JPH05344724A - 直流−直流変換器 - Google Patents
直流−直流変換器Info
- Publication number
- JPH05344724A JPH05344724A JP4151718A JP15171892A JPH05344724A JP H05344724 A JPH05344724 A JP H05344724A JP 4151718 A JP4151718 A JP 4151718A JP 15171892 A JP15171892 A JP 15171892A JP H05344724 A JPH05344724 A JP H05344724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- voltage
- switching
- power supply
- circuit
- 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
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- Dc-Dc Converters (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低入力電源電圧でスイッチング素子の動作を
確実とし、かつスイッチング素子への印加電圧も抑制で
きるようにすることを目的とする。 【構成】 スイッチング素子８のオフ期間に発生する電
圧をダイオード９とコンデンサ１０で整流平滑し、直流
入力電源１に重畳させ、この電圧をスイッチング駆動回
路６のバイアス電源とするため、低入力電源時も高い駆
動電圧を得ることができる。
確実とし、かつスイッチング素子への印加電圧も抑制で
きるようにすることを目的とする。 【構成】 スイッチング素子８のオフ期間に発生する電
圧をダイオード９とコンデンサ１０で整流平滑し、直流
入力電源１に重畳させ、この電圧をスイッチング駆動回
路６のバイアス電源とするため、低入力電源時も高い駆
動電圧を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などに搭載さ
れ、バッテリーを入力電源とする直流−直流変換器に関
する。
れ、バッテリーを入力電源とする直流−直流変換器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のオン−オフ型の直流−直流変換器
において、一次巻線に接続するスイッチング素子がター
ンオフする瞬間、スイッチングトランスのリーケージイ
ンダクタンスによって逆起電圧が発生しスイッチング素
子に印加される。この逆起電圧を抑える対策として、一
次巻線とスイッチング素子の接続点にダイオードを接続
し、このダイオードを介して抵抗とコンデンサの並列回
路を接続し、前記抵抗とコンデンサの並列回路の他端子
と前記スイッチングトランスの一次巻線の他端子を接続
して、前記コンデンサで逆起電圧を吸収し前記抵抗で放
電する構成としている。バッテリーを入力電源とし、比
較的低い電圧で動作するオン−オフ型直流−直流変換器
においても、前記と同様の構成としている。
において、一次巻線に接続するスイッチング素子がター
ンオフする瞬間、スイッチングトランスのリーケージイ
ンダクタンスによって逆起電圧が発生しスイッチング素
子に印加される。この逆起電圧を抑える対策として、一
次巻線とスイッチング素子の接続点にダイオードを接続
し、このダイオードを介して抵抗とコンデンサの並列回
路を接続し、前記抵抗とコンデンサの並列回路の他端子
と前記スイッチングトランスの一次巻線の他端子を接続
して、前記コンデンサで逆起電圧を吸収し前記抵抗で放
電する構成としている。バッテリーを入力電源とし、比
較的低い電圧で動作するオン−オフ型直流−直流変換器
においても、前記と同様の構成としている。
【０００３】バッテリーを入力電源とする直流−直流変
換器のスイッチング制御回路及びスイッチング駆動用の
バイアス電源は、直流入力電源ラインに接続し、スイッ
チング素子を制御駆動するか、制御駆動のための三次巻
線をスイッチングトランスに設け、整流平滑し、制御駆
動回路へ電力供給する構成としている。前記回路構成で
更に安定駆動を行うために、前記整流平滑回路の後に定
電圧回路を設け、制御駆動回路へ接続する場合もある。
また、前記三次巻線を設けた回路構成において、直流入
力電源電圧が低下した際、直流−直流変換器の動作を確
保するため、スイッチング素子の制御駆動用バイアス電
源として、低入力電源で動作可能な、べつの直流−直流
変換器を設けた構成となっている。
換器のスイッチング制御回路及びスイッチング駆動用の
バイアス電源は、直流入力電源ラインに接続し、スイッ
チング素子を制御駆動するか、制御駆動のための三次巻
線をスイッチングトランスに設け、整流平滑し、制御駆
動回路へ電力供給する構成としている。前記回路構成で
更に安定駆動を行うために、前記整流平滑回路の後に定
電圧回路を設け、制御駆動回路へ接続する場合もある。
また、前記三次巻線を設けた回路構成において、直流入
力電源電圧が低下した際、直流−直流変換器の動作を確
保するため、スイッチング素子の制御駆動用バイアス電
源として、低入力電源で動作可能な、べつの直流−直流
変換器を設けた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バッテリーを入力電源
とする電子機器、及び自動車（以降電装用と記載）に登
載される直流−直流変換器は、特に小型、軽量を要求さ
れる機器であって、入力電源電圧低下時、安定動作を確
保するための、前述のような従来の回路では、回路構成
が複雑となり小型化が困難になるという課題があった。
とする電子機器、及び自動車（以降電装用と記載）に登
載される直流−直流変換器は、特に小型、軽量を要求さ
れる機器であって、入力電源電圧低下時、安定動作を確
保するための、前述のような従来の回路では、回路構成
が複雑となり小型化が困難になるという課題があった。
【０００５】従来の電装用電子機器の動作可能入力電源
電圧の下限は約７Ｖから９Ｖが一般的仕様であったが、
近年著しく機能の電子化が進み、電子機器の動作時、バ
ッテリーから大電流が供給されることが多くなり、この
電流によりバッテリー電圧が瞬時に定格電圧（約１２
Ｖ）の３０％位まで低下した条件下においても、電装機
器に対し安全性面から安定動作の要求が多くなってきて
いる。このような背景から直流−直流変換器用の低電圧
駆動の可能なスイッチング素子の開発がされてきてい
る。例として、現在の低電圧駆動用スイッチング素子の
代表は、エンハンスメントタイプのパワーＭＯＳＦＥＴ
であるが、この場合ドレイン−ソース間耐圧が約６０か
ら１００Ｖの素子のゲートスレッシュホールド電圧は、
約１Ｖから４Ｖ程度であり、前記ゲートスレッシュホー
ルド電圧領域でのドレイン−ソース間のオン抵抗は、低
オン抵抗領域の推奨ゲイト電圧駆動時に対して２倍以上
大きな値になる。従って、前記低入力電圧条件下におい
て、スイッチング素子の駆動回路を入力電源ラインに接
続する従来の回路構成では、スイッチング素子での電力
損失増加による著しい効率低下を招き、直流−直流変換
器の制御範囲が制限され、負荷に充分電力が供給されな
い課題があった。
電圧の下限は約７Ｖから９Ｖが一般的仕様であったが、
近年著しく機能の電子化が進み、電子機器の動作時、バ
ッテリーから大電流が供給されることが多くなり、この
電流によりバッテリー電圧が瞬時に定格電圧（約１２
Ｖ）の３０％位まで低下した条件下においても、電装機
器に対し安全性面から安定動作の要求が多くなってきて
いる。このような背景から直流−直流変換器用の低電圧
駆動の可能なスイッチング素子の開発がされてきてい
る。例として、現在の低電圧駆動用スイッチング素子の
代表は、エンハンスメントタイプのパワーＭＯＳＦＥＴ
であるが、この場合ドレイン−ソース間耐圧が約６０か
ら１００Ｖの素子のゲートスレッシュホールド電圧は、
約１Ｖから４Ｖ程度であり、前記ゲートスレッシュホー
ルド電圧領域でのドレイン−ソース間のオン抵抗は、低
オン抵抗領域の推奨ゲイト電圧駆動時に対して２倍以上
大きな値になる。従って、前記低入力電圧条件下におい
て、スイッチング素子の駆動回路を入力電源ラインに接
続する従来の回路構成では、スイッチング素子での電力
損失増加による著しい効率低下を招き、直流−直流変換
器の制御範囲が制限され、負荷に充分電力が供給されな
い課題があった。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、３Ｖ程度の低入力電圧でもスイッチング素子の制御
及び、駆動用回路を具備することなく、簡単な回路構成
で安定動作する直流−直流変換器を提供することを目的
とする。
で、３Ｖ程度の低入力電圧でもスイッチング素子の制御
及び、駆動用回路を具備することなく、簡単な回路構成
で安定動作する直流−直流変換器を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、スイッチングトランスの一次巻線に直列接続
されたスイッチング素子と一次巻線の接続ラインから前
記スイッチング素子のオフ期間に、トランスのリーケー
ジインダクタンスによって前記一次巻線から発生する逆
起電圧を整流する方向にダイオードのアノードを接続
し、平滑コンデンサの一端を前記ダイオードに接続する
とともに、前記平滑コンデンサの他端を直流電源と前記
一次巻線の接続点に接続し、前記ダイオードのカソード
に前記スイッチング素子のスイッチング駆動回路を接続
した構成としている。
本発明は、スイッチングトランスの一次巻線に直列接続
されたスイッチング素子と一次巻線の接続ラインから前
記スイッチング素子のオフ期間に、トランスのリーケー
ジインダクタンスによって前記一次巻線から発生する逆
起電圧を整流する方向にダイオードのアノードを接続
し、平滑コンデンサの一端を前記ダイオードに接続する
とともに、前記平滑コンデンサの他端を直流電源と前記
一次巻線の接続点に接続し、前記ダイオードのカソード
に前記スイッチング素子のスイッチング駆動回路を接続
した構成としている。
【０００８】
【作用】上記構成によって、直流入力電源電圧がスイッ
チング駆動回路の駆動限界電圧に低下した場合も、直流
入力電源電圧に対して高い電圧をスイッチング駆動回路
を介してスイッチング素子を駆動できる。特に、負荷電
力が増加し、多くの駆動電力を必要とするときは、スイ
ッチング素子に流れる電流増加によって多くの駆動電力
を得ることができる。また、前記平滑コンデンサに蓄積
されたエネルギーは、スイッチング素子の駆動に消費さ
れるため、トランスのリーケージインダクタンスによっ
てスイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑えるこ
とができる。
チング駆動回路の駆動限界電圧に低下した場合も、直流
入力電源電圧に対して高い電圧をスイッチング駆動回路
を介してスイッチング素子を駆動できる。特に、負荷電
力が増加し、多くの駆動電力を必要とするときは、スイ
ッチング素子に流れる電流増加によって多くの駆動電力
を得ることができる。また、前記平滑コンデンサに蓄積
されたエネルギーは、スイッチング素子の駆動に消費さ
れるため、トランスのリーケージインダクタンスによっ
てスイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑えるこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるオ
ン−オフ型直流−直流変換器の回路ブロックを示すもの
である。図１において、１は直流入力電源、２はこの直
流入力電源１に接続され高周波で動作するスイッチング
トランス、３は一次巻線、４は二次巻線、５は二次巻線
４に接続されかつ負荷に電力を供給する二次側の整流平
滑回路、６はスイッチング駆動回路、７はスイッチング
駆動回路６の入力端子、８は一次巻線３に接続されたス
イッチング素子、９はダイオード、１０はコンデンサ、
１１は駆動信号入力端子である。
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるオ
ン−オフ型直流−直流変換器の回路ブロックを示すもの
である。図１において、１は直流入力電源、２はこの直
流入力電源１に接続され高周波で動作するスイッチング
トランス、３は一次巻線、４は二次巻線、５は二次巻線
４に接続されかつ負荷に電力を供給する二次側の整流平
滑回路、６はスイッチング駆動回路、７はスイッチング
駆動回路６の入力端子、８は一次巻線３に接続されたス
イッチング素子、９はダイオード、１０はコンデンサ、
１１は駆動信号入力端子である。
【００１０】ここで、ダイオード９は、前記スイッチン
グ素子８と前記一次巻線３の接続点から前記スイッチン
グ素子８のオフ期間に前記一次巻線３から発生するサー
ジ電圧を整流する方向に接続され、コンデンサ１０の一
端は、前記ダイオード９に接続するとともに、他端を前
記直流入力電源ラインに接続し、また前記ダイオード９
とコンデンサ１０の接続ラインにスイッチング素子８の
スイッチング駆動回路６を接続している。
グ素子８と前記一次巻線３の接続点から前記スイッチン
グ素子８のオフ期間に前記一次巻線３から発生するサー
ジ電圧を整流する方向に接続され、コンデンサ１０の一
端は、前記ダイオード９に接続するとともに、他端を前
記直流入力電源ラインに接続し、また前記ダイオード９
とコンデンサ１０の接続ラインにスイッチング素子８の
スイッチング駆動回路６を接続している。
【００１１】以上のように構成された直流−直流変換器
の回路について、図１を用いてその動作を説明する。ま
ず、スイッチング動作開始時、直流入力電源１から一次
巻線３とダイオード９を介してスイッチング駆動回路６
に電圧が印加され、駆動信号入力端子１１への信号によ
ってスイッチング素子８が動作を開始する。前記スイッ
チング素子８のオン時、エネルギーがスイッチングトラ
ンス２に蓄積され、一方スイッチング素子８のオフ時、
スイッチングトランス２の二次巻線４と整流平滑回路５
を介して負荷１２に電力を供給する。この時、スイッチ
ング素子４のオフと同時にスイッチングトランス２のリ
ーケージインダクタンスによって一次巻線３に発生する
逆起エネルギーはダイオード９を介してコンデンサ１０
に蓄積される。コンデンサ１０とダイオード９の接続点
は、スイッチング駆動回路６の入力端子７に接続されて
いるため、コンデンサ１０の蓄積エネルギーはスイッチ
ング素子８の次のオン期間に、抵抗１３を介してスイッ
チング素子８で消費される。前記動作を繰り返すこと
で、入力端子７は、直流入力電源１より高い電位に保た
れる。
の回路について、図１を用いてその動作を説明する。ま
ず、スイッチング動作開始時、直流入力電源１から一次
巻線３とダイオード９を介してスイッチング駆動回路６
に電圧が印加され、駆動信号入力端子１１への信号によ
ってスイッチング素子８が動作を開始する。前記スイッ
チング素子８のオン時、エネルギーがスイッチングトラ
ンス２に蓄積され、一方スイッチング素子８のオフ時、
スイッチングトランス２の二次巻線４と整流平滑回路５
を介して負荷１２に電力を供給する。この時、スイッチ
ング素子４のオフと同時にスイッチングトランス２のリ
ーケージインダクタンスによって一次巻線３に発生する
逆起エネルギーはダイオード９を介してコンデンサ１０
に蓄積される。コンデンサ１０とダイオード９の接続点
は、スイッチング駆動回路６の入力端子７に接続されて
いるため、コンデンサ１０の蓄積エネルギーはスイッチ
ング素子８の次のオン期間に、抵抗１３を介してスイッ
チング素子８で消費される。前記動作を繰り返すこと
で、入力端子７は、直流入力電源１より高い電位に保た
れる。
【００１２】図１でのスイッチング素子８がパワーＭＯ
ＳＦＥＴの場合は、ゲート、ソース間は容量性のためス
イッチング素子８を十分駆動できるよう、コンデンサ１
０の容量はスイッチング素子８のゲート、ソース間容量
より大きな値のものを接続する。
ＳＦＥＴの場合は、ゲート、ソース間は容量性のためス
イッチング素子８を十分駆動できるよう、コンデンサ１
０の容量はスイッチング素子８のゲート、ソース間容量
より大きな値のものを接続する。
【００１３】図２は、図１のスイッチング駆動回路６の
具体回路とその周辺回路を示す。１４は抵抗、１５はツ
ェナーダイオードで、抵抗１４は入力端子７から駆動信
号入力端子１１へ接続され、スイッチング駆動信号の電
力を供給する。ツェナーダイオード１５は、負荷電力の
変化等で入力端子７の電圧が高くなった時、スイッチン
グ駆動回路６内のＮＰＮトランジスタ１６のベース電位
を抑え、スイッチング素子８の最大入力電圧を越えない
よう動作する。なお、上記入力端子７に定電圧制御素子
を接続して、前記定電圧制御素子を介してスイッチング
制御回路用バイアス電源を構成してもよい。
具体回路とその周辺回路を示す。１４は抵抗、１５はツ
ェナーダイオードで、抵抗１４は入力端子７から駆動信
号入力端子１１へ接続され、スイッチング駆動信号の電
力を供給する。ツェナーダイオード１５は、負荷電力の
変化等で入力端子７の電圧が高くなった時、スイッチン
グ駆動回路６内のＮＰＮトランジスタ１６のベース電位
を抑え、スイッチング素子８の最大入力電圧を越えない
よう動作する。なお、上記入力端子７に定電圧制御素子
を接続して、前記定電圧制御素子を介してスイッチング
制御回路用バイアス電源を構成してもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、低い電圧
で動作する電送用オンオフ型直流−直流変換器におい
て、定格入力電源電圧の３０％程度の低い電圧でも、ス
イッチング駆動用バイアス電源を備えることなく、スイ
ッチング素子を低損失領域で駆動できるとともに、スイ
ッチング素子のオフ時、トランスのリーケージインダク
タンスによって発生する過渡電圧からスイッチング素子
を保護する従来技術のスナバーの性能を有する回路を提
供できる。
で動作する電送用オンオフ型直流−直流変換器におい
て、定格入力電源電圧の３０％程度の低い電圧でも、ス
イッチング駆動用バイアス電源を備えることなく、スイ
ッチング素子を低損失領域で駆動できるとともに、スイ
ッチング素子のオフ時、トランスのリーケージインダク
タンスによって発生する過渡電圧からスイッチング素子
を保護する従来技術のスナバーの性能を有する回路を提
供できる。
【図１】本発明の一実施例による直流−直流変換器を示
す回路ブロック図
す回路ブロック図
【図２】同変換器の具体回路図
１ 直流入力電源 ２ スイッチングトランス ３ 一次巻線 ４ 二次巻線 ５ 整流平滑回路 ６ スイッチング駆動回路 ８ スイッチング素子 ９ ダイオード １０ コンデンサ １２ 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑中 正数 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】直流電源と、この直流電源に接続された高
周波で動作する一次巻線と二次巻線を有するスイッチン
グトランスと、前記二次巻線に接続されかつ負荷に電力
を供給する整流平滑回路と、前記一次巻線に接続された
スイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子と前
記一次巻線の接続点から前記スイッチング素子のオフ期
間に前記一次巻線から発生するサージ電圧を整流する方
向にダイオードを接続し、平滑コンデンサの一端を前記
ダイオードに接続するとともに、前記平滑コンデンサの
他端を前記直流電源ラインに接続し、前記ダイオードと
前記平滑コンデンサの接続ラインに前記スイッチング素
子のスイッチング駆動回路を接続したことを特徴とする
直流−直流変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151718A JPH05344724A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 直流−直流変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151718A JPH05344724A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 直流−直流変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05344724A true JPH05344724A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15524769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4151718A Pending JPH05344724A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 直流−直流変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05344724A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10211229A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-09 | Michael Gude | Getakteter Spannungswandler |
| JP2006191741A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Sanken Electric Co Ltd | 直流変換装置 |
| JP2014014264A (ja) * | 2013-08-14 | 2014-01-23 | Rohm Co Ltd | 駆動装置 |
| JP7362965B1 (ja) * | 2023-06-07 | 2023-10-17 | コーセル株式会社 | スイッチング電源装置 |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP4151718A patent/JPH05344724A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10211229A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-09 | Michael Gude | Getakteter Spannungswandler |
| DE10211229B4 (de) * | 2002-03-13 | 2005-04-21 | Gude, Michael, Dr. | Getakteter Spannungswandler |
| JP2006191741A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Sanken Electric Co Ltd | 直流変換装置 |
| JP2014014264A (ja) * | 2013-08-14 | 2014-01-23 | Rohm Co Ltd | 駆動装置 |
| JP7362965B1 (ja) * | 2023-06-07 | 2023-10-17 | コーセル株式会社 | スイッチング電源装置 |
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