principle diagram of a DC / DC converter of the present invention.

【図2】本発明のDC/DCコンバータの動作手順を示
すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the DC / DC converter of the present invention.

【図3】第1の実施の形態の回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration according to the first embodiment;

【図4】DC/DCコンバータの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図5】DC/DCコンバータの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図6】第2の実施の形態の回路構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration according to a second embodiment;

【図7】第3の実施の形態の回路構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration according to a third embodiment;

【図8】DC/DCコンバータの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図9】DC/DCコンバータの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図10】第4の実施の形態の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration according to a fourth embodiment;

【図11】第5の実施の形態の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration according to a fifth embodiment;

【図12】DC/DCコンバータの動作波形を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図13】DC/DCコンバータの動作波形を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図14】従来のフォワード方式DC/DCコンバータ
の回路構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional forward DC / DC converter.

【図15】DC/DCコンバータの動作波形を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図16】DC/DCコンバータの動作波形を示す図で
ある。
FIG. 16 is a diagram showing operation waveforms of the DC / DC converter.

【図17】MOS−FETを用いたDC/DCコンバー
タの回路構成を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration of a DC / DC converter using a MOS-FET.

【図18】トランスTの2次巻線間電圧及びFET1、
FET2の動作波形を示す図である。
FIG. 18 shows the voltage between the secondary windings of the transformer T and FET1,
FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of the FET2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 DC/DCコンバータ 11 主制御スイッチ 12 整流制御手段 13 転流制御手段 14 転流スイッチング制御手段 15 負荷 Ci 入力フィルタ T トランス N1 1次巻線(数) N2 2次巻線(数) Id1 第1の電流 Id2 第2の電流 L チョークコイル Co コンデンサ Reference Signs List 10 DC / DC converter 11 Main control switch 12 Rectification control means 13 Commutation control means 14 Commutation switching control means 15 Load Ci Input filter T Transformer N1 Primary winding (number) N2 Secondary winding (number) Id1 First Current Id2 second current L choke coil Co capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 憲司 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 小坂田 学 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Kudo 4-1-1, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Manabu Kosakada 4-chome, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 in Fujitsu Limited

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流入力を変圧して、直流を供給するD
C/DCコンバータにおいて、 直流入力電圧のリプルを平滑する入力フィルタと、 前記直流入力電圧のスイッチング制御を行って、高周波
交流に変換する主制御スイッチと、 前記高周波交流の変成を行うトランスと、 前記主制御スイッチがオンの時の前記トランスの2次巻
線側に発生する正方向の電圧を受けて、第1の電流を流
す整流制御手段と、 前記第1の電流を受けて励磁エネルギを蓄積するチョー
クコイルと、 前記主制御スイッチがオフの時の前記励磁エネルギによ
る逆極性の電圧発生時に、直流電圧源から駆動電圧を受
けて、第2の電流を流す転流制御手段と、 前記転流制御手段のスイッチング制御を行って、前記主
制御スイッチがオフの時に前記転流制御手段をオンさせ
る転流スイッチング制御手段と、 前記第1の電流及び前記第2の電流にもとづいて充電さ
れ、負荷に直流出力電圧を供給するコンデンサと、 を有することを特徴とするDC/DCコンバータ。
1. A DC converter for transforming a DC input and supplying a DC
In a C / DC converter, an input filter for smoothing a ripple of a DC input voltage; a main control switch for performing switching control of the DC input voltage to convert the DC input voltage into a high-frequency AC; a transformer for performing transformation of the high-frequency AC; A rectification control means for receiving a positive voltage generated on the secondary winding side of the transformer when the main control switch is turned on and flowing a first current; and storing an excitation energy upon receiving the first current A commutation control means for receiving a drive voltage from a DC voltage source and flowing a second current when a voltage of a reverse polarity is generated by the excitation energy when the main control switch is off; A commutation switching control unit that performs switching control of a control unit and turns on the commutation control unit when the main control switch is off; Serial second based on the current of the charged, DC / DC converter and having a, a capacitor for supplying a DC output voltage to a load.
【請求項2】 前記主制御スイッチと、前記整流制御手
段と、前記転流制御手段と、前記転流スイッチング制御
手段と、はMOS電界効果トランジスタでそれぞれ構成
されることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコン
バータ。
2. The device according to claim 1, wherein said main control switch, said rectification control means, said commutation control means, and said commutation switching control means are each comprised of a MOS field effect transistor. A DC / DC converter as described.
【請求項3】 前記転流スイッチング制御手段は、トラ
ンジスタで構成されることを特徴とする請求項1記載の
DC/DCコンバータ。
3. The DC / DC converter according to claim 1, wherein said commutation switching control means comprises a transistor.
【請求項4】 前記転流制御手段は、前記直流電圧源と
して前記チョークコイルから前記駆動電圧を受けること
を特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。
4. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the commutation control unit receives the drive voltage from the choke coil as the DC voltage source.
【請求項5】 前記転流制御手段は、前記直流電圧源と
して前記チョークコイルに設けた別巻線から前記駆動電
圧を受けることを特徴とする請求項1記載のDC/DC
コンバータ。
5. The DC / DC according to claim 1, wherein the commutation control unit receives the drive voltage from another winding provided on the choke coil as the DC voltage source.
converter.
【請求項6】 前記チョークコイルは、前記直流出力電
圧の負側に設けたことを特徴とする請求項5記載のDC
/DCコンバータ。
6. The DC according to claim 5, wherein the choke coil is provided on the negative side of the DC output voltage.
/ DC converter.
【請求項7】 前記転流スイッチング制御手段がオンの
時に、前記転流制御手段を駆動する駆動抵抗に流れる電
流を制御する駆動抵抗電流制御手段をさらに有すること
を特徴とする請求項5記載のDC/DCコンバータ。
7. A driving resistance current control means for controlling a current flowing through a driving resistance for driving the commutation control means when the commutation switching control means is turned on. DC / DC converter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006120842A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Rohm Co., Ltd. Switching regulator and electronic device having same
JP2007166795A (en) * 2005-12-14 2007-06-28 Origin Electric Co Ltd Power supply circuit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006120842A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Rohm Co., Ltd. Switching regulator and electronic device having same
US7759911B2 (en) 2005-05-09 2010-07-20 Rohm Co., Ltd. Switching regulator with reverse current detecting transistor
JP2007166795A (en) * 2005-12-14 2007-06-28 Origin Electric Co Ltd Power supply circuit
JP4717621B2 (en) * 2005-12-14 2011-07-06 オリジン電気株式会社 Power circuit

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