JPS59216470A - Power source - Google Patents
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- JPS59216470A JPS59216470A JP9183683A JP9183683A JPS59216470A JP S59216470 A JPS59216470 A JP S59216470A JP 9183683 A JP9183683 A JP 9183683A JP 9183683 A JP9183683 A JP 9183683A JP S59216470 A JPS59216470 A JP S59216470A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はDC−DCコンバータ等のスイッチング方式の
電源装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a switching type power supply device such as a DC-DC converter.
従来例の構成とその問題点
従来の、nチャンネルMO3型電界効果トランジスタを
用いたフライバンク方式のD(、−DCコンバータの一
例を第1図、第2図に示す。第1図のものはドライブト
ランジスタ1の一石のみで、電界効果トランジスタを駆
動するようにしたものであり、発振回路(図示せず)か
らの出力パルスがベースに供給されるドライブトランジ
スタ1はコレクタ出力を上記電界効果トランジスタ2の
ゲートに印加する。電界効果トランジスタ2はドライブ
パルスによりスイッチング動作を行ない、その出力はコ
ンバータトランス3により変圧されて二次側に出力され
、ダイオード4とコンデンサ6よりなる整流平滑回路に
より直流電圧化され負荷6に供給される。原理的には上
記電界効果トランジスタ2は、バイポーラトランジスタ
と異なりゲート流入電流はなく電圧のみで駆動できるが
、実際は電界効果トランジスタ2のゲート・ソース間に
入力容量CgBが存在し充電電流が流入する。さらに電
界効果トランジスタ2とゲートには入力抵抗Rgが存在
し、コレクタ負荷抵抗7と合わせて、電界効果トランジ
スタ2がオンする際には(R7十Rg ) X Cgs
なる時定数でゲート電圧が加わるため、電界効果トラン
ジスタ2を高速でスイッチングさせるためには人力容量
Cgs、入力抵抗Rgの小さい素子を選ぶとともに、抵
抗7の値を小さくすることが望せしい。ここで、R7は
抵抗7の値を示す。Configuration of conventional example and its problems An example of a conventional flybank type D(,-DC converter using an n-channel MO3 field effect transistor is shown in Figs. 1 and 2. The one in Fig. 1 is The drive transistor 1 is designed to drive a field effect transistor with only one transistor, and the drive transistor 1, whose base is supplied with an output pulse from an oscillation circuit (not shown), sends the collector output to the field effect transistor 2. The field effect transistor 2 performs a switching operation by the drive pulse, and its output is transformed by a converter transformer 3 and output to the secondary side, and is converted to a DC voltage by a rectifying and smoothing circuit consisting of a diode 4 and a capacitor 6. is supplied to the load 6. In principle, the field effect transistor 2 has no gate inflow current and can be driven only by voltage, unlike a bipolar transistor, but in reality there is an input capacitance CgB between the gate and source of the field effect transistor 2. Furthermore, there is an input resistance Rg between the field effect transistor 2 and the gate, and together with the collector load resistance 7, when the field effect transistor 2 is turned on, (R70Rg) X Cgs
In order to switch the field effect transistor 2 at high speed, it is desirable to select an element with a small human capacitance Cgs and input resistance Rg, and to make the value of the resistor 7 small. Here, R7 indicates the value of the resistor 7.
しかしながら、抵抗7の値を小さくするとトランジスタ
1がオン、電界効果トランジスタ2のオフ時にトランジ
スタ1のコレクタ電流が増大し電力損失が増大するため
高効率のコンバータを実現することができない。However, if the value of the resistor 7 is reduced, the collector current of the transistor 1 increases when the transistor 1 is on and the field effect transistor 2 is off, increasing power loss, making it impossible to realize a highly efficient converter.
第2図は駆動回路にトランジスタ8,9よりなるプッシ
ュプル回路を用いた例で、PNPI−ランジスタ8とN
PN l−ランジスタ9のコレクタ接続点全電界効果ト
ランジスタ2のゲートに接続し、寸た1−ランジスタ8
,9はそれぞれベースをベース抵抗10.11(H介し
た後に共通に接続しており、この共通接点をトランジス
タ1のコレクタに接続している。第2図においてトラン
ジスタ8がオン、トランジスタ9がオフで電界効果トラ
ンジスタ2がオンとなシ、トランジスタ8がオフ、トラ
ンジスタ9がオンで電界効果トランジスタ2はオフとな
る。ここで、電界効果トランジスタ2のゲートには第1
図と同様に時定数をもつドライブパルスが加わりやすく
、電界効果トランジスタ2を高速にオンにするためには
抵抗10.12の値を小さくすればよい。ところで、第
2図においてトランジスタ8,9がプッシュプル動作を
するため抵抗12全通して電流は殆んど流れず、したが
って抵抗12の値を小さくしても抵抗12による電力損
失はわずかである。また、トランジスタ9がオン時にト
ランジスタ8がオフするためには抵抗7,11には以下
の関係が必要である。いま、トランジスタ1のコレクタ
f:Vcとすると、Vc ) B −VB+u
−−(’)(ココで、Bは入力に#
tLr、’j’BRt3 V’:i lう//パスタの
ベース・エミッタ間順方向電圧でアル)ただし、このと
きトランジスタ1はオフであるため、
(ここで、R11は抵抗11の値、VBE 9は トラ
ンジスタ9のベース・エミッタ間順方向電圧である。)
となり、上記(1) 、 (2)式よりVBE8 ”
VBE9 ” ”BKとして上記(3)式を整理すると
、(ただし、B 〉2 VBz )
となる。また、電界効果トランジスタ2f:高速にオフ
させるためにはトランジスタ90ベース電流を大きくし
てやればよく、R7+R11は小さい方が望ましい。し
たがって(4)式より抵抗7の値R7全あ1り大きくす
ることができず、第1図に比較すると電力損失はかなり
軽減するものの、さらに高効率化を目指すためには妨げ
となる。Figure 2 shows an example in which a push-pull circuit consisting of transistors 8 and 9 is used as a drive circuit, with PNPI-transistor 8 and N
PN l - Collector connection point of transistor 9 All connected to the gate of field effect transistor 2, diagonal 1 - transistor 8
, 9 are connected in common after passing through base resistors 10 and 11 (H), and this common contact is connected to the collector of transistor 1. In Fig. 2, transistor 8 is on and transistor 9 is off. When the field effect transistor 2 is turned on, the transistor 8 is turned off, and when the transistor 9 is turned on, the field effect transistor 2 is turned off.Here, the gate of the field effect transistor 2 is connected to the first
As shown in the figure, it is easy to apply a drive pulse with a time constant, and in order to turn on the field effect transistor 2 at high speed, the value of the resistor 10.12 can be made small. By the way, in FIG. 2, since the transistors 8 and 9 perform a push-pull operation, almost no current flows through the resistor 12, so even if the value of the resistor 12 is made small, the power loss due to the resistor 12 is small. Further, in order for the transistor 8 to turn off when the transistor 9 is on, the following relationship between the resistors 7 and 11 is required. Now, if the collector f of transistor 1 is Vc, then Vc ) B −VB+u
--(') (Here, B is input as #
tLr, 'j'BRt3 V': i l = forward voltage between the base and emitter of the pasta) However, since transistor 1 is off at this time, (here, R11 is the value of resistor 11, VBE 9 is the forward voltage between the base and emitter of transistor 9.)
From equations (1) and (2) above, VBE8''
If the above equation (3) is rearranged as VBE9""BK, it becomes (where B>2VBz). Further, field effect transistor 2f: In order to turn off the transistor 90 quickly, the base current of the transistor 90 may be increased, and it is desirable that R7+R11 be small. Therefore, from equation (4), it is not possible to increase the value R7 of the resistor 7, and although the power loss is considerably reduced compared to FIG. 1, this becomes a hindrance to achieving even higher efficiency.
発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、電界効果トランジスタ
のドライブ電力を低損失化し、かつ上記電界効果トラン
ジスタを高速にスイッチング動作させスイッチング過渡
状態における損失を低減せしめて高効率の電源装置を得
ることを目的とする。Purpose of the Invention In view of the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention provides a highly efficient power supply device by reducing the drive power loss of the field-effect transistor, and by causing the field-effect transistor to perform high-speed switching operation to reduce the loss in the switching transient state. The purpose is to obtain.
発明の構成
本発明においては、PNPI−ランジスタとNPNトラ
ンジスタのそれぞれのコレクタを互いに接続し、このコ
レクタ接続点を電界効果トランジスタのゲートに接続す
る一方、上記PNP )ランジスタのベースに抵抗とコ
ンデンサの並列回路を接続し、定常スイッチング動作状
態においてNPNトランジスタのオン期間中、上記コン
デンサ両端の充電電圧でPNPI−ランジスタのベース
ニ逆バイアスを与えてこのPNP)ランジスタ全カント
オフしようとするもので、ドライブ電力を低損失化する
ことができ、かつ電界効果トランジスタのスイッチング
過渡状態における損失も低減するこiができるものであ
る。Structure of the Invention In the present invention, the collectors of the PNPI transistor and the NPN transistor are connected to each other, and the collector connection point is connected to the gate of the field effect transistor, while a resistor and a capacitor are connected in parallel to the base of the PNP transistor. The circuit is connected, and during the ON period of the NPN transistor in a steady switching operation state, the charge voltage across the capacitor applies a reverse bias to the base of the PNP transistor to completely cant off the PNP transistor, thereby reducing the drive power. It is possible to reduce the loss and also reduce the loss in the switching transient state of the field effect transistor.
実施例の説明
以下、本発明の実施例について第3図、第4図とともに
説明する。第3図において、第2図中と同一部分には同
一番号を付している。第3図の装置においては、抵抗1
oに並列にコンデンサ13を接続した点に特徴がある。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In FIG. 3, the same parts as in FIG. 2 are given the same numbers. In the device of Fig. 3, the resistance 1
The feature is that a capacitor 13 is connected in parallel to o.
このように抵抗10にコンデンサ13を付加することに
より、抵抗子、11の関係(3)式はなくなり、R7+
R++ 全一定に保ったま1抵抗7の値R7を大きく
することができるため、トランジスタ1のオン時のコレ
クタ電流と抵抗7による損失全低減することができる。By adding the capacitor 13 to the resistor 10 in this way, the relationship (3) between the resistor and the resistor 11 disappears, and R7+
Since the value R7 of the resistor 7 can be increased while R++ is kept constant, the collector current when the transistor 1 is turned on and the loss due to the resistor 7 can be completely reduced.
以下これを詳細に説明する。第4図に定常スイッチング
状態における動作を説明するだめの電圧波形を示す。電
界効果トランジスタ20オン期間はトランジスタ1のコ
レクタはアース電位となりトランジスタ8はオン、トラ
ンジスタ9はオフとなる。コンデンサ13はトランジス
タ8のベース電流により充電され、ベース側の電位はB
VBKBとなる。一方、電界効果トランジスタ2の
オフ期間はトランジスタ1のコレクタはオープンとなり
R+1(B −VaE9)
て同コレクタの電位は、” = R7+ R+t
+VBK9 となり、トランジスタ9がオンとなる
。このときトランジスタ8のベースの電位は上記トラン
ジスタ1のコレクタの電位にしたがって、B−シスタ8
ハR11(B−vBE9)+vBE9 だけ逆バRy
+R1+
イアスされたかたちでカットオフされる。ここで、抵抗
1oとコンデンサ13との時定数Rho X C1sを
、電界効果トランジスタ2のオフ期間にくらべて十分大
きく設定しておけば、この期間中トランジスタ8はカッ
トオフの状態を保つわけで、(4)式に示されたように
抵抗7の値を抵抗11にくらべて小さく設定する必要は
ない。なお、トランジスタ8の逆バイアスを定格vxg
o max以内に抑えるためには、
V〈υxno max
全満足しなければならない。これをさらに整理すると、
となるが、これは抵抗7の値を大きくする方向であるか
ら何ら差支えないものである。This will be explained in detail below. FIG. 4 shows a voltage waveform for explaining the operation in a steady switching state. During the on period of the field effect transistor 20, the collector of the transistor 1 is at ground potential, the transistor 8 is on, and the transistor 9 is off. The capacitor 13 is charged by the base current of the transistor 8, and the potential on the base side is B.
It becomes VBKB. On the other hand, during the off period of field effect transistor 2, the collector of transistor 1 is open, R+1(B - VaE9), and the potential of the collector is "= R7+ R+t
+VBK9, and transistor 9 is turned on. At this time, the potential of the base of the transistor 8 follows the potential of the collector of the transistor 1, and the potential of the base of the B-sister 8
Ha R11 (B-vBE9) + vBE9 only reverse Ba Ry
+R1+ Cut off in a biased manner. Here, if the time constant Rho x C1s of the resistor 1o and the capacitor 13 is set sufficiently larger than the off-period of the field-effect transistor 2, the transistor 8 will remain cut-off during this period. There is no need to set the value of resistor 7 smaller than that of resistor 11 as shown in equation (4). Note that the reverse bias of transistor 8 is rated at vxg
In order to keep it within o max, V〈υxno max must be fully satisfied. If this is further summarized, it becomes as follows, but since this is the direction in which the value of the resistor 7 is increased, there is no problem at all.
以下、入力電源電圧Bの可変範囲として6v〜18Vを
カバーするDC−DCコンバータを想定して効果を説明
する。The effects will be described below assuming a DC-DC converter that covers the variable range of the input power supply voltage B from 6V to 18V.
第2図に示す従来例では(4)式より。In the conventional example shown in FIG. 2, from equation (4).
ここで、8m2Lx=18v、vBE−o、7vとして
、上式に代入すると、R7< 0,04 Rl +と
なる。Here, when 8m2Lx=18v, vBE-o, and 7v are substituted into the above equation, R7<0,04 Rl +.
いま、たとえばR7十R++’650にΩとすれば、上
式より1’tN :47 KΩ、R7=1,8にΩと決
めることができる。ここで、抵抗10の値RIO=50
にΩとすればプッシュプル回路における損失は殆んど抵
抗7の値で決まり、電源電圧13==12Vのときには
次のように算出される。Now, for example, if R70R++'650 is set to Ω, 1'tN: 47 KΩ and R7=1,8 can be determined to be Ω. Here, the value RIO of resistor 10 = 50
If Ω is assumed, the loss in the push-pull circuit is almost determined by the value of the resistor 7, and when the power supply voltage 13==12V, it is calculated as follows.
(ただし、トランジスタ10オンデユーテイδ=0.5
とする。)
一方、 第3図において電界効果トランジスタ2のオン
時およびオフ時のスイッチング速度を上述の場合と等し
くするために、
R7+ Ru ’、 50 KΩ、 R+o = 50
KΩとする。(However, transistor 10 on duty δ = 0.5
shall be. ) On the other hand, in FIG. 3, in order to make the switching speed of the field effect transistor 2 equal to the on-time and off-time as in the above case, R7+Ru', 50 KΩ, R+o = 50
Let it be KΩ.
抵抗7の値R7は(6)式により規制され、(6)式に
Z’BEOmaX =7vl vBE9 ”0.7V、
Bmax−18vを代入すると、R7> 1.8 Rh
となる。 これにより、RH=10にΩr ” 7 ”
39 KΩと決めることができる。この場合の電力損
失は同様に13==12v 。The value R7 of the resistor 7 is regulated by equation (6), and in equation (6) Z'BEOmaX = 7vl vBE9 "0.7V,
Substituting Bmax-18v, R7> 1.8 Rh
becomes. As a result, Ωr ” 7 ” at RH=10
It can be determined as 39 KΩ. The power loss in this case is similarly 13==12v.
デユーティδ−0,6として、
となる。(7)式と(8)式を比較して明らかなように
入力電源電圧Bが12Vのときに電界効果トランジスタ
2のオンとオフ時のスイッチング速度を等しく保ったま
ま、40−1.8−38 〔mw)o電力損失の低減が
はかれ、高効率のDC−DCコンバータを得ることがで
きる。Assuming the duty δ-0,6, it becomes. As is clear from comparing equations (7) and (8), when the input power supply voltage B is 12V, the switching speed of the field effect transistor 2 when on and off is kept equal, and 40-1.8- 38 [mw) o Power loss can be reduced and a highly efficient DC-DC converter can be obtained.
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、プツシコブル回路
を構成するトランジスタの一方のPNPトランジスタの
ベースに抵抗とコンデンサの並列回路を接続し、この並
列回路の他端と他方のNPNトランジスタのベースに接
続された抵抗の他端を接続してトランジスタのコレクタ
に接続することにより、電力損失の極めて小、さい電源
装置を得ることができ、電源として乾電池のごとき低電
圧電源を用いる場合に特に効果的である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, a parallel circuit of a resistor and a capacitor is connected to the base of one of the PNP transistors constituting the pushcobble circuit, and the other end of the parallel circuit is connected to the base of the other NPN transistor. By connecting the other end of the resistor connected to the base of the transistor to the collector of the transistor, a small power supply with extremely low power loss can be obtained. Particularly effective.
第1図、第2図はそれぞれ従来例における電源装置の回
路図、第3図は本発明の一実施例における電源装置の回
路図、第4図は第3図の動作説明のだめの要部の電圧波
形図である。
1.8.9・・・・・・トランジスタ、2・・・・・・
MO5型電界効果トランジスタ、3・・・・・・コンバ
ータトランス、7.IQ、11.12・川・・抵抗、1
3・・・・・・コンデンサ。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図
第2図1 and 2 are circuit diagrams of a power supply device in a conventional example, FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device in an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a main part of the explanation of the operation in FIG. 3. It is a voltage waveform diagram. 1.8.9...Transistor, 2...
MO5 type field effect transistor, 3... converter transformer, 7. IQ, 11.12・River...Resistance, 1
3... Capacitor. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2
Claims (1)
のコレクタを互いに接続してプッシュプル回路を構成し
、上記コレクタ接続点1MO8型電界効果トランジスタ
のゲートに接続し、上記電界効果トランジスタの出力端
をコンバータトランスの一次巻線に接続し、上記PNP
)ランジスタのベースに第1の抵抗とコンデンサの並
列回路の一端を接続し、上記NPN l−ランジスタの
ベースに一端が接続された第2の抵抗の他端と上記並列
回路の他端をともに、ベースにパルス信号が印加される
第1のトランジスタのコレクタと第3の抵抗の接続点に
接続したことを特徴とする電源装置。The collector of the PNPI-transistor and the collector of the NPN transistor are connected to each other to form a push-pull circuit, the collector connection point is connected to the gate of the 1MO8 type field effect transistor, and the output end of the field effect transistor is connected to the primary winding of the converter transformer. Connect to the above PNP
) one end of a parallel circuit of a first resistor and a capacitor is connected to the base of the transistor, and the other end of a second resistor, one end of which is connected to the base of the NPN l-transistor, and the other end of the parallel circuit, A power supply device, characterized in that the power supply device is connected to a connection point between a collector of a first transistor and a third resistor, the base of which a pulse signal is applied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9183683A JPS59216470A (en) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Power source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9183683A JPS59216470A (en) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Power source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59216470A true JPS59216470A (en) | 1984-12-06 |
Family
ID=14037674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9183683A Pending JPS59216470A (en) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Power source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59216470A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56149593A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-19 | Yasuo Okamoto | Heat exchanging plate |
-
1983
- 1983-05-24 JP JP9183683A patent/JPS59216470A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56149593A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-19 | Yasuo Okamoto | Heat exchanging plate |
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