JP4718773B2 - converter - Google Patents
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Description
本発明は、コンバータに関する。 The present invention relates to a converter.
スイッチングコンバータは、トランスの一次巻線に印加される直流電力を周期的にスイッチングし、トランスの二次巻線に現れる交流電力を整流した後、平滑して出力する。交流電力を整流する回路には、一般的にダイオード整流素子が用いられる。 The switching converter periodically switches DC power applied to the primary winding of the transformer, rectifies AC power appearing in the secondary winding of the transformer, and then outputs the smoothed output. A diode rectifier is generally used for a circuit that rectifies AC power.
しかしながら、ダイオード整流素子の順方向電圧降下は比較的大きいので、特に出力電圧が低いスイッチングコンバータにおいてはダイオード整流素子における電力損失が無視できない。したがって、ダイオード整流素子として順方向の電圧降下が小さいショットキーバリアダイオード(SBD)が用いられる場合が多い。 However, since the forward voltage drop of the diode rectifier element is relatively large, power loss in the diode rectifier element cannot be ignored particularly in a switching converter with a low output voltage. Therefore, a Schottky barrier diode (SBD) with a small forward voltage drop is often used as the diode rectifier.
また、近年の高集積化技術により、オン抵抗が非常に小さい電界効果型トランジスタ(FET)が開発されている。そこで、オン抵抗の小さい電界効果型トランジスタを整流素子として用い、トランスの励磁タイミングに同期して電界効果型トランジスタをスイッチング制御することにより、低損失の整流機能を実現した同期整流回路が提案されている(特許文献1参照)。 Also, field effect transistors (FETs) with very low on-resistance have been developed by recent high integration technologies. Therefore, a synchronous rectifier circuit has been proposed that realizes a low-loss rectifier function by using a field-effect transistor having a low on-resistance as a rectifier and switching the field-effect transistor in synchronization with the excitation timing of the transformer. (See Patent Document 1).
図5は、同期整流回路を備えたフォワード型のスイッチングコンバータの構成例である。このスイッチングコンバータには、直流電源10、電界効果型トランジスタ11、トランス12、電界効果型トランジスタ13,14、リアクトル15、コンデンサ16によって構成されている。
FIG. 5 is a configuration example of a forward type switching converter provided with a synchronous rectifier circuit. This switching converter includes a
電界効果型トランジスタ11は、外部から供給される信号によって周期的にオン、オフの状態を繰り返す。その結果、トランス12の一次巻線Npには励磁電流が断続的に流れ、トランス12の二次巻線Nsに交流電力が現れる。
The field effect transistor 11 is periodically turned on and off by a signal supplied from the outside. As a result, an exciting current intermittently flows in the primary winding Np of the
電界効果型トランジスタ13,14は整流素子として利用される。この例では、電界効果型トランジスタ13,14の制御にセルフドリブン方式を用いている。すなわち、トランス12の二次巻線Nsに現れる電圧を利用して電界効果型トランジスタ13,14のオン、オフの状態を制御する。トランス12の二次巻線Nsに現れた交流電力は、電界効果型トランジスタ13,14で構成される整流回路で整流された後、リアクトル15およびコンデンサ16によって構成される平滑回路で平滑され、直流電圧Voとして出力端子17,18から出力される。
The
つぎに、図5に示すスイッチングコンバータの動作について以下に説明する。トランス12の一次巻線Npに接続された電界効果型トランジスタ11がオンの状態になり、一次巻線Npに励磁電流が流れると、二次巻線Nsに現れる正極性の電圧により電界効果型トランジスタ13がオンの状態になるので、二次巻線Nsに現れた電力が電界効果型トランジスタ13を介して出力側に供給される。このとき、電界効果型トランジスタ14はオフの状態になる。
Next, the operation of the switching converter shown in FIG. 5 will be described below. When the field effect transistor 11 connected to the primary winding Np of the
一方、トランス12の一次巻線Npに接続された電界効果型トランジスタ11がオフすると、一次巻線Npの励磁電流が遮断され、二次巻線Nsに現れる電圧の極性が反転する。したがって、電界効果型トランジスタ13がオンからオフの状態に切り替わり、電界効果型トランジスタ14はオフからオンの状態に切り替わる。
On the other hand, when the field effect transistor 11 connected to the primary winding Np of the
このとき、リアクトル15に流れている電流の保存により、転流電流が電界効果型トランジスタ14を介して流れ、負荷に電力が供給される。このように、同期整流回路を構成する電界効果型トランジスタ13,14がオン、オフするタイミングは二次巻線Nsに現れる電圧に依存する。
ところで、図5に示すような同期整流回路を使用したコンバータでは、出力電圧Voを制御することができないため、負荷が変動した場合には、出力電圧Voが変動するという問題点がある。 Incidentally, in the converter using the synchronous rectifier circuit as shown in FIG. 5, the output voltage Vo cannot be controlled. Therefore, when the load fluctuates, the output voltage Vo fluctuates.
そこで、コンバータの出力側に、可飽和リアクトル(マグアンプ)を接続し、この可飽和リアクトルのリセット電流を調整することでPWM(Pulse Width Modulation)制御を実現し、出力電圧を制御する方法が考えられる。しかし、可飽和リアクトルにリセット電流を流すタイミングは、図5に示す電界効果型トランジスタ13がオフの状態になった場合(回路が開放状態になった場合)であるため、マグアンプと同期整流回路を単純に組み合わせた場合、そのような状態においてリセット電流を流すことが困難であるという問題点がある。
Therefore, it is conceivable to connect a saturable reactor (mag amplifier) to the output side of the converter and adjust the reset current of this saturable reactor to realize PWM (Pulse Width Modulation) control and control the output voltage. . However, since the reset current is supplied to the saturable reactor when the
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、マグアンプと同期整流回路を組み合わせた出力電圧制御を行いつつ、効率がよいコンバータを提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide an efficient converter while performing output voltage control combining a mag-amp and a synchronous rectifier circuit.
上述の目的を達成するため、本発明は、トランスと、トランスの二次巻線に直列に接続された第1の巻線と、第1の巻線とは異なる第2の巻線とを有するマグアンプ用の可飽和リアクトルと、可飽和リアクトルの第1の巻線に接続された同期整流回路と、可飽和リアクトルの残留磁束を減少させるリセット電流を、第2の巻線に流す制御回路と、を有し、同期整流回路は、可飽和リアクトルに接続され、トランスの一次巻線に励磁電流が流れるときに二次巻線に現れる交流電力の電流を通過させるための第1のトランジスタと、トランスの一次巻線の励磁電流が遮断されているときに転流電流を通過させるための第2のトランジスタと、を有し、さらに、トランスの一次巻線の励磁電流が遮断される直前に第2のトランジスタの入力容量に蓄積された電荷を放電するための放電回路を有し、可飽和リアクトルの第1の巻線の一端は、ダイオードを介して第2のトランジスタのゲートに接続され、可飽和リアクトルの第1の巻線の他端は、第1のトランジスタのドレインに接続され、可飽和リアクトルの第2の巻線の一端は、制御回路に接続され、可変リアクトルの第2の巻線の他端は、第1のトランジスタのソースに接続されるものである。 To achieve the above object, the present invention includes a transformer, a first winding connected in series to a secondary winding of the transformer, and a second winding different from the first winding. A saturable reactor for a mag amplifier, a synchronous rectifier circuit connected to the first winding of the saturable reactor, a control circuit for causing a reset current to reduce the residual magnetic flux of the saturable reactor to flow through the second winding, And a synchronous rectifier circuit is connected to the saturable reactor, and a first transistor for passing an AC power current appearing in the secondary winding when an exciting current flows in the primary winding of the transformer, and the transformer A second transistor for passing a commutation current when the exciting current of the primary winding of the transformer is cut off, and further, the second transistor immediately before the exciting current of the primary winding of the transformer is cut off.蓄to the input capacitance of the transistor of Has a discharge circuit for discharging the charges, one end of the first winding of the saturable reactor is connected to the gate of the second transistor via a diode, a first winding of the saturable reactor Is connected to the drain of the first transistor, one end of the second winding of the saturable reactor is connected to the control circuit, and the other end of the second winding of the variable reactor is the first It is connected to the source of the transistor.
このため、マグアンプと同期整流回路を組み合わせた出力電圧制御を行ないつつ、効率がよいコンバータを提供することができる。また、同期整流により、電力の損失を抑えることが可能になる。さらに、放電回路を有することにより、適切なタイミングで第2のスイッチング素子をオフの状態にすることが可能になる。 Therefore, it is possible to provide an efficient converter while performing output voltage control combining a mag amplifier and a synchronous rectifier circuit. In addition, loss of power can be suppressed by synchronous rectification. Further, by including the discharge circuit, the second switching element can be turned off at an appropriate timing.
本発明によれば、マグアンプと同期整流回路を使用した、出力電圧制御を行いつつ、効率がよいコンバータを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an efficient converter while performing output voltage control using a mag amplifier and a synchronous rectifier circuit.
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態の構成例を示す回路図である。この図に示すように、本発明の第1の実施の形態は、直流電源50、電界効果型トランジスタ51、トランス52、制御回路53、ダイオード54、可飽和リアクトル55、電界効果型トランジスタ56,57、電流制御回路58、ダイオード59、放電回路60、リアクトル61、コンデンサ62、出力端子63,64によって構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the first embodiment of the present invention includes a
ここで、直流電源50は、例えば、スイッチング電源等であり商用電力を直流電力に変換して出力する電源回路であったり、バッテリであったりする。電界効果型トランジスタ51は、トランス52の一次巻線Npに接続され、制御回路53の制御に応じて周期的にオンまたはオフの状態を繰り返し、トランス52の一次巻線Npに対して励磁電流を流す。
Here, the
トランス52は、一次巻線Npおよび二次巻線Nsを有し、電界効果型トランジスタ51のオンまたはオフの状態変化によって一次巻線Npに流入する励磁電流に応じた交流電圧を二次巻線Nsから出力する。
The
制御回路53は、電界効果型トランジスタ51が周期的にオンまたはオフの状態になるように制御するとともに、電界効果型トランジスタ51がオンになる直前に、放電回路60を制御して、電界効果型トランジスタ57のゲートに存在する入力容量に蓄積されている電荷を放電させる。
The
ダイオード54は、二次巻線Nsの出力電圧Vsが負である場合(図1に示す二次巻線Nsの上側の端子が負の極性となった場合)には、電界効果型トランジスタ57のゲートに対して正の電圧を印加し、これをオンの状態にするとともに、放電回路60によって電荷が放電されるまでの間、電界効果型トランジスタ57がオンの状態を保持するようにする。
When the output voltage Vs of the secondary winding Ns is negative (when the upper terminal of the secondary winding Ns shown in FIG. 1 has a negative polarity), the diode 54 A positive voltage is applied to the gate to turn it on, and the
可飽和リアクトル55は、いわゆるマグアンプであり、電界効果型トランジスタ51がオフの状態である期間に電流制御回路58から第2の巻線Nbに導通する電流によってリセットされる。このリセットにより減少する残留磁束量に等しい磁束変化が発生するまでは、可飽和リアクトル55の第1の巻線Naは大きなインダクタンスを持っているので、電界効果型トランジスタ51がオンしても出力側には電流が流れない。
The
なお、可飽和リアクトル55は、トロイダルコアに第1の巻線Naと第2の巻線Nbを巻回して構成されている。第1の巻線Naの巻き数naと、第2の巻線Nbの巻き数nbとは、nb>naの関係を有している。また、第1の巻線Naについては、例えば、数A〜数十A程度の電流が導通し、第2の巻線Nbについては、例えば、数mA〜数十mA程度の電流が導通し、トロイダルコアを磁気飽和させる。
The
第1のスイッチング素子である電界効果型トランジスタ56は、電界効果型トランジスタ51がオン状態のとき、すなわち、二次巻線Nsの出力電圧Vsが正である場合(図1に示す二次巻線Nsの上側の端子が正の極性となった場合)には、オンの状態となって出力端子63,64に電圧を出力する。また、出力電圧Vsが負である場合にはオフ状態となる。
The
第2のスイッチング素子である電界効果型トランジスタ57は、二次巻線Nsの出力電圧Vsが負である場合には、ダイオード54を介して入力される電圧によってオンの状態になり、リアクトル61に流れている電流のエネルギーによって発生する転流電流を出力端子63,64から出力する。また、出力電圧Vsが正である場合にはオフの状態となる。
When the output voltage Vs of the secondary winding Ns is negative, the
これらの電界効果トランジスタ56,57により同期整流回路が構成される。
These
制御回路である電流制御回路58は、出力端子63,64に現れる出力電圧Voに応じて、可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbに対してリセット電流を流し、出力電圧Voが所望の値になるように制御する。
The
図2は、電流制御回路58の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、電流制御回路58は、ダイオード58a、PNP型トランジスタ58b、NPN型トランジスタ58c、コンパレータ58d、基準電源58e、および抵抗58f,58gによって構成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the
ここで、ダイオード58aは、逆流防止用のダイオードであり、PNP型トランジスタ58bのコレクタ端子から流出する電流を可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbに流入させる。
Here, the
PNP型トランジスタ58bは、そのベースに接続されているNPN型トランジスタ58cがオンの状態になった場合には、オンの状態になってダイオード58aを介して可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbに電流を流入させる。
When the
NPN型トランジスタ58cは、コンパレータ58dの出力電圧が正である場合にはオン状態となって、PNP型トランジスタ58bをオン状態に制御する。
The
コンパレータ58dは、基準電源58eと、抵抗58gに印加されている電圧(出力電圧Voを抵抗58f,58gで分圧した電圧)を比較し、抵抗58gに印加されている電圧の方が高い場合には出力電圧を正の所定の値とし、それ以外の場合には出力電圧を負の所定の値またはゼロとする。
The
基準電源58eは、例えば、ツェナーダイオード等によって構成されている。抵抗58f,58gは、分圧抵抗であり、出力電圧Voを分圧して出力する。なお、分圧抵抗58f,58gのそれぞれの素子値は、出力電圧Voが所望の値である場合に、抵抗58gに現れる電圧と、基準電源58eの電圧とが等しくなるように設定されている。
The
図1に戻って、ダイオード59は、電界効果型トランジスタ57のソースとドレイン間に接続される。
Returning to FIG. 1, the
放電回路60は、電界効果型トランジスタ51がオンの状態になる直前において、電界効果型トランジスタ57のゲートとドレイン間に存在する入力容量(浮遊容量)に蓄積されている電荷を放電し、電界効果型トランジスタ57が適切なタイミングでオフの状態になるように制御する。なお、放電回路60は、半導体スイッチ(例えば、電界効果型トランジスタ)によって構成されており、制御回路53が電界効果型トランジスタ51をオンの状態にする直前にオンの状態となるように制御される。
The
リアクトル61は、コンデンサ62とともに平滑回路を構成し、脈流を平滑化して出力するとともに、電界効果型トランジスタ51がオフの状態になった場合には、転流電流を発生する。コンデンサ62は、リアクトル61とともに平滑回路を構成する。出力端子63,64は、直流電圧を取り出すための端子である。
The
つぎに、本発明の第1の実施の形態の動作について図3を参照しつつ説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図3は、本発明の第1の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図3におけるVsは、トランス52の二次巻線Nsの出力電圧を示し、図3におけるVg1は、電界効果型トランジスタ56のゲートとソース間の電圧を示し、図3におけるVg2は、電界効果型トランジスタ57のゲートとソース間の電圧を示している。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the first exemplary embodiment of the present invention. Here, Vs in FIG. 3 indicates an output voltage of the secondary winding Ns of the
時刻t1において、制御回路53の制御に応じて、電界効果型トランジスタ51がオンの状態になると、直流電源50からトランス52の一次巻線Npに電流が流入し、二次巻線Nsには起電力が生じ、図3に示すように出力電圧Vsが発生する。この結果、図3に示すように、電界効果型トランジスタ56のゲートとソース間の電圧Vg1はハイの状態になるので、電界効果型トランジスタ56はオンの状態になる。また、図3に示すように、電界効果型トランジスタ57のゲートとソース間の電圧Vg2はローの状態になるので、電界効果型トランジスタ57はオフ状態になる。
At time t1, according to the control of the
電界効果型トランジスタ56がオンの状態になると、リアクトル61、図示せぬ負荷、および可飽和リアクトル55を含む閉回路が形成される。しかし、可飽和リアクトル55は、後述するように、リセット電流によって生じた磁束量に対応する電流が流れるまでは高インピーダンス状態を保つので、一定時間が経過するまでは実質的にオフ状態となる。そして、一定時間が経過するとオン状態となって出力端子63,64に対して出力電圧Voが出力される。
When the
つぎに、時刻t2において、電界効果型トランジスタ51がオフ状態になると、一次巻線Npの励磁電流が遮断され、図3に示すように、二次巻線Nsに現れる電圧Vsの極性が反転する。その結果、電界効果型トランジスタ56のゲートとソース間の電圧Vg1は、図3に示すようにローの状態になるので、電界効果型トランジスタ56はオフ状態になる。一方、電界効果型トランジスタ57のゲートとソース間の電圧Vg2は、図3に示すようにハイの状態になるので、電界効果型トランジスタ57はオン状態になる。
Next, when the
電界効果型トランジスタ56がオフ状態になるとリアクトル61を流れる励磁電流が遮断されるため、リアクトル61に転流電流が発生する。この転流電流は、オン状態となっている電界効果型トランジスタ57を介して出力端子63,64から図示せぬ負荷へ出力される。
When the
つづいて、時刻t3において、トランス52の二次巻線Nsに現れる電圧が“0”になると、ダイオード54のアノード端子の電圧も“0”となる。しかし、電界効果型トランジスタ57のゲートに存在する入力容量に蓄積されている電荷の影響によりダイオード54が逆バイアス状態になるため、図3に実線で示すように、電界効果型トランジスタ57のゲートとソース間の電圧Vg2はハイの状態を保持する。なお、図3に示す破線は、ダイオード54を設けない場合におけるVg2の変化を示している。このようにダイオード54を設けることにより、電界効果型トランジスタ57がオンの状態になっている時間を長くすることができるので、後述するように、電力損失を抑えることができる。
Subsequently, at time t3, when the voltage appearing in the secondary winding Ns of the
すなわち、電界効果型トランジスタ57の内部には寄生ダイオード(ボディダイオード)が存在するので、電界効果型トランジスタ57がオフになったときでも、電界効果型トランジスタ57の寄生ダイオードを通って転流電流が流れ続ける。転流電流が流れている間(一次巻線Npの励磁電流が遮断されている間)は電界効果型トランジスタ57がオン状態であるのが望ましい。しかし、前述のように転流電流が流れている間に電界効果型トランジスタ57がオフ状態に切り替わると、その後の転流電流は電界効果型トランジスタ57内部の寄生ダイオードを通って流れる。このため、寄生ダイオードにおける電圧降下の影響により電力損失が増大する。
That is, since a parasitic diode (body diode) exists inside the
しかし、本実施の形態の場合では、ダイオード54の存在により、電界効果型トランジスタ57はオン状態を保つので、寄生ダイオードによる電圧損失の発生を防止できる。
However, in the case of the present embodiment, the
つづいて、時刻t4になると、制御回路53の制御によって放電回路60が動作し、電界効果型トランジスタ57のゲートに存在する入力容量に蓄積されている電荷が放電される。その結果、図3に示すように、電界効果型トランジスタ57のゲートとソース間の電圧が減少し、ローの状態になるため、電界効果型トランジスタ57はオフ状態になる。
Subsequently, at time t4, the
ところで、時刻t2〜t4の期間においては、電流制御回路58が、出力端子63,64に現れている出力電圧Voに応じて、可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbに対してリセット電流を流し、これをリセットする(すなわち、可飽和リアクトル55の磁気状態を1サイクルの始期の状態に戻す)。
Incidentally, during the period from time t2 to time t4, the
すなわち、電流制御回路58を構成するコンパレータ58dは、抵抗58gの端子電圧が、基準電源58eの電圧よりも高い場合(出力電圧Voが所望の電圧よりも高い場合)には、その出力をハイの状態にする。その結果、NPN型トランジスタ58cがオン状態になるので、PNP型トランジスタ58bもオン状態になり、ダイオード58aを介してリセット電流が可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbに対して流入する。
That is, when the terminal voltage of the
その結果、可飽和リアクトル55の磁気コアは、電界効果型トランジスタ56がオン状態である場合とは逆方向に磁化される。
As a result, the magnetic core of the
つぎに、時刻t5になると、制御回路53の制御に応じて、電界効果型トランジスタ51がオン状態になるので、二次巻線Nsの出力電圧Vsは正の状態となる。その結果、図3に示すように、電界効果型トランジスタ56のゲートとソース間の電圧Vg1がハイの状態になるので、電界効果型トランジスタ56がオン状態になる。
Next, at time t5, the
電界効果型トランジスタ56がオンの状態になると、リアクトル61、図示せぬ負荷、および可飽和リアクトル55を含む閉回路が形成される。しかし、前述のように、可飽和リアクトル55は、逆方向に磁化されているので、その際に減少した磁束量を相殺して正方向に飽和する電流が流れるまでは高インピーダンス状態を保持し、その間、オフ状態になる。その後、可飽和リアクトル55は、オン状態になって、出力端子63,64に出力電圧Voが印加される。
When the
したがって、電流制御回路58と可飽和リアクトル55は、出力電圧Voに応じて、出力されるパルスの幅を制御することにより、出力電圧Voが所望の値になるように制御するPWM制御を行う。その結果、出力電圧Voは負荷の変動に拘わらず、常に一定の値を保持することになる。
Therefore, the
以上に説明したように、本発明の第1の実施の形態によれば、第1の巻線Naおよび第2の巻線Nbを有する可飽和リアクトル55を用いるようにしたので、マグアンプにより同期整流回路の出力電圧を制御することが可能になる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the
また、可飽和リアクトル55の第2の巻線Nbの巻き数を第1の巻線Naよりも多くすることにより、少ない電流でリセットすることができるので、浪費される電力を削減することが可能になり、スイッチングコンバータの効率を改善することが可能になる。
In addition, since the number of turns of the second winding Nb of the
また、電界効果型トランジスタ57のゲート端子とトランス52の二次巻線Nsとの間にダイオード54を挿入するようにしたので、電界効果型トランジスタ57のオン時間を延長することにより、寄生ダイオードにおける電圧降下の影響による電力損失を減少させることができる。
In addition, since the
つぎに、本発明の第2の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は、本発明の第2の実施の形態の構成例について説明する回路図である。なお、この図において、図1に示す第1の実施の形態と共通する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the second embodiment of the present invention. In this figure, parts common to the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4に示す第2の実施の形態では、図1に示す回路がスレーブ回路101とされ、これに新たにマスター回路100が追加される。すなわち、トランス52が、一次巻線Np、二次巻線Ns、三次巻線Ntを有するトランス80に置換される。また、ダイオード81,82、リアクトル83、コンデンサ84、および、出力端子85,86を有するマスター回路100が、新たに追加され、制御回路53が、制御回路87に置換される。その他の構成は、図1の場合と同様である。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the circuit shown in FIG. 1 is a
ここで、整流平滑回路の一部であるダイオード81,82は、整流回路を構成しており、トランス80の三次巻線Ntから出力された交流を整流する。整流平滑回路の一部であるリアクトル83および整流平滑回路の一部であるコンデンサ84は平滑回路を構成し、ダイオード81,82から出力される直流電圧(脈流)を平滑化して出力する。
Here, the
スイッチング制御回路である制御回路87は、出力端子85,86に現れる出力電圧Vo2に応じて電界効果型トランジスタ51のスイッチングのデューティー比を変化させることにより、出力電圧Vo2が所望の値になるように制御する。
The
つぎに、以上の第2の実施の形態の動作について説明する。 Next, the operation of the above second embodiment will be described.
制御回路87は、所定の周期で電界効果型トランジスタ51をスイッチングさせる。その結果、三次巻線Ntには交流電圧が発生する。この交流電圧は、ダイオード81,82によって半波整流され、リアクトル83およびコンデンサ84により平滑化される。これにより、出力端子85,86には直流の出力電圧Vo2が印加される。
The
制御回路87は、出力端子85,86に現れる出力電圧Vo2の値を検出し、これが所望の電圧と異なる場合には、電界効果型トランジスタ51のスイッチングのデューティー比を変更することにより、所望の電圧になるように調整する。その結果、マスター回路100の出力電圧Vo2は常に一定になるように制御される。
The
一方、スレーブ回路101は、第1の実施の形態の場合と同様の動作により、出力端子63,64に出力電圧Vo1を生じ、この出力電圧Vo1は電流制御回路58および可飽和リアクトル55によって常に一定になるように制御される。
On the other hand, the
以上の実施の形態によれば、マスター回路100については、制御回路87によるPWM制御により常に一定の電圧を得ることができる。また、スレーブ回路101については、電流制御回路58および可飽和リアクトル55によって常に一定の電圧を得ることができるので、異なる2種類の電圧を得ることができる。
According to the above embodiment, the
なお、以上の実施の形態では、スレーブ回路101が一つだけの場合を示したが、スレーブ回路を複数設けるようにしてもよい。そのような実施の形態によれば、異なる3つ以上の電圧を得ることができる。
In the above embodiment, the case where there is only one
以上に説明したように、本発明の第2の実施の形態によれば、マスター回路100とスレーブ回路101を設け、マスター回路100についてはPWM制御によって出力電圧Vo2が一定になるようにし、スレーブ回路101については電流制御回路58および可飽和リアクトル55によって出力電圧Vo1が一定になるように制御することができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the
なお、以上の各実施の形態では、スイッチング素子としては電界効果型トランジスタを用いるようにしたが、他のスイッチング素子(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))を用いるようにしてもよい。 In each of the above embodiments, a field effect transistor is used as the switching element, but another switching element (for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) may be used.
また、以上の各実施の形態では、電界効果型トランジスタ57のゲート端子と、二次巻線Nsとの間にはダイオード54を接続するようにしたが、このダイオード54は省略することも可能である。
In each of the above embodiments, the
また、図2に示す電流制御回路58の回路構成は一例であって、これ以外の構成であってもよい。
Further, the circuit configuration of the
本発明に係るコンバータは、例えば、パーソナルコンピュータなどの電子機器に内蔵される電源装置に使用される。 The converter according to the present invention is used in, for example, a power supply device built in an electronic device such as a personal computer.
54 ダイオード
55 可飽和リアクトル
56 電界効果型トランジスタ(同期整流回路の一部、第1のスイッチング素子)
57 電界効果型トランジスタ(同期整流回路の一部、第2のスイッチング素子)
58 電流制御回路(検出回路、制御回路)
60 放電回路
81,82 ダイオード(整流平滑回路の一部)
83 リアクトル(整流平滑回路の一部)
84 コンデンサ(整流平滑回路の一部)
87 制御回路(スイッチング制御回路)
54
57 Field effect transistor (part of synchronous rectification circuit, second switching element)
58 Current control circuit (detection circuit, control circuit)
60
83 reactor (part of rectifying and smoothing circuit)
84 Capacitor (part of rectifying and smoothing circuit)
87 Control circuit (switching control circuit)
Claims (1)
上記トランスの二次巻線に直列に接続された第1の巻線と、第1の巻線とは異なる第2の巻線とを有するマグアンプ用の可飽和リアクトルと、
上記可飽和リアクトルの第1の巻線に接続された同期整流回路と、
上記可飽和リアクトルの残留磁束を減少させるリセット電流を、上記第2の巻線に流す制御回路と、
を有し、
上記同期整流回路は、
上記可飽和リアクトルに接続され、上記トランスの一次巻線に励磁電流が流れるときに上記二次巻線に現れる交流電力の電流を通過させるための第1のトランジスタと、
上記トランスの上記一次巻線の励磁電流が遮断されているときに転流電流を通過させるための第2のトランジスタと、
を有し、
さらに、上記トランスの上記一次巻線の励磁電流が遮断される直前に上記第2のトランジスタの入力容量に蓄積された電荷を放電するための放電回路を有し、
上記可飽和リアクトルの上記第1の巻線の一端は、ダイオードを介して上記第2のトランジスタのゲートに接続され、上記可飽和リアクトルの上記第1の巻線の他端は、上記第1のトランジスタのドレインに接続され、
上記可飽和リアクトルの上記第2の巻線の一端は、上記制御回路に接続され、上記可変リアクトルの上記第2の巻線の他端は、上記第1のトランジスタのソースに接続される、
ことを特徴とするコンバータ。 A transformer,
A saturable reactor for a mag-amp having a first winding connected in series to the secondary winding of the transformer, and a second winding different from the first winding;
A synchronous rectifier circuit connected to the first winding of the saturable reactor;
A control circuit for causing a reset current to reduce the residual magnetic flux of the saturable reactor to flow through the second winding;
Have
The synchronous rectifier circuit is
Is connected to the saturable reactor, a first transistor for passing the AC power of the current appearing in the secondary winding when the excitation current flows through the primary winding of the transformer,
A second transistor for passing a commutation current when the excitation current of the primary winding of the transformer is interrupted;
Have
And a discharge circuit for discharging the charge accumulated in the input capacitance of the second transistor immediately before the exciting current of the primary winding of the transformer is cut off,
One end of the first winding of the saturable reactor is connected to the gate of the second transistor via a diode, and the other end of the first winding of the saturable reactor is connected to the first winding. Connected to the drain of the transistor,
One end of the second winding of the saturable reactor is connected to the control circuit, and the other end of the second winding of the variable reactor is connected to a source of the first transistor.
A converter characterized by that.
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