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JP4858815B2 - Forward converter - Google Patents
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Description

本発明はスイッチング電源に関し、特にソフトスイッチに関する。  The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a soft switch.

スイッチング電源は電流のオンオフを繰り返し、繰り返しの周期に対するオン期間の割合を加減することによって安定した電圧を作り出している。電流をオンオフする際にトランスの巻線と配線に生じる急激な電流の変化がノイズを生み出している。
電流をオンする際のノイズはターンオンノイズと呼ばれているが、スイッチ素子がMOSFETの場合はゲートノイズとも呼ばれている。このノイズは電流をゼロから瞬時にある値まで立ち上げる際に生じる。
フォワードコンバータの場合はスイッチ素子がターンオンすると同時に2次側のリアクトルに残っている励磁エネルギに比例した電流が流れるので、ゲートを瞬時に充電する必要がある。ゲートの充電が遅れるとスイッチ素子両端の電圧が十分に下がり切らないうちに電流が流れるので電力損失を生じる。
このロスはターンオンロスと呼ばれているが、ターンオンノイズとは二律背反の関係にある。すなわち、ターンオンロスを改善するためにゲートを充電するスピードを上げるとターンオンノイズが大きくなり、ターンオンノイズを改善するためにゲートを充電するスピードを下げるとターンオンロスが増える。
ノイズは法律や公的機関が定める規格によって所定の値をクリアしなければならないため、ターンオンロスが多少増えるがノイズを下げることが優先されている。従来のターンオンノイズを下げる方法として図4と図5を示した方法がとられている。
図4において発振制御回路500とスイッチ素子100の間に2つの抵抗101と102の直列回路が接続され、抵抗101に並列にダイオード103が接続されている。ダイオード103はカソードが発振制御回路側に向いている。
スイッチ素子100をターンオンする信号は2つの抵抗を流れるが、スイッチ素子100をターンオフする信号は抵抗102とダイオード103を流れる。
例えば、抵抗101を100Ωに、抵抗102を10Ωに選べば、ターンオンとターンオフの際の電流に約10倍の違いが生じ、ターンオンの際のスイッチ素子100の制御電極の電圧の立ち上がりは約10倍遅れる。
図5において、発振制御回路500の出力段はトランジスタ501とトランジスタ502から構成されていて、トランジスタ501は補助電源200からスイッチ素子100の制御電極を充電するハイサイドスイッチの役割をし、トランジスタ502は制御電極を放電させるローサイドスイッチの役割をしている。抵抗101はターンオンさせる信号の電流の制限を行い、抵抗102はターンオフさせる信号の電流の制限を行っているので、抵抗101の値を適当に選ぶことによってスイッチ素子の制御電極の立ち上がりを任意に遅らせることができ、その値は制御電極の放電のスピードに影響を与えない。
図4と図5に示した従来の方式は抵抗101の値によってスイッチ素子100の制御電極の電圧の立ち上がりを遅らせることができるが、その値を大きくしすぎると、制御電極の電圧が十分上がりきる前にスイッチング電流がスイッチ素子を流れ、オン期間にスイッチ素子両端の電圧が十分低くないために生じるロスが大きくなる。
The switching power supply generates a stable voltage by repeatedly turning on and off the current, and adjusting the ratio of the on period to the repeated cycle. Abrupt changes in current that occur in the transformer windings and wiring when turning the current on and off generate noise.
Noise at the time of turning on the current is called turn-on noise, but when the switch element is a MOSFET, it is also called gate noise. This noise occurs when the current rises from zero to a certain value instantaneously.
In the case of the forward converter, since the current proportional to the excitation energy remaining in the secondary reactor flows at the same time as the switching element is turned on, it is necessary to charge the gate instantaneously. If the charging of the gate is delayed, a current flows before the voltage across the switch element is sufficiently lowered, causing power loss.
This loss is called turn-on loss, but has a trade-off relationship with turn-on noise. That is, increasing the speed of charging the gate to improve the turn-on loss increases the turn-on noise, and decreasing the speed of charging the gate to improve the turn-on noise increases the turn-on loss.
Since noise must be cleared by a standard set by laws and public institutions, turn-on loss is slightly increased, but lowering noise is prioritized. As a conventional method for reducing turn-on noise, the method shown in FIGS. 4 and 5 is employed.
In FIG. 4, a series circuit of two resistors 101 and 102 is connected between the oscillation control circuit 500 and the switch element 100, and a diode 103 is connected in parallel to the resistor 101. The diode 103 has a cathode facing the oscillation control circuit side.
A signal for turning on the switch element 100 flows through two resistors, but a signal for turning off the switch element 100 flows through the resistor 102 and the diode 103.
For example, if the resistor 101 is selected to be 100Ω and the resistor 102 is selected to be 10Ω, the current at turn-on and turn-off differs by about 10 times, and the rise of the voltage of the control electrode of the switch element 100 at turn-on is about 10 times. Be late.
In FIG. 5, the output stage of the oscillation control circuit 500 includes a transistor 501 and a transistor 502. The transistor 501 functions as a high-side switch that charges the control electrode of the switch element 100 from the auxiliary power supply 200. It functions as a low-side switch that discharges the control electrode. Since the resistor 101 limits the current of the signal to be turned on and the resistor 102 limits the current of the signal to be turned off, the rise of the control electrode of the switch element is arbitrarily delayed by appropriately selecting the value of the resistor 101. And its value does not affect the speed of discharge of the control electrode.
4 and 5 can delay the rise of the voltage of the control electrode of the switch element 100 depending on the value of the resistor 101, but if the value is increased too much, the voltage of the control electrode can be sufficiently increased. The switching current flows through the switch element before, and the loss caused because the voltage across the switch element is not sufficiently low during the ON period becomes large.

ターンオンノイズは、スイッチ素子がオフ状態からオン状態になった瞬間に流れる電流の時間当たりの変化率に比例するので、その変化率を制御することで改善することができる。
従来の方式は、発振制御回路とスイッチ素子の制御電極の間に電流制限用の抵抗を挿入することによって、制御電極の電圧の上昇の傾きをゆるくして、スイッチ素子を流れる電流の時間当たりの変化率を抑えている。
しかし、その抵抗は、スイッチ素子が完全なオン状態に移るスピードを落とすことになるので、ターンオンロスが増えることになる。
The turn-on noise is proportional to the rate of change per hour of the current flowing at the moment when the switch element changes from the off state to the on state, and can be improved by controlling the rate of change.
In the conventional method, by inserting a current limiting resistor between the oscillation control circuit and the control electrode of the switch element, the slope of the rise of the voltage of the control electrode is relaxed and the current per unit time of the current flowing through the switch element is reduced. The rate of change is suppressed.
However, the resistance reduces the speed at which the switch element transitions to the fully on state, thus increasing turn-on loss.

そこで、本発明はターンオンノイズとターンオンロスのいずれか一方を犠牲にする従来の方法ではなく、ターンオンノイズとターンオンロスの両方を同時に解決する手段を提供することを目的としている。  Therefore, the present invention is not a conventional method that sacrifices either the turn-on noise or the turn-on loss, but an object of the present invention is to provide means for simultaneously solving both the turn-on noise and the turn-on loss.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と2次巻線と2次巻線から直流電圧を作る整流平滑回路とスイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、スイッチ素子の制御電極と発振制御回路の間に第1の可飽和インダクタを直列に挿入し、第1の可飽和インダクタに並列にダイオードを接続し、2次巻線と整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを直列に挿入した。
請求項2記載の発明は、1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と2次巻線と2次巻線から直流電圧を作る整流平滑回路とスイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、スイッチ素子の制御電極と発振制御回路の間に第1の可飽和インダクタを直列に挿入し、第1の可飽和インダクタの発振制御回路側の端子にベースを第1の可飽和インダクタのスイッチ素子の制御電極側の端子にエミッタを、スイッチ素子の1次巻線に接続されている電極と反対側の電極にコレクタを各々接続したトランジスタを付加し、2次巻線と整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを直列に挿入した。
また、請求項3記載の発明は、1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と2次巻線と2次巻線から直流電圧を作る整流平滑回路とスイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、発振制御回路はスイッチ素子の制御電極を充電するハイサイドスイッチと放電するローサイドスイッチを備えていて、補助電源とハイサイドスイッチの間に直列に第1の可飽和インダクタを挿入し、2次巻線と整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを挿入した。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a series circuit comprising a primary winding and a switching element, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from the secondary winding and the secondary winding, and on / off of the switching element. In a forward converter including an oscillation control circuit that controls power and an auxiliary power source that supplies power to the oscillation control circuit, a first saturable inductor is inserted in series between the control electrode of the switch element and the oscillation control circuit, A diode was connected in parallel to one saturable inductor, and a second saturable inductor was inserted in series between the secondary winding and the rectifying / smoothing circuit.
The invention described in claim 2 is a series circuit composed of a primary winding and a switching element, a secondary winding, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from the secondary winding, an oscillation control circuit for controlling on / off of the switching element, and oscillation In a forward converter having an auxiliary power source for supplying power to a control circuit, a first saturable inductor is inserted in series between a control electrode of a switch element and an oscillation control circuit, and oscillation control of the first saturable inductor is performed. The base is connected to the terminal on the circuit side, the emitter is connected to the terminal on the control electrode side of the switch element of the first saturable inductor, and the collector is connected to the electrode on the opposite side of the electrode connected to the primary winding of the switch element. A transistor was added, and a second saturable inductor was inserted in series between the secondary winding and the rectifying / smoothing circuit.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a series circuit composed of a primary winding and a switching element, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from the secondary winding and the secondary winding, and an oscillation control circuit for controlling on / off of the switching element. And a forward converter having an auxiliary power source for supplying power to the oscillation control circuit, the oscillation control circuit includes a high side switch for charging the control electrode of the switch element and a low side switch for discharging, and the auxiliary power source and the high side switch The first saturable inductor was inserted in series between the second winding and the second saturable inductor between the secondary winding and the rectifying / smoothing circuit.

発振制御回路がスイッチ素子をターンオンする信号を出力すると、スイッチ素子の制御電極の電圧は第1の可飽和インダクタが飽和するまでの間はゆっくりと立ち上がる。その間、第2の可飽和インダクタは整流平滑回路を構成するリアクトルの励磁エネルギによる電流が2次巻線に流れるのを遅らせているので、スイッチ素子に大きい電流は流れず、ターンオンロスは小さくなる。
そして、第1の可飽和インダクタが飽和してスイッチ素子の制御電極の電圧が上がり切ってスイッチ素子がオン状態になった後で、第2の可飽和インダクタが飽和するように2つの可飽和インダクタを選んでおくと、リアクトルの励磁エネルギが2次巻線を流れ始めるときの電流がゆるい立ち上がりとなるため、1次巻線とスイッチ素子を流れる電流の傾きもゆるくなりターンオンノイズは小さくなる。
スイッチ素子の制御電極の電圧の立ち上がりのスピードを抵抗で制限すると、電圧の上昇は指数関数に従い、最初に最も大きい傾きで立ち上がり徐々に小さくなるのでターンオンのスピードを遅くする抵抗はターンオン後の制御電極の電圧の上昇も遅くする。スイッチ素子としてMOSFETを応用する場合は、ゲート電圧が3〜5Vでターンオンするが、スイッチ素子のオン抵抗はゲート電圧が10V近くで最小に近づく。そのために、ターンオンの後もゲート電圧を10〜15Vまで上げるが、抵抗が大きい場合は10Vに達するまでの時間も長くなり、その間のロスが発生する。このロスはMOSFETのオン抵抗によって生じるロスでオンロスと呼ばれている。
一方、制御電極の電圧の立ち上がりを可飽和インダクタで制限すると、電圧の上昇の傾きは最初がゼロに近く、徐々に大きくなって飽和したときに最大になる。スイッチ素子としてMOSFETを使う場合は、ターンオンの直後に可飽和インダクタが飽和するように選んでおくことで最適な制御が得られ、オンロスを最小限にとどめることができる。
When the oscillation control circuit outputs a signal for turning on the switch element, the voltage of the control electrode of the switch element rises slowly until the first saturable inductor is saturated. Meanwhile, since the second saturable inductor delays the flow of current due to the exciting energy of the reactor constituting the rectifying and smoothing circuit to the secondary winding, a large current does not flow through the switch element, and the turn-on loss is small.
Then, the two saturable inductors are saturated so that the second saturable inductor is saturated after the first saturable inductor is saturated and the voltage of the control electrode of the switch element is fully increased and the switch element is turned on. Is selected, the current at the time when the exciting energy of the reactor starts flowing through the secondary winding rises loosely, so the slope of the current flowing through the primary winding and the switch element also becomes loose, and the turn-on noise becomes small.
When the rising speed of the control electrode voltage of the switch element is limited by resistance, the voltage rises according to an exponential function and rises gradually with the largest slope first and gradually decreases, so the resistance that slows the turn-on speed is the control electrode after turn-on. Also slows the voltage rise. When a MOSFET is applied as a switch element, the gate voltage is turned on at 3 to 5 V, but the on-resistance of the switch element approaches a minimum when the gate voltage is close to 10 V. For this reason, the gate voltage is raised to 10 to 15 V even after turn-on, but when the resistance is large, the time until it reaches 10 V is lengthened, and a loss occurs during that time. This loss is a loss caused by the on-resistance of the MOSFET and is called on-loss.
On the other hand, if the rise of the voltage of the control electrode is limited by the saturable inductor, the slope of the voltage rise is close to zero at the beginning and becomes maximum when it gradually increases and becomes saturated. When a MOSFET is used as the switch element, optimum control can be obtained by selecting the saturable inductor to saturate immediately after turn-on, and the on-loss can be minimized.

請求項1記載の発明において、発振制御回路からスイッチ素子の制御電極に送られるターンオン信号は直列に挿入されている第1の可飽和インダクタによって共振を起こす。この共振は第1の可飽和インダクタの飽和する前のインダクタンスと制御電極の容量によって起き、制御電極の電圧は三角関数の波形を描いて立ち上がる。スイッチ素子をオフ状態からオン状態に変える制御電極の電圧をしきい値と呼んでいるが、しきい値の前後ではオン状態ではなく、制御電極の電圧によって電流が制御される状態が存在する。スイッチ素子の電流が制御電極の電圧の値で変化する不完全なオン状態の遷移期間はスイッチ素子両端には電圧が加わり、スイッチ素子には電流が流れる。
第1の可飽和インダクタによって制御電極の電圧の立ち上がりが遅れるので遷移期間は長くなるが、2次側のリアクトルの励磁エネルギの放出に伴う急峻な電流の立ち上がりは2次巻線と整流平滑回路の間に直列に挿入されている第2の可飽和インダクタによって抑えられ、遷移期間のスイッチ素子の電流は1次巻線を流れ始める励磁電流だけになる。フォワードコンバータの1次巻線の励磁電流は小さいので遷移期間のロスは小さい。
そして、第1の可飽和インダクタによって遷移期間が長くなることと、第2の可飽和インダクタによって急峻な電流の立ち上がりが抑えられることによってスイッチ素子を流れる電流の変化率が小さくなりターンオンノイズが改善される。すなわち、ターンオンロスとターンオンノイズの背反関係にある2つを同時に解決することができる。
第1の可飽和インダクタに並列に接続されているダイオードは、第1の可飽和インダクタがスイッチ素子のターンオフの際に遅延を起こさないようにするために入れられている。
請求項2記載の発明において、第1の可飽和インダクタがスイッチ素子のターンオンを遅らせる点において請求項1記載の発明と同じである。ターンオフにおいて、第1の可飽和インダクタに加わる電圧を利用してトランジスタをオン状態にしてスイッチ素子の制御電極の電荷をトランジスタに速く吸い込ませることができる。
請求項3記載の発明において、発振制御回路のスイッチ素子の制御電極を充電する役割を負っているハイサイドスイッチと補助電源の間に直列に挿入されている第1の可飽和インダクタはスイッチ素子のターンオンのみを遅延させるので請求項1記載のダイオードや請求項2記載のトランジスタは要らない。
請求項1から請求項3に記載されている第1及び第2の可飽和インダクタは所定の電流で飽和するが飽和するまでは高いインダクタンスを持っている。そのため電圧を加えても電流はゆっくり上昇し、所定の電流に達するまでに時間を要する。加える電圧と飽和するまでの時間の積は電圧時間積と呼ばれ可飽和インダクタの特性を示す項目の1つになっている。第1の可飽和インダクタと第2の可飽和インダクタの各々の電圧時間積を適当に選ぶことによって、スイッチ素子をターンオンさせた後でスイッチ素子に電流を流すことができる。
第1の可飽和インダクタも第2の可飽和インダクタも通常のインダクタではなく、可飽和インダクタでなければならない。その理由は、通常のインダクタが発振制御回路とスイッチ素子の制御電極の間に直列に挿入されていると、インダクタと制御電極の容量成分の間で起きた共振が止まらないため、制御電極の電圧が振動して不安定になるからである。可飽和インダクタであれば、共振の立ち上がりの途中で飽和するように所定の電圧時間積を選ぶことができる。
また、2次巻線と整流回路の間に通常のインダクタを直列に挿入すると、そのインダクタはトランスの1次巻線と2次巻線のリーケージ成分そのものと同じ働きをし、カップリングを阻害し、効率を悪くする。可飽和インダクタであればターンオンの遷移期間だけインダクタンス成分をもって、完全にオン状態になったところで飽和してショート状態に近くなるように所定の電圧時間積を選ぶことができる。
In the first aspect of the present invention, the turn-on signal sent from the oscillation control circuit to the control electrode of the switch element causes resonance by the first saturable inductor inserted in series. This resonance occurs due to the inductance of the first saturable inductor before saturation and the capacitance of the control electrode, and the voltage of the control electrode rises in a triangular function waveform. The voltage of the control electrode that changes the switch element from the off state to the on state is called a threshold value. However, before and after the threshold value, there is a state in which the current is controlled by the voltage of the control electrode, not the on state. During an incomplete on-state transition period in which the current of the switch element changes depending on the voltage value of the control electrode, a voltage is applied across the switch element, and a current flows through the switch element.
The transition period becomes longer because the rise of the voltage of the control electrode is delayed by the first saturable inductor, but the steep rise of the current accompanying the release of the excitation energy of the secondary side reactor is caused by the secondary winding and the rectifying and smoothing circuit. It is suppressed by the second saturable inductor inserted in series therebetween, and the current of the switch element during the transition period is only the exciting current that starts to flow through the primary winding. Since the exciting current of the primary winding of the forward converter is small, the loss in the transition period is small.
Then, the transition period is lengthened by the first saturable inductor and the steep rise of current is suppressed by the second saturable inductor, so that the rate of change of the current flowing through the switch element is reduced and the turn-on noise is improved. The That is, it is possible to simultaneously solve two problems that are a trade-off between turn-on loss and turn-on noise.
A diode connected in parallel with the first saturable inductor is included to prevent the first saturable inductor from causing a delay when the switch element is turned off.
The invention according to claim 2 is the same as the invention according to claim 1 in that the first saturable inductor delays the turn-on of the switch element. At turn-off, the transistor is turned on using the voltage applied to the first saturable inductor so that the charge of the control electrode of the switch element can be quickly absorbed into the transistor.
According to a third aspect of the present invention, the first saturable inductor inserted in series between the high-side switch having the role of charging the control electrode of the switch element of the oscillation control circuit and the auxiliary power supply is the switch element. Since only the turn-on is delayed, the diode according to claim 1 and the transistor according to claim 2 are not required.
The first and second saturable inductors described in claims 1 to 3 are saturated at a predetermined current, but have high inductance until saturation. Therefore, even if a voltage is applied, the current rises slowly, and it takes time to reach a predetermined current. The product of the applied voltage and the time until saturation is called a voltage-time product and is one of the items indicating the characteristics of the saturable inductor. By appropriately selecting the voltage time product of each of the first saturable inductor and the second saturable inductor, a current can be passed through the switch element after the switch element is turned on.
Both the first saturable inductor and the second saturable inductor must be saturable inductors, not normal inductors. The reason is that if a normal inductor is inserted in series between the oscillation control circuit and the control electrode of the switch element, the resonance that occurs between the capacitive component of the inductor and the control electrode will not stop, so the voltage of the control electrode This is because the vibration becomes unstable. In the case of a saturable inductor, a predetermined voltage time product can be selected so as to be saturated in the middle of the rise of resonance.
In addition, when a normal inductor is inserted in series between the secondary winding and the rectifier circuit, the inductor functions in the same way as the leakage components of the primary and secondary windings of the transformer, impeding coupling. , Worse efficiency. In the case of a saturable inductor, a predetermined voltage-time product can be selected so that it has an inductance component only during the turn-on transition period and saturates when it is completely turned on and becomes close to a short state.

図1は請求項1記載の発明の実施例を示す回路図である。
図において、スイッチ素子2がターンオンした直後は1次巻線1aには直流電源10の電圧が加わり、2次巻線1bには巻数に比例した電圧が生じる。一般的なフォワードコンバータであれば、リアクトル3cの電流が2次巻線1bに流れ、1次巻線1aには巻数に反比例した電流が流れるが、第2の可飽和インダクタ8が飽和するまでは電流が流れない。
すなわち、スイッチ素子2がターンオンして、かつ、第2の可飽和インダクタ8が飽和してからスイッチ素子2に電流が流れる。
発振制御回路4からスイッチ素子2の制御電極を充電する電流は第1の可飽和インダクタ6によって遅れるのでスイッチ素子2のオフ状態からオン状態への遷移期間は一般的なフォワードコンバータより長くなるが、その間、電流は第2の可飽和インダクタ8によって制限される。スイッチ素子2が持っている容量成分に蓄えられている電荷もゆっくり放電するが、それもターンオンノイズを改善する効果をもたらしている。
図2は請求項2記載の発明の実施例を示す回路図である。
図において第1の可飽和インダクタ6と第2の可飽和インダクタ8の働き方は図1のそれと同じである。トランジスタ9は発振制御回路4からスイッチ素子2の制御電極に対して充電する電流が流れるときは働かないが、逆に制御電極を放電する電流が流れるときに、可飽和インダクタが飽和するまでトランジスタのエミッタからベースに電流が流れ、トランジスタがオン状態になるので放電電流の大部分はトランジスタのエミッタからコレクタに向かって流れターンオフのスピードが速くなる。
図3は請求項3記載の発明の実施例を示す回路図である。
図において第1の可飽和インダクタ6と第2の可飽和インダクタ8の働きは図1のそれと同じである。発振制御回路4の出力段の2つのトランジスタは交互にオンオフしていて、トランジスタ4aはスイッチ素子2の制御電極を充電させるときにオンし、トランジスタ4bは放電させるときにオンする。トランジスタ4aのコレクタ側に第1の可飽和インダクタ6を直列に挿入し充電するスピードを遅くしている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
In the figure, immediately after the switch element 2 is turned on, the voltage of the DC power source 10 is applied to the primary winding 1a, and a voltage proportional to the number of turns is generated in the secondary winding 1b. In the case of a general forward converter, the current of the reactor 3c flows to the secondary winding 1b, and the current that is inversely proportional to the number of turns flows to the primary winding 1a, but until the second saturable inductor 8 is saturated. Current does not flow.
That is, a current flows through the switch element 2 after the switch element 2 is turned on and the second saturable inductor 8 is saturated.
Since the current for charging the control electrode of the switch element 2 from the oscillation control circuit 4 is delayed by the first saturable inductor 6, the transition period from the OFF state to the ON state of the switch element 2 is longer than that of a general forward converter. Meanwhile, the current is limited by the second saturable inductor 8. The charge stored in the capacitive component of the switch element 2 is also slowly discharged, which also has the effect of improving turn-on noise.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the second aspect of the present invention.
In the figure, the working manner of the first saturable inductor 6 and the second saturable inductor 8 is the same as that of FIG. The transistor 9 does not work when a current for charging from the oscillation control circuit 4 to the control electrode of the switch element 2 flows, but conversely, when a current for discharging the control electrode flows, the transistor 9 continues until the saturable inductor is saturated. Since a current flows from the emitter to the base and the transistor is turned on, most of the discharge current flows from the emitter to the collector of the transistor, thereby increasing the turn-off speed.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the third aspect of the present invention.
In the figure, the functions of the first saturable inductor 6 and the second saturable inductor 8 are the same as those in FIG. The two transistors at the output stage of the oscillation control circuit 4 are alternately turned on and off, the transistor 4a is turned on when charging the control electrode of the switch element 2, and the transistor 4b is turned on when discharging. The first saturable inductor 6 is inserted in series on the collector side of the transistor 4a to reduce the charging speed.

周波数固定の他励式フォワードコンバータはデスクトップパソコンの電源を始め、3.3V及び5Vを出力電圧としてもつ多くの電源に応用されているので、それらの電源に応用できる。従来の回路に追加する部品が2つの可飽和インダクタであるにもかかわらず、ノイズ対策が容易になって開発期間が短縮されるので経済効果が大きい。  The separately-excited forward converter with fixed frequency is applied to many power supplies having 3.3V and 5V as output voltages, including the power supply of desktop personal computers, and can be applied to those power supplies. Despite the fact that the components added to the conventional circuit are two saturable inductors, the noise reduction becomes easy and the development period is shortened, so the economic effect is great.

請求項1記載の発明の実施例を示す回路図である。  FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention as set forth in claim 1; 請求項2記載の発明の実施例を示す回路図である。  It is a circuit diagram which shows the Example of invention of Claim 2. 請求項3記載の発明の実施例を示す回路図である。  It is a circuit diagram which shows the Example of invention of Claim 3. 従来方式の1例を示す回路図である。  It is a circuit diagram which shows an example of a conventional system. 従来方式の1例を示す回路図である。  It is a circuit diagram which shows an example of a conventional system.

符号の説明Explanation of symbols

1 トランス
1a 1次巻線
1b 2次巻線
2 スイッチ素子
3 整流平滑回路
3a、3b ダイオード
3c リアクトル
4 発振制御回路
4a、4b トランジスタ
5 補助電源
6 第1の可飽和インダクタ
7 ダイオード
8 第2の可飽和インダクタ
9 トランジスタ
10 直流電源
11 負荷
100 スイッチ素子
101、102 抵抗
103 ダイオード
200 補助電源
500 発振制御回路
501、502 トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transformer 1a Primary winding 1b Secondary winding 2 Switch element 3 Rectification smoothing circuit 3a, 3b Diode 3c Reactor 4 Oscillation control circuit 4a, 4b Transistor 5 Auxiliary power supply 6 First saturable inductor 7 Diode 8 Second possible Saturated inductor 9 Transistor 10 DC power supply 11 Load 100 Switch element 101, 102 Resistor 103 Diode 200 Auxiliary power supply 500 Oscillation control circuit 501, 502 Transistor

Claims (3)

トランスの1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と前記1次巻線に電磁的に結合した2次巻線と前記2次巻線に生じる電圧から直流電圧を作る整流平滑回路と前記直流電圧を一定に保つために前記スイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と前記発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、前記スイッチ素子の制御電極と前記発振制御回路の間に第1の可飽和インダクタを直列に挿入し、前記第1の可飽和インダクタに並列にダイオードを接続し、前記2次巻線と前記整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを直列に挿入したことを特徴とするフォワードコンバータ。  A series circuit composed of a primary winding of a transformer and a switch element, a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from a voltage generated in the secondary winding, and the DC voltage In a forward converter having an oscillation control circuit for controlling on / off of the switch element to keep the switching element constant and an auxiliary power source for supplying power to the oscillation control circuit, between the control electrode of the switch element and the oscillation control circuit A first saturable inductor is inserted in series, a diode is connected in parallel to the first saturable inductor, and a second saturable inductor is connected in series between the secondary winding and the rectifying and smoothing circuit. A forward converter characterized by insertion. トランスの1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と前記1次巻線に電磁的に結合した2次巻線と前記2次巻線に生じる電圧から直流電圧を作る整流平滑回路と前記直流電圧を一定に保つために前記スイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と前記発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、前記スイッチ素子の制御電極と前記発振制御回路の間に第1の可飽和インダクタを直列に挿入し、前記第1の可飽和インダクタの前記発振制御回路側の端子にそのベースが前記第1の可飽和インダクタの前記スイッチ素子の制御電極側の端子にそのエミッタが前記スイッチ素子の前記1次巻線に接続されている電極と反対側の電極にそのコレクタが各々接続されたトランジスタを付加し、前記2次巻線と前記整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを直列に挿入したことを特徴とするフォワードコンバータ。  A series circuit composed of a primary winding of a transformer and a switch element, a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from a voltage generated in the secondary winding, and the DC voltage In a forward converter having an oscillation control circuit for controlling on / off of the switch element to keep the switching element constant and an auxiliary power source for supplying power to the oscillation control circuit, between the control electrode of the switch element and the oscillation control circuit The first saturable inductor is inserted in series with the terminal of the first saturable inductor on the oscillation control circuit side, and the base thereof is connected to the control electrode side terminal of the switch element of the first saturable inductor. A transistor having an emitter connected to the electrode opposite to the electrode connected to the primary winding of the switch element and a collector connected to the collector; Forward converter, characterized in that the insertion of the second saturable inductor in series between the rectifying and smoothing circuit. トランスの1次巻線とスイッチ素子からなる直列回路と前記1次巻線に電磁的に結合した2次巻線と前記2次巻線に生じる電圧から直流電圧を作る整流平滑回路と前記直流電圧を一定に保つために前記スイッチ素子のオンオフを制御する発振制御回路と前記発振制御回路に電力の供給を行う補助電源を備えたフォワードコンバータにおいて、前記発振制御回路は前記補助電源が前記スイッチ素子の制御電極に供給する電流のオンオフを行うハイサイドスイッチと前記スイッチ素子の制御電極の放電を行うローサイドスイッチを備えており、前記補助電源と前記ハイサイドスイッチの間に直列に第1の可飽和インダクタを挿入し、前記2次巻線と前記整流平滑回路の間に第2の可飽和インダクタを直列に挿入したことを特徴とするフォワードコンバータ。  A series circuit composed of a primary winding of a transformer and a switch element, a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding, a rectifying / smoothing circuit for generating a DC voltage from a voltage generated in the secondary winding, and the DC voltage In order to keep the switching element constant, an oscillation control circuit for controlling on / off of the switch element and a forward converter having an auxiliary power source for supplying power to the oscillation control circuit, the oscillation control circuit is configured such that the auxiliary power source is the switch element. A high-side switch for turning on and off a current supplied to the control electrode and a low-side switch for discharging the control electrode of the switch element are provided, and a first saturable inductor is connected in series between the auxiliary power source and the high-side switch. And a second saturable inductor is inserted in series between the secondary winding and the rectifying / smoothing circuit. Converter.
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