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JP3095003B2 - DC-DC converter - Google Patents
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JP3095003B2 - DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter

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JP3095003B2
JP3095003B2 JP10344858A JP34485898A JP3095003B2 JP 3095003 B2 JP3095003 B2 JP 3095003B2 JP 10344858 A JP10344858 A JP 10344858A JP 34485898 A JP34485898 A JP 34485898A JP 3095003 B2 JP3095003 B2 JP 3095003B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
技術に関し、特に、同期整流を用いたDC−DCコンバ
ータに関する。
The present invention relates to a switching power supply technology, and more particularly, to a DC-DC converter using synchronous rectification.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、DC−DCコンバータの電源高効
率化のために、同期整流手段を用いるのが一般的であ
る。このような従来技術としては、例えば、特許第27
43869号公報に記載の技術がある。すなわち、従来
の同期整流型DC−DCコンバータは、1次巻線および
2次巻線を有するトランスと、このトランスの1次巻線
に供給される電力を周期的にオン・オフするスイッチン
グ手段と、このスイッチング手段がオフとされている間
の指定された期間、トランスの2次巻線の両端の電圧を
制限するクランプ手段と、トランスの2次巻線の出力を
整流する整流手段と、この整流出力を平滑化する平滑化
手段とを備え、整流手段は、トランスの2次巻線の間に
チャンネルが並列接続された環流用の電界効果トランジ
スタと、トランスの2次巻線にチャンネルが直列接続さ
れた同期整流用の電界効果トランジスタとを有し、同期
整流用の電界効果トランジスタのゲートとトランスの2
次巻線の一端との間に第1のコンデンサが第1の波形整
形手段として設けられ、環流用の電界効果トランジスタ
のゲートとトランスの2次巻線の他端との間に第2のコ
ンデンサが第2の波形整形手段として設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a synchronous rectifier has been generally used to increase the power efficiency of a DC-DC converter. As such a conventional technique, for example, Japanese Patent No.
There is a technique described in Japanese Patent No. 43869. That is, a conventional synchronous rectification type DC-DC converter includes a transformer having a primary winding and a secondary winding, and switching means for periodically turning on / off electric power supplied to the primary winding of the transformer. Clamp means for limiting the voltage across the secondary winding of the transformer for a specified period while the switching means is off, rectifying means for rectifying the output of the secondary winding of the transformer, A smoothing means for smoothing a rectified output, wherein the rectifying means includes a field-effect transistor for reflux in which a channel is connected in parallel between secondary windings of the transformer, and a channel in series with a secondary winding of the transformer. A synchronous rectification field-effect transistor, and a gate and a transformer of the synchronous rectification field-effect transistor.
A first capacitor is provided as first waveform shaping means between one end of the next winding and a second capacitor between the gate of the field effect transistor for reflux and the other end of the secondary winding of the transformer. Are provided as second waveform shaping means.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同期整
流手段は環流用FETのターンオフが遅いため、ドレイ
ン−ソース間に大きなサージ電圧が発生しFETを破壊
するという問題点があった。
However, the synchronous rectifier has a problem that since the turn-off of the freewheeling FET is slow, a large surge voltage is generated between the drain and the source to destroy the FET.

【0004】この問題を解決する従来技術として、例え
ば、スナバー回路によりFETのドレイン−ソース間の
サージやスパイク電圧を全て抵抗とコンデンサで消費さ
せる技術があるが、ロスが大きくなってしまう。また、
耐圧の高いFETを用いれば、高耐圧のFETはオン抵
抗が大きいので、ロスが大きくなる。このため、できる
だけロスが少ないサージ保護回路が求められていた。
As a conventional technique for solving this problem, for example, there is a technique in which a surge and a spike voltage between the drain and the source of the FET are all consumed by a resistor and a capacitor by a snubber circuit, but the loss increases. Also,
If an FET with a high withstand voltage is used, the FET with a high withstand voltage has a large on-resistance, so that the loss increases. For this reason, a surge protection circuit with as little loss as possible has been demanded.

【0005】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、環流用FET(同
期整流用FET)を保護できる消費電力の低いDC−D
Cコンバータを提供する点にある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a low power consumption DC-D which can protect a freewheeling FET (synchronous rectifying FET).
The point is to provide a C converter.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載の発明の要旨は、1次巻線および2次巻線を有するト
ランスと、前記トランスの1次巻線に供給される電力を
周期的にオン・オフする主スイッチと、整流出力を平滑
化する平滑化手段とを備え、前記トランスの2次巻線の
間にチャンネルが並列接続された環流用FETと、前記
トランスの2次巻線にチャンネルが直列接続された同期
整流用FETとを有し、前記トランスの2次巻線の出力
を整流する同期整流手段と、前記環流側FETのドレイ
ン−ソース間のサージ電圧をクランプして当該環流側F
ETをサージ電圧から保護するサージクランプ回路と、
ソース接地されドレイン端子に前記トランスに直列に接
続されゲート端子にゲート制御信号源が接続されたnチ
ャネルエンハンスメントMOSトランジスタを備えた一
次側の主スイッチを有し、前記サージクランプ回路はク
ランプ用ダイオードと基準電圧源を備え、前記クランプ
用ダイオードは、カソードが前記基準電圧源のプラス端
に接続されアノードが前記環流用FETのドレイン端子
及び前記トランスの2次側のプラス端子に接続され、前
記基準電圧源は、プラス端が前記クランプ用ダイオード
のカソードに接続されマイナス端が前記環流用FET
ソース端子及び前記トランスの2次側のマイナス端子に
接続されるとともに、前記トランスの2次巻線電圧を整
流平滑して基準電圧を生成し、前記同期整流手段の前記
環流用FETのドレイン−ソース間に出力電圧Voを所
定定数Dで割った電圧振幅Vo/Dの矩形波VQ4が印
加され、前記基準電圧源の前記基準電圧Vrは前記矩形
波VQ4の振幅Vo/Dの値より大きく前記環流用FE
Tの絶対最大定格電圧VDSS以下に設定され、振幅V
o/Dと基準電圧Vrと絶対最大定格電圧VDSSにお
いてVo/D<Vr<VDSSの関係が保たれているこ
とを特徴とするDC−DCコンバータに存する。また、
この発明の請求項2に記載の発明の要旨は、前記基準電
圧源は、前記トランスの2次巻線電圧を倍電圧整流して
倍電圧を発生する倍電圧整流回路と、前記倍電圧に基づ
いて所望の基準電圧を発生するシリーズドロッパーとを
有することを特徴とする請求項1に記載のDC−DCコ
ンバータに存する。
The gist of the present invention is to provide a transformer having a primary winding and a secondary winding and an electric power supplied to the primary winding of the transformer. A recirculation FET having a main switch that is periodically turned on and off, and a smoothing means for smoothing a rectified output, wherein a channel is connected in parallel between secondary windings of the transformer; A synchronous rectification FET having a channel connected in series to the winding, a synchronous rectification means for rectifying an output of the secondary winding of the transformer, and a surge voltage between a drain and a source of the freewheeling side FET clamped. And the recirculation side F
A surge clamp circuit that protects the ET from surge voltage,
A primary main switch including an n-channel enhancement MOS transistor having a source grounded, a drain terminal connected in series to the transformer, and a gate terminal connected to a gate control signal source, wherein the surge clamp circuit includes a clamp diode and A reference voltage source, wherein the clamping diode has a cathode connected to a positive terminal of the reference voltage source, an anode connected to a drain terminal of the freewheeling FET and a positive terminal on the secondary side of the transformer, and The source has a plus end connected to the cathode of the clamping diode, a minus end connected to the source terminal of the freewheeling FET and the minus terminal on the secondary side of the transformer, and a secondary winding voltage of the transformer. The reference voltage is generated by rectification and smoothing, and the reference voltage of the freewheeling FET of the synchronous rectification means is adjusted. A rectangular wave VQ4 having a voltage amplitude Vo / D obtained by dividing the output voltage Vo by a predetermined constant D is applied between the in-source and the reference voltage Vr of the reference voltage source is calculated from the value of the amplitude Vo / D of the rectangular wave VQ4. Largely the FE for reflux
T is set to the absolute maximum rated voltage VDSS or less and the amplitude V
A DC-DC converter is characterized in that the relationship of Vo / D <Vr <VDSS is maintained at o / D, reference voltage Vr, and absolute maximum rated voltage VDSS. Also,
The gist of the invention described in claim 2 of the present invention is that the reference voltage source is based on the voltage doubler rectifier circuit that generates a voltage doubler by voltage doubler rectifying the secondary winding voltage of the transformer. 2. A DC-DC converter according to claim 1, further comprising a series dropper for generating a desired reference voltage.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0008】(第1実施形態) 第1実施形態の構成を
説明する。図1は、本発明の同期整流型DC−DCコン
バータ100の基本構成を説明するための回路図であ
る。図2は、図1のDC−DCコンバータ100の各部
における主要波形である。本実施形態の同期整流型のD
C−DCコンバータ100は、同期整流型フォワードコ
ンバータであって、同期整流手段50に設けられている
環流用FET6のドレイン−ソース端子間に並列接続さ
れた、サージクランプ回路10を備えている。
(First Embodiment) The configuration of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a basic configuration of a synchronous rectification type DC-DC converter 100 of the present invention. FIG. 2 is a main waveform in each section of the DC-DC converter 100 of FIG. Synchronous rectification type D of this embodiment
The C-DC converter 100 is a synchronous rectification type forward converter, and includes a surge clamp circuit 10 connected in parallel between the drain and source terminals of the freewheeling FET 6 provided in the synchronous rectification unit 50.

【0009】一次側の主スイッチ4(nチャネルエンハ
ンスメントMOSトランジスタQ1)は、ソース接地さ
れ、ドレイン端子にトランス3が直列に接続され、ゲー
ト端子にゲート制御信号源2が接続されている。
The primary side main switch 4 (n-channel enhancement MOS transistor Q1) has a source grounded, a transformer 3 connected in series to a drain terminal, and a gate control signal source 2 connected to a gate terminal.

【0010】サージクランプ回路10は、クランプ用ダ
イオード11と基準電圧源12を備えている。クランプ
用ダイオード11は、カソードが基準電圧源12のプラ
ス端に接続され、アノードがnチャネルエンハンスメン
トMOSトランジスタQ4のドレイン端子(トランス3
の2次側のプラス端子)に接続されている。基準電圧源
12は、プラス端がクランプ用ダイオード11のカソー
ドに接続され、マイナス端がnチャネルエンハンスメン
トMOSトランジスタQ4のソース端子(トランス3の
2次側のマイナス端子)に接続されており、トランス3
の2次巻線電圧を整流平滑して基準電圧Vrを生成す
る。
The surge clamp circuit 10 includes a clamping diode 11 and a reference voltage source 12. The clamping diode 11 has a cathode connected to the positive terminal of the reference voltage source 12, and an anode connected to the drain terminal (transformer 3) of the n-channel enhancement MOS transistor Q4.
Is connected to the positive terminal on the secondary side. The reference voltage source 12 has a positive terminal connected to the cathode of the clamping diode 11, a negative terminal connected to the source terminal of the n-channel enhancement MOS transistor Q4 (the negative terminal on the secondary side of the transformer 3), and
Is rectified and smoothed to generate a reference voltage Vr.

【0011】同期整流手段50{5、6}は、環流用F
ET6(nチャネルエンハンスメントMOSトランジス
タQ4)と同期整流用FET5(nチャネルエンハンス
メントMOSトランジスタQ3)を備えている。
The synchronous rectification means 50 # 5, 6 #
ET6 (n-channel enhancement MOS transistor Q4) and synchronous rectification FET 5 (n-channel enhancement MOS transistor Q3) are provided.

【0012】環流用FET6(nチャネルエンハンスメ
ントMOSトランジスタQ4)は、ソース接地され、ド
レイン端子がクランプ用ダイオード11のアノード(ト
ランス3の2次側のプラス端子)に接続され、ソース端
子が基準電圧源12のマイナス端(トランス3の2次側
出力端子)に接続され、ゲート端子が同期整流用FET
5(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ
3)のドレイン端子(トランス3の2次側のマイナス端
子)に接続されている。
The freewheeling FET 6 (n-channel enhancement MOS transistor Q4) is grounded at its source, has its drain terminal connected to the anode of the clamping diode 11 (secondary positive terminal of the transformer 3), and has its source terminal connected to a reference voltage source. 12 is connected to the negative terminal (secondary output terminal of the transformer 3), and the gate terminal is a synchronous rectification FET.
5 (n-channel enhancement MOS transistor Q
3) is connected to the drain terminal (minus terminal on the secondary side of the transformer 3).

【0013】同期整流用FET5(nチャネルエンハン
スメントMOSトランジスタQ3)は、ソース端子が環
流用FET6(nチャネルエンハンスメントMOSトラ
ンジスタQ4)のソース端子と基準電圧源12のマイナ
ス端に接続され、ゲート端子がトランス3の2次側のプ
ラス端子と環流用FET6(nチャネルエンハンスメン
トMOSトランジスタQ4)のドレイン端子とに接続さ
れている
Synchronous rectification FET 5 (n-channel enhancer)
The source terminal of the MOS transistor Q3) is a ring.
Diverted FET 6 (n-channel enhancement MOS transistor
Source of the transistor Q4) and the minor of the reference voltage source 12.
And the gate terminal is connected to the secondary side
Las terminal and freewheeling FET 6 (n-channel enhancement
Connected to the drain terminal of the MOS transistor Q4).
Have been .

【0014】平滑手段{7,8}は、クランプ用ダイオ
ード11と並列に接続され、平滑コイル7と平滑コンデ
ンサ8を備えている。平滑コイル7は、一端がクランプ
用ダイオード11のアノード(トランス3の2次側のプ
ラス端子)に接続され、他端が平滑コンデンサ8の一端
に接続されている。平滑コンデンサ8の他端はトランス
3の2次側のマイナス側(基準電圧源12のマイナス
端)に接続されている。
The smoothing means {7, 8} is connected in parallel with the clamping diode 11, and includes a smoothing coil 7 and a smoothing capacitor 8. One end of the smoothing coil 7 is connected to the anode of the clamping diode 11 (the positive terminal on the secondary side of the transformer 3), and the other end is connected to one end of the smoothing capacitor 8. The other end of the smoothing capacitor 8 is connected to the secondary minus side of the transformer 3 (the minus end of the reference voltage source 12).

【0015】次に、第1実施形態の動作を説明する。ト
ランス3の1次側の電流をスイッチングする主スイッチ
4(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ
1)は、ゲート制御信号源2が生成するゲート電圧波形
VG1によって駆動される。このときの主スイッチ4
(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ
1)のスイッチング周期はT、主スイッチ4(nチャネ
ルエンハンスメントMOSトランジスタQ1)のオン時
間はTonである。また時比率DはTon/Tで表される。
Next, the operation of the first embodiment will be described. A main switch 4 (n-channel enhancement MOS transistor Q) for switching the current on the primary side of the transformer 3
1) is driven by the gate voltage waveform VG1 generated by the gate control signal source 2. Main switch 4 at this time
(N-channel enhancement MOS transistor Q
The switching cycle of 1) is T, and the ON time of the main switch 4 (the n-channel enhancement MOS transistor Q1) is Ton. The duty ratio D is represented by Ton / T.

【0016】主スイッチ4(nチャネルエンハンスメン
トMOSトランジスタQ1)がオン状態の時間(オン時
間)にトランス3の2次側に1次側から電力が伝わる。
2次側に伝わった電力は同期整流手段50で整流され、
さらに平滑手段{7,8}で直流に変換されて負荷9に
出力される。
Power is transmitted from the primary side to the secondary side of the transformer 3 when the main switch 4 (the n-channel enhancement MOS transistor Q1) is on (on time).
The power transmitted to the secondary side is rectified by the synchronous rectifier 50,
Further, it is converted into direct current by the smoothing means {7, 8} and output to the load 9.

【0017】同期整流手段50の環流用FET6(nチ
ャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ4)のド
レイン−ソース間に出力電圧Voを自比率Dで割った電
圧振幅Vo/Dの矩形波VQ4が印加されている。さら
に、矩形波VQ4には、サージ電圧VQ4(peak)が
発生しており、nチャネルエンハンスメントMOSトラ
ンジスタQ4(主スイッチ4)を破壊する原因となる。
A rectangular wave VQ4 having a voltage amplitude Vo / D obtained by dividing the output voltage Vo by its own ratio D is applied between the drain and source of the freewheeling FET 6 (n-channel enhancement MOS transistor Q4) of the synchronous rectifier 50. Further, a surge voltage VQ4 (peak) is generated in the rectangular wave VQ4, which causes the n-channel enhancement MOS transistor Q4 (main switch 4) to be destroyed.

【0018】このサージ電圧VQ4(peak)は時刻
t1で主スイッチ4(nチャネルエンハンスメントMO
SトランジスタQ1)がオンになる瞬間に、環流用FE
T6(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタ
Q4)と同期整流用FET5(nチャネルエンハンスメ
ントMOSトランジスタQ3)が一瞬同時にオンするた
め、環流用FET6(nチャネルエンハンスメントMO
SトランジスタQ4)と同期整流用FET5(nチャネ
ルエンハンスメントMOSトランジスタQ3)を通して
トランス3の2次側に短絡電流が流れ、そのエネルギー
がサージ電圧VQ4(peak)となって現れたもので
ある。通常、VQ4(peak)はVQ4のおおよそ2倍
以上の電圧値である。
The surge voltage VQ4 (peak) is applied to the main switch 4 (n-channel enhancement MO) at time t1.
At the moment the S transistor Q1) is turned on,
Since T6 (the n-channel enhancement MOS transistor Q4) and the synchronous rectification FET 5 (the n-channel enhancement MOS transistor Q3) are momentarily turned on at the same time, the reflux FET 6 (the n-channel enhancement MO transistor) is turned on.
A short-circuit current flows through the secondary side of the transformer 3 through the S transistor Q4) and the synchronous rectification FET 5 (n-channel enhancement MOS transistor Q3), and the energy appears as a surge voltage VQ4 (peak). Normally, VQ4 (peak) is a voltage value approximately twice or more as high as VQ4.

【0019】このVQ4(peak)を抑えるために、
クランプ用ダイオード11と基準電圧源12を備えたサ
ージクランプ回路10を同期整流手段50に並列に接続
している。基準電圧源12の基準電圧Vrは矩形波VQ
4の振幅Vo/Dの値より大きく、環流用FET6(n
チャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ4)の
絶対最大定格電圧VDSS以下に設定する。振幅Vo/
Dと基準電圧Vrと絶対最大定格電圧VDSSは次の関
係にある。
In order to suppress this VQ4 (peak),
A surge clamp circuit 10 having a clamping diode 11 and a reference voltage source 12 is connected to a synchronous rectifier 50 in parallel. The reference voltage Vr of the reference voltage source 12 is a rectangular wave VQ.
4 is larger than the value of the amplitude Vo / D, and the freewheeling FET 6 (n
The voltage is set to be equal to or lower than the absolute maximum rated voltage VDSS of the channel enhancement MOS transistor Q4). Amplitude Vo /
D, the reference voltage Vr, and the absolute maximum rated voltage VDSS have the following relationship.

【0020】 Vo/D<Vr<VDSS (式1)Vo / D <Vr <VDSS (Equation 1)

【0021】以上第1実施形態によれば、サージクラン
プ回路10で環流用FET6(同期整流用FET)を保
護するため、従来のようなスナバー回路によるサージ吸
収回路や耐圧の高いFETを省略できるので消費電力の
低減化を図ることができ、電源の高効率化を図ることが
できる。
According to the first embodiment, since the freewheeling FET 6 (synchronous rectification FET) is protected by the surge clamp circuit 10, a conventional surge absorbing circuit using a snubber circuit and a high withstand voltage FET can be omitted. Power consumption can be reduced, and power supply efficiency can be increased.

【0022】(第2実施形態) 第2実施形態のDC−
DCコンバータ100を説明する。図3は、倍電圧整流
回路とシリーズドロッパー17とを組み合わせて構成し
た基準電圧源12の具体回路である。図3に示すDC−
DCコンバータ100では、図2に示す矩形波VQ4の
振幅Vo/Dより大きくするために、基準電圧源12内
の倍電圧整流回路を用いてトランス3の2次巻線電圧を
倍電圧整流して2Vo/Dを作り、基準電圧源12内の
シリーズドロッパー17に倍電圧2Vo/Dを与えて所
望の基準電圧Vrを発生させている。
(Second Embodiment) DC- of the second embodiment
The DC converter 100 will be described. FIG. 3 is a specific circuit of the reference voltage source 12 configured by combining the voltage doubler rectifier circuit and the series dropper 17. DC- shown in FIG.
In the DC converter 100, the secondary winding voltage of the transformer 3 is double-voltage rectified by using a voltage doubler rectifier circuit in the reference voltage source 12 so as to make the amplitude Vo / D of the rectangular wave VQ 4 shown in FIG. 2Vo / D is generated, and a double voltage 2Vo / D is applied to the series dropper 17 in the reference voltage source 12 to generate a desired reference voltage Vr.

【0023】以上第2実施形態によれば、サージクラン
プ回路10で環流用FET6(同期整流用FET)を保
護するため、従来のようなスナバー回路によるサージ吸
収回路や耐圧の高いFETを省略できるので消費電力の
低減化を図ることができ、電源の高効率化を図ることが
できる。
According to the second embodiment, since the surge FET 6 (synchronous rectification FET) is protected by the surge clamp circuit 10, the conventional surge absorbing circuit using a snubber circuit and the FET having a high withstand voltage can be omitted. Power consumption can be reduced, and power supply efficiency can be increased.

【0024】(第3実施形態) 第3実施形態のDC−
DCコンバータ100を説明する。図4は、倍電圧整流
回路と抵抗分割回路とを組み合わせて構成した基準電圧
源12の具体回路である。図4に示す基準電圧源12で
は、図2に示す矩形波VQ4の振幅Vo/Dより大きく
するために、基準電圧源12内の倍電圧整流回路を用い
てトランス3の2次巻線電圧を倍電圧整流して2Vo/
Dを作り、基準電圧源12内の分割用抵抗18,19に
倍電圧2Vo/Dを与えて所望の基準電圧Vrを発生さ
せている点に特徴を有している。
(Third Embodiment) DC- of the third embodiment
The DC converter 100 will be described. FIG. 4 shows a specific circuit of the reference voltage source 12 configured by combining a voltage doubler rectifier circuit and a resistance dividing circuit. In the reference voltage source 12 shown in FIG. 4, in order to make the amplitude Vo / D of the rectangular wave VQ4 shown in FIG. Double voltage rectification and 2Vo /
D is generated, and a double voltage 2Vo / D is applied to the dividing resistors 18 and 19 in the reference voltage source 12 to generate a desired reference voltage Vr.

【0025】以上説明したように、第3実施形態によれ
ば、サージクランプ回路10で環流用FET6(同期整
流用FET)を保護するため、従来のようなスナバー回
路によるサージ吸収回路や耐圧の高いFETを省略でき
るので消費電力の低減化を図ることができ、電源の高効
率化を図ることができる
As described above, according to the third embodiment,
For example, in the surge clamp circuit 10, the recirculation FET 6 (synchronous
To protect the diverted FET), the conventional snubber circuit
Circuit can eliminate surge absorbers and high withstand voltage FETs.
As a result, power consumption can be reduced,
The efficiency can be improved .

【0026】(第4実施形態) 第4実施形態のDC−
DCコンバータ100を説明する。図5は、補助巻線を
用いて構成した基準電圧源12の具体回路である。図5
のDC−DCコンバータ100では、トランス3に別巻
線を設け、この別巻線を介して取り出した電圧を基準電
圧源12に与えて所望の基準電圧Vrを発生させている
点に特徴を有している。
(Fourth Embodiment) DC-
The DC converter 100 will be described. FIG. 5 is a specific circuit of the reference voltage source 12 configured using the auxiliary winding. FIG.
The DC-DC converter 100 is characterized in that a separate winding is provided in the transformer 3 and a voltage taken out through the separate winding is applied to the reference voltage source 12 to generate a desired reference voltage Vr. I have.

【0027】以上説明したように、第4実施形態によれ
ば、別巻線の巻き数を最適にすれば、倍電圧整流回路が
不要となり、基準電圧源回路の簡素化が図れる。また、
サージクランプ回路10で環流用FET6(同期整流用
FET)を保護するため、従来のようなスナバー回路に
よるサージ吸収回路や耐圧の高いFETを省略できるの
で消費電力の低減化を図ることができ、電源の高効率化
を図ることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, if the number of turns of the other winding is optimized, the voltage doubling rectifier circuit becomes unnecessary, and the reference voltage source circuit can be simplified. Also,
Since the freewheeling FET 6 (synchronous rectifying FET) is protected by the surge clamp circuit 10, a conventional surge absorbing circuit using a snubber circuit and a high withstand voltage FET can be omitted, so that power consumption can be reduced and the power supply can be reduced. Efficiency can be improved.

【0028】(第5実施形態) 第5実施形態のDC−
DCコンバータ100を説明する。図6は、1次側にア
クティブサージクランプ回路を用いたDC−DCコンバ
ータ100の基本構成を説明するための回路図である。
図6のDC−DCコンバータ100は、1次側のスイッ
チング回路にアクティブサージクランプ回路のような2
石のスイッチング回路を設けた点に特徴を有している。
アクティブサージクランプ回路は、アクティブクランプ
用コンデンサ21、アクティブクランプ用スイッチ22
(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタQ
2)、ゲート制御信号源20を備えている。
(Fifth Embodiment) DC-Fifth Embodiment
The DC converter 100 will be described. FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a basic configuration of the DC-DC converter 100 using the active surge clamp circuit on the primary side.
The DC-DC converter 100 shown in FIG.
The feature is that a stone switching circuit is provided.
The active surge clamp circuit includes an active clamp capacitor 21, an active clamp switch 22
(N-channel enhancement MOS transistor Q
2) A gate control signal source 20 is provided.

【0029】アクティブクランプ用コンデンサ21の一
端はアクティブクランプ用スイッチ22(nチャネルエ
ンハンスメントMOSトランジスタQ2)のドレイン端
子に接続され、他端はトランス3の1次側のプラス側
(入力電源1のプラス側)に接続されている。アクティ
ブクランプ用スイッチ22(nチャネルエンハンスメン
トMOSトランジスタQ2)のソース端子は、主スイッ
チ4(nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタ
Q1)のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はアク
ティブクランプ用コンデンサ21の一端に接続され、ゲ
ート−ソース端子間はゲート制御信号源20の出力端子
に接続されている。
One end of the active clamp capacitor 21 is connected to the drain terminal of the active clamp switch 22 (n-channel enhancement MOS transistor Q2), and the other end is the primary positive side of the transformer 3 (the positive side of the input power supply 1). )It is connected to the. The source terminal of the active clamp switch 22 (n-channel enhancement MOS transistor Q2) is connected to the drain terminal of the main switch 4 (n-channel enhancement MOS transistor Q1), and the drain terminal is connected to one end of the active clamp capacitor 21. The gate-source terminal is connected to the output terminal of the gate control signal source 20.

【0030】第5実施形態によれば、サージクランプ回
路10で環流用FET6(同期整流用FET)を保護す
るため、従来のようなスナバー回路によるサージ吸収回
路や耐圧の高いFETを省略できるので消費電力の低減
化を図ることができ、電源の高効率化を図ることができ
According to the fifth embodiment, the surge clamp circuit
Protect the freewheeling FET 6 (synchronous rectifying FET) on the road 10
As a result, the surge absorption circuit
Circuit and high withstand voltage FET can be omitted, reducing power consumption
Power efficiency can be improved.
You .

【0031】なお、本実施の形態においては、本発明は
DC−DCコンバータに限定されず、本発明を適用する
上で好適なスイッチング電源装置に適用することができ
る。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施
の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、
位置、形状等にすることができる。また、各図におい
て、同一構成要素には同一符号を付している。
In the present embodiment, the present invention is not limited to a DC-DC converter, but can be applied to a switching power supply suitable for applying the present invention. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and are suitable numbers for implementing the present invention.
Position, shape, etc. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は、サージクランプ回路を用いて
環流用FET(同期整流用FET)を保護するため、従
来のようなスナバー回路によるサージ吸収回路や耐圧の
高いFETを省略できるので消費電力の低減化を図るこ
とができ、電源の高効率化を図ることができるといった
効果を奏する。
According to the present invention, since a free-wheeling FET (synchronous rectifying FET) is protected by using a surge clamp circuit, a conventional surge absorbing circuit using a snubber circuit and a FET having a high withstand voltage can be omitted. And the power supply can be made more efficient.

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

【図1】本発明の同期整流型DC−DCコンバータの基
本構成を説明するための回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a basic configuration of a synchronous rectification type DC-DC converter of the present invention.

【図2】図1のDC−DCコンバータの各部における主
要波形である。
FIG. 2 is a main waveform in each section of the DC-DC converter of FIG.

【図3】倍電圧整流回路とシリーズドロッパーとを組み
合わせて構成した基準電圧源の具体回路である。
FIG. 3 is a specific circuit of a reference voltage source configured by combining a voltage doubler rectifier circuit and a series dropper.

【図4】倍電圧整流回路と抵抗分割回路とを組み合わせ
て構成した基準電圧源の具体回路である。
FIG. 4 is a specific circuit of a reference voltage source configured by combining a voltage doubler rectifier circuit and a resistance dividing circuit.

【図5】補助巻線を用いて構成した基準電圧源の具体回
路である。
FIG. 5 is a specific circuit of a reference voltage source configured using an auxiliary winding.

【図6】1次側にアクティブサージクランプ回路を用い
たDC−DCコンバータの基本構成を説明するための回
路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for describing a basic configuration of a DC-DC converter using an active surge clamp circuit on a primary side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力電源 2…ゲート制御信号源 3…トランス 4…主スイッチ(nチャネルエンハンスメントMOSト
ランジスタQ1) 5…同期整流用FET(同期整流手段)(nチャネルエ
ンハンスメントMOSトランジスタQ3) 6…環流用FET(同期整流手段)(nチャネルエンハ
ンスメントMOSトランジスタQ4) 7…平滑コイル(平滑手段) 8…平滑コンデンサ(平滑手段) 9…負荷 10…サージクランプ回路 11…クランプ用ダイオード 12…基準電圧源 13…直流カットコンデンサ 14,15…ダイオード 16…平滑コンデンサ 17…シリーズドロッパー 18,19…分割用抵抗 20…ゲート制御信号源 21…アクティブクランプ用コンデンサ 22…アクティブクランプ用スイッチ 50…同期整流手段 100…DC−DCコンバータ Q2…nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタ
(アクティブクランプ用スイッチ) Q3…nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタ
(同期整流用FET) Q4…nチャネルエンハンスメントMOSトランジスタ
(環流用FET)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input power supply 2 ... Gate control signal source 3 ... Transformer 4 ... Main switch (n-channel enhancement MOS transistor Q1) 5 ... Synchronous rectification FET (synchronous rectification means) (n-channel enhancement MOS transistor Q3) 6 ... Reflux FET ( Synchronous rectification means) (n-channel enhancement MOS transistor Q4) 7 ... Smoothing coil (smoothing means) 8 ... Smoothing capacitor (smoothing means) 9 ... Load 10 ... Surge clamp circuit 11 ... Clamp diode 12 ... Reference voltage source 13 ... DC cut Capacitors 14, 15 Diode 16 Smoothing capacitor 17 Series dropper 18, 19 Dividing resistor 20 Gate control signal source 21 Active clamp capacitor 22 Active clamp switch 50 Synchronous rectifier 100 DC-DC connector Inverter Q2 ... n-channel enhancement MOS transistor (switch active clamp) Q3 ... n-channel enhancement MOS transistor (synchronous rectification FET) Q4 ... n-channel enhancement MOS transistor (ring diverted FET)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1次巻線および2次巻線を有するトラン
スと、 前記トランスの1次巻線に供給される電力を周期的にオ
ン・オフする主スイッチと、 整流出力を平滑化する平滑化手段とを備え、 前記トランスの2次巻線の間にチャンネルが並列接続さ
れた環流用FETと、 前記トランスの2次巻線にチャンネルが直列接続された
同期整流用FETとを有し、前記トランスの2次巻線の
出力を整流する同期整流手段と、 前記環流側FETのドレイン−ソース間のサージ電圧を
クランプして当該環流側FETをサージ電圧から保護す
るサージクランプ回路と、 ソース接地されドレイン端子に前記トランスに直列に接
続されゲート端子にゲート制御信号源が接続されたnチ
ャネルエンハンスメントMOSトランジスタを備えた一
次側の主スイッチを有し、 前記サージクランプ回路はクランプ用ダイオードと基準
電圧源を備え、 前記クランプ用ダイオードは、カソードが前記基準電圧
源のプラス端に接続されアノードが前記環流用FET
ドレイン端子及び前記トランスの2次側のプラス端子に
接続され、前記基準電圧源は、プラス端が前記クランプ
用ダイオードのカソードに接続されマイナス端が前記環
流用FETのソース端子及び前記トランスの2次側のマ
イナス端子に接続されるとともに、前記トランスの2次
巻線電圧を整流平滑して基準電圧を生成し、 前記同期整流手段の前記環流用FETのドレイン−ソー
ス間に出力電圧Voを所定定数Dで割った電圧振幅Vo
/Dの矩形波VQ4が印加され、前記基準電圧源の前記
基準電圧Vrは前記矩形波VQ4の振幅Vo/Dの値よ
り大きく前記環流用FETの絶対最大定格電圧VDSS
以下に設定され、振幅Vo/Dと基準電圧Vrと絶対最
大定格電圧VDSSにおいてVo/D<Vr<VDSS
の関係が保たれていることを特徴とするDC−DCコン
バータ。
1. A transformer having a primary winding and a secondary winding, a main switch for periodically turning on / off electric power supplied to the primary winding of the transformer, and a smoothing unit for smoothing a rectified output. And a synchronous rectification FET having a channel connected in series to the secondary winding of the transformer, and a rectifying FET having a channel connected in parallel between the secondary windings of the transformer. Synchronous rectification means for rectifying the output of the secondary winding of the transformer, a surge clamp circuit for clamping a surge voltage between the drain and the source of the recirculation side FET to protect the recirculation side FET from a surge voltage, and a source ground. And a primary side main switch including an n-channel enhancement MOS transistor having a drain terminal connected in series to the transformer and a gate terminal connected to a gate control signal source. The surge clamp circuit includes a clamping diode and a reference voltage source. The clamping diode has a cathode connected to a positive terminal of the reference voltage source, and an anode connected to the drain terminal of the freewheeling FET and the transformer. The reference voltage source is connected to the next positive terminal, the positive terminal of the reference voltage source is connected to the cathode of the clamping diode, and the negative terminal is the ring terminal.
The reference terminal is connected to the source terminal of the diversion FET and the negative terminal on the secondary side of the transformer and rectifies and smoothes the secondary winding voltage of the transformer to generate a reference voltage. Voltage amplitude Vo obtained by dividing output voltage Vo between drain and source by predetermined constant D
/ D square wave VQ4 is applied, and the reference voltage Vr of the reference voltage source is larger than the value of the amplitude Vo / D of the square wave VQ4, and the absolute maximum rated voltage VDSS of the freewheeling FET is applied.
Vo / D <Vr <VDSS at the amplitude Vo / D, the reference voltage Vr, and the absolute maximum rated voltage VDSS.
A DC-DC converter characterized by the following relationship:
【請求項2】 前記基準電圧源は、 前記トランスの2次巻線電圧を倍電圧整流して倍電圧を
発生する倍電圧整流回路と、 前記倍電圧に基づいて所望の基準電圧を発生するシリー
ズドロッパーとを有することを特徴とする請求項1に記
載のDC−DCコンバータ。
2. A voltage doubler rectifier circuit that generates a doubled voltage by voltage doubler rectifying a secondary winding voltage of the transformer, and a series that generates a desired reference voltage based on the doubled voltage. The DC-DC converter according to claim 1, further comprising a dropper.
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