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JPH05316726A - Switching power source - Google Patents

Switching power source

Info

Publication number
JPH05316726A
JPH05316726A JP14013892A JP14013892A JPH05316726A JP H05316726 A JPH05316726 A JP H05316726A JP 14013892 A JP14013892 A JP 14013892A JP 14013892 A JP14013892 A JP 14013892A JP H05316726 A JPH05316726 A JP H05316726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
diode
winding
switch
switching power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14013892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Abe
徹 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP14013892A priority Critical patent/JPH05316726A/en
Publication of JPH05316726A publication Critical patent/JPH05316726A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize a zero-voltage switch without necessity of providing a reverse blocking diode at a secondary side. CONSTITUTION:A rectifier 40 and a smoothing circuit 42 are connected to a secondary winding 10 of a transformer 2 having a primary winding 4 connected to a main switch 8. An equivalent parasitic diode is not included as a secondary switch 44 of the rectifier 40 to be turned ON, OFF by a secondary side control circuit 32. For example, a zero-voltage switch is realized without using a reverse blocking diode by forming it of a switch element made of a bipolar transistor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ゼロ電圧スイッチを実
現することができるスイッチング電源の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a switching power supply capable of realizing a zero voltage switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、例えば各種電子機器に直流の安
定化電源を供給するスイッチング電源装置としては、図
7に示す装置が知られている。すなわち、図7はフォワ
ードコンバータ方式の装置を示し、入力端子6A、6B
に直流電圧E1を印加し、主スイッチ部8を、制御回路
9により所定の時比率でオン・オフすることによりトラ
ンス2の1次巻線4に交流的に電流を流す。トランス2
の2次巻線10にて発生した交流電圧は、2つのダイオ
ード12、14よりなる整流回路にて整流され、更に、
チョークコイル16及びコンデンサ18よりなる平滑回
路にて平滑化されて、直流電圧が負荷20へ印加され
る。
2. Description of the Related Art Generally, a device shown in FIG. 7 is known as a switching power supply device for supplying a stabilized DC power supply to various electronic devices. That is, FIG. 7 shows a device of the forward converter system, which has input terminals 6A and 6B.
A DC voltage E1 is applied to the main switch section 8 by a control circuit 9 to turn on / off the switch section at a predetermined time ratio, so that an alternating current flows through the primary winding 4 of the transformer 2. Transformer 2
The AC voltage generated in the secondary winding 10 is rectified by a rectifier circuit including two diodes 12 and 14, and
The DC voltage is applied to the load 20 after being smoothed by the smoothing circuit including the choke coil 16 and the capacitor 18.

【0003】また、トランス2の1次側には主スイッチ
部8へ印加される電圧をクランプして過大な電圧が印加
されることを防止するための補助巻線22が設けられる
と共に、この補助巻線22にはダイオード24が接続さ
れている。このようなスイッチング電源装置において、
入力端子6A、6Bに例えば100Vの直流電圧E1を
印加して、主スイッチ部8により100〜数100KH
zの周波数でオン・オフすることによりパルス幅変調制
御ができ、2次側の出力端子26A、26Bにおいて例
えば5Vの直流電圧が得られることになる。
An auxiliary winding 22 is provided on the primary side of the transformer 2 for clamping the voltage applied to the main switch section 8 to prevent an excessive voltage from being applied, and the auxiliary winding 22 is provided. A diode 24 is connected to the winding 22. In such a switching power supply device,
A DC voltage E1 of, for example, 100 V is applied to the input terminals 6A and 6B, and the main switch unit 8 causes 100 to several hundred KH
By turning on / off at the frequency of z, pulse width modulation control can be performed, and a DC voltage of 5 V, for example, can be obtained at the secondary side output terminals 26A and 26B.

【0004】ところで、この種の電源装置にあっては、
主スイッチ部8がオン時においてこれにある程度の電圧
降下があるので電力損失が生ずるのみならず、ターンオ
ンする際にも僅かな時間ではあるが、電圧と電流の重な
りが生じて電力損失が生ずる場合があった。すなわち、
主スイッチ部8がオン中に2次側のチョークコイル16
にエネルギが貯えられ、オフするとフライホイールダイ
オード14を介してチョークコイル16中のエネルギが
放出されて出力電圧が平滑化されるが、この時、同時に
チョークコイル16からの電流の一部が2次巻線10に
も流れてダイオード12が導通状態となる。このように
ダイオード12が導通すると、1次巻線4の両端は0V
に固定されて入力端子6A、6Bに印加される直流電圧
E1がそのまま主スイッチ部8に印加され、この状態で
ターンオンすると上述のように電力損失が発生すること
になる。
By the way, in this type of power supply device,
When the main switch unit 8 is turned on, there is a certain voltage drop, so that not only power loss occurs, but also when turning on, for a short time, when voltage and current overlap, power loss occurs. was there. That is,
The secondary side choke coil 16 while the main switch unit 8 is on
Energy is stored in the choke coil 16 when it is turned off, the energy in the choke coil 16 is released via the flywheel diode 14 and the output voltage is smoothed. At this time, however, part of the current from the choke coil 16 is secondary. The current also flows through the winding 10 and the diode 12 becomes conductive. When the diode 12 conducts in this way, both ends of the primary winding 4 are 0V.
The DC voltage E1 fixed to the input terminals 6A and 6B is directly applied to the main switch portion 8 and when it is turned on in this state, power loss occurs as described above.

【0005】そこで、上記した不都合をなくすために、
いわゆるゼロ電圧スイッチを可能とした装置が提案され
ている。このゼロ電圧スイッチを可能とした装置として
は、例えば特開平2−168853号公報に開示された
ものが知られており、この装置は図8に示される。図7
中の部材と同一部分については同一符号を付す。図7に
示す2次側のダイオード12に代えてMOSFET(電
界効果型トランジスタ)28を設け、主スイッチ部8は
1次側制御回路30により所定の時比率でオン・オフさ
れると共に上記MOSFET28は、2次側制御回路3
2により上記主スイッチ部8のターンオンに同期もしく
は遅れてターンオンされて主スイッチ部8がオフされる
よりも早くオフされる。主スイッチ部8がオフになる
と、トランス2の各巻線電圧は反転し、フライバック電
圧を発生する。補助巻線22に発生したフライバック電
圧が直流電圧E1に達すると、ダイオード24が導通
し、フライバック電圧をクランプする。ダイオード24
を流れる電流がゼロになるとフライバック電圧は低下
し、トランス2の各巻線電圧はその励磁インダクタンス
と寄生容量等のキャパシタンスにより振動する。図7の
回路構成ならばダイオード12が導通し、各巻線電圧は
0Vに固定されるが、図8の回路の場合、MOSFET
28がオフのままであるので、各巻線電圧は再度反転
し、従って、主スイッチ部8への印加電圧は直流電圧E
1よりも低下する。1次巻線4の巻数よりも補助巻線の
巻数を少なくすれば、主スイッチ部8への印加電圧はゼ
ロになり、ゼロ電圧スイッチが実現できる。
Therefore, in order to eliminate the above-mentioned inconvenience,
A device that enables a so-called zero voltage switch has been proposed. As a device capable of this zero voltage switch, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 168853/1990 is known, and this device is shown in FIG. Figure 7
The same parts as those in the inside are designated by the same reference numerals. A MOSFET (field effect transistor) 28 is provided in place of the secondary side diode 12 shown in FIG. 7, the main switch section 8 is turned on / off at a predetermined duty ratio by the primary side control circuit 30, and the MOSFET 28 is Secondary side control circuit 3
Due to 2, the main switch unit 8 is turned on in synchronization with or after the turn-on of the main switch unit 8 and is turned off earlier than the main switch unit 8 is turned off. When the main switch unit 8 is turned off, each winding voltage of the transformer 2 is inverted and a flyback voltage is generated. When the flyback voltage generated in the auxiliary winding 22 reaches the DC voltage E1, the diode 24 becomes conductive and clamps the flyback voltage. Diode 24
When the current flowing in the transformer 2 becomes zero, the flyback voltage drops and each winding voltage of the transformer 2 oscillates due to its exciting inductance and capacitance such as parasitic capacitance. In the case of the circuit configuration of FIG. 7, the diode 12 conducts and each winding voltage is fixed at 0V, but in the case of the circuit of FIG.
Since 28 remains off, each winding voltage is inverted again, so that the applied voltage to the main switch unit 8 is the DC voltage E.
It is lower than 1. If the number of turns of the auxiliary winding is smaller than that of the primary winding 4, the voltage applied to the main switch unit 8 becomes zero, and a zero voltage switch can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したゼ
ロ電圧スイッチを実現するためには、2次側に用いたM
OSFET28は必ず寄生ダイオード34を含むので、
主スイッチ部8のオフ時にこの寄生ダイオード34の導
通を確実に阻止するためには逆導通を防止するために逆
導通阻止ダイオード36を必ず設けなければならなかっ
た。このために、動作時にMOSFET28の両端のみ
ならずこの逆導通阻止ダイオード36の両端にも電圧降
下が生じて2素子分の導通損が発生し、消費電力が増加
して、特に大電流出力の場合には損失が大きいという問
題があった。本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、2次側に逆導通阻止ダイオードを設ける必要
がなく、しかもゼロ電圧スイッチを実現することができ
るスイッチング電源装置を提供することにある。
By the way, in order to realize the above-mentioned zero voltage switch, the M used on the secondary side is used.
Since the OSFET 28 always includes the parasitic diode 34,
In order to reliably prevent conduction of the parasitic diode 34 when the main switch portion 8 is turned off, the reverse conduction prevention diode 36 must be provided in order to prevent reverse conduction. For this reason, during operation, a voltage drop occurs not only across the MOSFET 28 but also across the reverse conduction blocking diode 36, and a conduction loss of two elements occurs, resulting in an increase in power consumption, especially when a large current is output. Had a problem of high loss. The present invention focuses on the above problems,
It was created to solve this effectively. An object of the present invention is to provide a switching power supply device that does not require a reverse conduction blocking diode on the secondary side and can realize a zero voltage switch.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、所定の時比率でオン・オフされる主ス
イッチ部に接続された1次巻線を有するトランスと、前
記トランスの2次巻線に接続される2次スイッチ部を含
む整流回路と、前記整流回路に接続される平滑回路と、
前記平滑回路の出力に基づいて前記2次スイッチ部のオ
ン・オフを制御する2次側制御回路とを有するスイッチ
ング装置において、前記2次スイッチ部は、これに等価
寄生ダイオードを含まないようにスイッチ素子により形
成したものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a transformer having a primary winding connected to a main switch portion which is turned on and off at a predetermined duty ratio, and the transformer. A rectifying circuit including a secondary switch unit connected to the secondary winding of the above, and a smoothing circuit connected to the rectifying circuit,
In a switching device having a secondary side control circuit that controls ON / OFF of the secondary switch unit based on the output of the smoothing circuit, the secondary switch unit switches so as not to include an equivalent parasitic diode. It is formed by an element.

【0008】[0008]

【作用】本発明は、以上のように構成されたので、トラ
ンスの1次巻線に設けた主スイッチ部をオン・オフする
ことにより2次巻線には交流電圧が誘起される。この交
流電圧は2次側制御回路の制御によりオン・オフされる
2次スイッチ部を含む整流回路で整流された後、平滑回
路で平滑されて直流電圧として負荷に供給される。主ス
イッチ部は2次スイッチ部の作用によりゼロ電圧スイッ
チ動作を行うが、2次スイッチ部は等価寄生ダイオード
を含まないようにスイッチ素子で構成されるので、余分
な逆導通阻止ダイオードを設ける必要がなく、不要な電
力損失を生ずることがない。
Since the present invention is constructed as described above, an AC voltage is induced in the secondary winding by turning on / off the main switch portion provided in the primary winding of the transformer. The AC voltage is rectified by a rectifier circuit including a secondary switch section that is turned on / off under the control of the secondary side control circuit, smoothed by a smoothing circuit, and supplied to the load as a DC voltage. The main switch section performs a zero-voltage switch operation by the action of the secondary switch section, but since the secondary switch section is composed of switch elements so as not to include an equivalent parasitic diode, it is necessary to provide an extra reverse conduction blocking diode. There is no unnecessary power loss.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、本発明に係るスイッチング電源装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発
明に係るスイッチング電源装置の一実施例を示す回路図
である。図8に示す回路構成と同一部分については同一
符号を付す。このスイッチング電源装置は、フォワード
コンバータ方式でゼロ電圧スイッチを行うことができる
装置であり、トランス2の1次側は1次巻線4と補助巻
線22を有し、この1次巻線には例えばMOSFETよ
りなる主スイッチ部8が接続されている。1次側の入力
端子6A、6Bには、例えば100V程度の直流電圧E
1が印加され、上記主スイッチ部8に接続される1次側
制御回路30によりこの主スイッチ部8を所定の時比率
でオン・オフすることにより1次巻線に交流的に電流を
流すように構成される。また、上記1次側の補助巻線2
2にはダイオード24が直列に接続され、図8に示す場
合と同様に主スイッチ部8に過大な電圧が印加されるこ
とを防止している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention. The same parts as those of the circuit configuration shown in FIG. 8 are designated by the same reference numerals. This switching power supply device is a device capable of performing a zero voltage switch by a forward converter method, and the primary side of the transformer 2 has a primary winding 4 and an auxiliary winding 22, and this primary winding has For example, a main switch unit 8 made of a MOSFET is connected. A DC voltage E of about 100 V is applied to the input terminals 6A and 6B on the primary side, for example.
1 is applied, and the primary side control circuit 30 connected to the main switch portion 8 turns on / off the main switch portion 8 at a predetermined duty ratio so that an alternating current flows through the primary winding. Is composed of. In addition, the auxiliary winding 2 on the primary side
A diode 24 is connected in series to 2 to prevent an excessive voltage from being applied to the main switch section 8 as in the case shown in FIG.

【0010】一方、トランス2の2次側には2次巻線1
0に発生する交流電圧を整流するための整流回路40及
び整流された電圧を平滑化するための平滑回路42が順
次設けられており、出力端子26A、26Bには負荷2
0が接続されている。具体的には、上記整流回路40
は、本発明の特長とする2次スイッチ部44を有してお
り、この2次スイッチ部44はこれに等価寄生ダイオー
ドを含まないスイッチ素子により構成されている。ここ
で等価寄生ダイオードとは、スイッチ部全体として見た
場合に発揮される寄生ダイオード機能を指す概念であ
る。従って、後述するように寄生ダイオードを含む2つ
のスイッチ素子を相互に逆方向に直列接続して両寄生ダ
イオードの機能をキャンセルしたような場合には、スイ
ッチ部全体としては等価寄生ダイオードを含まないこと
になる。
On the other hand, the secondary winding 1 is provided on the secondary side of the transformer 2.
A rectifying circuit 40 for rectifying the AC voltage generated at 0 and a smoothing circuit 42 for smoothing the rectified voltage are sequentially provided. The output terminals 26A and 26B are provided with the load 2
0 is connected. Specifically, the rectifying circuit 40
Has a secondary switch section 44, which is a feature of the present invention. The secondary switch section 44 is composed of a switch element that does not include an equivalent parasitic diode. Here, the equivalent parasitic diode is a concept that refers to a parasitic diode function that is exhibited when viewed as the entire switch unit. Therefore, as will be described later, when two switch elements including a parasitic diode are connected in series in mutually opposite directions to cancel the functions of both parasitic diodes, the entire switch section should not include an equivalent parasitic diode. become.

【0011】具体的には、上記2次スイッチ部44は、
図示するようにスイッチ素子として1つのNPN型のバ
イポーラトランジスタ46により構成されており、この
トランジスタ46のコレクタは2次巻線10に接続され
ると共にエミッタは上記平滑回路42のチョクコイル1
6に接続されている。また、このトランジスタ46のベ
ースは、2次側制御回路32に接続されており、図8に
示す場合と同様に例えば上記主スイッチ部8のターンオ
ンに同期もしくは遅れて上記バイポーラトランジスタ4
6をオンさせると共に主スイッチ部8がオフするよりも
早くバイポーラトランジスタ46をオフさせるように動
作するように構成されている。また、上記バイポーラト
ランジスタ46のエミッタ側と2次巻線10の他端との
間には、整流時にフライホイール機能を発揮するダイオ
ード14が接続されており、上記トランジスタ46のオ
フ時に、上記チョークコイル16内のエネルギを放出す
るようになっている。
Specifically, the secondary switch section 44 is
As shown in the figure, it is composed of one NPN-type bipolar transistor 46 as a switching element. The collector of this transistor 46 is connected to the secondary winding 10 and the emitter thereof is the choke coil 1 of the smoothing circuit 42.
Connected to 6. The base of the transistor 46 is connected to the secondary side control circuit 32, and, for example, in the same manner as in the case shown in FIG. 8, the bipolar transistor 4 is synchronized or delayed with the turn-on of the main switch section 8.
6 is turned on and the bipolar transistor 46 is turned off earlier than the main switch portion 8 is turned off. A diode 14 that exhibits a flywheel function during rectification is connected between the emitter side of the bipolar transistor 46 and the other end of the secondary winding 10, and the choke coil is connected when the transistor 46 is off. The energy in 16 is emitted.

【0012】そして、平滑回路42のチョークコイル1
6の出力側には平滑コンデンサ18が設けられており、
このコンデンサ18と上記チョークコイル16との作用
で整流回路40からの脈流を平滑し得るように構成され
ている。また、この平滑回路42の出力は、負荷20の
みならず、2次側制御回路32に接続されており、この
制御回路32はこの出力に基づいて上記バイポーラトラ
ンジスタ46のオン期間を制御し得るように構成されて
いる。
Then, the choke coil 1 of the smoothing circuit 42
A smoothing capacitor 18 is provided on the output side of 6,
The action of the capacitor 18 and the choke coil 16 is configured to smooth the pulsating flow from the rectifier circuit 40. The output of the smoothing circuit 42 is connected to the secondary side control circuit 32 as well as the load 20, and the control circuit 32 can control the ON period of the bipolar transistor 46 based on this output. Is configured.

【0013】図1に示す場合には、2次スイッチ部44
に寄生ダイオードを含まない単体のバイポーラトランジ
スタ46を用いたが、これに限定されず寄生ダイオード
を含まない単体のスイッチ素子ならばどのようなもので
もよく、バイポーラトランジスタに代えて例えば図2に
示すようにIGBT(insulated gateb
ipolar transistor)48や図3に示
すようにSIT(static induction
transistor)50を用いるようにしてもよ
い。上記IGBT48は、MOSFETとバイポーラト
ランジスタを組み合わせた構造を持ち、寄生ダイオード
を含んでいない。そして、電圧駆動形素子であるので駆
動電力が小さく、しかも高速スイッチング動作、高耐圧
化及び高電流密度化が可能である。また、SIT50も
同様に寄生ダイオードを含んでおらずスイッチ素子とし
て機能する。例えば、ゲート−ソース間の電圧を制御す
ることにより、ゲートの間にはさまれたチャネル部内の
電位障壁の高さを変えてドレイン電流を制御するように
なっている。
In the case shown in FIG. 1, the secondary switch section 44
Although the single bipolar transistor 46 which does not include the parasitic diode is used in the above, the present invention is not limited to this, and any single switch element which does not include the parasitic diode may be used. Instead of the bipolar transistor, for example, as shown in FIG. IGBT (insulated gateb)
As shown in FIG. 3 and FIG. 3, the SIT (static induction) is used.
Alternatively, the transformer 50 may be used. The IGBT 48 has a structure in which a MOSFET and a bipolar transistor are combined and does not include a parasitic diode. Further, since it is a voltage-driven element, the driving power is small, and high-speed switching operation, high breakdown voltage and high current density are possible. Similarly, the SIT 50 does not include a parasitic diode and functions as a switch element. For example, by controlling the voltage between the gate and the source, the height of the potential barrier in the channel portion sandwiched between the gates is changed to control the drain current.

【0014】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、1次側の入力端子6A、
6Bに印加された直流電圧E1は、1次側制御回路30
の制御により所定の時比率でオン・オフする主スイッチ
部8により交流電圧に変換されてトランス2の1次巻線
4に印加される。この結果、2次巻線10からは交流電
圧が出力され、この交流電圧は2次スイッチ部44、ダ
イオード14よりなる整流回路40により整流されると
共にチョークコイル16及び平滑コンデンサ18よりな
る平滑回路42により平滑化されて直流となり、出力端
子26A、26Bから負荷20へ供給される。そして、
第2の制御駆動回路12は、出力端子26A、26Bに
おける出力値に基づいて、上記2次スイッチ部44であ
るバイポーラトランジスタ46のオン期間を制御し、主
スイッチ部8のターンオンに同期もしくは遅れてこのト
ランジスタ46をオンさせると共に主スイッチ部8がオ
フするより早くこのトランジスタ46をオフする。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. First, the input terminal 6A on the primary side,
The DC voltage E1 applied to 6B is applied to the primary side control circuit 30.
Is converted into an AC voltage by the main switch unit 8 which is turned on and off at a predetermined duty ratio by the control of the above, and is applied to the primary winding 4 of the transformer 2. As a result, an AC voltage is output from the secondary winding 10, and this AC voltage is rectified by the rectifier circuit 40 including the secondary switch unit 44 and the diode 14, and the smoothing circuit 42 including the choke coil 16 and the smoothing capacitor 18. Is smoothed into a direct current, and is supplied to the load 20 from the output terminals 26A and 26B. And
The second control drive circuit 12 controls the ON period of the bipolar transistor 46, which is the secondary switch section 44, based on the output values at the output terminals 26A and 26B, and is synchronized or delayed with the turn-on of the main switch section 8. The transistor 46 is turned on and the transistor 46 is turned off earlier than the main switch section 8 is turned off.

【0015】2次スイッチ部44がオフするとこれに流
れる電流はゼロになってトランス2の1次−2次巻線
4、10間の電力供給は断たれてしまい、主スイッチ部
8に流れる電流は1次巻線4の励磁電流分のみとなる。
この時、2次側のチョークコイル16の両端の電圧は反
転してダイオード14にフライホイール電流が流れる。
そして、主スイッチ部8がオフになるとトランスの各巻
線にフライバック電圧が発生し、補助巻線22に発生し
たフライバック電圧が直流電圧E1に達するとダイオー
ド24が導通し、フライバック電圧をクランプする。そ
して、ダイオード24に流れる電流がゼロになるとフラ
イバック電圧は低下し、トランス2の各巻線電圧は、そ
の励磁インダクタンスと主スイッチ部8の寄生容量等の
キャパシタンスで振動する。この時、2次スイッチ部4
4はオフ状態のままであるので、各巻線電圧は再度反転
し、従って、主スイッチ部8への印加電圧は、入力端子
6A、6B間の直流電圧E1よりも低下し、ゼロ電圧ス
イッチが行われる。このような動作は、図8に示す装置
の動作と略同様である。
When the secondary switch section 44 is turned off, the current flowing through it becomes zero, the power supply between the primary-secondary windings 4 and 10 of the transformer 2 is cut off, and the current flowing through the main switch section 8 is cut off. Is only the exciting current of the primary winding 4.
At this time, the voltage across the secondary side choke coil 16 is inverted and a flywheel current flows through the diode 14.
Then, when the main switch unit 8 is turned off, a flyback voltage is generated in each winding of the transformer, and when the flyback voltage generated in the auxiliary winding 22 reaches the DC voltage E1, the diode 24 becomes conductive and the flyback voltage is clamped. To do. Then, when the current flowing through the diode 24 becomes zero, the flyback voltage decreases, and each winding voltage of the transformer 2 oscillates due to its exciting inductance and capacitance such as the parasitic capacitance of the main switch unit 8. At this time, the secondary switch unit 4
Since 4 remains in the off state, the voltage of each winding is inverted again, so that the voltage applied to the main switch unit 8 becomes lower than the DC voltage E1 between the input terminals 6A and 6B, and the zero voltage switch operates. Be seen. Such an operation is substantially the same as the operation of the device shown in FIG.

【0016】ここで、本実施例にあっては、2次側の整
流回路40の一部を構成する2次スイッチ部44として
寄生ダイオードを含まない単体のバイポーラトランジス
タ46を用いているので、図8においてゼロ電圧スイッ
チを実現するために必要とされた逆導通阻止ダイオード
36(図8参照)を設ける必要がなく、従って、この部
分にて発生した電圧降下(約0.5V程度)に伴う電力
損失が生ずることを阻止することができる。特に、大電
流化の推進されたスイッチング電源に適用する場合に
は、大幅な電力消費の削減となり、高効率化を達成する
ことができる。このような作用は、図2及び図3に示す
ような寄生ダイオードを含まないスイッチ素子を2次ス
イッチ部44に採用した場合にも同様に発揮される。
Here, in this embodiment, a single bipolar transistor 46 containing no parasitic diode is used as the secondary switch section 44 forming a part of the rectifier circuit 40 on the secondary side. It is not necessary to provide the reverse conduction blocking diode 36 (see FIG. 8) required to realize the zero voltage switch in FIG. 8, and therefore, the power accompanying the voltage drop (about 0.5 V) generated in this part is not necessary. It is possible to prevent loss. In particular, when applied to a switching power supply in which a large current has been promoted, the power consumption is greatly reduced and high efficiency can be achieved. Such an effect is similarly exhibited when the switching element that does not include the parasitic diode as shown in FIGS. 2 and 3 is adopted in the secondary switch section 44.

【0017】上記実施例においては2次スイッチ部44
を単体の寄生ダイオードを含まないスイッチ素子で構成
したが、これに限定されず、2次スイッチ部44を例え
ば図4に示すように単体としては寄生ダイオードの含ま
れた2つのMOSFET52、54で構成し、これら各
MOSFET52、54を、これらに含まれる各寄生ダ
イオード52A、54Aが相互に逆方向を向くように直
列接続するようにしてもよい。これにより、2次スイッ
チ部44全体として等価寄生ダイオードをなくすことが
できる。そして、上記2つのMOSFET52、54の
各ゲートを抵抗56、58を介して2次側制御回路32
へ接続する。また更に、2次スイッチ部44として寄生
ダイオードを含まないスイッチ機能を有する可飽和リア
クトル60とダイオード62とを直列接続して構成する
ようにしてもよい。この可飽和リアクトル60を使用し
た場合には、このスイッチ機能のターンオン動作は2次
側制御回路32により制御され、ターンオフ動作は1次
側の主スイッチ部8(図1参照)のターンオフと同期す
ることになり、制御が非常に容易となる。また、オン時
の損失は、巻線の銅損のみであり、ダイオード等のPN
接合の電力損失よりも少ない。
In the above embodiment, the secondary switch section 44
However, the present invention is not limited to this, and the secondary switch unit 44 is composed of two MOSFETs 52 and 54 including a parasitic diode as a single unit as shown in FIG. However, the MOSFETs 52 and 54 may be connected in series so that the parasitic diodes 52A and 54A included therein face in opposite directions. This makes it possible to eliminate the equivalent parasitic diode in the secondary switch unit 44 as a whole. The gates of the two MOSFETs 52 and 54 are connected to the secondary side control circuit 32 via resistors 56 and 58.
Connect to. Further, the secondary switch unit 44 may be configured by connecting a saturable reactor 60 having a switching function not including a parasitic diode and a diode 62 in series. When the saturable reactor 60 is used, the turn-on operation of this switch function is controlled by the secondary side control circuit 32, and the turn-off operation is synchronized with the turn-off of the primary side main switch unit 8 (see FIG. 1). Therefore, the control becomes very easy. In addition, the loss at the time of turning on is only the copper loss of the winding, and the PN of the diode etc.
Less than power loss at the junction.

【0018】ここで、図4及び図8に示す2次スイッチ
部における電流と電圧降下との関係を図6に示す。図6
において直線Aは、図8に示すように例えばショットキ
イダイオードとMOSFETとの直列接続よりなる2次
スイッチ部における電流と電圧降下との関係を示し、直
線Bは図4に示すように2つのMOSFETよりなる2
次スイッチ部における電流と電圧降下との関係を示す。
また、直線C、Dはそれぞれ1個のショットキイダイオ
ード及び1個のMOSFETの電流と電圧降下との関係
を示す。尚、図6のグラフにおいてはMOSFETの温
度があまり高くない場合を示す。図示するよう本実施例
の電源装置の特性を示す直線Bの電圧降下は、従来の電
源装置の2次スイッチ部の特性を示す直線Aの電圧降下
よりもかなり低く、本実施例の2次スイッチ部における
電力消費を大幅に減少させることができる。例えば使用
される電流値30Aを例にとれば、直線Aと直線Bは電
圧降下において0.23Vの差があり、従って、本実施
例にあっては2次スイッチ部のオン時比率を0.33と
すると消費電力を約2.3Wも節約できることが判明し
た。
FIG. 6 shows the relationship between the current and the voltage drop in the secondary switch section shown in FIGS. 4 and 8. Figure 6
In FIG. 8, a straight line A shows the relationship between the current and the voltage drop in the secondary switch section formed by connecting a Schottky diode and a MOSFET in series as shown in FIG. 8, and a straight line B shows two MOSFETs as shown in FIG. Consists of 2
The relationship between the current and the voltage drop in the next switch section is shown.
Further, the straight lines C and D show the relationship between the current and the voltage drop of one Schottky diode and one MOSFET, respectively. The graph of FIG. 6 shows the case where the temperature of the MOSFET is not so high. As shown in the figure, the voltage drop of the straight line B showing the characteristic of the power supply device of the present embodiment is considerably lower than the voltage drop of the straight line A showing the characteristic of the secondary switch part of the conventional power supply device, and the secondary switch of the present embodiment. The power consumption in the section can be reduced significantly. For example, when the current value 30A used is taken as an example, the straight line A and the straight line B have a difference in voltage drop of 0.23 V. Therefore, in the present embodiment, the on-time ratio of the secondary switch unit is 0. It has been found that a power consumption of 33 can save about 2.3 W.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスイッチ
ング電源装置によれば次のような優れた作用効果を発揮
することができる。所定のスイッチング周波数でパルス
幅変調制御のできるゼロ電圧スイッチを実現することが
でき、しかも等価寄生ダイオードをなくしたことで余分
な素子を設ける必要がなくなり、消費電力を大幅に削除
することができ、高周波化及び高効率化を達成すること
ができる。
As described above, according to the switching power supply device of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. It is possible to realize a zero-voltage switch that can perform pulse width modulation control at a predetermined switching frequency, and since the equivalent parasitic diode has been eliminated, it is not necessary to provide an extra element, and power consumption can be drastically reduced. Higher frequency and higher efficiency can be achieved.

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

【図1】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施例
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention.

【図2】図1に示すスイッチング電源装置の変形例を示
す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a modified example of the switching power supply device shown in FIG.

【図3】図1に示すスイッチング電源装置の他の変形例
を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another modification of the switching power supply device shown in FIG.

【図4】本発明のスイッチング電源装置の他の実施例を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply device of the present invention.

【図5】本発明のスイッチング電源装置の更に他の実施
例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply device of the present invention.

【図6】本発明の装置と従来の装置とを比較するために
2次スイッチ部の電流と電圧降下との関係を示すグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a current and a voltage drop of a secondary switch unit for comparing the device of the present invention with a conventional device.

【図7】従来のスイッチング電源装置の一例を示す回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional switching power supply device.

【図8】従来のスイッチング電源装置の他の一例を示す
回路図でる。
FIG. 8 is a circuit diagram showing another example of a conventional switching power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 トランス 4 1次巻線 8 主スイッチ部 10 2次巻線 30 1次側制御回路 32 2次側制御回路 40 整流回路 42 平滑回路 44 2次スイッチ部 46 バイポーラトランジスタ 48 IGBT 50 SIT 52、54 MOSFET 52A、54A 寄生ダイオード 60 可飽和リアクトル 2 transformer 4 primary winding 8 main switch section 10 secondary winding 30 primary side control circuit 32 secondary side control circuit 40 rectifier circuit 42 smoothing circuit 44 secondary switch section 46 bipolar transistor 48 IGBT 50 SIT 52, 54 MOSFET 52A, 54A Parasitic diode 60 Saturable reactor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の時比率でオン・オフされる主スイ
ッチ部に接続された1次巻線を有するトランスと、前記
トランスの2次巻線に接続される2次スイッチ部を含む
整流回路と、前記整流回路に接続される平滑回路と、前
記平滑回路の出力に基づいて前記2次スイッチ部のオン
・オフを制御する2次側制御回路とを有するスイッチン
グ装置において、前記2次スイッチ部は、これに等価寄
生ダイオードを含まないようにスイッチ素子により形成
されることを特徴とするスイッチング電源装置。
1. A rectifier circuit including a transformer having a primary winding connected to a main switch portion which is turned on and off at a predetermined duty ratio, and a secondary switch portion connected to a secondary winding of the transformer. And a smoothing circuit connected to the rectifier circuit, and a secondary-side control circuit that controls ON / OFF of the secondary switch unit based on the output of the smoothing circuit. Is a switching power supply device characterized by being formed by a switching element so as not to include an equivalent parasitic diode.
【請求項2】 前記2次スイッチ部は、寄生ダイオード
を含まないスイッチ素子により形成されることを特徴と
する請求項1記載のスイッチング電源装置。
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the secondary switch unit is formed of a switch element that does not include a parasitic diode.
【請求項3】 前記2次スイッチ部は、寄生ダイオード
を含む2つのスイッチ素子を相互に逆方向に直列接続し
てなることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電
源装置。
3. The switching power supply device according to claim 1, wherein the secondary switch unit is formed by connecting two switch elements including a parasitic diode in series in mutually opposite directions.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129288A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-06 シャープ株式会社 Synchronous rectification circuit and switching power source device comprising same

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