JPS63117663A - Self-excited converter - Google Patents

Self-excited converter

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JPS63117663A
JPS63117663A JP26213586A JP26213586A JPS63117663A JP S63117663 A JPS63117663 A JP S63117663A JP 26213586 A JP26213586 A JP 26213586A JP 26213586 A JP26213586 A JP 26213586A JP S63117663 A JPS63117663 A JP S63117663A
Authority
JP
Japan
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self
switching transistor
winding
smoothing circuit
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP26213586A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Aoyama
博志 青山
Osamu Shimoe
治 下江
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stabilize the output voltage of a self-excited converter by maintaining the ON period of a switching transistor constant and controlling the OFF period irrespective of a flyback voltage generating period. CONSTITUTION:A self-excited converter is composed of a main transformer 4 having a primary exciting winding 1 and the like, a self-excited oscillator having a switching transistor 5, a rectifying and smoothing circuit 7 having a diode and the like, and an overvoltage detector having a detecting resistor VR and the like. In this case, a base winding 10 is grounded through a capacitor C, and connected through a control transistor 9 to an input rectifying and smoothing circuit. Further, a resistor R and a diode are connected to the base of the transistor 5. Thus, the rise of a voltage across the capacitor C during an OFF period controls the transistor 9 to control the OFF period (since the ON period is constant), thereby substantially controlling an ON duty ratio.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自励式コンバータにおいてスイッチングトラ
ンジスタの駆動電流及び駆動電圧の制御手段を改善した
ものに関する。特に、簡略な回路構成により高効率、か
つ幅広い制御範囲を得ることを可能とした自励式コンバ
ータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a self-commutated converter with improved means for controlling the drive current and drive voltage of a switching transistor. In particular, the present invention relates to a self-excited converter that can achieve high efficiency and a wide control range with a simple circuit configuration.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図に従来の自励式コンバータの回路図を示す。この
コンバータ回路は、1次側励磁巻線1.1次側リセット
巻線2.2次巻線3.3次巻線N3.4次巻線N4およ
び5次巻線N5を有する主変圧器4とスイッチングトラ
ンジスタ5と起動抵抗6とトランジスタQ2からなる自
励発振回路と、ダイオードDi、D2と平滑チョークL
1および平滑コンデンサC1からなる整流平滑回路7と
検出抵抗VRと、過電圧検出回路及び4次巻線の出力電
圧制御用トランジスタQ3、ダイオードD3.D4で構
成される。
FIG. 4 shows a circuit diagram of a conventional self-excited converter. This converter circuit consists of a main transformer 4 having a primary excitation winding 1, a primary reset winding 2, a secondary winding 3, a tertiary winding N3, a fourth winding N4 and a fifth winding N5. and a self-excited oscillation circuit consisting of a switching transistor 5, a starting resistor 6, and a transistor Q2, diodes Di and D2, and a smoothing choke L.
1 and a rectifying and smoothing circuit 7 consisting of a smoothing capacitor C1, a detection resistor VR, an overvoltage detection circuit and a quaternary winding output voltage control transistor Q3, a diode D3. Consists of D4.

この自励式コンバータについて説明する。1次側入力端
子V1から起動抵抗6を通してスイッチングトランジス
タ5のベースに順バイアス電流が加えられると、スイッ
チングトランジスタ5は導通を開始し、励磁巻線1とス
イッチングトランジスタ5のベース巻線N4の再生作用
を通じて、5は一気に導通する。このあと、主変圧器4
の磁気的飽和により、5のコレクタ電流は減り始め、再
び再生作用を通じて、5のコレクタ電流は一気に遮断さ
れ、5はオフ状態となる。3次巻線N3の制御用トラン
ジスタQ3およびD3は、過電圧検出回路8の動作によ
りインピーダンスを変化させ、Qlのオフ期間における
フライバック電圧を変化させる事により5のオフ期間を
制御する。トランジスタQ2及び5次巻線N5はオフ期
間において、スイッチングトランジスタ5のベースエミ
ッタ間を逆方向にバイアスした場合の逆バイアスベース
電流を積極的に加える。
This self-excited converter will be explained. When a forward bias current is applied from the primary side input terminal V1 to the base of the switching transistor 5 through the starting resistor 6, the switching transistor 5 starts conducting, and the regeneration effect of the excitation winding 1 and the base winding N4 of the switching transistor 5 is activated. Through this, 5 becomes conductive all at once. After this, main transformer 4
Due to the magnetic saturation of , the collector current of 5 begins to decrease, and again through the regeneration action, the collector current of 5 is cut off at once, and 5 becomes an OFF state. The control transistors Q3 and D3 of the tertiary winding N3 change their impedances by the operation of the overvoltage detection circuit 8, and control the off-period 5 by changing the flyback voltage during the off-period of Ql. During the off period, the transistor Q2 and the fifth winding N5 actively apply a reverse bias base current when the base and emitter of the switching transistor 5 is biased in the reverse direction.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この様に、従来の自励式コンバータでは、オフ期間を制
御する為に3次巻線を設け、主変圧器のフライバック電
圧を制御する為、制御の範囲が狭く、回路構成も複雑に
なるという欠点を有していた。そこで本発明は、上記の
ような従来の欠点を解決した自励式コンバータを提供す
る事を目的とするものである。
In this way, in conventional self-commutated converters, a tertiary winding is installed to control the off period and the flyback voltage of the main transformer is controlled, resulting in a narrow control range and a complex circuit configuration. It had drawbacks. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a self-excited converter that solves the above-mentioned conventional drawbacks.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は1次巻線、2次巻線及び帰還巻線を有する主変
圧器とスイッチングトランジスタからなる自励発振回路
と、該自助発振回路の発振出力を直流化する2次側整流
平滑回路と1次側入力整流平滑回路とにより構成される
自励式コンバータにおいて、前記帰還巻線の一端をコン
デンサを介して接地し、前記帰還巻線の同じ一端と前記
1次側入力整流平滑回路の出力端の間に制御用トランジ
スタを接続し、前記帰還巻線の他端と前記スイッチング
トランジスタのベースとの間に抵抗及びダイオードを接
続し、前記2次側整流平滑回路の出力電圧の変動に応じ
て、前記制御用トランジスタのインピーダンスを変化さ
せることにより前記スイッチングトランジスタのベース
電流およびベース・エミッタ電圧を制御し出力電圧を安
定化した事を特徴とする自励式コンバータ。
The present invention includes a self-excited oscillation circuit consisting of a main transformer and a switching transistor having a primary winding, a secondary winding, and a feedback winding, and a secondary rectifying and smoothing circuit that converts the oscillation output of the self-help oscillating circuit into direct current. In a self-commutated converter configured with a primary side input rectifying and smoothing circuit, one end of the feedback winding is grounded via a capacitor, and the same end of the feedback winding and the output end of the primary side input rectifying and smoothing circuit are connected to each other. A control transistor is connected between them, a resistor and a diode are connected between the other end of the feedback winding and the base of the switching transistor, and according to fluctuations in the output voltage of the secondary side rectifying and smoothing circuit, A self-excited converter characterized in that the output voltage is stabilized by controlling the base current and base-emitter voltage of the switching transistor by changing the impedance of the control transistor.

すなわち、従来の自励式コンバータにおける上記の問題
を解決する為の手段としては、フライバック電圧によら
ずオン期間あるいはオフ期間を可変する方法が考えられ
る。本発明は、スイッチングトランジスタのオン期間を
一定にし、オフ期間を制御用トランジスタとコンデンサ
による電荷の蓄積時間により主変圧器がフライバック電
圧を発生している期間と無関係に、出力電流及び入力電
圧の変動に対応し、出力電圧を一定にする様制御する事
を特徴とする自励式コンバータである。
That is, as a means for solving the above-mentioned problems in the conventional self-commutated converter, a method of varying the on period or the off period regardless of the flyback voltage can be considered. In the present invention, the on-period of the switching transistor is kept constant, and the off-period is determined by the charge accumulation time of the control transistor and the capacitor, so that the output current and input voltage can be adjusted independently of the period in which the main transformer is generating flyback voltage. This is a self-excited converter that responds to fluctuations and controls the output voltage to be constant.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の一実施例の回路図を示す。第2図はこ
の回路図における各部の動作波形を示したものである。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the operating waveforms of each part in this circuit diagram.

本発明の動作原理を説明する。The operating principle of the present invention will be explained.

初め、スイッチングトランジスタ5のベース電流は制御
用トランジスタ9を通ってベース巻線10を通り、抵抗
Rからスイッチングトランジスタ5のベース・エミッタ
を通して直流電流として流れる。この時スイッチングト
ランジスタ5のコレクタ電流は、励磁巻線1を通ってス
イッチングトランジスタ5のコレクタ・エミッタ間を流
れ始め、1次側励磁巻線1とベース巻線10の間の正帰
還によりスイッチングトランジスタ5は一気に導通する
。この時ベース巻線10の両端には正の起電力が発生し
、スイッチングトランジスタ5が順バイアスされるので
、ベース電流■8はコンデンサCを通して更に流れ、第
2図に示す様にCとRの時定数によって次第に減少する
。■。はベース電流I、のhFE倍より大きく、スイッ
チングトランジスタ5は飽和領域で動作しているが、I
oから2次側のインダクタンスのため次第に増加してい
き、上述の様にベース電流が減少していく事によりIC
=IIlhF!となる時点が存在する。この時点からス
イッチングトランジスタ5は能動領域で動作し始め、I
Cは減少し始めるので、1次側励磁巻線1とベース巻線
10の正帰還作用により、スイッチングトランジスタ5
は一気にカットオフ(遮断)する。 以上の様にしてオ
ン期間が決定する。スイッチングトランジスタ5がオフ
し電力が発生し、Cを通してスイッチングトランジスタ
5を逆バイアスする。この時、■、はピーク電流となっ
て流れ、同時に、コンデンサCは入力電圧■、から制御
用トランジスタ9を通って電流が流れるのでCの両端電
圧は次第に上昇する。スイッチングトランジスタ5のベ
ースエミッタ電圧■、はベース巻線10の両端電圧と、
コンデンサCの両端電圧との和であるから、第2図に示
すように■■は次第に上昇し、スイッチングトランジス
タ5のベース・エミッタ間におけるスレッショルド(闇
値)電圧に達した時、再びスイッチングトランジスタ5
はオン状態となる。オフ期間におけるコンデンサCの両
端電圧の上昇は、制御用トランジスタ9のコレクタ電流
によって制御されるので、制御用トランジスタ9のベー
ス電流を制御する事により、オフ期間の制御、すなわち
オン期間が一定なので、実質的にオンデユーテイ比の制
御が可能となり、出力電圧が制御出来る。図において、
出力電圧が■。より上昇すると、過電圧検出回路が動作
し、制御用トランジスタ9のベース電流を制御するので
、制御用トランジスタ9のコレクタ電流は減少し、スイ
ッチングトランジスタ5のオフ期間を増大させ出力電圧
を下げるという動作を行なう。
Initially, the base current of the switching transistor 5 passes through the control transistor 9, the base winding 10, and flows from the resistor R through the base-emitter of the switching transistor 5 as a direct current. At this time, the collector current of the switching transistor 5 begins to flow between the collector and emitter of the switching transistor 5 through the excitation winding 1, and due to positive feedback between the primary side excitation winding 1 and the base winding 10, the switching transistor 5 becomes conductive at once. At this time, a positive electromotive force is generated across the base winding 10, and the switching transistor 5 is forward biased, so the base current 8 further flows through the capacitor C, and as shown in FIG. It gradually decreases with a time constant. ■. is larger than hFE times the base current I, and the switching transistor 5 is operating in the saturation region, but I
It gradually increases from 0 due to the inductance on the secondary side, and as the base current decreases as mentioned above, the IC
=IIlhF! There is a point in time when From this point on, the switching transistor 5 begins to operate in the active region, and I
Since C begins to decrease, the positive feedback effect of the primary excitation winding 1 and the base winding 10 causes the switching transistor 5 to
is cut off (blocked) all at once. The on period is determined in the manner described above. Switching transistor 5 is turned off and power is generated, which reverse biases switching transistor 5 through C. At this time, {circle around (2)} flows as a peak current, and at the same time, a current flows through the control transistor 9 from the input voltage {circle over (}) of the capacitor C, so that the voltage across C gradually rises. The base-emitter voltage ■ of the switching transistor 5 is the voltage across the base winding 10,
Since it is the sum of the voltage across the capacitor C, as shown in FIG. 2, ■■ gradually increases, and when it reaches the threshold voltage between the base and emitter of the switching transistor 5, the switching transistor
is in the on state. The rise in voltage across the capacitor C during the off period is controlled by the collector current of the control transistor 9, so by controlling the base current of the control transistor 9, the off period can be controlled, that is, the on period can be kept constant. It becomes possible to substantially control the on-duty ratio, and the output voltage can be controlled. In the figure,
The output voltage is ■. When the voltage rises further, the overvoltage detection circuit operates and controls the base current of the control transistor 9, so the collector current of the control transistor 9 decreases, increasing the off period of the switching transistor 5 and lowering the output voltage. Let's do it.

第3図は、過電圧検出回路及び定電圧制御回路の具体的
な実施例である。VR,C4,R7およびシャントレギ
ュレータ11は過電圧検出回路8を構成し、R2,R3
,R4,R3,R4によって定電圧制御回路12を構成
する。過電圧検出回路と定電圧制御回路の間の結合は、
光結合素子13により行なう。2次側出力電圧が■。よ
り高くなるとシャントレギュレータ11が過電圧を検出
し、光結合素子13の入力側に電流が流れる。この時、
光結合素子13の出力端の抵抗が減少し、R3の両端電
圧が低下する為、制御用トランジスタ9のコレクタ電流
が減少し、オフ期間を増大させ、出力電圧を一定に保つ
。また、第3図中、R2は、温度による制?[II用ト
ランジスタ9のhFE変動の影響を少なくする為の帰還
抵抗である。
FIG. 3 shows a specific example of the overvoltage detection circuit and constant voltage control circuit. VR, C4, R7 and the shunt regulator 11 constitute an overvoltage detection circuit 8, and R2, R3
, R4, R3, and R4 constitute a constant voltage control circuit 12. The coupling between the overvoltage detection circuit and the constant voltage control circuit is
This is done by the optical coupling element 13. Secondary output voltage is ■. When the voltage becomes higher, the shunt regulator 11 detects the overvoltage, and a current flows to the input side of the optical coupling element 13. At this time,
Since the resistance at the output end of the optical coupling element 13 decreases and the voltage across R3 decreases, the collector current of the control transistor 9 decreases, increasing the off period and keeping the output voltage constant. Also, in Figure 3, R2 is controlled by temperature? [This is a feedback resistor to reduce the influence of hFE fluctuation of the II transistor 9.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この制御方式で、スイッチングトランジスタ5のベース
電流はほとんどコンデンサCを通して流れるので、スイ
ッチングトランジスタ5のドライブ電力が従来のものに
比べて小さいという利点がある。また、回路方式につい
ても、従来の自励式コンバータに比べ簡単であり、且つ
、スイッチングトランジスタ5のオン期間がほぼ一定で
、オフ期間は、フライバック電圧と無関係に設定出来る
という利点がある為、制御範囲も幅広くとれるという効
果がある。
With this control method, most of the base current of the switching transistor 5 flows through the capacitor C, so there is an advantage that the drive power of the switching transistor 5 is smaller than that of the conventional one. In addition, the circuit system is simpler than conventional self-excited converters, and has the advantage that the on period of the switching transistor 5 is almost constant, and the off period can be set independently of the flyback voltage, so it is easy to control. It has the effect of being able to cover a wide range.

以上のように、本発明によれば、従来の自励式コンバー
タに比べ、回路構成が簡略化でき、スイッチングトラン
ジスタのベース制御電力を少なくでき、効率の高い自励
式コンバータにする事ができる。また、従来の自励式コ
ンバータに比べ、幅広い制御範囲を得る事もできる。
As described above, according to the present invention, compared to conventional self-excited converters, the circuit configuration can be simplified, the base control power of the switching transistor can be reduced, and a highly efficient self-excited converter can be obtained. Also, compared to conventional self-excited converters, a wider control range can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例における自励式コンバータ
の回路図、第2図は第1図の回路におけるスイッチング
トランジスタのコレクタ電流、ベース電流、ベースエミ
ッタ電圧、コレクタエミッタ電圧の波形図、第3図は、
第1図の過電圧検出回路及び定電圧制御回路の一実施例
を示す回路図、第4図は従来の自励式コンバータの回路
図を示す。 1・・・1次側励磁巻線、2・・・1次側リセット巻線
、3・・・2次巻線、4・・・変圧器、5・・・スイッ
チングトランジスタ、6・・・起動抵抗、7・・・整流
平滑回路、8・・・過電圧検出回路、9・・・制御用ト
ランジスタ、10・・・ベース巻線、11・・・シャン
トレギュレータ、楚 第2図
FIG. 1 is a circuit diagram of a self-commutated converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of the collector current, base current, base-emitter voltage, and collector-emitter voltage of the switching transistor in the circuit of FIG. Figure 3 is
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the overvoltage detection circuit and constant voltage control circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional self-excited converter. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Primary side excitation winding, 2... Primary side reset winding, 3... Secondary winding, 4... Transformer, 5... Switching transistor, 6... Start Resistor, 7... Rectifier and smoothing circuit, 8... Overvoltage detection circuit, 9... Control transistor, 10... Base winding, 11... Shunt regulator, Chu Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1次巻線、2次巻線及び帰還巻線を有する主変圧
器とスイッチングトランジスタからなる自励発振回路と
、該自励発振回路の発振出力を直流化する2次側整流平
滑回路と1次側入力整流平滑回路とにより構成される自
励式コンバータにおいて、前記帰還巻線の一端をコンデ
ンサを介して接地し、前記帰還巻線の同じ一端と前記1
次側入力整流平滑回路の出力端の間に制御用トランジス
タを接続し、前記帰還巻線の他端と前記スイッチングト
ランジスタのベースとの間に抵抗及びダイオードを接続
し、前記2次側整流平滑回路の出力電圧の変動に応じて
、前記制御用トランジスタのインピーダンスを変化させ
ることにより前記スイッチングトランジスタのベース電
流およびベース・エミッタ電圧を制御し出力電圧を安定
化した事を特徴とする自励式コンバータ。
(1) A self-excited oscillation circuit consisting of a main transformer having a primary winding, a secondary winding, and a feedback winding, and a switching transistor, and a secondary side rectifying and smoothing circuit that converts the oscillation output of the self-exciting oscillation circuit into direct current. and a primary side input rectifying and smoothing circuit, one end of the feedback winding is grounded via a capacitor, and the same end of the feedback winding and the first
A control transistor is connected between the output ends of the secondary input rectifying and smoothing circuit, a resistor and a diode are connected between the other end of the feedback winding and the base of the switching transistor, and the secondary rectifying and smoothing circuit A self-commutated converter characterized in that the base current and base-emitter voltage of the switching transistor are controlled by changing the impedance of the control transistor in accordance with fluctuations in the output voltage of the switching transistor, thereby stabilizing the output voltage.
(2)前記制御用トランジスタのエミッタと1次側入力
整流平滑回路の出力端との間に帰還抵抗を接続し、制御
用トランジスタの温度による直流電流増幅率の変動によ
る影響を少なくした事を特徴とする特許請求の範囲第1
項目記載の自励式コンバータ。
(2) A feedback resistor is connected between the emitter of the control transistor and the output terminal of the primary side input rectifying and smoothing circuit to reduce the influence of fluctuations in the DC current amplification factor due to the temperature of the control transistor. Claim 1:
Self-excited converter as described in the item.
(3)前記制御用トランジスタのベースと入力整流平滑
回路の出力端及び接地端との間に2つの抵抗を直列に接
続し、出力端側抵抗の両端に光結合素子の出力端を接続
し、および上記光結合素子の入力端を2次側整流平滑回
路の出力端に接続した過電圧検出回路に接続する事を特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の自励式コンバータ
(3) connecting two resistors in series between the base of the control transistor and the output terminal and ground terminal of the input rectifying and smoothing circuit, and connecting the output terminal of the optical coupling element to both ends of the output terminal side resistor; 2. The self-excited converter according to claim 1, wherein the input end of the optical coupling element is connected to an overvoltage detection circuit connected to an output end of the secondary side rectifying and smoothing circuit.
JP26213586A 1986-11-04 1986-11-04 Self-excited converter Pending JPS63117663A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5372214A (en) * 1992-03-27 1994-12-13 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Power steering apparatus

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