JP2002136110A - Non-isolated chopper converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイルを
用いた非絶縁チョッパコンバータに関し、チョークコイ
ルに補助巻線を付加し、その補助巻線に生じる電圧を利
用して、スイッチング素子にオン、オフ信号を与え、I
C等の発振器を備えない簡単な回路構成で自励式のスイ
ッチング動作をさせ得る、非絶縁チョッパコンバータに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-insulated chopper converter using a choke coil, and an auxiliary winding is added to the choke coil, and a switching element is turned on and off by using a voltage generated in the auxiliary winding. Signal and I
The present invention relates to a non-insulated chopper converter capable of performing a self-excited switching operation with a simple circuit configuration without an oscillator such as C.
【0002】[0002]
【従来の技術】スイッチング電源装置は、メインのスイ
ッチング素子にスイッチング動作をさせる発振回路の構
成方法によって、自励式と他励式とに分けることができ
る。他励式をとるスイッチング電源では、メインのスイ
ッチング素子を、IC等で構成される別に設けられた発
振器によって駆動するため、多くの回路部品を必要と
し、小形で低コストのものを実現することが困難であ
る。また、自励式としてよく知られているリンギング.
チョーク.コンバータ方式のスイッチング電源は、スイ
ッチング素子の利用効率が低く、小電力用にしか使用で
きないという問題点を有している。2. Description of the Related Art Switching power supply devices can be classified into self-excited type and separately-excited type according to the configuration of an oscillation circuit that causes a main switching element to perform a switching operation. In a separately-excited switching power supply, the main switching element is driven by a separately provided oscillator composed of an IC or the like, so many circuit components are required, and it is difficult to realize a small and low-cost switching power supply. It is. Ringing, also known as self-excited.
Chalk. The switching power supply of the converter system has a problem that the use efficiency of the switching element is low and the switching power supply can be used only for small power.
【0003】このような問題点の解決を目的とした従来
技術としては、本発明者により提案された実公平6−1
9328号公報に記載されたものが知られている。この
従来技術では、電力変換用変圧器に、第3の巻線、第1
の駆動回路及び第2の駆動回路を備え、第3の巻線によ
り、メインのスイッチング素子のオン期間にその制御電
極を正方向にバイアスし、第1の駆動回路により、前記
スイッチング素子の入力側を短絡して該スイッチング素
子をオフさせ、更に、第2の駆動回路により前記スイッ
チング素子をオンさせる。これにより、発振回路を備え
ることなく、自励式でスイッチング動作を継続するよう
にしてある。[0003] As a conventional technique for solving such a problem, there is a technique disclosed by the present inventor, 6-1.
What is described in 9328 gazette is known. In this prior art, a third winding and a first winding are provided in a power conversion transformer.
And a second drive circuit, the control electrode of which is biased in the positive direction during the ON period of the main switching element by the third winding, and the input side of the switching element by the first driving circuit. Is short-circuited to turn off the switching element, and further the second driving circuit turns on the switching element. As a result, the switching operation is continued in a self-excited manner without providing an oscillation circuit.
【0004】しかしながら、上述した従来技術は、電力
変換用の変圧器を用いた絶縁型スイッチング電源装置を
対象にしており、非絶縁チョッパコンバータと比較し
て、構成が複雑になるという問題があった。[0004] However, the above-mentioned prior art is directed to an isolated switching power supply device using a transformer for power conversion, and has a problem that its configuration is more complicated than a non-insulated chopper converter. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な回路で構成し得る自励式非絶縁チョッパコンバータを
提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a self-excited non-insulated chopper converter which can be constituted by a simple circuit.
【0006】本発明のもう一つの課題は、簡単な回路構
成で、損失の少ない同期整流回路を備えた自励式非絶縁
チョッパコンバータを提供することである。Another object of the present invention is to provide a self-excited non-insulated chopper converter having a simple circuit configuration and a low loss synchronous rectifier circuit.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る非絶縁チョッパコンバータは、複数
巻チョークコイルと、スイッチング素子と、出力整流平
滑回路と、第1の駆動回路と、第2の駆動回路とを含
む。To solve the above-mentioned problems, a non-insulated chopper converter according to the present invention comprises a plurality of winding choke coils, a switching element, an output rectifying and smoothing circuit, a first driving circuit, A second drive circuit.
【0008】前記複数巻チョークコイルは、チョークコ
イルと、前記チョークコイルに結合した補助巻線とを含
む。[0008] The multi-turn choke coil includes a choke coil and an auxiliary winding coupled to the choke coil.
【0009】前記スイッチング素子は、供給される直流
電圧をスイッチングし、断続した電圧を前記チョークコ
イルに印加して前記チョークコイルと前記補助巻線とに
電圧を誘起する。The switching element switches a supplied DC voltage, applies an intermittent voltage to the choke coil, and induces a voltage in the choke coil and the auxiliary winding.
【0010】前記出力整流平滑回路は、整流素子と、平
滑コンデンサとを含み、前記チョークコイルの電圧を整
流平滑して出力する。The output rectifying and smoothing circuit includes a rectifying element and a smoothing capacitor, and rectifies and smoothes the voltage of the choke coil and outputs the rectified and smoothed voltage.
【0011】前記第1の駆動回路は、抵抗とコンデンサ
との直列回路を含む第1の時定数回路と、前記第1の時
定数回路に並列接続されたオフ駆動スイッチとを含み、
前記補助巻線の両端間に接続され、前記スイッチング素
子のオン期間に、前記補助巻線に誘起する電圧で、前記
スイッチング素子の制御電極を導通方向にバイアスする
とともに、前記第1の時定数回路のコンデンサを充電
し、前記第1の時定数回路のコンデンサが所定値まで充
電されたときに前記オフ駆動スイッチをオンし、前記ス
イッチング素子の入力側を短絡して、前記スイッチング
素子を遮断する。The first drive circuit includes a first time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and an off-drive switch connected in parallel to the first time constant circuit.
A voltage which is connected between both ends of the auxiliary winding and biases the control electrode of the switching element in a conduction direction with a voltage induced in the auxiliary winding during an ON period of the switching element, and the first time constant circuit When the capacitor of the first time constant circuit is charged to a predetermined value, the off drive switch is turned on, the input side of the switching element is short-circuited, and the switching element is shut off.
【0012】前記第2の駆動回路は、抵抗とコンデンサ
との直列回路を含む第2の時定数回路と、前記スイッチ
ング素子の制御電極に接続されたオン駆動スイッチとを
含み、前記第2の時定数回路が、前記補助巻線の両端間
に接続され、前記スイッチング素子のオン期間に、前記
補助巻線に誘起する電圧で、前記第2の時定数回路のコ
ンデンサを充電し、前記スイッチング素子のオフ期間
に、前記第2の時定数回路のコンデンサが所定値まで放
電されたときに前記オン駆動スイッチをオンし、前記ス
イッチング素子の制御電極を付勢して、前記スイッチン
グ素子を導通する。The second drive circuit includes a second time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and an on drive switch connected to a control electrode of the switching element. A constant circuit is connected between both ends of the auxiliary winding, and charges the capacitor of the second time constant circuit with a voltage induced in the auxiliary winding during an on-period of the switching element; In the off period, when the capacitor of the second time constant circuit is discharged to a predetermined value, the on-drive switch is turned on, and the control electrode of the switching element is energized to make the switching element conductive.
【0013】上述した非絶縁チョッパコンバータにおい
て、前記複数巻チョークコイルは、チョークコイルと、
前記チョークコイルに結合した補助巻線とを含む。前記
スイッチング素子は、供給される直流電圧をスイッチン
グし、断続した電圧を前記チョークコイルに印加して前
記チョークコイルと前記補助巻線とに電圧を誘起する。
前記出力整流平滑回路は、整流素子と、平滑コンデンサ
とを含み、前記チョークコイルの電圧を整流、平滑して
出力するから、入力直流電圧とは別の任意の直流電圧を
出力することができる。コンバータの型式は、前記チョ
ークコイル、前記スイッチング素子、前記出力整流平滑
回路の配置によって、昇圧型、降圧型、反転型等種々の
型式に構成できる。In the above non-insulated chopper converter, the plural-turn choke coil includes a choke coil,
And an auxiliary winding coupled to the choke coil. The switching element switches a supplied DC voltage, applies an intermittent voltage to the choke coil, and induces a voltage in the choke coil and the auxiliary winding.
The output rectifying / smoothing circuit includes a rectifying element and a smoothing capacitor, rectifies and smoothes the voltage of the choke coil, and outputs the rectified and smoothed voltage. Depending on the arrangement of the choke coil, the switching element, and the output rectifying / smoothing circuit, the converter can be configured in various types such as a boost type, a step-down type, and an inverting type.
【0014】前記第1の駆動回路は、抵抗とコンデンサ
との直列回路を含む第1の時定数回路と、前記第1の時
定数回路に並列接続されたオフ駆動スイッチとを含み、
前記補助巻線の両端間に接続され、前記スイッチング素
子のオン期間に、前記補助巻線に誘起する電圧で、前記
スイッチング素子の制御電極を導通方向にバイアスする
とともに、前記第1の時定数回路のコンデンサを充電
し、前記第1の時定数回路のコンデンサが所定値まで充
電されたときに前記オフ駆動スイッチをオンし、前記ス
イッチング素子の入力側を短絡して、前記スイッチング
素子を遮断する。The first drive circuit includes a first time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and an off-drive switch connected in parallel to the first time constant circuit.
A voltage which is connected between both ends of the auxiliary winding and biases the control electrode of the switching element in a conduction direction with a voltage induced in the auxiliary winding during an ON period of the switching element, and the first time constant circuit When the capacitor of the first time constant circuit is charged to a predetermined value, the off drive switch is turned on, the input side of the switching element is short-circuited, and the switching element is shut off.
【0015】前記第2の駆動回路は、抵抗とコンデンサ
との直列回路を含む第2の時定数回路と、前記スイッチ
ング素子の制御電極に接続されたオン駆動スイッチとを
含み、前記第2の時定数回路が、前記補助巻線の両端間
に接続され、前記スイッチング素子のオン期間に、前記
補助巻線に誘起する電圧で、前記第2の時定数回路のコ
ンデンサを充電し、前記スイッチング素子のオフ期間
に、前記第2の時定数回路のコンデンサが所定値まで放
電されたときに前記オン駆動スイッチをオンし、前記ス
イッチング素子の制御電極を付勢して、前記スイッチン
グ素子を導通する、このため、前記スイッチング素子が
オンすると、前記補助巻線に誘起する電圧で前記スイッ
チング素子が完全にオンとなる。同時に、前記第1、第
2の時定数回路のコンデンサの電位が上昇を開始する。
その後、前記第1の時定数回路のコンデンサが所定値ま
で充電されると前記オフ駆動スイッチがオンとなり前記
スイッチング素子がオフとなり、オン期間が終了する。
前記スイッチング素子がオフとなると、前記第1、第2
の時定数回路のコンデンサが放電を開始する。その後、
前記第2の時定数回路のコンデンサが所定値まで放電さ
れると前記オン駆動スイッチがオンとなり前記スイッチ
ング素子の制御電極が付勢されて、前記スイッチング素
子が再びオンとなる。前記スイッチング素子は、この繰
り返しにより、自励的にオン、オフ駆動され、供給され
る直流電圧をスイッチングし、断続した電圧を前記チョ
ークコイルに印加して前記チョークコイルと前記補助巻
線とに継続的に高周波電圧を誘起する。The second drive circuit includes a second time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and an ON drive switch connected to a control electrode of the switching element. A constant circuit is connected between both ends of the auxiliary winding, and charges the capacitor of the second time constant circuit with a voltage induced in the auxiliary winding during an on-period of the switching element; In the off period, when the capacitor of the second time constant circuit is discharged to a predetermined value, the on drive switch is turned on, the control electrode of the switching element is energized, and the switching element is turned on. Therefore, when the switching element is turned on, the switching element is completely turned on by the voltage induced in the auxiliary winding. At the same time, the potentials of the capacitors of the first and second time constant circuits start to rise.
Thereafter, when the capacitor of the first time constant circuit is charged to a predetermined value, the off drive switch is turned on, the switching element is turned off, and the on period ends.
When the switching element is turned off, the first, second
The capacitor of the time constant circuit starts discharging. afterwards,
When the capacitor of the second time constant circuit is discharged to a predetermined value, the ON drive switch is turned ON, the control electrode of the switching element is energized, and the switching element is turned ON again. The switching element is self-excitedly turned on and off by this repetition, switches the supplied DC voltage, applies the intermittent voltage to the choke coil, and continues to the choke coil and the auxiliary winding. A high-frequency voltage is induced.
【0016】このように、上述の構成によれば、簡単な
回路構成で、自励式非絶縁チョッパコンバータを提供す
ることができる。また、チョークコイルに休止期間がな
く、直流重畳型に構成でき、効率の高い自励式非絶縁チ
ョッパコンバータとすることができる。As described above, according to the above configuration, a self-excited non-insulated chopper converter can be provided with a simple circuit configuration. In addition, the choke coil has no pause and can be configured as a DC superposition type, and a highly efficient self-excited non-insulated chopper converter can be provided.
【0017】前記補助巻線は、第1の補助巻線と、第2
の補助巻線とを含む構成とすることができる。前記第1
の駆動回路を、前記第1の補助巻線間に接続し、前記第
2の時定数回路を、前記第2の補助巻線間に接続すれ
ば、スイッチング素子のオン、オフがより適切に制御可
能となり、また、設計の自由度が高まり、安定度の高い
自励式非絶縁チョッパコンバータとすることができる。The auxiliary winding comprises a first auxiliary winding and a second auxiliary winding.
And an auxiliary winding. The first
Is connected between the first auxiliary windings, and the second time constant circuit is connected between the second auxiliary windings, so that the on / off of the switching element is more appropriately controlled. It is possible to provide a self-excited non-insulated chopper converter having a high degree of freedom in design and a high degree of stability.
【0018】本発明の自励式非絶縁チョッパコンバータ
は、出力安定化回路を含むことができる。前記出力安定
化回路を出力電圧検出回路と、時定数制御回路とを含む
構成とし、前記出力電圧検出回路が、前記出力整流平滑
回路の出力を検出し、前記時定数制御回路が、前記出力
整流平滑回路の出力に応じて、前記第1の時定数回路の
時定数を制御する構成とすれば、直流出力電圧が設定値
より高いときは、前記第1の時定数回路の時定数を小さ
く制御して、前記スイッチング素子のオン期間を短く
し、前記直流出力電圧が設定値より低いときは、前記第
1の時定数回路の時定数を大きく制御して、前記スイッ
チング素子のオン期間を長くすることにより、前記直流
出力電圧を設定値に安定化することができる。The self-excited non-insulated chopper converter of the present invention can include an output stabilizing circuit. The output stabilization circuit includes an output voltage detection circuit and a time constant control circuit, the output voltage detection circuit detects an output of the output rectification smoothing circuit, and the time constant control circuit outputs the output rectification. When the time constant of the first time constant circuit is controlled in accordance with the output of the smoothing circuit, when the DC output voltage is higher than a set value, the time constant of the first time constant circuit is controlled to be small. Then, the on-period of the switching element is shortened, and when the DC output voltage is lower than a set value, the time constant of the first time constant circuit is controlled to be large, and the on-period of the switching element is extended. Thus, the DC output voltage can be stabilized at a set value.
【0019】本発明は、更に、同期整流回路を備えた自
励式非絶縁チョッパコンバータについても開示する。自
励式非絶縁チョッパコンバータでは、チョークコイルの
休止期間を無くすことができる。このため、チョークコ
イルに結合して同期整流素子駆動巻線を設け、前記同期
整流素子駆動巻線に発生する電圧を同期整流素子の駆動
電圧に用いれば、前記同期整流素子の損失発生を抑制で
きる利点がある。The present invention further discloses a self-excited non-isolated chopper converter provided with a synchronous rectifier circuit. In the self-excited non-insulated chopper converter, the idle period of the choke coil can be eliminated. For this reason, if the synchronous rectifying element driving winding is provided in combination with the choke coil, and the voltage generated in the synchronous rectifying element driving winding is used as the driving voltage of the synchronous rectifying element, the loss of the synchronous rectifying element can be suppressed. There are advantages.
【0020】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面は
単なる例示に過ぎない。Other objects, configurations and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The drawings are merely illustrative.
【0021】[0021]
【発明実施の形態】図1は、本発明に係る非絶縁チョッ
パコンバータの一実施例を示す電気回路図であって、昇
圧型の非絶縁チョッパコンバータに適用した例を示して
いる。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of a non-insulated chopper converter according to the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to a boost type non-insulated chopper converter.
【0022】図示された非絶縁チョッパコンバータは、
複数巻チョークコイル1と、スイッチング素子2と、出
力整流平滑回路3と、第1の駆動回路41と、第2の駆
動回路42と、出力安定化回路5とを含んでいる。Eは
直流電圧源、Lは負荷である。直流電圧源Eは、本発明
の内部要素であっても、外部要素であってもよく、バッ
テリや、その他の直流電圧源、あるいは交流電圧を整流
回路を介して直流に変換した電圧の何れでも利用でき
る。直流電圧源Eは、直流入力端子Tiに接続される。The illustrated non-isolated chopper converter comprises:
The multi-turn choke coil 1, the switching element 2, the output rectifying and smoothing circuit 3, the first drive circuit 41, the second drive circuit 42, and the output stabilization circuit 5 are included. E is a DC voltage source, and L is a load. The DC voltage source E may be an internal element or an external element of the present invention, and may be any of a battery, another DC voltage source, or a voltage obtained by converting an AC voltage into a DC through a rectifier circuit. Available. The DC voltage source E is connected to a DC input terminal Ti.
【0023】複数巻チョークコイル1は、チョークコイ
ル11と、補助巻線12とを含んでいる。チョークコイ
ル11とスイッチング素子2とは直列に接続され、直流
電圧源Eの両端間に接続される。スイッチング素子2
は、供給される直流入力電圧Vinをスイッチングし、
断続した電圧をチョークコイル11に印加して前記チョ
ークコイルと前記補助巻線とに電圧を誘起する。スイッ
チング素子2は、供給された直流入力電圧Vinを高周
波でスイッチングできればよく、典型的には、バイポー
ラトランジスタや、電界効果トランジスタ等の半導体素
子が用いられる。本実施例では電界効果トランジスタで
構成される。The plural-turn choke coil 1 includes a choke coil 11 and an auxiliary winding 12. The choke coil 11 and the switching element 2 are connected in series, and are connected between both ends of the DC voltage source E. Switching element 2
Switches the supplied DC input voltage Vin,
The intermittent voltage is applied to the choke coil 11 to induce a voltage in the choke coil and the auxiliary winding. The switching element 2 only needs to be able to switch the supplied DC input voltage Vin at a high frequency. Typically, a semiconductor element such as a bipolar transistor or a field effect transistor is used. In this embodiment, it is composed of a field effect transistor.
【0024】出力整流平滑回路3は、整流ダイオードで
構成される整流素子31と、平滑コンデンサ32とを含
み、整流素子31と平滑コンデンサ32とが直列に接続
されてスイッチング素子2に並列に接続される。出力整
流平滑回路3は、スイッチング素子2がオンのときチョ
ークコイル11に蓄えられたエネルギーを、スイッチン
グ素子2がオフのとき整流、平滑し、直流入力電圧Vi
nに重畳して出力する。The output rectifying / smoothing circuit 3 includes a rectifying element 31 composed of a rectifying diode and a smoothing capacitor 32. The rectifying element 31 and the smoothing capacitor 32 are connected in series and connected in parallel to the switching element 2. You. The output rectifying and smoothing circuit 3 rectifies and smoothes the energy stored in the choke coil 11 when the switching element 2 is on, and rectifies and smoothes the energy when the switching element 2 is off.
n and output.
【0025】第1の駆動回路41は、抵抗R1とコンデ
ンサC1との直列回路を含む第1の時定数回路411
と、第1の時定数回路411に並列接続されたオフ駆動
スイッチQ1とを含んでいる。オフ駆動スイッチQ1は
NPNトランジスタで構成され、そのコレクタとエミッ
タがスイッチング素子2のゲート、ソース間に接続さ
れ、ベースが抵抗R1とコンデンサC1との接続点に接
続される。第1の駆動回路41は、複数巻チョークコイ
ル1の補助巻線12の両端間に接続され、スイッチング
素子2のオン期間に、補助巻線12に誘起される電圧
で、スイッチング素子2の制御電極(ゲート)を正方向
にバイアスするとともに、第1の時定数回路411のコ
ンデンサC1を充電し、第1の時定数回路411のコン
デンサC1の電圧がオフ駆動スイッチQ1のVBE
(0.6V)まで充電されたときにオフ駆動スイッチQ
1をオンし、スイッチング素子2のゲート、ソース間を
短絡して、スイッチング素子2をオフ駆動する。The first drive circuit 41 includes a first time constant circuit 411 including a series circuit of a resistor R1 and a capacitor C1.
And an off-drive switch Q1 connected in parallel to the first time constant circuit 411. The off drive switch Q1 is composed of an NPN transistor, the collector and the emitter of which are connected between the gate and the source of the switching element 2, and the base is connected to the connection point between the resistor R1 and the capacitor C1. The first drive circuit 41 is connected between both ends of the auxiliary winding 12 of the multi-turn choke coil 1, and controls the control electrode of the switching element 2 with a voltage induced in the auxiliary winding 12 during the ON period of the switching element 2. (Gate) is biased in the positive direction, and the capacitor C1 of the first time constant circuit 411 is charged, and the voltage of the capacitor C1 of the first time constant circuit 411 becomes VBE of the off drive switch Q1.
(0.6V) when the off-drive switch Q
1 is turned on, the gate and the source of the switching element 2 are short-circuited, and the switching element 2 is driven off.
【0026】第2の駆動回路42は、抵抗R2とコンデ
ンサC2との直列回路を含む第2の時定数回路422
と、オン駆動スイッチQ2とを含んでいる。オン駆動ス
イッチQ2はPNPトランジスタで構成され、そのエミ
ッタとコレクタが直流入力ラインaとスイッチング素子
2の制御電極(ゲート)間に接続され、ベースが抵抗R
2とコンデンサC2との接続点に接続される。The second drive circuit 42 includes a second time constant circuit 422 including a series circuit of a resistor R2 and a capacitor C2.
And an ON drive switch Q2. The on-drive switch Q2 is composed of a PNP transistor, the emitter and the collector of which are connected between the DC input line a and the control electrode (gate) of the switching element 2, and the base of which is a resistor R.
2 and the capacitor C2.
【0027】第2の時定数回路422は、複数巻チョー
クコイル1の補助巻線12の両端間に接続され、スイッ
チング素子2のオン期間に、補助巻線12に誘起される
電圧で、第2の時定数回路422のコンデンサC2を充
電し、スイッチング素子2のオフ期間に、第2の時定数
回路422のコンデンサC2の電圧がオン駆動スイッチ
Q2のVBE以下まで放電されたときにオン駆動スイッ
チQ2をオンし、スイッチング素子2の制御電極(ゲー
ト)を付勢して、スイッチング素子2をオン駆動する。The second time constant circuit 422 is connected between both ends of the auxiliary winding 12 of the multi-turn choke coil 1, and is supplied with a voltage induced in the auxiliary winding 12 during the ON period of the switching element 2. When the voltage of the capacitor C2 of the second time constant circuit 422 is discharged to the VBE of the ON drive switch Q2 or less during the OFF period of the switching element 2, the ON drive switch Q2 is charged. Is turned on, the control electrode (gate) of the switching element 2 is energized, and the switching element 2 is turned on.
【0028】出力安定化回路5は、出力電圧検出回路5
1と、時定数制御回路52とを含んでいる。出力電圧検
出回路51は、出力端子To間に接続された抵抗分圧回
路で構成される。時定数制御回路52は抵抗521とN
PNトランジスタ522とを含んでいる。トランジスタ
522はベースが出力電圧検出回路51の分圧点に接続
され、コレクタが抵抗521を介して直流入力ラインa
に接続され、エミッタが、第1の時定数回路411の抵
抗R1とコンデンサC1の接続点に接続される。The output stabilizing circuit 5 includes an output voltage detecting circuit 5
1 and a time constant control circuit 52. The output voltage detection circuit 51 is configured by a resistance voltage dividing circuit connected between the output terminals To. The time constant control circuit 52 includes a resistor 521 and N
And a PN transistor 522. The transistor 522 has a base connected to the voltage dividing point of the output voltage detection circuit 51 and a collector connected via a resistor 521 to a DC input line a.
, And the emitter is connected to the connection point between the resistor R1 and the capacitor C1 of the first time constant circuit 411.
【0029】次に、図2を参照して本実施例のスイッチ
ング電源装置の動作を説明する。図2は図1に図示した
本実施例の非絶縁チョッパコンバータの各部の波形図で
ある。Next, the operation of the switching power supply of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the non-insulated chopper converter of the present embodiment shown in FIG.
【0030】直流入力電圧Vinが印加されると、起動
抵抗R0を介してスイッチング素子2のゲート電極が付
勢され、時刻t1でスイッチング素子2がオンとなり、
複数巻チョークコイル1のチョークコイル11を介して
図2(A)に示すドレイン電流Idsが流れ、図2
(B)に示すドレイン電圧Vdsが発生する。ドレイン
電流Idsは、チョークコイル11の両端に電圧を発生
するとともに、補助巻線12に図2(C)に示す電圧V
nfbを誘起する。補助巻線12に誘起した電圧Vnf
bは、コンデンサ及びバイアス抵抗を介してスイッチン
グ素子2のゲート電極に印加され、スイッチング素子2
を完全にオンにするとともに、第1、第2の時定数回路
411、422のコンデンサC1、C2を充電する。第
1、第2の時定数回路411、422のコンデンサC
1、C2は、図2(D)、(E)に示すごとく、それぞ
れの時定数にしたがい上昇を開始する。時刻t2に至
り、第1の時定数回路411のコンデンサC1の電圧が
オフ駆動スイッチQ1のVBE(0.6V)まで充電さ
れると、オフ駆動スイッチQ1がオンとなって、スイッ
チング素子2のゲート、ソース間を短絡し、スイッチン
グ素子2がオフとなる。スイッチング素子2がオフとな
ると、補助巻線12の電圧Vnfbが反転し、第1、第
2の時定数回路411、422のコンデンサC1、C2
は、図2(D)、(E)に示すごとく、それぞれの時定
数にしたがい放電を開始する。時刻t3に至り、第2の
時定数回路422のコンデンサC2の電圧がオン駆動ス
イッチQ2のVBEまで放電されると、オン駆動スイッ
チQ2がオンとなって、スイッチング素子2のゲートを
付勢し、スイッチング素子2がオンとなる。以降これら
の繰り返しで発振が継続する。When the DC input voltage Vin is applied, the gate electrode of the switching element 2 is energized via the starting resistor R0, and the switching element 2 is turned on at time t1,
The drain current Ids shown in FIG. 2A flows through the choke coil 11 of the multi-turn choke coil 1, and FIG.
The drain voltage Vds shown in FIG. The drain current Ids generates a voltage at both ends of the choke coil 11 and generates a voltage V shown in FIG.
Induces nfb. Voltage Vnf induced in auxiliary winding 12
b is applied to the gate electrode of the switching element 2 via a capacitor and a bias resistor,
Is completely turned on, and the capacitors C1 and C2 of the first and second time constant circuits 411 and 422 are charged. Capacitor C of first and second time constant circuits 411 and 422
1 and C2, as shown in FIGS. 2D and 2E, start rising according to their respective time constants. At time t2, when the voltage of the capacitor C1 of the first time constant circuit 411 is charged to VBE (0.6 V) of the off-drive switch Q1, the off-drive switch Q1 is turned on, and the gate of the switching element 2 is turned on. , The source is short-circuited, and the switching element 2 is turned off. When the switching element 2 is turned off, the voltage Vnfb of the auxiliary winding 12 is inverted, and the capacitors C1 and C2 of the first and second time constant circuits 411 and 422 are turned off.
Starts the discharge according to the respective time constants as shown in FIGS. 2 (D) and 2 (E). At time t3, when the voltage of the capacitor C2 of the second time constant circuit 422 is discharged to VBE of the on-drive switch Q2, the on-drive switch Q2 is turned on to energize the gate of the switching element 2, The switching element 2 is turned on. Thereafter, the oscillation is continued by these repetitions.
【0031】出力整流平滑回路3は、整流ダイオードで
構成される整流素子31と、平滑コンデンサ32とを含
み、整流素子31と平滑コンデンサ32とが直列に接続
されてスイッチング素子2と並列に接続される。出力整
流平滑回路3は、スイッチング素子2がオンのとき複数
巻チョークコイル1に蓄えられたエネルギーを、スイッ
チング素子2がオフのとき整流、平滑し、直流入力電圧
Vinに重畳して出力する。The output rectifying / smoothing circuit 3 includes a rectifying element 31 composed of a rectifying diode and a smoothing capacitor 32. The rectifying element 31 and the smoothing capacitor 32 are connected in series and connected in parallel with the switching element 2. You. The output rectifying / smoothing circuit 3 rectifies and smoothes the energy stored in the multi-turn choke coil 1 when the switching element 2 is on when the switching element 2 is off, and outputs the energy superimposed on the DC input voltage Vin.
【0032】上述の構成によれば、簡単な回路構成で自
励式非絶縁チョッパコンバータを提供することができ
る。またチョークコイル11は図2(F)のチョークコ
イル電圧Vnpに示すごとく、休止期間が発生せず、チ
ョークコイル11及びスイッチング素子2の利用効率が
高く、更に、第1、第2の駆動回路41、42を適切に
構成することにより、本実施例で示すごとく、チョーク
コイル11に流れる電流が連続した直流重畳型の自励式
非絶縁チョッパコンバータを構成することができる。According to the above configuration, a self-excited non-insulated chopper converter can be provided with a simple circuit configuration. As shown by the choke coil voltage Vnp in FIG. 2 (F), the choke coil 11 does not generate any idle period, the utilization efficiency of the choke coil 11 and the switching element 2 is high, and the first and second drive circuits 41 , 42, as shown in the present embodiment, a self-excited non-insulated chopper converter of the DC superposition type in which the current flowing through the choke coil 11 is continuous can be formed.
【0033】本実施例の自励式非絶縁チョッパコンバー
タは出力安定化回路5を含んでいる。The self-excited non-insulated chopper converter of the present embodiment includes an output stabilizing circuit 5.
【0034】出力安定化回路5は、出力電圧検出回路5
1と、時定数制御回路52とを含む。出力電圧検出回路
51は、出力端子To間に接続された抵抗分圧回路で構
成される。時定数制御回路52は抵抗521とNPNト
ランジスタ522とを含む。トランジスタ522はベー
スが出力電圧検出回路51の分圧点に接続され、コレク
タが抵抗521を介して直流入力ラインaに接続され、
エミッタが、第1の時定数回路411の抵抗R1とコン
デンサC1の接続点に接続される。The output stabilizing circuit 5 includes an output voltage detecting circuit 5
1 and a time constant control circuit 52. The output voltage detection circuit 51 is configured by a resistance voltage dividing circuit connected between the output terminals To. The time constant control circuit 52 includes a resistor 521 and an NPN transistor 522. The transistor 522 has a base connected to the voltage dividing point of the output voltage detection circuit 51, a collector connected to the DC input line a via the resistor 521,
The emitter is connected to a connection point between the resistor R1 and the capacitor C1 of the first time constant circuit 411.
【0035】このように構成された出力安定化回路5に
おいて、出力電圧が設定値より高いと、出力電圧検出回
路51の抵抗分圧回路の分圧点電圧が高くなる。このた
め、時定数制御回路52のトランジスタ522のインピ
ーダンスが低下し、第1の時定数回路411の時定数が
小さくなり、オフ駆動スイッチQ1のオンタイミングが
早くなる。この結果、スイッチング素子2のオン期間が
短くなる方向に制御され、出力電圧が低くなる方向に制
御される。In the output stabilizing circuit 5 configured as described above, when the output voltage is higher than the set value, the voltage dividing point voltage of the resistance voltage dividing circuit of the output voltage detecting circuit 51 increases. Therefore, the impedance of the transistor 522 of the time constant control circuit 52 decreases, the time constant of the first time constant circuit 411 decreases, and the on-timing of the off drive switch Q1 is advanced. As a result, the on-period of the switching element 2 is controlled to be shorter, and the output voltage is controlled to be lower.
【0036】他方、出力電圧が設定値より低い場合は、
出力電圧検出回路51の抵抗分圧回路の分圧点電圧が低
くなる。このため、時定数制御回路52のトランジスタ
522のインピーダンスが高くなり、第1の時定数回路
411の時定数が大きくなって、オフ駆動スイッチQ1
のオンタイミングが遅くなる。この結果、スイッチング
素子2のオン期間が長くなる方向に制御され、出力電圧
が高くなる方向に制御されて出力電圧が安定化する。本
実施例の非絶縁チョッパコンバータは、スイッチング素
子2のオン期間を制御して出力電圧を安定化する方式の
ため、特別な回路を付加することなく、軽負荷時あるい
は無負荷時の出力電圧のはね上がりを防ぐことも可能と
なる。On the other hand, when the output voltage is lower than the set value,
The voltage at the voltage dividing point of the resistance voltage dividing circuit of the output voltage detecting circuit 51 decreases. Therefore, the impedance of the transistor 522 of the time constant control circuit 52 increases, the time constant of the first time constant circuit 411 increases, and the off-drive switch Q1
ON timing is delayed. As a result, the ON period of the switching element 2 is controlled to be longer, and the output voltage is controlled to be higher, so that the output voltage is stabilized. Since the non-isolated chopper converter of this embodiment controls the on-period of the switching element 2 to stabilize the output voltage, the output voltage at light load or no load can be reduced without adding a special circuit. It is also possible to prevent splashing.
【0037】図3は、本発明に係る非絶縁チョッパコン
バータの別の実施例を示す電気回路図であって、降圧型
の非絶縁チョッパコンバータに適用した例を示してい
る。図において、図1に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention, and shows an example applied to a step-down non-insulated chopper converter. In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0038】図示された非絶縁チョッパコンバータは、
複数巻チョークコイル1と、スイッチング素子2と、出
力整流平滑回路3と、第1の駆動回路41と、第2の駆
動回路42と、出力安定化回路5とを含んでいる。これ
らの構成要素は、図1に図示した実施例と同様である
が、チョークコイル11と、スイッチング素子2と、出
力整流平滑回路3との接続関係を異にしている。The illustrated non-isolated chopper converter is:
The multi-turn choke coil 1, the switching element 2, the output rectifying and smoothing circuit 3, the first drive circuit 41, the second drive circuit 42, and the output stabilization circuit 5 are included. These components are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, but the connection relationship among the choke coil 11, the switching element 2, and the output rectifying / smoothing circuit 3 is different.
【0039】チョークコイル11とスイッチング素子2
と、平滑コンデンサ32とが直列に接続され、直流電圧
源Eの両端間に接続される。スイッチング素子2は、供
給される直流入力電圧Vinをスイッチングし、断続し
た電圧をチョークコイル11に印加してチョークコイル
11と補助巻線12とに電圧を誘起する。整流素子31
は、チョークコイル11と平滑コンデンサ32との直列
回路に並列に接続される。第1、第2の駆動回路41、
42と、出力安定化回路5とは、図1に図示した実施例
と同様に構成される。Choke coil 11 and switching element 2
And the smoothing capacitor 32 are connected in series, and are connected between both ends of the DC voltage source E. The switching element 2 switches the supplied DC input voltage Vin, applies an intermittent voltage to the choke coil 11, and induces a voltage in the choke coil 11 and the auxiliary winding 12. Rectifier element 31
Are connected in parallel to a series circuit of the choke coil 11 and the smoothing capacitor 32. First and second drive circuits 41,
The output stabilizing circuit 5 and the output stabilizing circuit 5 are configured in the same manner as the embodiment shown in FIG.
【0040】このように構成された本実施例の非絶縁チ
ョッパコンバータにおいて、チョークコイル11は、ス
イッチング素子2がオンのとき励磁電流が流れてエネル
ギーを蓄えるとともに、平滑コンデンサ32を充電し、
負荷Lに電力を供給する。スイッチング素子2がオフに
なると、チョークコイル11に蓄えられていたエネルギ
ーが整流素子31を介して流れ、負荷Lに電力を供給す
る。In the non-insulated chopper converter according to the present embodiment, the choke coil 11 stores an energy when the switching element 2 is turned on when the exciting current flows and charges the smoothing capacitor 32.
Power is supplied to the load L. When the switching element 2 is turned off, the energy stored in the choke coil 11 flows through the rectifying element 31 and supplies power to the load L.
【0041】第1、第2の駆動回路41、42と、出力
安定化回路5の動作は、図1に図示した実施例と同様で
あり、スイッチング素子2は自励的にオン、オフを継続
し、出力安定化回路5も同様に出力電圧を安定化する。The operations of the first and second driving circuits 41 and 42 and the output stabilizing circuit 5 are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, and the switching element 2 keeps on and off by itself. Then, the output stabilization circuit 5 stabilizes the output voltage in the same manner.
【0042】図4は、本発明に係る非絶縁チョッパコン
バータの更に別の実施例を示す電気回路図であって、反
転型の非絶縁チョッパコンバータに適用した例を示して
いる。図において、図1乃至図3に現れた構成部分と同
一の構成部分については、同一の参照符号を付してあ
る。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to an inverting type non-insulated chopper converter. In the drawings, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
【0043】図示された非絶縁チョッパコンバータは、
複数巻チョークコイル1と、スイッチング素子2と、出
力整流平滑回路3と、第1の駆動回路41と、第2の駆
動回路42と、出力安定化回路5とを含んでいる。これ
らの構成要素は、図1、図3に図示した実施例と同様で
あるが、スイッチング素子2と、チョークコイル11
と、出力整流平滑回路3との接続関係を異にしている。The illustrated non-isolated chopper converter comprises:
The multi-turn choke coil 1, the switching element 2, the output rectifying and smoothing circuit 3, the first drive circuit 41, the second drive circuit 42, and the output stabilization circuit 5 are included. These components are the same as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, but the switching element 2 and the choke coil 11
And the connection relationship with the output rectifying / smoothing circuit 3 is different.
【0044】スイッチング素子2とチョークコイル11
とが直列に接続され、直流電圧源Eの両端間に接続され
る。スイッチング素子2は、供給される直流入力電圧V
inをスイッチングし、断続した電圧をチョークコイル
11に印加して、チョークコイル11と補助巻線12と
に電圧を誘起する。整流素子31と平滑コンデンサ32
とは直列に接続され、その直列回路が、チョークコイル
11に並列に接続される。第1、第2の駆動回路41、
42と、出力安定化回路5とは、図1に図示した実施例
と同様に構成される。Switching element 2 and choke coil 11
Are connected in series, and connected between both ends of the DC voltage source E. The switching element 2 receives the supplied DC input voltage V
is switched on and the intermittent voltage is applied to the choke coil 11 to induce a voltage in the choke coil 11 and the auxiliary winding 12. Rectifier 31 and smoothing capacitor 32
Are connected in series, and the series circuit is connected to the choke coil 11 in parallel. First and second drive circuits 41,
The output stabilizing circuit 5 and the output stabilizing circuit 5 are configured in the same manner as the embodiment shown in FIG.
【0045】このように構成された本実施例の非絶縁チ
ョッパコンバータにおいて、チョークコイル11は、ス
イッチング素子2がオンのとき励磁電流が流れてエネル
ギーを蓄える。スイッチング素子2がオフになると、チ
ョークコイル11に蓄えられていたエネルギーが整流素
子31を介して流れ、平滑コンデンサ32を充電すると
ともに、負荷Lに電力を供給する。この時の出力電圧の
極性は入力電圧の極性に対し反転する。In the non-insulating chopper converter according to the present embodiment having the above-described configuration, the choke coil 11 stores the energy by the excitation current flowing when the switching element 2 is on. When the switching element 2 is turned off, the energy stored in the choke coil 11 flows through the rectifying element 31 to charge the smoothing capacitor 32 and supply power to the load L. At this time, the polarity of the output voltage is inverted with respect to the polarity of the input voltage.
【0046】第1、第2の駆動回路41、42と、出力
安定化回路5の動作は、図1乃至図2に図示した実施例
と同様であり、スイッチング素子2は自励的にオン、オ
フを継続し、出力安定化回路5も同様に出力電圧を安定
化する。The operations of the first and second driving circuits 41 and 42 and the output stabilizing circuit 5 are the same as those of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the switching element 2 is turned on by itself, The output stabilizing circuit 5 stabilizes the output voltage in the same manner as the output voltage is kept off.
【0047】次に、同期整流回路を備えた本発明に係る
非絶縁チョッパコンバータについて説明する。Next, a non-insulated chopper converter according to the present invention having a synchronous rectifier circuit will be described.
【0048】図5は、同期整流回路を備えた本発明に係
る非絶縁チョッパコンバータの一実施例を示す電気回路
図であって、昇圧型の非絶縁チョッパコンバータに適用
した例を示している。図において、図1乃至図4に現れ
た構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符
号を付してある。FIG. 5 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a non-insulated chopper converter according to the present invention having a synchronous rectifier circuit, and shows an example in which the present invention is applied to a boost type non-insulated chopper converter. In the drawings, the same components as those shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals.
【0049】図示された非絶縁チョッパコンバータの概
略は、図1に図示した実施例と同様であるが、整流素子
に同期整流素子を用いその駆動巻線を備える点で異なっ
ている。具体的には、同期整流素子33として電界効果
トランジスタを用い、複数巻チョークコイル1は、チョ
ークコイル11と、補助巻線12と、更に同期整流素子
駆動巻線13とを含んでいる。電界効果トランジスタで
なる同期整流素子33は、図1に図示した実施例の整流
素子32が配置されていた位置すなわち、チョークコイ
ル11とスイッチング素子2との接続点と、平滑コンデ
ンサ32との間に接続される。同期整流素子駆動巻線1
3はチョークコイル11と磁気結合し、スイッチング素
子2がオフしたとき、同期整流素子33のゲートを正方
向にバイアスするよう方向付けられ、同期整流素子33
のゲート、ソース間に抵抗を介して接続される。The illustrated non-insulated chopper converter is similar to that of the embodiment shown in FIG. 1 except that a synchronous rectifying element is used as a rectifying element and a drive winding thereof is provided. Specifically, a field effect transistor is used as the synchronous rectifier 33, and the multiple-turn choke coil 1 includes a choke coil 11, an auxiliary winding 12, and a synchronous rectifier drive winding 13. The synchronous rectifying element 33 composed of a field-effect transistor is located between the position where the rectifying element 32 of the embodiment shown in FIG. 1 is disposed, that is, the connection point between the choke coil 11 and the switching element 2 and the smoothing capacitor 32. Connected. Synchronous rectifying element drive winding 1
Numeral 3 is magnetically coupled to the choke coil 11 and is oriented so as to bias the gate of the synchronous rectifier 33 in the positive direction when the switching element 2 is turned off.
Is connected via a resistor between the gate and the source.
【0050】次に、図6を参照して本実施例の非絶縁チ
ョッパコンバータの動作を説明する。図6は、図5に図
示した本実施例の非絶縁チョッパコンバータの各部の波
形図である。Next, the operation of the non-insulated chopper converter of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the non-insulated chopper converter of the present embodiment shown in FIG.
【0051】入力直流電圧Vinが印加されると、起動
抵抗R0を介してスイッチング素子2のゲート電極が付
勢され、時刻t1でスイッチング素子2がオンとなり、
チョークコイル11を介して図6(A)に示すドレイン
電流Idsが流れ、図6(B)に示すドレイン電圧Vd
sが発生する。ドレイン電流Idsは、チョークコイル
11、補助巻線12、同期整流素子駆動巻線13の各巻
線に、黒丸で示す極性マークを正極性とした電圧を発生
させる。このため、図6(C)に示すごとく、補助巻線
12に発生した電圧は、スイッチング素子2のゲート電
極を正方向にバイアスし、スイッチング素子2を完全に
オンにするとともに、コンデンサC1、C2を充電し、
図6(D)、(E)に示すごとく、その電圧を上昇させ
る。この間、同期整流素子駆動巻線13の電圧により、
同期整流素子33のゲート、ソース間電圧Vgsは、図
6(F)に示すごとく、負極性にバイアスされる。When the input DC voltage Vin is applied, the gate electrode of the switching element 2 is energized via the starting resistor R0, and the switching element 2 is turned on at time t1,
A drain current Ids shown in FIG. 6A flows through the choke coil 11, and a drain voltage Vd shown in FIG.
s occurs. The drain current Ids generates a voltage in each of the choke coil 11, the auxiliary winding 12, and the synchronous rectifying element driving winding 13 with a polarity mark indicated by a black circle having a positive polarity. Therefore, as shown in FIG. 6C, the voltage generated in the auxiliary winding 12 biases the gate electrode of the switching element 2 in the positive direction, turns on the switching element 2 completely, and simultaneously sets the capacitors C1 and C2. Charge
As shown in FIGS. 6D and 6E, the voltage is increased. During this time, the voltage of the synchronous rectifier driving coil 13
The gate-source voltage Vgs of the synchronous rectifier 33 is negatively biased as shown in FIG.
【0052】時刻t2に至って、第1の駆動回路41に
よりスイッチング素子2がオフとなると、チョークコイ
ル11の電圧が反転し、補助巻線12、同期整流素子駆
動巻線13の各巻線電圧も反転する。このため、同期整
流素子33のゲート、ソース間電圧Vgsは、図6
(F)に示すごとく、正極性にバイアスされ同期整流素
子33がオンとなる。チョークコイル11に蓄えられて
いたエネルギーは同期整流素子33を介して平滑コンデ
ンサ32を充電するとともに、負荷Lに供給される。When the switching element 2 is turned off by the first drive circuit 41 at time t2, the voltage of the choke coil 11 is inverted, and the respective winding voltages of the auxiliary winding 12 and the synchronous rectifying element drive winding 13 are also inverted. I do. For this reason, the voltage Vgs between the gate and the source of the synchronous rectifier element 33 is
As shown in (F), the synchronous rectifier 33 is turned on by being biased to a positive polarity. The energy stored in the choke coil 11 charges the smoothing capacitor 32 via the synchronous rectifier 33 and is supplied to the load L.
【0053】本実施例の非絶縁チョッパコンバータも、
チョークコイル11に休止期間がないため、チョークコ
イル11からエネルギーが供給されている間は同期整流
素子33がオン状態に維持される。このため、同期整流
素子33の内臓ダイオードを介して流れる電流を低減で
きるので、同期整流回路の損失を低く抑えることができ
る。The non-insulated chopper converter of this embodiment is also
Since the choke coil 11 has no pause, the synchronous rectifier 33 is maintained in the on state while energy is being supplied from the choke coil 11. For this reason, the current flowing through the built-in diode of the synchronous rectifier 33 can be reduced, so that the loss of the synchronous rectifier circuit can be reduced.
【0054】図7は、同期整流回路を備えた本発明に係
る非絶縁チョッパコンバータの別の実施例を示す電気回
路図であって、降圧型の非絶縁チョッパコンバータに適
用した例を示している。図8は、同期整流回路を備えた
本発明に係る非絶縁チョッパコンバータの更に別の実施
例を示す電気回路図であって、反転型の非絶縁チョッパ
コンバータに適用した例を示している。図7及び図8に
おいて、図1乃至図6に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。FIG. 7 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention having a synchronous rectification circuit, and shows an example applied to a step-down type non-insulated chopper converter. . FIG. 8 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention having a synchronous rectification circuit, and shows an example in which the present invention is applied to an inverting non-insulated chopper converter. 7 and 8, the same components as those shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals.
【0055】図7及び図8に図示された非絶縁チョッパ
コンバータの概略は、それぞれ図3または図4に図示し
た実施例と同様であるが、整流素子に同期整流素子を用
いその駆動巻線を備える点で異なっている。具体的に
は、図5に図示した実施例と同様、同期整流素子33と
して電界効果トランジスタを用い、複数巻チョークコイ
ル1は、チョークコイル11と、補助巻線12と、更に
同期整流素子駆動巻線13とを含んでいる。同期整流素
子33は整流素子32の代わって、同じ位置に配置さ
れ、スイッチング素子2がオフしたときオンするように
同期整流素子駆動巻線13が接続される。The non-insulated chopper converters shown in FIGS. 7 and 8 are generally the same as those in the embodiment shown in FIG. 3 or FIG. 4, respectively. It is different in preparing. Specifically, as in the embodiment shown in FIG. 5, a field effect transistor is used as the synchronous rectifying element 33, and the multi-turn choke coil 1 includes the choke coil 11, the auxiliary winding 12, and the synchronous rectifying element driving coil. Line 13. The synchronous rectifying element 33 is disposed at the same position instead of the rectifying element 32, and the synchronous rectifying element driving winding 13 is connected so that the synchronous rectifying element driving winding 13 is turned on when the switching element 2 is turned off.
【0056】以上、好ましい実施例を参照して本発明の
内容を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定される
ものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想及
び教示にもとづき、種々の変形例を想到できることは自
明である。The contents of the present invention have been described in detail with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these, and those skilled in the art can understand the basic technical ideas and teachings of the present invention. It is obvious that various modifications can be made.
【0057】[0057]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 (A)簡単な回路で構成し得る自励式非絶縁チョッパコ
ンバータを提供することができる。 (B)簡単な回路構成で、損失の少ない同期整流回路を
備えた自励式非絶縁チョッパコンバータを提供すること
ができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (A) It is possible to provide a self-excited non-insulated chopper converter that can be configured with a simple circuit. (B) It is possible to provide a self-excited non-insulated chopper converter having a simple circuit configuration and a low loss synchronous rectifier circuit.
【図1】本発明に係る非絶縁チョッパコンバータの一実
施例を示す電気回路図であって、昇圧型の非絶縁チョッ
パコンバータに適用した例を示している。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of a non-insulated chopper converter according to the present invention, showing an example applied to a boost type non-insulated chopper converter.
【図2】図1に図示した本実施例の非絶縁チョッパコン
バータの各部の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the non-insulating chopper converter of the present embodiment shown in FIG.
【図3】本発明に係る非絶縁チョッパコンバータの別の
実施例を示す電気回路図であって、降圧型の非絶縁チョ
ッパコンバータに適用した例を示している。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention, showing an example applied to a step-down type non-insulated chopper converter.
【図4】本発明に係る非絶縁チョッパコンバータの更に
別の実施例を示す電気回路図であって、反転型の非絶縁
チョッパコンバータに適用した例を示している。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention, showing an example applied to an inverting type non-insulated chopper converter.
【図5】同期整流回路を備えた本発明に係る非絶縁チョ
ッパコンバータの一実施例を示す電気回路図であって、
昇圧型の非絶縁チョッパコンバータに適用した例を示し
ている。FIG. 5 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a non-insulated chopper converter according to the present invention including a synchronous rectifier circuit,
An example in which the present invention is applied to a boost type non-insulated chopper converter is shown.
【図6】図5に図示した本実施例の非絶縁チョッパコン
バータの各部の波形図である。6 is a waveform diagram of each part of the non-insulating chopper converter of the present embodiment shown in FIG.
【図7】同期整流回路を備えた本発明に係る非絶縁チョ
ッパコンバータの別の実施例を示す電気回路図であっ
て、降圧型の非絶縁チョッパコンバータに適用した例を
示している。FIG. 7 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention having a synchronous rectification circuit, and shows an example applied to a step-down non-insulated chopper converter.
【図8】同期整流回路を備えた本発明に係る非絶縁チョ
ッパコンバータの更に別の実施例を示す電気回路図であ
って、反転型の非絶縁チョッパコンバータに適用した例
を示している。FIG. 8 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the non-insulated chopper converter according to the present invention including a synchronous rectification circuit, and shows an example in which the present invention is applied to an inverting non-insulated chopper converter.
【符号の説明】 1 複数巻チョークコイル 11 チョークコイル12 12 補助巻線 13 同期整流素子駆動巻線 2 スイッチング素子 3 出力整流平滑回路 31 整流素子 32 平滑コンデンサ 33 同期整流素子 41 第1の駆動回路 411 第1の時定数回路 42 第2の駆動回路 422 第2の時定数回路 C1、C2 コンデンサ Q1 オフ駆動スイッチ Q2 オン駆動スイッチ R1、R2 抵抗[Description of Signs] 1 Multi-turn choke coil 11 Choke coil 12 12 Auxiliary winding 13 Synchronous rectifying element driving winding 2 Switching element 3 Output rectifying and smoothing circuit 31 Rectifying element 32 Smoothing capacitor 33 Synchronous rectifying element 41 First driving circuit 411 First time constant circuit 42 Second drive circuit 422 Second time constant circuit C1, C2 Capacitor Q1 Off drive switch Q2 On drive switch R1, R2 Resistance
Claims (7)
素子と、出力整流平滑回路と、第1の駆動回路と、第2
の駆動回路とを含む非絶縁チョッパコンバータであっ
て、 前記複数巻チョークコイルは、チョークコイルと、前記
チョークコイルに結合した補助巻線とを含み、 前記スイッチング素子は、供給される直流電圧をスイッ
チングし、断続した電圧を前記チョークコイルに印加し
て前記チョークコイルと前記補助巻線とに電圧を誘起
し、 前記出力整流平滑回路は、整流素子と、平滑コンデンサ
とを含み、前記チョークコイルの電圧を整流、平滑して
出力し、 前記第1の駆動回路は、抵抗とコンデンサとの直列回路
を含む第1の時定数回路と、前記第1の時定数回路に並
列接続されたオフ駆動スイッチとを含み、前記補助巻線
の両端間に接続され、前記スイッチング素子のオン期間
に、前記補助巻線に誘起する電圧で、前記スイッチング
素子の制御電極を導通方向にバイアスするとともに、前
記第1の時定数回路のコンデンサを充電し、前記第1の
時定数回路のコンデンサが所定値まで充電されたときに
前記オフ駆動スイッチをオンし、前記スイッチング素子
の入力側を短絡して、前記スイッチング素子を遮断し、 前記第2の駆動回路は、抵抗とコンデンサとの直列回路
を含む第2の時定数回路と、前記スイッチング素子の制
御電極に接続されたオン駆動スイッチとを含み、前記第
2の時定数回路が、前記補助巻線の両端間に接続され、
前記スイッチング素子のオン期間に、前記補助巻線に誘
起する電圧で、前記第2の時定数回路のコンデンサを充
電し、前記スイッチング素子のオフ期間に、前記第2の
時定数回路のコンデンサが所定値まで放電されたときに
前記オン駆動スイッチをオンし、前記スイッチング素子
の制御電極を付勢して、前記スイッチング素子を導通す
る非絶縁チョッパコンバータ。1. A multi-turn choke coil, a switching element, an output rectifying and smoothing circuit, a first drive circuit, and a second
A plurality of choke coils, the plurality of choke coils including a choke coil and an auxiliary winding coupled to the choke coil, wherein the switching element switches a supplied DC voltage. And applying an intermittent voltage to the choke coil to induce a voltage in the choke coil and the auxiliary winding. The output rectifying and smoothing circuit includes a rectifying element and a smoothing capacitor, and includes a voltage of the choke coil. Rectifying, smoothing, and outputting the first drive circuit, a first time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and an off-drive switch connected in parallel to the first time constant circuit. And connected between both ends of the auxiliary winding, and controlling the switching element with a voltage induced in the auxiliary winding during an ON period of the switching element. Biasing the electrode in the conduction direction, charging the capacitor of the first time constant circuit, turning on the off drive switch when the capacitor of the first time constant circuit is charged to a predetermined value, The input side of the element is short-circuited to shut off the switching element. The second drive circuit is connected to a second time constant circuit including a series circuit of a resistor and a capacitor, and to a control electrode of the switching element. An ON drive switch, wherein the second time constant circuit is connected between both ends of the auxiliary winding,
During the on-period of the switching element, the capacitor of the second time constant circuit is charged with a voltage induced in the auxiliary winding, and during the off-period of the switching element, the capacitor of the second time constant circuit becomes a predetermined voltage. A non-insulating chopper converter that turns on the on-drive switch when the battery is discharged to a value, energizes a control electrode of the switching element, and conducts the switching element.
ンバータであって、 前記補助巻線は、第1の補助巻線と、第2の補助巻線と
を含み、 前記第1の駆動回路は、前記第1の補助巻線の両端間に
接続され、 前記第2の時定数回路は、前記第2の補助巻線の両端間
に接続されている非絶縁チョッパコンバータ。2. The non-insulating chopper converter according to claim 1, wherein the auxiliary winding includes a first auxiliary winding and a second auxiliary winding, and wherein the first driving circuit is provided. Is connected between both ends of the first auxiliary winding, and the second time constant circuit is connected between both ends of the second auxiliary winding.
非絶縁チョッパコンバータであって、 出力安定化回路を含み、 前記出力安定化回路は、出力電圧検出回路と、時定数制
御回路とを含み、 前記出力電圧検出回路は、前記出力整流平滑回路の出力
を検出し、 前記時定数制御回路は、前記出力整流平滑回路の出力に
応じて、前記第1の時定数回路の時定数を制御する非絶
縁チョッパコンバータ。3. The non-isolated chopper converter according to claim 1, further comprising an output stabilization circuit, wherein the output stabilization circuit includes an output voltage detection circuit, a time constant control circuit, The output voltage detection circuit detects an output of the output rectification smoothing circuit, and the time constant control circuit changes a time constant of the first time constant circuit in accordance with an output of the output rectification smoothing circuit. Non-isolated chopper converter to control.
絶縁チョッパコンバータであって、 前記チョークコイルと前記スイッチング素子とが直列に
接続され、 前記整流素子と前記平滑コンデンサとが直列に接続され
て前記スイッチング素子に並列に接続されている昇圧型
非絶縁チョッパコンバータ。4. The non-insulated chopper converter according to claim 1, wherein the choke coil and the switching element are connected in series, and the rectifying element and the smoothing capacitor are connected in series. A step-up type non-insulating chopper converter connected in parallel with the switching element.
絶縁チョッパコンバータであって、 前記スイッチング素子と前記チョークコイルと前記平滑
コンデンサとが直列に接続され、 前記整流素子が、前記チョークコイルと前記平滑コンデ
ンサとの直列回路に並列に接続されている降圧型非絶縁
チョッパコンバータ。5. The non-insulated chopper converter according to claim 1, wherein the switching element, the choke coil, and the smoothing capacitor are connected in series, and the rectifying element is connected to the choke. A step-down non-insulating chopper converter connected in parallel to a series circuit of a coil and the smoothing capacitor.
絶縁チョッパコンバータであって、 前記スイッチング素子と前記チョークコイルとが直列に
接続され、 前記整流素子と前記平滑コンデンサとが直列に接続され
て前記チョークコイルに並列に接続されている反転型非
絶縁チョッパコンバータ。6. The non-insulated chopper converter according to claim 1, wherein the switching element and the choke coil are connected in series, and the rectifying element and the smoothing capacitor are connected in series. An inverted non-insulated chopper converter connected and connected in parallel with the choke coil.
絶縁チョッパコンバータであって、 前記整流素子は、電界効果トランジスタで構成された同
期整流素子でなり、 前記複数巻チョークコイルは、更に、前記チョークコイ
ルに結合した同期整流素子駆動巻線を含み、 前記同期整流素子が、前記同期整流素子駆動巻線により
駆動される非絶縁チョッパコンバータ。7. The non-insulated chopper converter according to claim 1, wherein the rectifier is a synchronous rectifier configured by a field-effect transistor, and the multi-turn choke coil is: The non-insulating chopper converter further includes a synchronous rectifying element driving winding coupled to the choke coil, wherein the synchronous rectifying element is driven by the synchronous rectifying element driving winding.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN102684493A (en) * | 2012-05-17 | 2012-09-19 | 浙江工业大学 | BJT type self-excited Boost converter equipped with main switching tube with low drive loss |
CN102684487A (en) * | 2012-05-17 | 2012-09-19 | 浙江工业大学 | BJT type self-excited Sepic converter equipped with main switching tube with low drive loss |
CN102710132A (en) * | 2012-05-17 | 2012-10-03 | 浙江工业大学 | Feedback type bipolar junction transistor (BJT) self-exciting Boost converter |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000326139A patent/JP2002136110A/en active Pending
Cited By (4)
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CN102684493A (en) * | 2012-05-17 | 2012-09-19 | 浙江工业大学 | BJT type self-excited Boost converter equipped with main switching tube with low drive loss |
CN102684487A (en) * | 2012-05-17 | 2012-09-19 | 浙江工业大学 | BJT type self-excited Sepic converter equipped with main switching tube with low drive loss |
CN102710132A (en) * | 2012-05-17 | 2012-10-03 | 浙江工业大学 | Feedback type bipolar junction transistor (BJT) self-exciting Boost converter |
CN102684487B (en) * | 2012-05-17 | 2014-08-06 | 浙江工业大学 | BJT type self-excited Sepic converter equipped with main switching tube with low drive loss |
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