JPH07298610A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH07298610A
JPH07298610A JP7883694A JP7883694A JPH07298610A JP H07298610 A JPH07298610 A JP H07298610A JP 7883694 A JP7883694 A JP 7883694A JP 7883694 A JP7883694 A JP 7883694A JP H07298610 A JPH07298610 A JP H07298610A
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JP
Japan
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fet
transformer
voltage
choke coil
winding
Prior art date
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JP7883694A
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English (en)
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Hiroshi Mimura
浩 三村
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TDK Lambda Corp
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TDK Lambda Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランスの構造を複雑化させることなく、部
品点数を増加させずに、二次整流部のMOS型FETを
動作させる。 【構成】 トランス21の二次側に、二次整流部27として
FET25,26と、チョークコイル30を備えた平滑回路32
を接続する。FET22のオン時には、FET25が導通状
態となり、FET22のオフ時には、FET26が導通状態
となる。これにより、出力端子+Vout,−Vout
に出力電圧Voが発生する。 【効果】 FET22のスイッチングに同期して、FET
25,26を動作させるのに充分な電圧の駆動信号がFET
25,26に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS型FETにより
インバータを構成するトランスの二次側に誘起された電
圧を整流する同期整流方式のスイッチング電源装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種のスイッチング電源装置
は、インバータを構成するトランスの一次巻線に印加さ
れる直流入力電圧をスイッチング素子によりスイッチン
グして、所定の直流出力を得るようにしているが、トラ
ンスの二次巻線に誘起した電圧を整流する二次整流回路
としてダイオードを用いた場合、このダイオードの順方
向電圧降下によって電源装置の効率が低下するという問
題点がある。
【0003】図2は、こうした電源装置の効率を改善す
るべく、二次整流部にMOS型FETを用いたプッシュ
プル形コンバータの一例を示したものである。同図にお
いて、1,1Aは直流入力電圧Vinが供給される入力
端子、2は入力端子1,1A間に接続されるコンデンサ
であり、入力電圧Viはスイッチング素子たる2個のM
OS型FET3,4のオン,オフ動作により、トランス
5の一次巻線5A,5Bに交互に印加される。一方、ト
ランス5の二次側には、整流ダイオードに代わりトラン
ス5の二次巻線5C,5Dの一端に接続された一対のM
OS型FET6,7とともに、チョークコイル8および
平滑コンデンサ9を備えた平滑回路10が接続され、トラ
ンス5を構成する補助巻線5E,5Fの一端が抵抗11,
12を介してFET6,7のゲートに接続される。そし
て、これらの各素子により、直流入力電圧Viを直流出
力電圧Voに変換する電力変換回路13が構成される。
【0004】14は、各FET3,4へのパルス導通幅を
制御することにより出力電圧Voを安定化させるパルス
幅制御回路である。このパルス幅制御回路14は抵抗15,
16を介してFET3,4を交互にオン,オフさせ、いず
れか一方のFET3,4がオン状態のときに主トランス
5の一次巻線5A,5Bに比例した電圧を二次巻線5
C,5Dに誘起させる。このとき、FET4がオン状態
となり、二次巻線5C,5Dの非ドット側よりも、ドッ
ト側の電位が高くなれば、補助巻線5EからFET6の
ゲートに駆動信号が与えられ、FET4に同期してFE
T6がターンオンする。したがって、二次巻線5Cから
FET6を介して、出力端子17,17Aに出力電圧Voが
供給される。これに対して、FET3がオン状態とな
り、二次巻線5C,5Dのドット側よりも、非ドット側
の電位が高くなれば、逆に補助巻線5FからFET7の
ゲートに駆動信号が与えられ、FET3に同期してFE
T7がターンオンする。そして、二次巻線5DからFE
T7を介して、出力端子17,17Aに出力電圧Voが供給
される。また、双方のFET3,4が共にオフ状態のと
きには、チョークコイル8から出力端子17,17Aに出力
電圧Voが供給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、FET6,7を整流ダイオードの代わりに用いた場
合、従来に比べて二次整流部における損失を減少させ、
電源装置の効率を向上させることが可能になるが、トラ
ンス5に補助巻線5E,5Fをさらに巻回して、FET
6,7に所定の駆動電圧を供給しなければならず、トラ
ンス構造の複雑化およびコストの上昇を招いていた。ま
た、このような事態を避けるために、二次巻線5C,5
Dに誘起された電圧を直接FET6,7のゲートに駆動
電圧として印加する方法なども従来から知られてはいる
が、出力電圧Voが5V以下、例えば2Vや3.3V程
度の低電圧では、FET6,7をターンオンさせるのに
充分な駆動電圧が得られず、比較的出力電圧Voの高い
特定の出力電圧範囲にのみしか本方法を適用することが
できなかった。
【0006】そこで本発明は上記問題点に鑑み、トラン
スの構造を複雑化させることなく、しかも部品点数を増
加させずに、いかなる出力電圧範囲に対してもMOS形
FETを充分に動作させることの可能なスイッチング電
源装置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】本発明は、スイッチング
素子とトランスとを有するインバータの二次側にMOS
形FETからなる二次整流部と、チョークコイルを備え
た平滑回路とを接続し、前記スイッチング素子のスイッ
チングに同期して前記MOS型FETに駆動信号を供給
するスイッチング電源装置において、前記チョークコイ
ルに補助巻線を巻回し、この補助巻線の一端に前記MO
S型FETのゲートを接続したものである。
【0008】
【作用】上記構成により、スイッチング素子のオン,オ
フ動作に同期して、トランスの二次側に接続されたチョ
ークコイルに所定の電圧が発生する。このとき、補助巻
線には二次整流部を構成するMOS形FETを動作させ
るのに充分な電圧が誘起される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説
明する。本実施例はフォワード型のコンバータに適用さ
れ、同図において、21は一次側と二次側とを絶縁するパ
ルストランスなどのトランスであり、このトランス21の
一次巻線21Aとスイッチング素子たるMOS形FET22
との直列回路がインバータ23として入力端子+Vin,
−Vin間に接続され、入力端子+Vin,−Vinを
介して直流入力電圧Viが一次巻線21Aに印加されるよ
うになっている。FET22のゲートには、制御回路たる
パルス幅制御回路24からの駆動信号が適当なデッドタイ
ムを持ちながら与えられ、この駆動信号のパルス幅を制
御してインバータ23を構成するFET22をオン,オフ動
作させることにより、トランス21の一次巻線21Aに印加
される入力電圧Viを断続して、所定の直流出力電圧V
oを出力端子+Vout,−Voutより得るようにし
ている。
【0010】トランス21の二次側には、二次巻線21Bの
非ドット側端子と出力端子−Vout間に接続されるM
OS形FET25と、このMOS形FET25のソースと二
次巻線21Bのドット側端子間に接続される別のMOS形
FET26とにより、二次巻線21Bに誘起された電圧を整
流する二次整流部27が構成される。これらのFET25,
26は、効率を上げるために例えばオン抵抗が低いなどの
同期整流方式に適した特性を有していることが好まし
い。また、各FET25,26のドレイン・ソース間には、
ソース側にアノードが接続されるボディーダイオード2
8,29が存在する。30はトランス21の二次巻線21Bと出
力端子+Vout間に接続されるチョークコイル、31は
出力端子+Vout,−Vout間に接続される平滑コ
ンデンサであり、これらのチョークコイル30および平滑
コンデンサ31とにより、二次整流部27で整流された電圧
を平滑する平滑回路32を構成する。チョークコイル30に
は、FET22のスイッチングに同期して二次整流部27の
各FET25,26に駆動信号を供給する補助巻線33,34が
巻回される。一方の補助巻線33は、ドット側端子がFE
T25のゲートに接続されるとともに、非ドット側端子が
出力電圧−Voutラインに接続される。また、他方の
補助巻線34は、非ドット側端子がFET26のゲートに接
続されるとともに、ドット側端子が出力電圧−Vout
ラインに接続される。各補助巻線33,34は、各FET2
5,26をオン動作させるのに充分な電圧を発生する巻線
数にすることが必要である。
【0011】次に、上記構成に付き、その作用を説明す
る。トランス21の一次側では、パルス幅制御回路24から
の駆動信号により、FET22がオン,オフ動作を繰り返
すことによって、トランス21の一次巻線21Aに入力電圧
Vinが断続的に印加される。このとき、FET22がタ
ーンオンすると、トランス21の二次巻線21Bにはドット
側に一次巻線21Aに比例した正極性の電圧が誘起される
とともに、二次巻線21Bからチョークコイル30への電流
の移動に伴って、チョークコイル30のドット側にも正極
性の電圧が印加され、このチョークコイル30に巻回され
た補助巻線33,34のドット側に正極性の電圧が誘起され
る。二次整流部27を構成するFET25のゲート・ソース
間には、このFET25をターンオンさせるのに充分な電
圧が補助巻線33から供給され、FET25のソース・ドレ
イン間は導通状態となるが、FET26のゲート電位はソ
ース電位よりも低くなり、FET26のソース・ドレイン
間は非導通状態となる。したがって、この場合には、二
次巻線21BからFET26のソース側に流れ込もうとする
電流は、FET26のボディーダイオード29によって遮断
され、二次巻線21B→チョークコイル30→出力端子+V
out→出力端子−Vout→FET25(またはボディ
ーダイオード28)→二次巻線21Bの経路で出力電流が供
給される。
【0012】次に、FET22がターンオンすると、今度
はトランス21の一次巻線に発生する逆起電力によって、
二次巻線21Bの非ドット側に正極性の電圧が誘起され
る。また、チョークコイル30は電流の連続性を維持する
ために、非ドット側に正極性の電圧が発生し、補助巻線
33,34の非ドット側に正極性の電圧が誘起される。この
とき、FET26のゲート・ソース間には、このFET26
をターンオンさせるのに充分な電圧が補助巻線34から供
給され、FET26のソース・ドレイン間は導通状態とな
るが、FET25のゲート電位はソース電位よりも低くな
り、FET25のソース・ドレイン間はオフ状態となる。
したがって、二次巻線21BからFET25のソース側に流
れ込もうとする電流は、FET25のボディーダイオード
28によって遮断され、FET22のオン期間に蓄えられた
チョークコイル30のエネルギーが、チョークコイル30→
出力端子+Vout→出力端子−Vout→FET26
(またはボディーダイオード29)→チョークコイル30の
経路で出力電流として供給される。こうして、FET22
のオン,オフ動作が繰り返される毎に、二次巻線21およ
びチョークコイル30から交互に出力電流が供給され、平
滑コンデンサ31を介して出力端子+Vout,−Vou
t間に所定の出力電圧Voが発生する。
【0013】以上のように上記実施例によれば、トラン
ス21の二次巻線21Bに誘起した電圧を整流する二次整流
部27として、一対のFET25,26を用いたスイッチング
電源装置において、平滑回路32を構成するチョークコイ
ル30に補助巻線33,34を巻回し、この補助巻線33,34の
一端にFET25,26のゲートを接続することによって、
各FET25,26を動作させるのに充分な電圧の駆動信号
を補助巻線33,34からFET25,26に供給することがで
きる。すなわち、既存のフォワード型コンバータを構成
するチョークコイル30に補助巻線33,34を巻回し、この
補助巻線33,34の一端をFET25,26のゲートに接続す
るだけで、トランス21の構造を一体複雑化させることな
く、しかも、部品点数を増加させることなく、いかなる
出力電圧範囲に対しても、二次整流部27を構成するFE
T25,26をFET22のスイッチングに同期して充分に動
作させることが可能となる。
【0014】なお、本実施例ではフォワード型コンバー
タについて詳述したが、少なくとも平滑回路32としてチ
ョークコイル30を有する各種コンバータ、すなわち、セ
ンタタップ型,ハーフブリッジ型,フルブリッジ型コン
バータなどに対しても、同様の作用,効果を奏する。ま
た、スイッチング素子は、MOS型FET以外にトラン
ジスタなども利用できる。
【0015】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実
施が可能である。
【0016】
【発明の効果】本発明は、スイッチング素子とトランス
とを有するインバータの二次側にMOS形FETからな
る二次整流部と、チョークコイルを備えた平滑回路とを
接続し、前記スイッチング素子のスイッチングに同期し
て前記MOS型FETに駆動信号を供給するスイッチン
グ電源装置において、前記チョークコイルに補助巻線を
巻回し、この補助巻線の一端に前記MOS型FETのゲ
ートを接続したものであり、トランスの構造を複雑化さ
せることなく、しかも部品点数を増加させずに、いかな
る出力電圧範囲に対してもMOS形FETを充分に動作
させることの可能なスイッチング電源装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路構成図である。
【図2】従来例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
21 トランス 22 MOS型FET(スイッチング素子) 23 インバータ 25,26 MOS型FET 27 二次整流部 30 チョークコイル 32 平滑回路 33,34 補助巻線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング素子とトランスとを有する
    インバータの二次側にMOS形FETからなる二次整流
    部と、チョークコイルを備えた平滑回路とを接続し、前
    記スイッチング素子のスイッチングに同期して前記MO
    S型FETに駆動信号を供給するスイッチング電源装置
    において、前記チョークコイルに補助巻線を巻回し、こ
    の補助巻線の一端に前記MOS型FETのゲートを接続
    したことを特徴とするスイッチング電源装置。
JP7883694A 1994-04-18 1994-04-18 スイッチング電源装置 Withdrawn JPH07298610A (ja)

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