JP2676982B2 - DC-DC converter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はDC−DCコンバータに関し、特に直流入力電圧
よりも高い直流電圧を発生するDC−DCコンバータに関す
るものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly to a DC-DC converter that generates a DC voltage higher than a DC input voltage.
従来技術 従来のこの種のDC−DCコンバータは第2図の構成とな
っている。直流入力端子間に、トランス1とスイッチン
グトランジスタ2との直列接続回路が設けられており、
このトランス1の二次巻線N2,N3より第1,第2の出力が
夫々取出される。2. Related Art A conventional DC-DC converter of this type has a configuration shown in FIG. A series connection circuit of the transformer 1 and the switching transistor 2 is provided between the DC input terminals,
The first and second outputs are taken out from the secondary windings N2 and N3 of the transformer 1, respectively.
第1の出力はダイオード3及びコンデンサ5からなる
整流平滑回路によって第1の直流出力V01となり、また
第2の出力はダイオード4及びコンデンサ6からなる整
流平滑回路によって、第2の直流出力V02となる。The first output becomes the first DC output V01 by the rectifying / smoothing circuit composed of the diode 3 and the capacitor 5, and the second output becomes the second DC output V02 by the rectifying / smoothing circuit composed of the diode 4 and the capacitor 6. .
制御回路7は第1の直流出力V01を検出して、この検
出電圧に応じてスイッチングトランジスタ2の導通角を
制御することにより、直流出力V01を一定に保つと同時
に、第2の直流出力V02も安定化されるようになってい
る。The control circuit 7 detects the first DC output V01 and controls the conduction angle of the switching transistor 2 in accordance with the detected voltage to keep the DC output V01 constant and at the same time to output the second DC output V02. It is supposed to be stabilized.
トランス1の一次巻線N1に並列に、ダイオード14及び
コンデンサ16の直列回路が接続されており、このコンデ
ンサ16には抵抗15が並列に設けられている。A series circuit of a diode 14 and a capacitor 16 is connected in parallel with the primary winding N1 of the transformer 1, and a resistor 15 is provided in parallel with the capacitor 16.
ダイオード14及びコンデンサ16、更には抵抗15にて構
成される回路は、スイッチングトランジスタ2がオフと
なり、トランス1の励磁エネルギが二次巻線N1,N2から
放出されるまでの間に現われるフライバックエネルギを
吸収するための回路である。The circuit composed of the diode 14, the capacitor 16, and the resistor 15 is a flyback energy that appears until the switching transistor 2 is turned off and the excitation energy of the transformer 1 is discharged from the secondary windings N1 and N2. Is a circuit for absorbing.
フライバックエネルギの一部はコンデンサ16及びダイ
オード14を通して直流入力側に帰還されるが、一部は抵
抗15で消費されるようになっている。Part of the flyback energy is fed back to the DC input side through the capacitor 16 and the diode 14, but part of it is consumed by the resistor 15.
このフライバックエネルギ吸収のための回路がない
と、大きなスパイクノイズが発生するばかりか、トラン
ジスタ2のコレクタ電圧がブレークダウン電圧に達して
トランジスタを破壊することがある。If there is no circuit for absorbing the flyback energy, not only a large spike noise is generated, but also the collector voltage of the transistor 2 reaches the breakdown voltage and the transistor may be destroyed.
尚、抵抗15及びコンデンサ16の代りにツェナーダイオ
ードを用いる場合もあるが、この場合でもフライバック
エネルギはツェナーダイオードで一部消費されることに
なる。Although a Zener diode may be used instead of the resistor 15 and the capacitor 16, the flyback energy is partially consumed by the Zener diode even in this case.
この様な従来のDC−DCコンバータでは、スイッチング
トランジスタ2がオフしてトランス1の励磁エネルギが
二次巻線から放出されるまでの間、一次巻線に生ずるフ
ライバックエネルギを直流入力側に帰還するようになっ
ているが、このエネルギの全部が帰還されるわけではな
く、一部は帰還回路の内部で消費されるようになってい
る。そのために、トランスの結合が悪いときや、スイッ
チング周波数が高いとき等には、フライバックエネルギ
は特に大きくなることから、DC−DCコンバータの効率が
低下するという欠点がある。In such a conventional DC-DC converter, the flyback energy generated in the primary winding is fed back to the DC input side until the switching transistor 2 is turned off and the exciting energy of the transformer 1 is discharged from the secondary winding. However, not all of this energy is fed back, but some of it is consumed inside the feedback circuit. Therefore, when the coupling of the transformer is poor, or when the switching frequency is high, the flyback energy becomes particularly large, so that the efficiency of the DC-DC converter decreases.
発明の目的 そこで、本発明はかかる従来技術の欠点を解決すべく
なされたものであって、その目的とするところは、スイ
ッチングトランジスタのオフ時に発生するフライバック
電圧を抑えてこのトランジスタを破壊から防止すると共
に、フライバックエネルギの損失をなくして効率の良い
DC−DCコンバータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made to solve the drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to suppress flyback voltage generated when a switching transistor is turned off and prevent the transistor from being destroyed. It is also efficient because it eliminates the loss of flyback energy.
It is to provide a DC-DC converter.
発明の構成 本発明によれば、直流入力端子間に設けられたトラン
スとスイッチングトランジスタとの直列接続回路と、前
記トランスの二次巻線の出力を整流平滑して直流入力電
圧よりも高い直流出力を生成する整流平滑回路と、前記
直流出力に応じて前記スイッチングトランジスタのオン
オフ制御をなす制御回路とを含むDC−DCコンバータであ
って、前記スイッチングトランジスタと前記トランスと
の直列接続部から前記直流出力部へ、前記トランスのフ
ライバックエネルギを供給するエネルギ供給回路を有
し、このエネルギ供給回路は、前記直列接続部と前記直
流出力部との間において互いに直列接続されたコンデン
サ及び一方向性素子と、前記コンデンサに並列接続され
前記直流出力の発生によりオン制御されるトランジスタ
素子とからなることを特徴とするDC−DCコンバータが得
られる。According to the present invention, the series connection circuit of the transformer and the switching transistor provided between the DC input terminals, and the DC output higher than the DC input voltage by rectifying and smoothing the output of the secondary winding of the transformer. A DC-DC converter including a rectifying / smoothing circuit for generating and a control circuit for performing on / off control of the switching transistor according to the DC output, wherein the DC output from a series connection portion of the switching transistor and the transformer An energy supply circuit for supplying flyback energy of the transformer to the unit, the energy supply circuit including a capacitor and a unidirectional element connected in series with each other between the series connection section and the DC output section. A transistor element that is connected in parallel to the capacitor and is on-controlled by the generation of the DC output. DC-DC converter, wherein Rukoto is obtained.
実施例 以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説
明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例の回路図であり、第2図と同
等部分は同一符号により示している。トランス1のフラ
イバックエネルギを処理する回路が第2図の例とは異な
っており、本例では、トランス1の一次側N1とスイッチ
ングトランジスタ2のコレクタとの接続点と、第2の直
流出力V02との間に、コンデンサ9と一方向性のダイオ
ード8とを直列に挿入接続している。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. The circuit for processing the flyback energy of the transformer 1 is different from the example of FIG. 2, and in this example, the connection point between the primary side N1 of the transformer 1 and the collector of the switching transistor 2 and the second DC output V02. A capacitor 9 and a unidirectional diode 8 are inserted and connected in series between and.
そして、コンデンサ9に並列にPNPトランジスタ10を
設け、このトランジスタ10のオン制御をNPNトランジス
タ12により行っている。すなわち、トランジスタ12のベ
ースに第1の直流出力V01を抵抗13を介して印加し、こ
のトランジスタ12のコレクタ出力を抵抗11を介してトラ
ンジスタ10のベースへ印加している。A PNP transistor 10 is provided in parallel with the capacitor 9, and the NPN transistor 12 controls ON of the transistor 10. That is, the first DC output V01 is applied to the base of the transistor 12 via the resistor 13, and the collector output of the transistor 12 is applied to the base of the transistor 10 via the resistor 11.
尚、他の構成は第2図の回路と同等であり、その説明
は省略する。The other structure is the same as that of the circuit shown in FIG. 2, and the description thereof is omitted.
この回路において、第2の直流出力V02は直流入力Vin
よりも十分大きな値に設定されているものとし、ダイオ
ード8の接続極性としては、図示の如く、アノードがコ
ンデンサ9に接続されており、カソードが第2の直流出
力に接続されている。よって、フライバック電圧が発生
しない通常時はダイオード8はオフとなり、第2の直流
出力から入力側へのエネルギの逆流は阻止されている。In this circuit, the second DC output V02 is the DC input Vin
As shown in the drawing, the anode is connected to the capacitor 9 and the cathode is connected to the second DC output as the connection polarity of the diode 8. Therefore, the diode 8 is turned off during the normal time when the flyback voltage is not generated, and the backflow of energy from the second DC output to the input side is blocked.
トランジスタ10はDC−DCコンバータがオンとなって第
1の直流出力V01が現われるまではオフとなっており、
直流入力がダイオード8を介して第2の直流出力側へ直
接導出されないようにするものである。The transistor 10 is off until the DC-DC converter turns on and the first DC output V01 appears,
The direct current input is prevented from being directly led out to the second direct current output side via the diode 8.
かかる構成において、スイッチングトランジスタ2が
オンとすると一次巻線N1に電流が流れる。二次巻線N2,N
3には逆電圧がかかり、電流は流れずトランス1に励磁
エネルギが蓄積される。In such a configuration, when the switching transistor 2 is turned on, a current flows through the primary winding N1. Secondary winding N2, N
A reverse voltage is applied to 3, no current flows, and excitation energy is stored in the transformer 1.
次に、スイッチングトランジスタ2がオフすると、ト
ランス1の励磁エネルギは二次巻線N2,N3から夫々ダイ
オード3,4を通して放出されようとする。しかし、励磁
エネルギが二次巻線N2,N3から放出されるまで時間遅れ
を生じるため、この遅れの間は一次巻線N1からフライバ
ックエネルギとして励磁エネルギが放出されようとす
る。Next, when the switching transistor 2 is turned off, the excitation energy of the transformer 1 tends to be discharged from the secondary windings N2 and N3 through the diodes 3 and 4, respectively. However, since there is a time delay until the excitation energy is released from the secondary windings N2 and N3, during this delay, the excitation energy tends to be released as flyback energy from the primary winding N1.
この時の電流は、DC−DCコンバータの起動時でトラン
ジスタ10がオフしている時はコンデンサ9を通して、ま
たトランジスタ10が既にオンしている時はトランジスタ
10を通して、夫々第2の直流出力V02に供給される。従
って、スイッチングトランジスタ2のコレクタ電圧は十
分低く(V02の値以下に)抑えられる。The current at this time passes through the capacitor 9 when the transistor 10 is off at the time of starting the DC-DC converter, and when the transistor 10 is already on, the current flows through the capacitor 9.
Through 10 are respectively supplied to the second DC output V02. Therefore, the collector voltage of the switching transistor 2 can be suppressed to be sufficiently low (below the value of V02).
さらに、定常状態においては、巻線N2,N3から励磁エ
ネルギが供給されるようになった時は、巻線N1に現われ
る逆電圧は小さくなり、スイッチングトランジスタ2の
コレクタ電圧は第2の直流出力V02より低く、ダイオー
ド8を通しての電流供給はなくなる。Further, in the steady state, when the excitation energy is supplied from the windings N2 and N3, the reverse voltage appearing in the winding N1 becomes small, and the collector voltage of the switching transistor 2 becomes the second DC output V02. Lower, there is no current supply through diode 8.
発明の効果 叙上の如く、本発明によれば、スイッチングトランジ
スタのオフ時にトランスに発生するフライバックエネル
ギを、二次側出力へ供給するようにしているので、スイ
ッチングトランジスタのコレクタに発生するフライバッ
ク電圧が抑止され、またフライバックエネルギを直流出
力へ効率良く供給し得るという効果がある。As described above, according to the present invention, the flyback energy generated in the transformer when the switching transistor is turned off is supplied to the secondary side output, so the flyback generated in the collector of the switching transistor is achieved. The voltage is suppressed, and the flyback energy can be efficiently supplied to the DC output.
第1図は本発明の実施例の回路図、第2図は従来のDC−
DCコンバータの回路図である。 主要部分の符号の説明 1……トランス 2……スイッチングトランジスタ 3,4……整流用ダイオード 5,6……平滑用コンデンサ 7……制御回路 8……一方向性のダイオード 9……エネルギ供給用コンデンサ 10……エネルギ供給用トランジスタFIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a circuit diagram of a DC converter. Description of main part symbols 1 ... Transformer 2 ... Switching transistor 3,4 ... Rectifying diode 5,6 ... Smoothing capacitor 7 ... Control circuit 8 ... Unidirectional diode 9 ... Energy supply Capacitor 10 ... Transistor for energy supply
Claims (1)
イッチングトランジスタとの直列接続回路と、前記トラ
ンスの二次巻線の出力を整流平滑して直流入力電圧より
も高い直流出力を生成する整流平滑回路と、前記直流出
力に応じて前記スイッチングトランジスタのオンオフ制
御をなす制御回路とを含むDC−Dコンバータであって、
前記スイッチングトランジスタと前記トランスとの直列
接続部から前記直流出力部へ、前記トランスのフライバ
ックエネルギを供給するエネルギ供給回路を有し、この
エネルギ供給回路は、前記直列接続部と前記直流出力部
との間において互いに直列接続されたコンデンサ及び一
方向性素子と、前記コンデンサに並列接続され前記直流
出力の発生によりオン制御されるトランジスタ素子とか
らなることを特徴とするDC−Dコンバータ。1. A rectifier for serially connecting a transformer and a switching transistor provided between DC input terminals, and rectifying and smoothing an output of a secondary winding of the transformer to generate a DC output higher than a DC input voltage. A DC-D converter including a smoothing circuit and a control circuit for performing on / off control of the switching transistor according to the DC output,
An energy supply circuit for supplying flyback energy of the transformer from a series connection section of the switching transistor and the transformer to the DC output section, the energy supply circuit including the series connection section and the DC output section A DC-D converter comprising: a capacitor and a unidirectional element connected in series between each other, and a transistor element connected in parallel to the capacitor and on-controlled by generation of the DC output.
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