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JPH04161064A - Resonant dc-dc converter - Google Patents

Resonant dc-dc converter

Info

Publication number
JPH04161064A
JPH04161064A JP28624690A JP28624690A JPH04161064A JP H04161064 A JPH04161064 A JP H04161064A JP 28624690 A JP28624690 A JP 28624690A JP 28624690 A JP28624690 A JP 28624690A JP H04161064 A JPH04161064 A JP H04161064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
switch
winding
output
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28624690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoharu Kitamura
北村 元治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP28624690A priority Critical patent/JPH04161064A/en
Publication of JPH04161064A publication Critical patent/JPH04161064A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To feed a power component, based on an overvoltage occurring in a switch, effectively back to the input or output side of a circuit by providing a circuit for inducing a power upon occurrence of an overvoltage in the switch and a circuit for feeding back the induced power. CONSTITUTION:Immediately after switching of a switch SW from an operating interval to a halt interval, energy stored in a coil L1 or a capacitor C4 in a resonance circuit or the energy stored in a coil, i.e., a winding Tn1, appears at the switch SW to produce an overvoltage VOVF. When the level of the overvoltage VOVF exceeds 4Vin (input voltage), a diode D7 is biased forward to feed the energy, absorbed through a transformer T2, back to the input side. In other words, the winding Tn1, which had been functioning as a choke coil, functions as the primary winding of the transformer T2 at that time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、変換回路の出力を制御すべくスイッチに導か
れる入力パルス列に休止区間を与えつつ、該スイッチを
上記入力パルス列により開閉させることにより、チョー
クコイルを介して入力される直流電源からの電流を上記
変換回路に供給して変換出力を得るようにした共振型D
C−DCコンバータに係り、特にスイッチでの過電圧発
生を効果的に防止するようにしたものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a method for controlling the output of a conversion circuit by opening and closing the switch according to the input pulse train while providing a rest interval to the input pulse train led to the switch. , a resonant type D in which a current from a DC power source input through a choke coil is supplied to the conversion circuit to obtain a conversion output.
This invention relates to a C-DC converter, and is particularly designed to effectively prevent overvoltage from occurring at a switch.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

rcla+s E resonant Regulat
ed DC/DCPower ConveNers:A
nalysi+ Of Op!ra+ion+、and
 Expetimental Re5uHs a41.
5MH! J IEEE TRANSACTIONSO
N POWERELECTRONIC5,VOL、 P
E−1,No、 2. APRIL 1986、及びU
SP第4.607.323号公報には、スイッチの開閉
周波数を変化させて変換出力を制御する共振型DC−D
Cコンバータが記載されている。
rcla+s E resonant Regulat
ed DC/DCPower ConveNers:A
nalysi+ Of Op! ra+ion+, and
Experimental Re5uHs a41.
5MH! J IEEE TRANSACTIONS
N POWERELECTRONIC5, VOL, P
E-1, No, 2. APRIL 1986, and U
SP No. 4.607.323 describes a resonant DC-D that controls the conversion output by changing the switching frequency of the switch.
C converter is described.

また、「E級共振スイッチを用いたDC−DCコンバー
タの特性解析」(「電子情報通信学会技術研究報告J 
 PE9D−22,VOl、90 No174.m子情
報通信学会、1990年8月20日発行)には、共振型
DC−DCコンバータの基本構成及び該コンバータの動
作が説明されている。
In addition, “Characteristics analysis of DC-DC converter using E-class resonant switch” (“IEICE Technical Research Report J
PE9D-22, VOl, 90 No174. Miko Institute of Information and Communication Engineers, published August 20, 1990) describes the basic configuration of a resonant DC-DC converter and the operation of the converter.

更に、r6.4  スナバ回路の改良による効率の改善
」([スイッチング・レギュレータ設計ノウハウJ P
 175.176 CQ出版株式会社、昭和60年4月
10日発行)には、第4図に示すように、吸収した電力
を入力電源に戻すスナバ回路が記載されている。この回
路はトランスTを有し、その主巻線N工と帰還巻線N2
とを密結合にして巻線N工の端子電圧と巻線N2の電圧
が比例するようにし、スイッチングトランジスタQがタ
ーンオフする毎に急激な電圧上昇を示すエミッターコレ
クタ電圧Vcが、V c < 2 V i N 1 /
 N 2になると、ダイオードDを導通させて、上記V
cが上記2ViN工/N2以下になるようにクランプし
ている。
Furthermore, r6.4 Improving efficiency by improving the snubber circuit” ([Switching Regulator Design Know-how JP
175.176 published by CQ Publishing Co., Ltd., April 10, 1985) describes a snubber circuit that returns the absorbed power to the input power source, as shown in FIG. This circuit has a transformer T whose main winding N and feedback winding N2
are tightly coupled so that the terminal voltage of the winding N2 is proportional to the voltage of the winding N2, and the emitter-collector voltage Vc, which shows a rapid voltage rise every time the switching transistor Q is turned off, is such that Vc < 2 V. i N 1 /
When N2 is reached, diode D is made conductive and the above V
Clamping is performed so that c is less than the above 2ViN/N2.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記米国特許公報記載の共振型DC−DCコンバータに
は、スイッチの開閉周波数を変更させることによる変換
出力の制御については記載されているものの、変換出力
を制御すべくスイッチに導かれる開閉のためのパルス列
に休止区間を持たせるようにした点及び該休止区間の開
始時等に発生する過電圧の対策については何等記載され
ていない。
The resonant DC-DC converter described in the above US patent publication describes the control of the conversion output by changing the switching frequency of the switch. There is no description of the provision of a rest period in the pulse train and the countermeasures against overvoltage that occurs at the start of the rest period.

また、電子情報通信学会技術研究報告記載の共振型DC
−DCコンバータにおいても、回路動作の詳細な説明が
あるのみで、上記同様パルス列に休止区間を持たせるよ
うにした点及び該休止区間の開始時にスイッチに発生す
る過電圧の対策については何等記載されていない。
In addition, the resonant DC described in the technical research report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
-For the DC converter, there is only a detailed explanation of the circuit operation, but there is no mention of the fact that the pulse train has a rest period as described above, and the countermeasures against overvoltage that occurs in the switch at the start of the rest period. do not have.

更に、第4図に示すスナバ回路は、スイッチングトラン
ジスタQがターンオフする毎に、すなわち該スイッチン
グ回路の定常動作時に生じる高コレクタ電圧でダイオー
ドDが順方向にバイアスされるように設計されており、
トランスTは定常状態でトランスとして作用し、また入
力電源側に戻される電力は巻線N1の漏洩インダクタン
スに蓄積されたエネルギーである。
Furthermore, the snubber circuit shown in FIG. 4 is designed so that the diode D is forward biased with a high collector voltage that occurs every time the switching transistor Q is turned off, that is, during normal operation of the switching circuit.
The transformer T acts as a transformer in steady state, and the power returned to the input power supply side is the energy stored in the leakage inductance of the winding N1.

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、変換出力を制
御すべくスイッチに導かれるパルス列に休止区間を与え
つつ、直流電源からの電流をチョークコイルを経て変換
回路に供給するようにし、該パルス列の休止開始直後等
にスイッチに発生する過電圧に基づく電力分を効果的に
回路の入力側あるいは出力側に帰還するようにした共振
型DC−DCコンバータを提供することを目的とするも
のである。
The present invention has been made in view of the above, and provides a rest period to the pulse train guided to the switch to control the conversion output, while supplying current from the DC power source to the conversion circuit via the choke coil, and converts the conversion output. The object of the present invention is to provide a resonant DC-DC converter that effectively feeds back electric power due to overvoltage generated in a switch immediately after a pulse train pauses, etc. to the input side or output side of the circuit. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、直流電源がチョークコイルとコンデンサから
なる直列回路に接続され、かつ該コンデンサに、スイッ
チが並列接続されるとともに共振回路と負荷からなる直
列回路が並列接続される変換回路を有し、該変換回路の
出力を制御すべく上記スイッチに導かれる入力パルス列
に休止区間を与えつつ、該スイッチを上記入力パルス列
により開閉させることにより、上記チョークコイルを介
して入力される直流電源からの電流を上記変換回路に供
給して変換出力を得るようにした共振型DC−DCコン
バータにおいて、上記スイッチに過電圧が発生したとき
該過電圧により電力を誘起するように上記チョークコイ
ルにトランス結合された巻線を有する電力誘起回路と、
誘起された電力を上記変換回路の入力側または出力側に
帰還させる電力帰還回路とを備えたものである。
The present invention has a conversion circuit in which a DC power source is connected to a series circuit consisting of a choke coil and a capacitor, a switch is connected in parallel to the capacitor, and a series circuit consisting of a resonant circuit and a load is connected in parallel, In order to control the output of the conversion circuit, the switch is opened and closed by the input pulse train while providing a rest period to the input pulse train led to the switch, thereby reducing the current from the DC power supply input through the choke coil. In the resonant DC-DC converter, which is supplied to the conversion circuit to obtain a conversion output, a winding transformer-coupled to the choke coil is configured to induce power by the overvoltage when an overvoltage occurs in the switch. a power induction circuit having;
and a power feedback circuit that feeds back the induced power to the input side or output side of the conversion circuit.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、共振型DC−DCコンバータはスイッ
チに供給されるパルス列により動作されており、この稼
動区間においては、前記チョークコイルにトランス結合
された巻線を有する電力誘起回路は駆動せず、従って電
流は流れていない。
According to the present invention, the resonant DC-DC converter is operated by the pulse train supplied to the switch, and during this operating section, the power induction circuit having the winding transformer-coupled to the choke coil is not driven. , so no current is flowing.

このパルス列は変換回路の出力に応じて休止区間が与え
られ、該休止区間と稼動区間との関係に応じて出力制御
が行われている。そして、稼動区間から休止区間に移行
した直後等に、チョークコイルや共振回路に蓄積されて
いるエネルギーがスイッチに過電圧として現われる。
This pulse train is given a rest period according to the output of the conversion circuit, and the output is controlled according to the relationship between the rest period and the operation period. Immediately after transitioning from the operating period to the rest period, the energy stored in the choke coil and the resonant circuit appears in the switch as an overvoltage.

かかる過電圧が発生すると、該過電圧を発生させる電流
により電力誘起回路に電力が誘起され、変換回路の入力
側または出力側に帰還される。
When such an overvoltage occurs, electric power is induced in the power induction circuit by the current that generates the overvoltage, and is fed back to the input side or output side of the conversion circuit.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明に係る共振型DC−DCコンバータの
一例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a resonant DC-DC converter according to the present invention.

商用電源EからコンデンサC2までは直流電源形成手段
を構成し、商用電源Eからの交流入力は雑音防止用チョ
ークコイルCH,コンデンサC工を介してダイオードD
1〜D4から成るダイオードブリッジに導かれて全波整
流され、更にコンデンサC2で平滑されて直流電源とさ
れる。
From the commercial power supply E to the capacitor C2 constitutes a DC power supply forming means, and the AC input from the commercial power supply E is connected to the diode D via the noise prevention choke coil CH and the capacitor C.
The signal is guided through a diode bridge consisting of C1 to D4 for full-wave rectification, and further smoothed by a capacitor C2 to provide a DC power source.

なお、ダイオードブリッジに代えて半波整流する整流回
路を用いてもよい。
Note that a rectifier circuit that performs half-wave rectification may be used instead of the diode bridge.

1は、いわゆる5oka l形の変換回路で、トランス
T2〜コンデンサC5で構成される(但し、後述するよ
うにTn2は除く)。
Reference numeral 1 denotes a so-called 5oka l type conversion circuit, which is composed of a transformer T2 to a capacitor C5 (excluding Tn2 as described later).

巻線Tnlは上記直流電源からの電流を安定供給するチ
ョークコイルの作用を行うものである。
The winding Tnl functions as a choke coil that stably supplies current from the DC power supply.

この巻線Tn□は、本実施例ではトランスT2の一次巻
線としで構成され、その2次側には2次巻線Tn2が設
けられている。なお、各巻線に付されたドツトは巻線の
極性を示す。
In this embodiment, this winding Tn□ is configured as a primary winding of a transformer T2, and a secondary winding Tn2 is provided on its secondary side. Note that the dot attached to each winding indicates the polarity of the winding.

そして、この巻線Tn2 とダイオードD7からなる直
列回路が直流電源に接続されている。かかる回路部分の
作用については後述する。
A series circuit consisting of this winding Tn2 and diode D7 is connected to a DC power source. The operation of this circuit portion will be described later.

コイルL□とコンデンサC4からなる直列回路は共振回
路を構成するものである。コンデンサC3は上記共振回
路の特性インピーダンス(共振周波数に関与)を変更す
るためのものである。SWは上記コンデンサC3に並列
接続され、後述するゲート駆動用トランジスタQ1〜Q
6からの開閉用のパルス列信号のゲートGへの入力によ
りスイッチングされるパワーMO8hランジスタ等から
なるスイッチである。
A series circuit consisting of the coil L□ and the capacitor C4 constitutes a resonant circuit. The capacitor C3 is for changing the characteristic impedance (related to the resonant frequency) of the resonant circuit. SW is connected in parallel to the capacitor C3, and is connected to gate drive transistors Q1 to Q, which will be described later.
This is a switch consisting of a power MO8h transistor, etc., which is switched by inputting an opening/closing pulse train signal from 6 to gate G.

トランスT1は上記スイッチSWの開閉動作により一次
側コイルTn3を介して二次側コイルTn4 、Tn5
に電圧を誘起するものである。ダイオードD5.D6お
よびコンデンサC5は上記二次側コイルTn4.Tn5
の誘起電圧を全波整流、平滑するものである。
The transformer T1 connects the secondary coils Tn4 and Tn5 via the primary coil Tn3 by the opening/closing operation of the switch SW.
This induces a voltage in the Diode D5. D6 and capacitor C5 are connected to the secondary coil Tn4. Tn5
This is to full-wave rectify and smooth the induced voltage.

なお、R1は出力側に接続された負荷抵抗である。Note that R1 is a load resistance connected to the output side.

2は負荷抵抗R5へ供給される出力電流が所定レベルを
越えたか否かを判定する判定回路で、該出力電流を検出
する出力電流検出抵抗RD〜オペアンプA5で構成され
る。
A determination circuit 2 determines whether the output current supplied to the load resistor R5 exceeds a predetermined level, and is comprised of an output current detection resistor RD for detecting the output current and an operational amplifier A5.

抵抗R6とコンデンサC6から成る回路は出力電流検出
抵抗RDの検出出力を平滑するもので、コイルL2とコ
ンデンサC7から成る直列回路は上記平滑された検出出
力を更に平滑するものである。
The circuit consisting of resistor R6 and capacitor C6 smoothes the detection output of output current detection resistor RD, and the series circuit consisting of coil L2 and capacitor C7 further smoothes the smoothed detection output.

オペアンプA5は、その非反転入力端子に不図示の定電
源を抵抗R7,R8で分圧した基準電圧(第2図、g1
制御目標レベル10に対応)が、反転入力端子に上記平
滑された検出信号が入力されている。該判定回路2は出
力電流が制御目標レベルi。以下の期間ハイレベルを出
力し、i0以上の期間ローレベルを出力するようになさ
れている(第2図、C)。
The operational amplifier A5 has a reference voltage (Fig. 2, g1
The smoothed detection signal is input to the inverting input terminal (corresponding to the control target level 10). The output current of the determination circuit 2 is at the control target level i. It is designed to output a high level for the following periods and a low level for a period of i0 or more (FIG. 2, C).

3はオペアンプA□、A2、抵抗Rs、Rt及びコンデ
ンサCtから構成される発振回路で、該発振回路3から
の出力パルス(第2図、b)の周期は前記変換回路1の
稼動、休止を切換える最高頻度を決定するものである。
3 is an oscillation circuit composed of operational amplifiers A□, A2, resistors Rs, Rt, and capacitor Ct, and the period of the output pulse from the oscillation circuit 3 (FIG. 2, b) is determined by the operation and rest of the conversion circuit 1. This determines the maximum switching frequency.

4は振動子XL、その両端のコンデンサCs。4 is a vibrator XL and a capacitor Cs at both ends thereof.

C9、該振動子XLに並列接続された抵抗Rfとオペア
ンプA4及び発振出力用のオペアンプA3から構成され
る発振回路で、上記スイッチSWを開閉動作させる、例
えばIMHzとか2MHz程度の周波数のパルス列(第
2図、a)を出力するものである。
C9 is an oscillation circuit consisting of a resistor Rf connected in parallel to the vibrator XL, an operational amplifier A4, and an operational amplifier A3 for oscillation output, which operates the switch SW to open and close, for example, a pulse train (the pulse train) having a frequency of about IMHz or 2MHz. 2, a) is output.

DFFI、DFF2は共にD−フリップフロップで、D
FFIのD1端子には判定回路2の判定出力が、CK1
端子には発振回路3のパルス信号すが導かれ、出力電流
に関する判定情報を該パルス信号すの周期毎に次段に伝
達するものである。
DFFI and DFF2 are both D-flip-flops.
The judgment output of the judgment circuit 2 is connected to the D1 terminal of the FFI.
A pulse signal from the oscillation circuit 3 is led to the terminal, and judgment information regarding the output current is transmitted to the next stage every cycle of the pulse signal.

また、DFF2のD2端子にはDFF 1のQ1出力(
箪2図、d)が、CK2端子には発振回路4の発振パル
ス(第2図、a)が導かれ、開閉用パルスの供給と停止
との切り換えを該発振パルスaの立ち上がりタイミング
に合わせて次段に伝達するものである。なお、このDF
Fl、2はCK□、CK2端子への入力信号がローから
ハイへの変化タイミングで動作するようになされている
In addition, the D2 terminal of DFF2 is connected to the Q1 output of DFF1 (
In Fig. 2, d), the oscillation pulse of the oscillation circuit 4 (Fig. 2, a) is led to the CK2 terminal, and switching between supplying and stopping the opening/closing pulse is done in accordance with the rising timing of the oscillation pulse a. It is transmitted to the next stage. Furthermore, this DF
Fl, 2 is designed to operate at the timing when the input signal to the CK□, CK2 terminal changes from low to high.

6はAND回路で、上記DFF2のQ2出力(第2図、
e)及び発振回路4の出力aが導かれている。
6 is an AND circuit, which outputs Q2 of the DFF2 mentioned above (Fig. 2,
e) and the output a of the oscillation circuit 4 are guided.

5はインバータLup、 オペアンプA6〜八8及びト
ランジスタQ1〜Q6から構成されるゲート駆動回路で
ある。インバータLupはAND回路6の出力を、例え
ば5vから15vへ電圧変換するもので、該変換電圧信
号はオペアンプA6〜A8で電流増幅され、更にトラン
ジスタQ1〜Q6で電力増幅される。このようにして、
AND回路6の出力パルスfは電力増幅されて開閉用パ
ルス信号としてスイッチSWのゲートに導かれる。
5 is a gate drive circuit composed of an inverter Lup, operational amplifiers A6-88, and transistors Q1-Q6. The inverter Lup converts the voltage of the output of the AND circuit 6 from, for example, 5v to 15v, and the converted voltage signal is current amplified by operational amplifiers A6 to A8, and further power amplified by transistors Q1 to Q6. In this way,
The output pulse f of the AND circuit 6 is power amplified and guided to the gate of the switch SW as a switching pulse signal.

ここで、巻線Tn1の働きについて説明する。Here, the function of the winding Tn1 will be explained.

巻線Tnlは、二次巻線Tn2の両端に誘起される電圧
レベルが入力電圧Vin (コンデンサC2の端子間電
圧)以下の場合には、ダイオードD7が逆バイアスにさ
れて動作しないためインダクタンスとしてのみ作用する
When the voltage level induced across the secondary winding Tn2 is lower than the input voltage Vin (the voltage between the terminals of the capacitor C2), the winding Tnl acts only as an inductance because the diode D7 is reverse biased and does not operate. act.

一方、巻線Tn2の両端に誘起される電圧レベルが入力
電圧Vinを越えると、ダイオードD7が順バイアスさ
れて、二次巻線として働くため、巻線Tnlはトランス
T2の一次巻線として作用することになり、該−次巻線
Tnlに流入する電流により二次巻線Tn2に電力が誘
起される。
On the other hand, when the voltage level induced across the winding Tn2 exceeds the input voltage Vin, the diode D7 is forward biased and acts as a secondary winding, so the winding Tnl acts as the primary winding of the transformer T2. Therefore, electric power is induced in the secondary winding Tn2 by the current flowing into the secondary winding Tnl.

ところで、変換出力として好適なレベルを得る観点から
スイッチSW及び該スイッチ内の不図示のダイオードと
もに、その非導通時間が140度以上になるように、変
換回路1を動作させる場合、スイッチSWの両端に発生
する電圧を4Vin以内に押さえることができること、
また種々の状況を考慮して、スイッチSWに印加される
電圧の最大許容値を、例えば4Vinと設定する。
By the way, in order to obtain a suitable level as a conversion output, when the conversion circuit 1 is operated so that the non-conducting time of both the switch SW and a diode (not shown) in the switch is 140 degrees or more, both ends of the switch SW Being able to suppress the voltage generated within 4 Vin,
Further, in consideration of various situations, the maximum permissible value of the voltage applied to the switch SW is set to, for example, 4 Vin.

この場合、すなわちスイッチSWに4Vinが発生した
とすると、巻線Tn工に一3Vin(=Vin−4Vi
n)が発生することになる。そして、このとき巻線T 
n 2にVin(各巻線の方向が逆)が発生すれば、ダ
イオードD7が顧バイアスされてオンするため、巻線T
n1がトランスT2の一次巻線として作用することにな
って、T2がトランスとして働くため、スイッチSWに
発生する電圧を4Vin以上にしようとするエネルギー
(電力)は該トランスT2の働きにより、二次巻線T 
n 2から入力側に帰還されることとなる。
In this case, if 4Vin is generated in the switch SW, -3Vin (=Vin-4Vin) is generated in the winding Tn.
n) will occur. At this time, the winding T
If Vin (the direction of each winding is reversed) occurs in n2, the diode D7 is biased and turned on, so the winding T
Since n1 acts as the primary winding of transformer T2, and T2 acts as a transformer, the energy (power) that attempts to increase the voltage generated at switch SW to 4 Vin or more is transferred to the secondary winding by the function of transformer T2. Winding T
It will be fed back from n2 to the input side.

すなわち、巻線Tnlに一3Vinが発生したとき、巻
線Tn2にVinを発生させるためには、巻線Tn工と
Tn2の巻数比を3とすればよい。
That is, in order to generate Vin in the winding Tn2 when -3 Vin occurs in the winding Tnl, the turns ratio of the winding Tn and Tn2 may be set to 3.

一方、巻線比3として、スイッチSWに発生する電圧が
4Vin以下の場合には、巻線Tn2に発生する電圧が
Vin以下であってダイオードD7が逆バイアスされて
いるため、T2はトランスとしては働かず、従って巻線
Tn工は、電源からの入力部分に介設される本来のチョ
ークコイルとして働くことになる。
On the other hand, when the winding ratio is 3 and the voltage generated in the switch SW is 4 Vin or less, the voltage generated in the winding Tn2 is less than Vin and the diode D7 is reverse biased, so T2 does not function as a transformer. Therefore, the winding Tn works as an original choke coil interposed at the input part from the power supply.

次に、動作について、第2図のタイムチャートを用いて
各期間毎に説明する。
Next, the operation will be explained for each period using the time chart shown in FIG.

(1)tx時点まで 通常時、すなわち負荷R2への出力電流が好適な範囲内
にあるときは、判別回路2は、波形Cに示すようにハイ
レベルを出力しており、この間DFFIのQ1出力dは
ハイレベルに維持される。
(1) During normal operation up to the time tx, that is, when the output current to the load R2 is within a suitable range, the discrimination circuit 2 outputs a high level as shown in waveform C, and during this time the Q1 output of the DFFI d is maintained at a high level.

このため、DFF2はCK2端子に発振回路4からのパ
ルス列aが入力されても、Q2出力は、波形eに示すよ
うにハイレベルに維持される。従って、AND回路6は
上記発振回路4からのパルス列aを通過させ、この通過
パルス列fはゲート駆動回路5に導かれてレベル変更と
増幅処理とを施される。この結果、スイッチSWはパル
ス列fにより開閉されて変換回路1を稼動させ、負荷R
Lへ出力電流を供給する。
Therefore, even if the pulse train a from the oscillation circuit 4 is input to the CK2 terminal of the DFF2, the Q2 output is maintained at a high level as shown in the waveform e. Therefore, the AND circuit 6 passes the pulse train a from the oscillation circuit 4, and the passed pulse train f is guided to the gate drive circuit 5 where it is subjected to level change and amplification processing. As a result, the switch SW is opened and closed by the pulse train f to operate the conversion circuit 1, and the load R
Supply output current to L.

(Htl−t2期間 負荷R1への出力電流が増大して、t2時点で判別回路
2の8力Cがロウレベルに変化しても、次周期のパルス
信号B1が発生するまでは、DFFlのQl d出力は
上記(1)と同じ状態に持続されるため、スイッチSW
がパルス列fによりスイッチングされて変換回路1を稼
動させ、負荷R0へ出力電流を引き続き供給する。
(Even if the output current to the load R1 increases during the Htl-t2 period and the 8-power C of the discriminator circuit 2 changes to the low level at the time t2, the Ql d of the DFFl remains unchanged until the pulse signal B1 of the next cycle is generated. Since the output is maintained in the same state as in (1) above, the switch SW
is switched by the pulse train f to operate the conversion circuit 1 and continue to supply the output current to the load R0.

(3)t2〜t3期間 判定回路2の出力Cのロウレベルへの変化後、次周期の
パルス信号B1が発生すると、DFFIのQ1出力は、
波形dに示すようにハ・rレベルからロウレベルに変化
する。このDFFIのQ1出力dの変化により、この直
後の発振パルスA工が入力されるとDFF2のQ2出力
は、波形eに示すようにロウレベルに変化する。このた
め発振回路3からのパルス列aはAND回路6で遮断さ
れ、パルス列aのスイッチSWへの供給が、波形fに示
すように停止される。従って、変換回路1の稼動が停止
されるため、負荷RLへの出力電流の供給が停止される
。そして、この停止後(休止区間)はコンデンサC5の
蓄積電流のみが供給されるため、出力電流が徐々に減少
することとなる。
(3) After the output C of the t2-t3 period determination circuit 2 changes to low level, when the next period pulse signal B1 is generated, the Q1 output of the DFFI is
As shown in waveform d, it changes from the H/r level to the low level. Due to this change in the Q1 output d of the DFFI, when the oscillation pulse A immediately after this is input, the Q2 output of the DFF2 changes to a low level as shown in the waveform e. Therefore, the pulse train a from the oscillation circuit 3 is cut off by the AND circuit 6, and the supply of the pulse train a to the switch SW is stopped as shown by the waveform f. Therefore, since the operation of the conversion circuit 1 is stopped, the supply of output current to the load RL is stopped. After this stop (rest period), only the accumulated current of the capacitor C5 is supplied, so the output current gradually decreases.

上記において、スイッチSWの開閉動作が稼動区間から
休止区間に切り換えられると、その直後に、2共振回路
のコイルし□、コンデンサC4に蓄積されていたエネル
ギーやコイルとして作用して巻線Tn工に蓄積されてい
たエネルギーがスイッチSWに現れ、過電圧VOVF(
第2図、信号Vsw)を発生する。そして、この過電圧
V。VFのレベルが、前記4Vinを越えようとすると
、ダイオードD7が順バイアスされ、トランスT2を介
して吸収したエネルギーを入力側に帰還する。
In the above, when the opening/closing operation of the switch SW is switched from the operating section to the rest section, immediately after that, the coil of the 2-resonant circuit □ acts as a coil and the energy stored in the capacitor C4 is transferred to the winding Tn. The stored energy appears in the switch SW, and the overvoltage VOVF (
FIG. 2, signal Vsw) is generated. And this overvoltage V. When the level of VF attempts to exceed the above-mentioned 4Vin, diode D7 becomes forward biased and returns the energy absorbed via transformer T2 to the input side.

すなわち、それまでチョークコイルとして働いていた巻
線Tnlが、このときトランスT2の一次巻線として働
くことになる。
That is, the winding Tnl, which had previously worked as a choke coil, now works as the primary winding of the transformer T2.

(4)ta〜t4期間 出力電流が減少して、判定回路2の出力Cが再びハイレ
ベルに復帰すると(ta時点) 、DFFlのDl端子
がハイレベルに変化するが、次周期のパルス信号B2が
発生するまでは上記(3)と同じ状態に持続され、パル
ス列aのスイッチSWへの供給が、波形fに示すように
停止される。従って、変換回路1は稼動を停止状態に維
持されるため、負荷RLへの出力電流の供給が停止され
たままとなる。
(4) When the output current decreases during the period from ta to t4 and the output C of the determination circuit 2 returns to high level again (at the time of ta), the Dl terminal of DFFL changes to high level, but the next cycle's pulse signal B2 The same state as in (3) above is maintained until the occurrence of the pulse train a, and the supply of the pulse train a to the switch SW is stopped as shown in the waveform f. Therefore, since the conversion circuit 1 is maintained in a stopped state, the supply of output current to the load RL remains stopped.

(5)t4時点〜 次周期パルス信号B2が発生して(14時点直前)、D
FFlのQ□出出力跡ハイレベルに変化すると、この直
後に入力されるパルスA2によりDFF2のQ2出力e
がハイレベルに変化して、スイッチSWがパルス列fに
より開閉動作を開始される。このため、変換回路1が稼
動して、負荷RLへ出力電流が供給される。従って、出
力電流が徐々に増大していく。
(5) From time t4 to next period pulse signal B2 is generated (immediately before time 14), D
When the Q□ output trace of FFl changes to high level, the Q2 output e of DFF2 is caused by the pulse A2 input immediately after this.
changes to a high level, and the switch SW starts opening/closing operations by the pulse train f. Therefore, the conversion circuit 1 is operated and output current is supplied to the load RL. Therefore, the output current gradually increases.

このように、本共振型DC−DCコンハータニおける変
換出力の制御は、所定時間内に出力されるm個のパルス
列から、連続するn (<m)個のパルスが間引かれる
ようになっており、上記所定時間内にスイッチSWに供
給されるパルス数と間引かれるパルス数との平均値を上
記変換出力の変動に応じて変更することによって行われ
る。
In this way, the conversion output of this resonant DC-DC converter is controlled such that n (<m) consecutive pulses are thinned out from the m pulse train output within a predetermined time. , by changing the average value of the number of pulses supplied to the switch SW within the predetermined time period and the number of pulses thinned out in accordance with fluctuations in the conversion output.

なお、前記実施例は、吸収した電力を入力側に帰還させ
るものであったが、該電力を出力側に帰還させるように
することもできる。
In the above embodiment, the absorbed power is fed back to the input side, but the power can also be fed back to the output side.

第3図は、そのための回路図で、第1図の変換回路1部
分に対応するものである。なお、第3図中、第1図と同
一番号が付されたものは同一機能を果たすものである。
FIG. 3 is a circuit diagram for this purpose, and corresponds to the first part of the conversion circuit in FIG. In FIG. 3, the same numbers as those in FIG. 1 are assigned the same functions.

同図において、ダイオードD7は巻線Tn2の正極側と
整流用ダイオードD 5 + D 6の接続点間に接続
されている。
In the figure, the diode D7 is connected between the positive electrode side of the winding Tn2 and the connection point between the rectifier diodes D5+D6.

今、トランスT1の巻数比等により設定される負荷電圧
をVOとするとき、巻線Tn□と巻線T n 2の巻線
比N2をV o / 3 V i nとすることにより
、スイッチSWに発生する電圧が4Vinのとき、巻線
Tn□に発生する電圧が3Vinとなり、更に巻線Tn
2に発生する電圧が上記関係より、負荷電圧と同じvo
となる。このため、スイッチSWに4Vin以上の過電
圧が発生するとき、ダイオードD7が順バイアスされ、
トランスT2を介して吸収した電力が出力側に帰還され
る。
Now, when the load voltage set by the turns ratio etc. of the transformer T1 is VO, by setting the turns ratio N2 of the winding Tn□ and the winding Tn2 to V o / 3 V in, the switch SW When the voltage generated in the winding Tn is 4Vin, the voltage generated in the winding Tn□ is 3Vin, and furthermore, the voltage generated in the winding Tn
From the above relationship, the voltage generated at 2 is the same as the load voltage vo
becomes. Therefore, when an overvoltage of 4 Vin or more occurs in the switch SW, the diode D7 is forward biased,
The power absorbed via the transformer T2 is fed back to the output side.

すなわち、巻線Tn1は、4Vin以下のときチョーク
コイルとして働き、4Vinに達するとトランスT2の
一次巻線として働くことになる。
That is, the winding Tn1 functions as a choke coil when the voltage is 4 Vin or less, and functions as the primary winding of the transformer T2 when the voltage reaches 4 Vin.

なお、スイッチSWの開閉動作の休止区間から稼動区間
に切り換えた直後にも、過電圧V。V。
It should be noted that the overvoltage V may occur immediately after switching the opening/closing operation of the switch SW from the rest period to the operation period. V.

が発生するが、この過電圧■。vsに対しても上記のよ
うなエネルギーの帰還を施してもよい。
However, this overvoltage ■. The energy feedback described above may also be applied to vs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、スイッチに発生
する過電圧により電力を誘起するようにチョークコイル
にトランス結合された巻線を有する電力誘起回路と、誘
起された電力を上記変換回路の入力側または出力側に帰
還させる電力帰還回路とを備えたので、稼動区間から休
止区間に移行した直後等に現れるチョークコイルや共振
回路等の蓄積エネルギーはスイッチに所定レベル以上の
電圧を発生させることなく、シかも電力誘起回路に誘起
された電力は変換回路の入力側あるいは出力側に帰還さ
れるため、スイッチの保護及び電力の効率的利用が図れ
る。
As explained above, according to the present invention, there is provided a power induction circuit having a winding transformer-coupled to a choke coil so as to induce power by an overvoltage generated in a switch, and an input of the induced power to the conversion circuit. Since it is equipped with a power feedback circuit that returns the power to the side or the output side, the energy stored in choke coils and resonance circuits that appears immediately after transitioning from an operating section to a rest section is absorbed without causing a voltage exceeding a predetermined level to be generated in the switch. However, since the power induced in the power induction circuit is fed back to the input side or output side of the conversion circuit, protection of the switch and efficient use of power can be achieved.

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

第1図は本発明に係る共振型DC−DCコンバータの一
例を示すブロック図、第2図は本発明の詳細な説明する
タイムチャート、第3図は過電圧により発生した誘起電
力を出力側に帰還させるための他の実施例を示す部分回
路図、第4図は従来のスナバ回路である。 1・・・変換回路、2・・・判定回路、3,4・・・発
振回路、5・・・ゲート駆動回路、6・・・AND回路
、DFFl、2・・・D−フリップフロップ、E・・・
商用電源、RL・・・負荷、D7・・・ダイオード、C
2・・・平滑用コンデンサ、Tよ、T2・・・トランス
、Tnl・・・巻線(チョークコイル) 、T n 2
 ”’巻線、Ll、C4・・・共振回路を構成するコイ
ルとコンデンサ、SW・・・スイッチ、RD・・・出力
電流検出抵抗、Vin・・・入力電圧、vO・・・負荷
電圧。 特許出願人    松下電工株式会社 代 理 人    弁理士 小谷悦司 同      弁理士 長1)正 同      弁理士 伊藤孝夫
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a resonant DC-DC converter according to the present invention, Fig. 2 is a time chart explaining the invention in detail, and Fig. 3 is feedback of induced power generated by overvoltage to the output side. FIG. 4 is a partial circuit diagram showing another embodiment of the conventional snubber circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Conversion circuit, 2... Judgment circuit, 3, 4... Oscillation circuit, 5... Gate drive circuit, 6... AND circuit, DFFl, 2... D-flip-flop, E ...
Commercial power supply, RL...Load, D7...Diode, C
2... Smoothing capacitor, T, T2... Transformer, Tnl... Winding (choke coil), T n 2
"'Winding, Ll, C4... Coil and capacitor that constitute a resonant circuit, SW... Switch, RD... Output current detection resistor, Vin... Input voltage, vO... Load voltage. Patent Applicant Matsushita Electric Works Co., Ltd. Representative Patent attorney Etsushi Kotani Patent attorney Chief 1) Seido Patent attorney Takao Ito

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、直流電源がチョークコイルとコンデンサからなる直
列回路に接続され、かつ該コンデンサに、スイッチが並
列接続されるとともに共振回路と負荷からなる直列回路
が並列接続される変換回路を有し、該変換回路の出力を
制御すべく上記スイッチに導かれる入力パルス列に休止
区間を与えつつ、該スイッチを上記入力パルス列により
開閉させることにより、上記チョークコイルを介して入
力される直流電源からの電流を上記変換回路に供給して
変換出力を得るようにした共振型DC−DCコンバータ
において、上記スイッチに過電圧が発生したとき該過電
圧により電力を誘起するように上記チョークコイルにト
ランス結合された巻線を有する電力誘起回路と、誘起さ
れた電力を上記変換回路の入力側または出力側に帰還さ
せる電力帰還回路とを備えたことを特徴とする共振型D
C−DCコンバータ。
1. A conversion circuit in which a DC power source is connected to a series circuit consisting of a choke coil and a capacitor, a switch is connected in parallel to the capacitor, and a series circuit consisting of a resonant circuit and a load is connected in parallel, and the conversion The current from the DC power supply input via the choke coil is converted by opening and closing the switch according to the input pulse train while providing a rest period to the input pulse train led to the switch to control the output of the circuit. A resonant DC-DC converter that is supplied to a circuit to obtain a converted output, and has a winding transformer-coupled to the choke coil so as to induce power by the overvoltage when an overvoltage occurs in the switch. A resonant type D characterized by comprising an induction circuit and a power feedback circuit that feeds back the induced power to the input side or output side of the conversion circuit.
C-DC converter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012196080A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Nippon Soken Inc Switching power supply apparatus
WO2020152948A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 株式会社京三製作所 Dc pulsed power supply device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012196080A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Nippon Soken Inc Switching power supply apparatus
WO2020152948A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 株式会社京三製作所 Dc pulsed power supply device
JP2020120523A (en) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社京三製作所 Dc pulse power supply device
US11799373B2 (en) 2019-01-24 2023-10-24 Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. DC pulse power supply device

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