JPH0965650A - DC-DC converter - Google Patents
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- JPH0965650A JPH0965650A JP7219943A JP21994395A JPH0965650A JP H0965650 A JPH0965650 A JP H0965650A JP 7219943 A JP7219943 A JP 7219943A JP 21994395 A JP21994395 A JP 21994395A JP H0965650 A JPH0965650 A JP H0965650A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少ない部品数で、非常に簡潔な二次側制御回路
を構成し、特別な電源を付加しなくても起動・動作でき
るようにしたDC−DCコンバータを提供することを目
的とする。
【解決手段】整流素子5の整流電流を阻止する向きに挿
入された出力制御用MOSFET4と、出力制御用MO
SFET4のゲートとトランス2の二次側巻線との間に
挿入された第1のスイッチ11と、出力制御用MOSF
ET4のゲートとソースとの間に挿入された第2のスイ
ッチ12と、トランス2の二次側巻線電圧が整流素子5
に整流電流を流す極性に変化した時、第1のスイッチ1
1をオンにするエッジ検出回路10と、DC−DCコン
バータの出力電圧が一定の設定値を超えた時、第2のス
イッチ12をオンにする出力電圧検出回路8を設ける。
(57) [PROBLEMS] To provide a DC-DC converter which has a very simple secondary side control circuit with a small number of parts and can be started and operated without adding a special power source. The purpose is to SOLUTION: An output control MOSFET 4 inserted in a direction to block a rectified current of a rectifying element 5, and an output control MO.
A first switch 11 inserted between the gate of the SFET 4 and the secondary winding of the transformer 2 and an output control MOSF
The second switch 12 inserted between the gate and the source of the ET4 and the voltage of the secondary winding of the transformer 2 become the rectifying element 5
The first switch 1
An edge detection circuit 10 for turning on 1 and an output voltage detection circuit 8 for turning on the second switch 12 when the output voltage of the DC-DC converter exceeds a certain set value are provided.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスの二次側
で、出力電圧を制御する回路を有するDC−DCコンバ
ータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter having a circuit for controlling an output voltage on the secondary side of a transformer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のDC−DCコンバータの構成例を
図4に示す。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a configuration example of a conventional DC-DC converter.
【0003】図4において、1は主スイッチ、2はトラ
ンス、3は主スイッチ制御回路、4は出力制御用MOS
FET、5は整流素子、6は転流素子、7は平滑回路、
8は出力電圧検出回路、30は一次−二次同期信号伝達
手段、31はパルス幅変調回路、32は駆動回路、33
は二次側起動回路である。In FIG. 4, 1 is a main switch, 2 is a transformer, 3 is a main switch control circuit, and 4 is an output control MOS.
FET, 5 is a rectifying element, 6 is a commutation element, 7 is a smoothing circuit,
8 is an output voltage detection circuit, 30 is a primary-secondary synchronization signal transmission means, 31 is a pulse width modulation circuit, 32 is a drive circuit, 33
Is a secondary side starting circuit.
【0004】このDC−DCコンバータの回路動作は以
下のようになる。一次側の主スイッチ1は一定の周期で
オン、オフを繰り返し、入力電圧から電圧変換された交
流電圧をトランス2の二次側に発生させる。出力制御用
MOSFET4がオンであれば、整流素子5に整流電流
が流れる。主スイッチ1のオンとオフに応じて、整流素
子5と転流素子6とに交互に電流が流れ、平滑回路7に
よって平滑化されて電流が出力される。主スイッチ1が
オンしている期間内に、出力制御用MOSFET4のオ
ン期間を調整することで整流電流を制限し、コンバータ
の出力電圧を制御することができる。この制御を実現す
るために、出力電圧検出回路8によって出力電圧を監視
し、パルス幅変調回路31と駆動回路32によって出力
制御用MOSFET4のオン期間を変調し、出力電圧を
一定に保つ。一次側の主スイッチ1と同期を取るため
に、パルス幅変調回路31には、一次−二次同期信号伝
達手段30を用いて同期信号を入力する。さらに、コン
バータ起動時には二次側には電圧が発生していないの
で、二次側起動回路33により、パルス幅変調回路3
1、駆動回路32等の二次側制御回路を動作させるため
の電圧を供給し、二次側制御回路をスタートアップさせ
る。The circuit operation of this DC-DC converter is as follows. The main switch 1 on the primary side is repeatedly turned on and off at a constant cycle to generate an AC voltage, which is a voltage converted from an input voltage, on the secondary side of the transformer 2. When the output control MOSFET 4 is on, a rectified current flows through the rectifying element 5. A current alternately flows through the rectifying element 5 and the commutation element 6 depending on whether the main switch 1 is turned on or off, and is smoothed by the smoothing circuit 7 to output the current. The output voltage of the converter can be controlled by limiting the rectification current by adjusting the ON period of the output control MOSFET 4 while the main switch 1 is ON. In order to realize this control, the output voltage detection circuit 8 monitors the output voltage, the pulse width modulation circuit 31 and the drive circuit 32 modulate the ON period of the output control MOSFET 4, and the output voltage is kept constant. In order to synchronize with the main switch 1 on the primary side, a synchronization signal is input to the pulse width modulation circuit 31 using the primary-secondary synchronization signal transmission means 30. Further, since no voltage is generated on the secondary side when the converter is started, the secondary side starting circuit 33 causes the pulse width modulation circuit 3 to operate.
1. A voltage for operating the secondary side control circuit such as the drive circuit 32 is supplied to start up the secondary side control circuit.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のDC−DCコンバータにおいては、二次側制御回路
の回路規模が大きくなり、部品数が増大すること、制御
回路の消費電流が増大すること、また起動時の二次側制
御回路の動作電圧を確保することが難しいこと等の欠点
を持っていた。However, in such a conventional DC-DC converter, the circuit size of the secondary side control circuit becomes large, the number of parts increases, and the current consumption of the control circuit increases. In addition, it is difficult to secure the operating voltage of the secondary side control circuit at the time of startup.
【0006】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、少ない部品数で、非常に簡潔な二次側制御
回路を構成し、特別な電源を付加しなくても起動・動作
できるようにすることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and constitutes a very simple secondary side control circuit with a small number of parts and can be started and operated without adding a special power source. The purpose is to do so.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】主スイッチと、主スイッ
チ制御回路と、トランスと、整流素子と、転流素子と、
平滑回路とを具備するDC−DCコンバータにおいて、
整流素子の整流電流を阻止する向きに挿入された出力制
御用MOSFETと、上記出力制御用MOSFETのゲ
ートと上記トランスの二次側巻線との間に挿入された第
1のスイッチと、上記出力制御用MOSFETのゲート
とソースとの間に挿入された第2のスイッチと、上記ト
ランスの二次側巻線電圧が上記整流素子に整流電流を流
す極性に変化した時、上記第1のスイッチをオンにする
エッジ検出回路と、上記DC−DCコンバータの出力電
圧が一定の設定値を超えた時、上記第2のスイッチをオ
ンにする出力電圧検出回路を設ける。A main switch, a main switch control circuit, a transformer, a rectifying element, a commutation element,
In a DC-DC converter including a smoothing circuit,
An output control MOSFET inserted in a direction to block the rectified current of the rectifying element, a first switch inserted between the gate of the output control MOSFET and the secondary winding of the transformer, and the output The second switch inserted between the gate and the source of the control MOSFET and the first switch when the secondary winding voltage of the transformer is changed to a polarity that allows a rectified current to flow through the rectifying element. An edge detection circuit that turns on and an output voltage detection circuit that turns on the second switch when the output voltage of the DC-DC converter exceeds a certain set value are provided.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】図1は本発明によるDC−DCコ
ンバータの構成を示す図である。図1において、1は主
スイッチ、2はトランス、3は主スイッチ制御回路、4
は整流素子5の整流電流を阻止する向きに挿入された出
力制御用MOSFET、6は転流素子、7は平滑回路、
8は出力電圧検出回路、10はトランス2の二次側巻線
電圧の変化を検出するエッジ検出回路、11は出力制御
用MOSFET4のゲートとトランス2の二次側巻線と
の間に挿入された第1のスイッチ、12は出力制御用M
OSFET4のゲートとソースとの間に挿入された第2
のスイッチである。1 is a diagram showing the configuration of a DC-DC converter according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a main switch, 2 is a transformer, 3 is a main switch control circuit, 4
Is an output control MOSFET inserted in a direction to block the rectified current of the rectifying element 5, 6 is a commutation element, 7 is a smoothing circuit,
Reference numeral 8 is an output voltage detection circuit, 10 is an edge detection circuit for detecting a change in the secondary winding voltage of the transformer 2, 11 is inserted between the gate of the output control MOSFET 4 and the secondary winding of the transformer 2. 1st switch, 12 is M for output control
The second inserted between the gate and the source of the OSFET4
Switch.
【0009】図1において、トランス2の二次側電圧に
よって、出力制御用MOSFET4のゲート容量の充電
及び放電が行われる。ゲート容量が放電された状態では
出力制御用MOSFET4はオフであり、整流素子5に
整流電流は流れない。逆に充電されると出力制御用MO
SFET4はオンとなり、整流素子5を通って整流電流
が流れる。出力制御用MOSFET4をターンオンさせ
るためにゲート容量を充電する電流は、トランス2の二
次側巻線電圧が整流電流が流れる向きに変化した時に、
エッジ検出回路10により第1のスイッチ11がオンと
なり、二次側巻線から第1のスイッチ11を経由して流
れるため、出力制御用MOSFET4のターンオンは二
次側巻線電流の変化に同期して行われる。一方、出力制
御用MOSFET4のターンオフはDC−DCコンバー
タの出力電圧によって変化する。DC−DCコンバータ
の起動時を含め、DC−DCコンバータの出力電圧が低
い場合、第2のスイッチ12はオフのままで、ゲート容
量が放電することなく出力制御用MOSFET4はオン
状態を維持し、整流電流が阻止されることがなく、DC
−DCコンバータの出力電圧は上昇する。DC−DCコ
ンバータの出力電圧が大きくなり、出力電圧検出回路8
の検出電圧値を越えると、第2のスイッチ12がオンに
なり、出力制御用MOSFET4のゲート容量が放電さ
れ、出力制御用MOSFET4はターンオフする。整流
電流が流れている途中で出力制御用MOSFET4がタ
ーンオフすることにより、整流電流が阻止され、出力電
圧は上昇から減少に転じる。その後トランス2の二次側
巻線電圧の極性が反転し、さらに再びトランス2の二次
側巻線電圧が整流電流が流れる向きに変化した時に、エ
ッジ検出回路10により第1のスイッチ11がオンとな
り、二次側巻線の電圧で出力制御用MOSFET4のゲ
ート容量が充電されて出力制御用MOSFET4がター
ンオンする。すると整流電流が流れ、DC−DCコンバ
ータの出力電圧は上昇する。そして出力電圧検出回路8
により検出電圧値を越えると、再び出力制御用MOSF
ET4が整流電流を阻止する。このように整流電流の時
比率(1周期あたりの電流の流れる比率)が制御され、
DC−DCコンバータ出力電圧がほぼ検出電圧値になる
ように定電圧制御が行われる。In FIG. 1, the secondary side voltage of the transformer 2 charges and discharges the gate capacitance of the output control MOSFET 4. When the gate capacitance is discharged, the output control MOSFET 4 is off, and no rectified current flows through the rectifying element 5. On the contrary, when it is charged, the output control MO
The SFET 4 is turned on, and a rectification current flows through the rectification element 5. The current that charges the gate capacitance in order to turn on the output control MOSFET 4 is changed when the voltage of the secondary winding of the transformer 2 changes in the direction in which the rectified current flows.
Since the first switch 11 is turned on by the edge detection circuit 10 and flows from the secondary winding through the first switch 11, the turn-on of the output control MOSFET 4 is synchronized with the change in the secondary winding current. Is done. On the other hand, the turn-off of the output control MOSFET 4 changes depending on the output voltage of the DC-DC converter. When the output voltage of the DC-DC converter is low, including when the DC-DC converter is activated, the second switch 12 remains off and the output control MOSFET 4 maintains the on state without discharging the gate capacitance. DC is not blocked by rectified current
-The output voltage of the DC converter rises. The output voltage of the DC-DC converter increases, and the output voltage detection circuit 8
2 exceeds the detection voltage value, the second switch 12 is turned on, the gate capacitance of the output control MOSFET 4 is discharged, and the output control MOSFET 4 is turned off. The output control MOSFET 4 is turned off while the rectified current is flowing, so that the rectified current is blocked and the output voltage changes from rising to decreasing. After that, when the polarity of the secondary winding voltage of the transformer 2 is reversed and the secondary winding voltage of the transformer 2 is changed again to the direction in which the rectified current flows, the edge detection circuit 10 turns on the first switch 11. Then, the gate capacitance of the output control MOSFET 4 is charged by the voltage of the secondary winding, and the output control MOSFET 4 is turned on. Then, a rectified current flows and the output voltage of the DC-DC converter rises. And the output voltage detection circuit 8
When the voltage exceeds the detection voltage, the output control MOSF
ET4 blocks the rectified current. In this way, the time ratio of the rectified current (the ratio of the current flowing per cycle) is controlled,
Constant voltage control is performed so that the output voltage of the DC-DC converter is almost the detected voltage value.
【0010】図2は回路の動作の概要を説明する図であ
る。主スイッチ1がオンの期間、トランス2の二次側巻
線には、図1の黒丸で示した端子の側を正極性とする電
圧が発生し、主スイッチ1がオフの期間には二次巻線に
逆極性の負の電圧が発生する。二次巻線に正の電圧が発
生している期間中、出力制御用MOSFET4がオンで
あれば整流素子5と出力制御用MOSFET4に整流電
流が流れる。整流電流が流れない間は、転流電流として
転流素子6に電流が流れる。すなわち、整流素子5と転
流素子6には交互に電流が流れる。電流は平滑回路7に
入り、平滑化された電圧が出力される。FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the operation of the circuit. While the main switch 1 is on, a voltage having a positive polarity on the side of the terminal indicated by the black circle in FIG. 1 is generated in the secondary winding of the transformer 2, and while the main switch 1 is off, the secondary voltage is generated. A negative voltage of opposite polarity is generated in the winding. During a period in which a positive voltage is generated in the secondary winding, if the output control MOSFET 4 is on, a rectified current flows through the rectifying element 5 and the output control MOSFET 4. While the rectified current does not flow, a current flows as a commutation current in the commutation element 6. That is, current flows through the rectifying element 5 and the commutation element 6 alternately. The current enters the smoothing circuit 7, and the smoothed voltage is output.
【0011】実施の形態では出力制御用MOSFET4
にnチャネル形MOSFETを用いているので、出力制
御用MOSFET4のソースを基準としたゲートの電圧
が、しきい値電圧以下では出力制御用MOSFET4は
オフ、しきい値電圧以上では出力制御用MOSFET4
はオンとなる。出力制御用MOSFET4のゲート・ソ
ース間にはゲート容量が存在するので、出力制御用MO
SFET4をターンオンさせるためにはゲート容量を充
電し、ターンオフするにはゲート容量を放電させる必要
がある。二次側巻線電圧が正に変化したとき、この変化
をエッジ検出回路10で検出して、図2に示したように
第1のスイッチ11をオンとし、第1のスイッチ11を
通して出力制御用MOSFETのゲート容量を充電する
ことにより、主スイッチ1のターンオンに同期して出力
制御用MOSFET4をターンオンさせることができ
る。一方、出力制御用MOSFET4のターンオフは、
DC−DCコンバータ出力電圧が出力電圧検出回路8の
検出電圧値を越えたときに行われる。すなわち、出力電
圧検出回路8によりDC−DCコンバータ出力電圧が検
出電圧を越えたことを検出すると、図2に示したよう
に、第2のスイッチ12がオンとなり、出力制御用MO
SFET4のゲート容量が放電されて、ターンオフす
る。In the embodiment, the output control MOSFET 4 is used.
Since the n-channel MOSFET is used for the output control MOSFET 4, the output control MOSFET 4 is turned off when the gate voltage with respect to the source of the output control MOSFET 4 is equal to or lower than the threshold voltage, and the output control MOSFET 4 when the gate voltage is equal to or higher than the threshold voltage.
Turns on. Since there is a gate capacitance between the gate and the source of the output control MOSFET 4, the output control MO
To turn on the SFET 4, it is necessary to charge the gate capacitance and to turn off the SFET 4, it is necessary to discharge the gate capacitance. When the secondary winding voltage changes positively, this change is detected by the edge detection circuit 10, the first switch 11 is turned on as shown in FIG. 2, and output control is performed through the first switch 11. By charging the gate capacitance of the MOSFET, the output control MOSFET 4 can be turned on in synchronization with the turn-on of the main switch 1. On the other hand, the turn-off of the output control MOSFET 4 is
It is performed when the output voltage of the DC-DC converter exceeds the detection voltage value of the output voltage detection circuit 8. That is, when the output voltage detection circuit 8 detects that the DC-DC converter output voltage exceeds the detection voltage, the second switch 12 is turned on as shown in FIG.
The gate capacitance of SFET4 is discharged and turned off.
【0012】出力電圧の制御は次のように行われる。出
力電圧が所定の検出電圧値よりも低い場合、第2のスイ
ッチ12はオフ状態で、出力制御用MOSFET4はオ
ン状態を維持する。よって主スイッチ1のオンに同期し
て整流電流が流れる。こうして主スイッチ1のオン期間
全部を用いてエネルギーが出力へ伝えられ、出力電圧が
上昇する。出力電圧が高くなると、整流電流が流れてい
る期間中に、DC−DCコンバータ出力電圧が出力電圧
検出回路8の検出電圧値を越えるようになる。すると出
力制御用MOSFET4がターンオフし、図2の整流電
流波形に示したように、主スイッチ1のオン期間の途中
で整流電流が阻止されるようになる。図2の出力電圧波
形に示したように、整流電流が流れる期間にDC−DC
コンバータの出力電圧が上昇し、整流電流が流れていな
い期間にDC−DCコンバータの出力電圧が低下して、
出力電圧が検出電圧値に保たれる。The output voltage is controlled as follows. When the output voltage is lower than the predetermined detection voltage value, the second switch 12 is off and the output control MOSFET 4 is on. Therefore, the rectified current flows in synchronization with the turning on of the main switch 1. In this way, energy is transmitted to the output using the entire ON period of the main switch 1, and the output voltage rises. When the output voltage becomes high, the DC-DC converter output voltage exceeds the detection voltage value of the output voltage detection circuit 8 during the period when the rectified current is flowing. Then, the output control MOSFET 4 is turned off, and the rectified current is blocked in the middle of the ON period of the main switch 1, as shown in the rectified current waveform of FIG. As shown in the output voltage waveform of FIG. 2, during the period when the rectified current flows, DC-DC
The output voltage of the converter rises, and the output voltage of the DC-DC converter falls while the rectified current is not flowing,
The output voltage is maintained at the detected voltage value.
【0013】以上のように、従来は回路規模の大きな制
御回路が必要であったDC−DCコンバータの二次側制
御回路が、簡潔な回路で、しかも特別な起動回路を必要
とせずに構成できる。As described above, the secondary side control circuit of the DC-DC converter, which has conventionally required a control circuit having a large circuit scale, can be constructed with a simple circuit without requiring a special starting circuit. .
【0014】[0014]
【実施例】図3は本発明によるDC−DCコンバータの
具体的な実施例である。図3において、1は主スイッ
チ、2はトランス、3は主スイッチ制御回路、4は出力
制御用MOSFET、5は整流素子、6は転流素子、7
は平滑回路、8は出力電圧検出回路、10はエッジ検出
回路、11は第1のスイッチ、12は第2のスイッチ、
21は抵抗、22はコンデンサ、23はダイオード、2
4はシャントレギュレータ、25、26は抵抗、27は
トランジスタである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 shows a concrete embodiment of a DC-DC converter according to the present invention. In FIG. 3, 1 is a main switch, 2 is a transformer, 3 is a main switch control circuit, 4 is an output control MOSFET, 5 is a rectifying element, 6 is a commutation element, and 7
Is a smoothing circuit, 8 is an output voltage detection circuit, 10 is an edge detection circuit, 11 is a first switch, 12 is a second switch,
21 is a resistor, 22 is a capacitor, 23 is a diode, 2
Reference numeral 4 is a shunt regulator, 25 and 26 are resistors, and 27 is a transistor.
【0015】第1のスイッチ11はpnpトランジス
タ、第2のスイッチ12はnpnトランジスタで実現さ
れている。整流素子5及び転流素子6にはダイオードを
用いている。The first switch 11 is realized by a pnp transistor, and the second switch 12 is realized by an npn transistor. Diodes are used for the rectifying element 5 and the commutation element 6.
【0016】出力電圧検出回路8はシャントレギュレー
タ24、抵抗25、抵抗26、トランジスタ27で構成
されている。シャントレギュレータ24は、その入力端
子電圧と、シャントレギュレータ24に内蔵した基準電
圧とを比較し、差電圧を増幅して、入力端子電圧が大き
いほど、大きな電流をその出力端子から引き込むように
動作する素子である。抵抗25と抵抗26とで出力電圧
を分割した電圧が、シャントレギュレータ24に入力さ
れる。この抵抗分割した電圧値が、シャントレギュレー
タ24の基準電圧と比較・増幅され、シャントレギュレ
ータ24の出力電流となる。例えば、シャントレギュレ
ータ24の基準電圧が2.5Vの場合、出力電圧検出回
路8の検出電圧値を5Vとするには、抵抗25と抵抗2
6の抵抗値の比率を1:1とすればよい。シャントレギ
ュレータ24の出力が、トランジスタ27のベース電流
となる。この電流はトランジスタ27でさらに電流増幅
され、第2のスイッチ12であるnpnトランジスタの
ベース電流となる。整流素子5に整流電流が流れている
間に、DC−DCコンバータの出力電圧が、抵抗25、
26で設定された検出電圧値を越えると、シャントレギ
ュレータ24の出力電流が増加し、トランジスタ27が
電流増幅して、第2のスイッチ12であるnpnトラン
ジスタが導通し、出力制御用MOSFET4のゲート容
量を放電してターンオフさせる。こうして整流電流が流
れている途中で阻止させられる。The output voltage detection circuit 8 comprises a shunt regulator 24, a resistor 25, a resistor 26, and a transistor 27. The shunt regulator 24 compares its input terminal voltage with a reference voltage built into the shunt regulator 24, amplifies the difference voltage, and operates so that a larger input terminal voltage draws a larger current from its output terminal. It is an element. A voltage obtained by dividing the output voltage by the resistor 25 and the resistor 26 is input to the shunt regulator 24. This resistance-divided voltage value is compared and amplified with the reference voltage of the shunt regulator 24, and becomes the output current of the shunt regulator 24. For example, when the reference voltage of the shunt regulator 24 is 2.5V, in order to set the detection voltage value of the output voltage detection circuit 8 to 5V, the resistor 25 and the resistor 2 are used.
The resistance value ratio of 6 may be 1: 1. The output of the shunt regulator 24 becomes the base current of the transistor 27. This current is further amplified by the transistor 27 and becomes the base current of the npn transistor which is the second switch 12. While the rectifying current is flowing through the rectifying element 5, the output voltage of the DC-DC converter is the resistance 25,
When the detected voltage value set by 26 is exceeded, the output current of the shunt regulator 24 increases, the transistor 27 current-amplifies, the npn transistor which is the second switch 12 becomes conductive, and the gate capacitance of the output control MOSFET 4 is increased. Discharge and turn off. In this way, the rectified current is blocked while flowing.
【0017】エッジ検出回路10は抵抗21、コンデン
サ22、ダイオード23で構成され、このエッジ検出回
路10に第1のスイッチ11であるpnpトランジスタ
のベースが接続されている。トランス2の二次側巻線電
圧に応じて、コンデンサ22の充電・放電が行われる。
黒丸で示した端子が高電位となる向きに二次側巻線電圧
が変化すると、コンデンサ22の充電電流が、第1のス
イッチ11であるpnpトランジスタのエミッタ・ベー
ス間と抵抗21を通して流れる。コンデンサの充電が終
了すると電流は停止する。この電流は第1のスイッチ1
1であるpnpトランジスタのベース電流となり、ベー
ス電流が流れている間第1のスイッチ11がオンとなっ
て、出力制御用MOSFET4のゲート容量を充電する
電流が流れ、出力制御用MOSFET4がターンオンす
る。トランス2の二次側巻線電圧の極性が反転すると、
コンデンサ22はダイオード23を通して速やかに放電
される。このとき第1のスイッチ11はオフである。The edge detection circuit 10 is composed of a resistor 21, a capacitor 22 and a diode 23, and the base of a pnp transistor which is the first switch 11 is connected to the edge detection circuit 10. The capacitor 22 is charged and discharged according to the secondary winding voltage of the transformer 2.
When the secondary winding voltage changes so that the terminal indicated by the black circle becomes high potential, the charging current of the capacitor 22 flows between the emitter and base of the pnp transistor which is the first switch 11 and the resistor 21. The current stops when the capacitor is charged. This current is the first switch 1
It becomes the base current of the pnp transistor which is 1, the first switch 11 is turned on while the base current is flowing, a current for charging the gate capacitance of the output controlling MOSFET 4 flows, and the output controlling MOSFET 4 is turned on. When the polarity of the secondary winding voltage of the transformer 2 is reversed,
The capacitor 22 is quickly discharged through the diode 23. At this time, the first switch 11 is off.
【0018】図3の回路の動作は、以下のようになる。The operation of the circuit of FIG. 3 is as follows.
【0019】第1のスイッチ11は、既に説明したよう
にトランス2の二次側巻線電圧の変化のたびにオンとな
り、そのとき出力制御用MOSFET4がオフ状態であ
ればターンオンし、オン状態であればその状態を維持す
る。As described above, the first switch 11 is turned on every time the secondary winding voltage of the transformer 2 changes, and if the output control MOSFET 4 is in the off state at that time, it is turned on and in the on state. If so, maintain that state.
【0020】出力電圧が出力電圧検出回路8の検出値よ
りも十分低い場合、シャントレギュレータ24の出力に
は電流が流れず、トランジスタ27にも電流が流れず、
第2のスイッチ12はオフのままである。よって出力制
御用MOSFET4がターンオフされることなくオン状
態を維持し、主スイッチのオン、オフに同期して整流素
子5により整流動作が行われる。DC−DCコンバータ
の起動時、コンバータ出力電圧が0の場合も、上記の動
作によって、主スイッチ1のオン期間のほぼ全期間を使
って整流電流が流れ、エネルギーをコンバータ出力に伝
えることができ、出力電圧が立ち上がることができる。
このように、特に起動のための回路などは必要としな
い。When the output voltage is sufficiently lower than the detection value of the output voltage detection circuit 8, no current flows in the output of the shunt regulator 24, and no current flows in the transistor 27.
The second switch 12 remains off. Therefore, the output control MOSFET 4 is maintained in the ON state without being turned off, and the rectifying operation is performed by the rectifying element 5 in synchronization with the ON / OFF of the main switch. Even when the converter output voltage is 0 when the DC-DC converter is started, the above operation causes a rectified current to flow through almost the entire ON period of the main switch 1, and energy can be transmitted to the converter output. The output voltage can rise.
In this way, a circuit for starting is not particularly required.
【0021】出力電圧が出力電圧検出回路8の検出電圧
値を越えると、シャントレギュレータ24がトランジス
タ27のベース電流を供給し、増幅されたコレクタ電流
が第2のスイッチ12をオンとする。第2のスイッチ1
2が出力制御用MOSFET4のゲート容量を放電し、
出力制御用MOSFET4がターンオフする。出力制御
用MOSFET4がオフとなることで、整流電流が阻止
され、コンバータ出力電圧は低下を始める。When the output voltage exceeds the detection voltage value of the output voltage detection circuit 8, the shunt regulator 24 supplies the base current of the transistor 27, and the amplified collector current turns on the second switch 12. Second switch 1
2 discharges the gate capacitance of the output control MOSFET 4,
The output control MOSFET 4 is turned off. When the output control MOSFET 4 is turned off, the rectified current is blocked and the converter output voltage starts to drop.
【0022】主スイッチ1がオフ状態になるとトランス
2の二次側巻線電圧の極性が負になり、その後主スイッ
チ1がオンになるとトランス2の二次側巻線電圧の極性
は正に変化する。すると第1のスイッチ11がオンする
ことによって出力制御用MOSFET4がターンオン
し、整流電流が流れる。整流電流が流れるとコンバータ
出力電圧は上昇し、検出電圧値を越えると、既に説明し
たように出力制御用MOSFET4がターンオフして整
流電流を阻止する。以上のような動作で、コンバータ出
力電圧が一定値に保たれる。When the main switch 1 is turned off, the polarity of the secondary winding voltage of the transformer 2 becomes negative, and when the main switch 1 is turned on thereafter, the polarity of the secondary winding voltage of the transformer 2 changes to positive. To do. Then, the first switch 11 is turned on, the output control MOSFET 4 is turned on, and a rectified current flows. When the rectified current flows, the converter output voltage rises, and when it exceeds the detected voltage value, the output control MOSFET 4 is turned off to block the rectified current, as already described. With the above operation, the converter output voltage is maintained at a constant value.
【0023】このような回路構成になっているから、簡
潔な回路で、特別な起動回路を必要とせずに、トランス
の二次側でDC−DCコンバータの出力電圧を制御する
ことができる。この結果、回路の簡素化、制御系の高速
化、二次側回路を複数用いた多出力コンバータを容易に
実現できること、等の効果がある。With such a circuit configuration, it is possible to control the output voltage of the DC-DC converter on the secondary side of the transformer with a simple circuit without requiring a special starting circuit. As a result, there are effects such as simplification of the circuit, speedup of the control system, and easy realization of a multi-output converter using a plurality of secondary side circuits.
【0024】以上述べた本発明によるDC−DCコンバ
ータの二次側制御回路は、nチャネル形MOSFETを
pチャネル形にする等の、半導体素子の極性を反転させ
た回路でも、同様の動作を行うことができる。さらに、
整流素子5や転流素子6を、ダイオードではなく、導通
損失を低減できるMOSFETに置き換えた場合も、同
様の回路が構成され効果を上げることができる。また、
一次側の回路は、実施例に示した主スイッチ1個の回路
構成に限定するものではなく、スイッチを複数使用す
る、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、さらにソ
フトスイッチ、アクティブクランプ等のスイッチング方
式を用いた他の回路形式においても、同様に本発明を実
施し、効果を得ることができる。The secondary side control circuit of the DC-DC converter according to the present invention described above performs the same operation even in a circuit in which the polarity of the semiconductor element is inverted, such as an n-channel MOSFET being a p-channel type. be able to. further,
Even when the rectifying element 5 and the commutation element 6 are replaced by MOSFETs that can reduce conduction loss instead of diodes, similar circuits are formed and the effect can be improved. Also,
The circuit on the primary side is not limited to the circuit configuration of one main switch shown in the embodiment, and a push-pull method, a half-bridge method, a soft switch, an active clamp, or another switching method using a plurality of switches is used. The present invention can be similarly implemented and effects can be obtained in other circuit forms used.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明によるDC−DCコンバータは、
出力制御用MOSFETのゲート容量の充電と放電を行
う2つのスイッチを備え、出力制御用MOSFETを、
トランスの二次側巻線電圧の変化に同期してターンオン
し、DC−DCコンバータの出力電圧が検出電圧値を超
えるとターンオフさせ、整流電流をパルス幅変調させて
出力電圧を制御するように構成したので、少ない部品数
で非常に簡潔な二次側制御回路が構成され、しかも、コ
ンバータの起動のために特別な起動回路を必要としない
という大きな利点を有する。The DC-DC converter according to the present invention is
The output control MOSFET is equipped with two switches for charging and discharging the gate capacitance of the output control MOSFET.
It is configured to turn on in synchronization with the change of the secondary winding voltage of the transformer, turn off when the output voltage of the DC-DC converter exceeds the detection voltage value, and modulate the pulse width of the rectified current to control the output voltage. As a result, a very simple secondary side control circuit is constructed with a small number of parts, and there is a great advantage that no special starting circuit is required for starting the converter.
【図1】本発明によるDC−DCコンバータの構成図で
あるFIG. 1 is a configuration diagram of a DC-DC converter according to the present invention.
【図2】回路動作説明概略図であるFIG. 2 is a schematic diagram illustrating a circuit operation.
【図3】本発明によるDC−DCコンバータの実施例で
あるFIG. 3 is an embodiment of a DC-DC converter according to the present invention.
【図4】従来のDC−DCコンバータの構成例であるFIG. 4 is a configuration example of a conventional DC-DC converter.
1…主スイッチ 2…トランス 3…主スイッチ制御回路 4…出力制御用MOS
FET 5…整流素子 6…転流素子 7…平滑回路 8…出力電圧検出回路 10…エッジ検出回路 11…第1のスイッチ 12…第2のスイッチ 21…抵抗 22…コンデンサ 23…ダイオード 24…シャントレギュレータ 25…抵抗 26…抵抗 27…トランジスタ 30…一次−二次同期信号伝達手段 31…パルス幅変調回路 32…駆動回路 33…二次側起動回路1 ... Main switch 2 ... Transformer 3 ... Main switch control circuit 4 ... Output control MOS
FET 5 ... Rectifying element 6 ... Commutation element 7 ... Smoothing circuit 8 ... Output voltage detection circuit 10 ... Edge detection circuit 11 ... First switch 12 ... Second switch 21 ... Resistor 22 ... Capacitor 23 ... Diode 24 ... Shunt regulator 25 ... Resistor 26 ... Resistor 27 ... Transistor 30 ... Primary-Secondary Synchronous Signal Transmission Means 31 ... Pulse Width Modulation Circuit 32 ... Drive Circuit 33 ... Secondary Side Starting Circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/732 9561−5K H03K 17/73 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H03K 17/732 9561-5K H03K 17/73 B
Claims (1)
ランスと、整流素子と、転流素子と、平滑回路とを具備
するDC−DCコンバータにおいて、上記整流素子の整
流電流を阻止する向きに挿入された出力制御用MOSF
ETと、上記出力制御用MOSFETのゲートと上記ト
ランスの二次側巻線との間に挿入された第1のスイッチ
と、上記出力制御用MOSFETのゲートとソースとの
間に挿入された第2のスイッチと、上記トランスの二次
側巻線電圧が上記整流素子に整流電流を流す極性に変化
した時、上記第1のスイッチをオンにするエッジ検出回
路と、上記DC−DCコンバータの出力電圧が一定の設
定値を超えた時、上記第2のスイッチをオンにする出力
電圧検出回路を具備することを特徴とするDC−DCコ
ンバータ。1. A DC-DC converter including a main switch, a main switch control circuit, a transformer, a rectifying element, a commutation element, and a smoothing circuit, in a direction in which a rectifying current of the rectifying element is blocked. Output control MOSF inserted
ET, a first switch inserted between the gate of the output control MOSFET and the secondary winding of the transformer, and a second switch inserted between the gate and the source of the output control MOSFET. Switch, an edge detection circuit that turns on the first switch when the secondary winding voltage of the transformer changes to a polarity that allows a rectifying current to flow through the rectifying element, and an output voltage of the DC-DC converter. The DC-DC converter comprises an output voltage detection circuit for turning on the second switch when the voltage exceeds a predetermined set value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219943A JPH0965650A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | DC-DC converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219943A JPH0965650A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | DC-DC converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0965650A true JPH0965650A (en) | 1997-03-07 |
Family
ID=16743467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219943A Pending JPH0965650A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | DC-DC converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0965650A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001006628A1 (en) * | 1999-07-16 | 2001-01-25 | Fujitsu Limited | Regulated power supply |
| WO2001003277A3 (en) * | 1999-07-07 | 2001-11-01 | Synqor Inc | Control of dc/dc converters having synchronous rectifiers |
| US6894468B1 (en) | 1999-07-07 | 2005-05-17 | Synqor, Inc. | Control of DC/DC converters having synchronous rectifiers |
| CN113225057A (en) * | 2020-11-02 | 2021-08-06 | 杰华特微电子股份有限公司 | Protection method of switch circuit, protection circuit and switch circuit |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP7219943A patent/JPH0965650A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7119524B2 (en) | 1999-07-07 | 2006-10-10 | Bank America, N.A. | Control of DC/DC converters having synchronous rectifiers |
| WO2001006628A1 (en) * | 1999-07-16 | 2001-01-25 | Fujitsu Limited | Regulated power supply |
| CN113225057A (en) * | 2020-11-02 | 2021-08-06 | 杰华特微电子股份有限公司 | Protection method of switch circuit, protection circuit and switch circuit |
| CN113225057B (en) * | 2020-11-02 | 2023-04-07 | 杰华特微电子股份有限公司 | Protection method of switch circuit, protection circuit and switch circuit |
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