JPS5838798Y2 - 自励式ｄｃ↓−ｄｃコンバ−タの起動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの起動回路の改
良に関するものである。

自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの起動を確実にするため、
既に様々な回路が案出されている。

第１図に従来の自励式ハーフブリッジ形コンバータの一
例を示す。

直流電源Ｅに対して２個の入力電圧分割用コンテ゛ンサ
Ｃ１，Ｃ２の直列回路と２個のスイッチングトランジス
タＱ１．Ｑ２の直列回路とが並列に接続され、前記コン
テ゛ンサＣ１，Ｃ２の接続点と前記トランジスタＱ１．
Ｑ２の接続点間に主トランスＴ１の１次側巻線ｎｌｌが
接続されている。

トランジスタＱ、のベース・エミッタ間にはベース抵抗
Ｒ６および可飽和トランスＴ２のベース巻線ｎ２□が接
続され、同様にトランジスタＱ２のベース・エミッタ間
にはベース抵抗Ｒ７およびベース巻線ｎ２３が接続され
ており、更に、主トランスＴ１の帰還巻線ｎｉ２と可飽
和トランスＴ２の帰還巻線ｎ２□とは制限抵抗Ｒ１を介
して相互接続されている。

電源Ｅの正側と一方のトランジスタ（ここで゛はＱ２）
のベース間には起動抵抗Ｒ８が接続され、この起動抵抗
Ｒ８とベース抵抗Ｒ７が起動回路を構成している。

また、主トランスＴ１の２次側巻線ｎ１４には整流用ダ
イオードブリッジＤ４、平滑用コンテ゛ンサＣ４が接続
され、抵抗Ｒ５で直流出力を得ることができるようにな
っている。

このコンバータの動作は次の如くである。

電源Ｅから起動抵抗Ｒ８を通ってトランジスタＱ２のベ
ースに電流が流れると、該トランジスタＱ２は導通し、
可飽和トランスＴ２のベース巻線ｎ２３には主トランス
Ｔ１の帰還巻線ｎ１２を介してトランジスタＱ２を更に
バイアスする方向の電圧が生じる。

また、可飽和トランスＴ２のベース巻線ｎ２１にはトラ
ンジスタＱ１を逆バイアスする方向の電圧が生じ、その
°結果、トランジスタＱ２は急速にスイッチ・オンされ
、トランジスタＱ１は逆にカット・オフされる。

次に、可飽和トランスＴ２が飽和するとベース巻線ｎ２
□、ｎ２３には電圧が誘起されなくなり、Ｉ・ランジス
タＱ２は急速にカッ１〜・オフされ、逆に１〜ランジス
タＱ１はスイッチ・オンとなる。

このように、一度起動されれば可飽和トランスＴ２によ
って発振が持続され、主トランスＴ１の１次側巻線ｎｉ
ｌに交互に逆向きの電流を流し、２次側巻線ｎ１４で得
られた出力はダイオードブリッジＤ４で゛整流され、コ
ンデンサＣ４で平滑され、抵抗Ｒ５で直流出力が得られ
る。

この起動回路は、回路構成が極めて簡単で部品点数も少
なくて済むという利点を有する反面、起動抵抗Ｒ８で発
振回路を起動させるには、ベース抵抗Ｒ７の値がある程
度大きくなければトランジスタＱ２にバイアスが加わら
ないから起動できず、そのためベース抵抗Ｒ６，Ｒ７の
値を大きくすると、ベース電流による抵抗損失が増大し
、効率が低下する等の欠点があった。

他方、このような欠点のない起動回路も提案されてはい
るが（例えば特開昭５２−７８０５２号）、従来のこの
ような起動回路では２個の１〜ランジスタが必要であり
、部品点数も多く、サイリスタ構成であるため一度起動
に失敗すると再起動ができず、そのために電源Ｅを切り
再び投入する必要がある等の問題点がある。

本考案の目的は、上記従来技術の欠点であるコンバータ
部のベース抵抗による損失の増大あるいは起動回路構成
の複雑化等を改善し、安価なトランジスタ１個で済み部
品数が少なく、再起動可能なしかも大きな起動能力を有
するような自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの起動回路を提
供することにある。

即ち本考案は、複数のスイッチングトランジスタが１次
側巻線に接続された主トランスと、スイッチングトラン
ジスタのベース巻線が施された駆動用の可飽和トランス
と、前記主トランスと可飽和トランスとを結合する帰環
回路と、主トランスの２次側巻線に接続された整流回路
を備え、スイッチングトランジスタのスイッチング動作
によって主トランスの１次側巻線に交互に逆向きに電流
を流す形式の自励式ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、バ
イアス抵抗コンデンサとからなる直列回路と、電流制限
抵抗又は電流制限抵抗とダイオード、前記可飽和トラン
ス２次巻線、発振用１〜ランジスタからなる直列回路と
を直流電源に対して並列接続し、前記バイアス抵抗とコ
ンデンサとの接続を可飽和Ｉ・ランス３次巻線およびベ
ース抵抗を介して発振用トランジスタのベースに接続す
ると共に、逆バイアス用ダイオードと主トランスの逆バ
イアス巻線の直列回路が前記コンテ゛ンサと並列に接続
されてなり、発振用トランジスタの発振により前記ベー
ス巻線の一方にスイッチングトランジスタを順方向にバ
イアスする電圧を誘起させるようにした自励式ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの起動回路である。

以下図面に基づき本考案について詳述する。

第２図は本考案に係る自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの一
実施例を示す回路図である。

コンバータ部１は第１図に示されているものとばは゛同
じであり、対応する部品には同じ符号を付しである。

相違点は主としてベース抵抗Ｒ６，Ｒ７が無く、起動抵
抗Ｒ８の代りに起動回路２が設けられている点である。

直流電源ＥとスイッチＳとの直列回路に対して、２個の
入力電圧分割用コンテ゛ンサＣ１，Ｃ２からなる直列回
路と２個のスイッチングトランジスタＱ１゜Ｑ２からな
る直列回路とが並列に接続され、該コンテ゛ンサＣ１，
Ｃ２の中点と該トランジスタＱ１．Ｑ２の中点間に主ト
ランスＴ１の１次側巻線ｎｌｌが接続されている。

トランジスタＱ１のベース・エミッタ間には可飽和トラ
ンスＴ２のベース巻線ｎ２□が、同様にトランジスタＱ
２のベース・エミッタ間には可飽和トランスＴ２のベー
ス巻線ｎ２３が接続されており、また、主トランスＴ１
の帰還巻線ｎ１２と可飽和トランスＴ２の帰還巻線ｎ２
□とは制限抵抗Ｒ１を介して相互接続されている。

更に、主トランスＴ１の２次側巻線ｎ１４には整流用ダ
イオードブリッジＤ４、平滑用コンデンサＣ４が接続さ
れ、抵抗Ｒ５で直流出力を得ることができる。

以上がコンバータ部１である。

起動部２は次の如くである。バイアス抵抗Ｒ３とコンテ
゛ンサＣ３とからなる直列回路と、電流制限抵抗Ｒ２と
ダイオードＤ１と前記可飽和トランスＴ２の２次巻線ｎ
２４と発振用トランジスタＱ３からなる直列回路とを直
流電源ＥとスイッチＳからなる直列回路に対して並列に
接続し、前記バイアス抵抗Ｒ３とコンテ゛ンサＣ３との
接続点と発振用トランジスタＱ３のベースとを可飽和ト
ランス３次巻線ｎ２５とベース抵抗Ｒ４を介して接続す
ると共に、逆バイアス用ダイオードＤ２．Ｄ３と主トラ
ンスＴ１の逆バイアス巻線ｎ１３の直列回路が前記コン
デンサＣ３と並列に接続されてなる。

なお、図中、巻線部の黒丸印は巻き始めを表わす。

次に、この装置の動作について説明する。

コンバータ部１のスイッチＳを閉じると、電圧分割用コ
ンテ゛ンサＣ１，Ｃ２が充電されて電圧が上昇すると同
時に、起動部２ではバイアス抵抗Ｒ３を介してコンデン
サＣ３が充電される。

コンデ゛ンサＣ３が所定電圧になると、可飽和トランス
３次巻線ｎ２５とベース抵抗Ｒ４を通ってトランジスタ
Ｑ３にベース電流が流れ、該トランジスタＱ３は導通状
態となる。

すると、可飽和トランスＴ２の２次巻線ｎ２４に電圧が
印加され、３次巻線ｎ２．にはトランジスタＱ３を順方
向にバイアスする電圧が誘起されるため、該トランジス
タＱ３は急速にスイッチ・オンとなり、電流制限抵抗Ｒ
２、ダイオードＤ１．２次巻線ｎ２４を通ってコレクタ
電流が流れ続ける。

そして、可飽和トランスＴ２が飽和すると、３次巻線ｎ
２．には電圧が誘起されなくなり、ｌ・ランジスタＱ３
は急速にカット・オフ状態となる。

コンデンサＣ３の電圧は、ｌ−ランジスタＱ３がオンに
なると、ベース抵抗Ｒ４を通って速やかに放電され、ト
ランジスタＱ３がカット・オフになるとバイアス抵抗Ｒ
３から充電されて所定電圧に達するとトランジスタＱ３
は再びスイッチ・オンとなる。

ここで゛バイアス抵抗Ｒ３とコンテ゛ン′すＣ３の値を
適当に選び、起動部２の発振周期を数百μｓ〜数十ｍｓ
程度にする。

またトランジスタＱ３のオン期間は可飽和トランスＴ２
の磁気特性で決まることになる。

このようにして起動部２が発振を開始すると、トランジ
スタＱ１のベース巻線ｎ２１またはトランジスタＱ２の
ベース巻線ｎ２３のどちらかにトランジスタを順方向に
バイアスする電圧が誘起する。

仮に、トランジスタＱ１が順方向にバイアスされ、トラ
ンジスタＱ２が逆方向にバイアスされるとすると、トラ
ンジスタＱ１が導通し、電源ＥからトランジスタＱ１、
主トランスＴ１の１次巻線ｎ１□を通ってコンデンサＣ
２に充電電流が流れる。

また、コンテ゛ンサＣ１にはトランジスタＱ１と主１−
ランスＴ１の１次巻線ｎ１□を介して放電電流が流れる
。

すると、主トランスＴ１の帰還巻線ｎ１２に電圧が誘起
され、制限抵抗Ｒ□を介して可飽和トランスＴ２の帰還
巻線ｎ２２に電圧が帰還されるから、可飽和トランスＴ
２のベース巻線ｎ２１には、トランジスタＱ１を更に順
方向バイアスする電圧が生じ、該トランジスタＱ１は急
速にスイッチ・オンとなる。

逆に、トランジスタＱ２は逆バイアスされるからカット
・オフとなる。

次に、可飽和トランスＴ２が飽和すると、ベース巻線ｎ
２□には誘起電圧が生じなくなり、トランジスタＱ１は
急速にカット・オフとなり、逆にトランジスタＱ２はバ
イアスされてスイッチ・オンとなり、以後、可飽和トラ
ンスＴ２によってコンバータ部１の発振が持続されるこ
とになる。

さて、起動部２によってコンバータ部１が起動されると
、主トランスＴ１の帰還巻線ｎ１２からの帰還電圧が可
飽和トランスＴ２の帰還巻線ｎ２２に加わるので、可飽
和トランスＴ２の２次巻線ｎ２４．３次巻線ｎ２５には
互いに逆方向の電圧が誘起されることになり、起動部２
の発振は停止する。

すなわち、第２図の巻線部に付した巻き始めを表わす黒
丸印を参照すれば判るように、トランジスタＱ２のオン
時は、３次巻線ｎ２５にはトランジスタＱ３のベース電
流を流す方向の電圧が帰還されるが、２次巻線ｎ２４に
誘起される電圧はトランジスタＱ３のコレクタ電流を流
さない方向に生じる。

また、トランジスタＱ１のオン時は、２次巻線ｎ２４に
はトランジスタＱ３のコレクタ電流を流す方向の電圧が
誘起されるが、３次巻線ｎ２５にはトランジスタＱ３の
ベース電流を流さない方向の電圧が帰還される。

従って、いずれの場合でも起動部２の発振を停止させる
ように動作する。

このようにして起動部２の発振が停止するので、それ以
後は、起動部２の発振周波数に無関係に、可飽和トラン
スＴ２によってコンバータ部１の発振が持続されること
になる。

ここで、ダイオードＤ１は２次巻線ｎ２４．３次巻線ｎ
２．の不平衡成分による逆流防止用である。

また、ダイオードＤ ２ 、 Ｄ ３は主トランスＴ１
の逆バイアス巻線ｎ１３に接続されているので、コンデ
ンサＣ３の端子電圧はマイナス電位となり、トランジス
タＱ３はカット・オフとなり起動が完了する。

このようにして、起動が完了し、コンバータ部１が発振
を持続すると主トランスＴ１の２次側巻線ｎ１４の出力
はダイオードＤ４で゛整流され、コンテ゛ンサＣ４で平
滑されて、抵抗Ｒ５において直流出力を得ることができ
る。

本考案は、上記のように自励式ＤＣ−ＤＣコンバータに
おいて、コンバータ部の発振用可飽和トランスと起動部
の起動発振用可飽和１〜ランスとを１個の同一磁心の可
飽和トランスで共用しているから、起動が低電力で容易
に行え、同じ磁気特性であるから起動回路が簡略化でき
、安価なトランジスタ１個で構成できるほか、起動が完
了するまで起動部は発振しているので、一度起動に失敗
しても再起動が可能であり、トランスによる起動である
から大きな起動電力が必要な場合も容易に解決でき、コ
ンバータ部１のスイッチングトランジスタのベースには
ベース抵抗を使用せずともよく、更には起動完了後は起
動回路の発振が停止しており、バイアス抵抗を介しての
コンデンサの充電電流はバイアス抵抗の抵抗値を十分大
きな値とすることができるから微小電流であり、損失を
少なくでき、総合的輝点からすれば、効率が良く、比較
的回路構成も簡単で低価格で作れる等すぐれた実用的効
果を奏しつるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自励式Ｄｅ−ＤＣコンバータの回路図、
第２図は本考案に係る起動回路を用いた自励式ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの一実施例の回路図である。 １・・・・・・コンバータ部、２・・・・・・起動部、
Ｅ・・・・・・直流電源、Ｑｌ、Ｑ２・・・・・・スイ
・ンチング１〜ランジスタ、Ｔ１・・・・・・主トラン
ジスタ、Ｔ２・・・・・・可飽和トランス、Ｑ３・・・
・・・発振用トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数のスイッチングトランジスタが１次側巻線に接続さ
   れた主トランスと、スイッチングトランジスタのベース
   巻線が施された駆動用の可飽和１−ラン又と、前記主ト
   ランスと可飽和トランスとを結合する帰還回路と、主ト
   ランスの２次側巻線に接続された整流回路を備え、スイ
   ッチングトランジスタのスイッチング動作によって主ト
   ランスの１次側巻線に交互に逆向きに電流を流す形式の
   自励式ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、バイアス抵抗と
   コンデンサとからなる直列回路と、電流制限抵抗又は電
   流制限抵抗とダイオード、前記可飽和トランス２次巻線
   、発振用トランジスタからなる直列回路とを直流電源に
   対して並列接続し、前記バイアス抵抗とコンデンサとの
   接続点を可飽和トランス３次巻線およびベース抵抗を介
   して発振用トランジスタのベースに接続すると共に、逆
   バイアス用ダイオードと主トランスの逆バイアス巻線の
   直列回路が前記コンテ゛ンサと並列に接続されてなり、
   発振用トランジスタの発振により前記ベース巻線の一方
   にスイッチングトランジスタを順方向にバイアスする電
   圧を誘起させるようにした自励式ＤＣ−ＤＣコンバータ
   の起動回路。