JPS5910947Y2 - power supply - Google Patents

power supply

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JPS5910947Y2
JPS5910947Y2 JP16298382U JP16298382U JPS5910947Y2 JP S5910947 Y2 JPS5910947 Y2 JP S5910947Y2 JP 16298382 U JP16298382 U JP 16298382U JP 16298382 U JP16298382 U JP 16298382U JP S5910947 Y2 JPS5910947 Y2 JP S5910947Y2
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JP
Japan
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main switch
transformer
switch element
power supply
current
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JP16298382U
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JPS58108781U (en
Inventor
洋一 植木
経興 福留
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富士通株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、人出力が直流的に絶縁された小形,軽量で経
済的なDC−DCコンバータより或る電源装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a power supply device using a small, lightweight, and economical DC-DC converter in which the human output is galvanically isolated.

従来技術と問題点 従来の入出力絶縁形のDC−DCコンバータの1例を第
1図に示す。
Prior Art and Problems An example of a conventional input/output isolated type DC-DC converter is shown in FIG.

同図において、電源1の直流電圧VINをスイッチング
トランジスタより或る主スイッチ(S.)3で矩形波交
流に変換し、トランス2の1次側巻線N0に加え、2次
側巻線N2から整流用ダイオード7,還流用ダイオード
8と、直列インダクタンス9と並列キャパシタンス10
より戊る低域通過フィルタを通して所定の直流出力電圧
■。
In the figure, the DC voltage VIN of the power supply 1 is converted to a square wave AC by a main switch (S.) 3 using a switching transistor, and is applied to the primary winding N0 of the transformer 2 and from the secondary winding N2. Rectifier diode 7, freewheeling diode 8, series inductance 9, and parallel capacitance 10
■Predetermined DC output voltage through a low-pass filter.

が取出される。is taken out.

更にこの出力電圧V。を検出増幅回路11により検出増
幅した後、ホトカプラ又はパルストランス等より或る絶
縁結合部12を介して制御回路4に入力し、発振回路6
からの駆動信号を制御して主スイッチ(S.)3の断続
比を可変にして出力電圧V。
Furthermore, this output voltage V. After being detected and amplified by the detection amplification circuit 11, it is inputted to the control circuit 4 via a certain insulating coupling part 12 from a photocoupler or pulse transformer, and then the oscillation circuit 6
By controlling the drive signal from the main switch (S.) 3, the switching ratio of the main switch (S.) 3 is made variable to obtain the output voltage V.

の安定制御を行なう帰還回路が設けられる。A feedback circuit is provided to perform stability control.

又主スイッチ(S.)3を流れる電流を電流トランス5
で検出し、電流がある値以上になると制御回路4を制御
し主スイッチ(S.)3を強制的に遮断する信号を出す
過電流保護回路が設けられる。
In addition, the current flowing through the main switch (S.) 3 is transferred to a current transformer 5.
An overcurrent protection circuit is provided which detects the current and outputs a signal that controls the control circuit 4 and forcibly shuts off the main switch (S.) 3 when the current exceeds a certain value.

第2図a−cはこの過電流保護回路の動作波形図を示す
FIGS. 2a-2c show operating waveform diagrams of this overcurrent protection circuit.

同図aの過電流検出信号が同図bの主スイッチ(S.)
3の駆動信号に対応して検出された時、主スイッチ電流
は同図Cに示すように、主スイツ(S.)3固有の蓄積
時間t5のために主スイッチ電流は流れ続け、トランス
2が飽和に近づいて主スイッチ(S.)3には同図に示
す過電流検出時の電流■1よりも大きな電流I2が流れ
てしまう。
The overcurrent detection signal in figure a is connected to the main switch (S. in figure b).
When the main switch current is detected in response to the drive signal S.3, the main switch current continues to flow due to the accumulation time t5 inherent in the main switch (S.)3, as shown in FIG. As the main switch (S.) approaches saturation, a current I2 larger than the current 1 at the time of overcurrent detection shown in the figure flows through the main switch (S.) 3.

過電流に対する保護を確実に行なうためには、蓄積時間
t5を見込んで過電流検出点を設定する必要が生じるが
、蓄積時間t5はスイッチ素子によりばらつきが大きく
、初期にその値を見込むと主スイッチ(S.)3の最大
許容電流に対して余裕をとった小さな値にしなければな
らず無駄が大きい。
In order to reliably protect against overcurrent, it is necessary to set the overcurrent detection point in consideration of the accumulation time t5, but since the accumulation time t5 varies widely depending on the switch element, if the value is estimated initially, it is necessary to set the overcurrent detection point. (S.) It is necessary to set a small value with a margin for the maximum allowable current of 3, which is a big waste.

又トランスも蓄積時間t5による主スイッチ導通時間の
増加に対して飽和しないような大きな容量を必要とする
ため大形化し価格的にも不経済である。
Furthermore, the transformer also requires a large capacity that does not saturate as the main switch conduction time increases due to the accumulation time t5, making it large and uneconomical in terms of price.

考案の目的 本考案の目的は、入出力が直流的に絶縁された小形,軽
量で経済的なDC−DCコンバータより或る電源装置を
提供することである。
Purpose of the Invention An object of the present invention is to provide a power supply device using a small, lightweight, and economical DC-DC converter whose input and output are galvanically isolated.

以下本考案を実施例につき詳述する。The present invention will be described in detail below with reference to examples.

考案の実施例 第3図は本考案の実施例の構威を示す説明図であり、第
4図a−eはその動作波形図を示す。
Embodiment of the Invention FIG. 3 is an explanatory diagram showing the structure of an embodiment of the invention, and FIGS. 4 a to 4 e show its operational waveform diagrams.

第3図において、電源1の直流電圧VINを第1の主ス
イッチ(S.)3を介しトランス2の1次側巻線N1に
加え、主スイッチ(S1)3が発振回路6からの一定周
期駆動信号により断続動作を行なう。
In FIG. 3, the DC voltage VIN of the power supply 1 is applied to the primary winding N1 of the transformer 2 through the first main switch (S.) 3, and the main switch (S1) 3 receives a constant periodic signal from the oscillation circuit 6. Intermittent operation is performed by the drive signal.

トランス2の2次側巻線N2からの矩形波交流を直列の
スイッチングトランジスタより戒る第2の主スイッチ(
S2)21を通して整流した後、直列インダクタンス9
と並列キャパシタンク10より或る低域通過を通して所
定の直流出力電圧■。
A second main switch (
S2) After rectifying through 21, the series inductance 9
and a predetermined DC output voltage ■ through a certain low pass from the capacitor tank 10 in parallel.

が取出される。is taken out.

なお、ダイオード8は直列インダクタンス9の電流を連
続して流すための還流用ダイオードである。
Note that the diode 8 is a freewheeling diode that allows the current of the series inductance 9 to flow continuously.

更にこの出力電圧■。を検出増幅回路11により検出増
幅し、制御回路22により主スイッチ( S 2) 2
1の断続比を可変として出力電圧■。
Furthermore, this output voltage ■. is detected and amplified by the detection amplification circuit 11, and the main switch (S2) 2 is detected by the control circuit 22.
Output voltage ■ with variable intermittent ratio of 1.

の安定制御を行なう。performs stability control.

前述のように、主スイッチ(S2)21は整流用ダイオ
ードの役目を兼用しており 主スイッチ(S2)21は
制御回路22から制御され、制御回路22は、検出増幅
回路11,同期検出回路23,電流トランス24からの
信号に応じて、主スイッチ(S2)21の駆動信号を出
力するものである。
As mentioned above, the main switch (S2) 21 also serves as a rectifying diode, and the main switch (S2) 21 is controlled by the control circuit 22, which is connected to the detection amplifier circuit 11 and the synchronization detection circuit 23. , and outputs a drive signal for the main switch (S2) 21 in response to signals from the current transformer 24.

この場合、第1の主スイッチ(Sl)3と第2の主スイ
ッチ(S2)21との同期がとられ、かつ主スイッチ(
S2)21の最大導通時間が主スイッチ(St)3の最
大導通時間より小さくなるように制御回路22が構戊さ
れているものである。
In this case, the first main switch (Sl) 3 and the second main switch (S2) 21 are synchronized, and the main switch (
The control circuit 22 is configured such that the maximum conduction time of S2) 21 is smaller than the maximum conduction time of the main switch (St) 3.

又主スイッチ(S2)21を流れる電流が過電流となっ
た場合には電流トランス(CT)24で検出し、制御回
路22により主スイッチ(S2)21を強制的に遮断す
る。
Further, when the current flowing through the main switch (S2) 21 becomes an overcurrent, it is detected by the current transformer (CT) 24, and the main switch (S2) 21 is forcibly cut off by the control circuit 22.

第4図a−eは第3図の実施例における要部の波形図を
示す。
4a to 4e show waveform diagrams of essential parts in the embodiment of FIG. 3.

同図aの発振回路6の出力信号に対応して同図bに示す
駆動信号により1次側の主スイッチ(S.)3が駆動時
間t1で断続され、又同図dに示す2次側の主スイッチ
(S2)21が駆動時間t2で断続されるものであり、
これは、補助巻線N3を介して同期検出回路23が主ス
イッチ(S.)3の電流の立上りを検出し、その検出信
号により制御回路22は同図dに示す主スイッチ(S2
)21の駆動信号を出力する。
The main switch (S.) 3 on the primary side is turned on and off for a drive time t1 by the drive signal shown in b in the figure corresponding to the output signal of the oscillation circuit 6 in a in the figure, and the secondary side shown in d in the figure The main switch (S2) 21 is turned on and off during the drive time t2,
This is because the synchronization detection circuit 23 detects the rise of the current of the main switch (S.) 3 via the auxiliary winding N3, and the control circuit 22 uses the detection signal to control the main switch (S.
)21 drive signals are output.

又制御回路22はt1〉t2となるように駆動信号を出
力するものである。
Further, the control circuit 22 outputs a drive signal so that t1>t2.

従って第1と第2の主スイッチ駆動信号の立上りは同期
化され、第2の主スイッチ駆動信号の立下り後に第1の
主スイッチ駆動信号が立下る。
Therefore, the rises of the first and second main switch drive signals are synchronized, and the first main switch drive signal falls after the fall of the second main switch drive signal.

主スイッチ(S2)21により主スイッチS2電流は固
有の蓄積時間t′8だけt2時間の主スイッチ駆動信号
より遅れて立下り、同図Cの主スイッチS1電流も同じ
立下りを示した後、t1時間の終りまで無負荷電流io
が流れる。
The main switch (S2) 21 causes the main switch S2 current to fall by a specific accumulation time t'8 with a delay from the main switch drive signal at time t2, and after the main switch S1 current in FIG. No-load current io until the end of time t1
flows.

このようにすれば、主スイッチ(S2)21が必ず主ス
イッチ(S.)3より先に遮断し、ここで電流トランス
(CT)24に過電流が検出されても時間t′8が時間
t1−t2を超すことはないから主スイッチ(S.)3
の電流が過電流となることはなくなる。
In this way, the main switch (S2) 21 is always cut off before the main switch (S.) 3, and even if an overcurrent is detected in the current transformer (CT) 24, the time t'8 is changed to the time t1. - Since it does not exceed t2, the main switch (S.) 3
The current will no longer become an overcurrent.

考案の効果 ・ 以上説明したように、本考案によれば、トランス2の1
次側に一定の矩形波交流で断続する第1のスイッチ素子
即ち主スイッチ(S.)3を設け、2次側に整流用の断
続制御可能な第2のスイッチ素子即ち、主スイッチ(S
2)21を設け、第1と第2のスイッチ素子の導通開始
を同期化させて直流出力電圧の安定制御を行なうもので
、トランス2に補助巻線N3を設けても、そのトランス
2が特に大形化することはなく、又第1のスイッチ素子
の最大導通時間より第2のスイッチ素子の最大導通時間
を短く設定したことにより、スイッチング損失を少くし
、1次側の第1のスイッチング素子を流れる過電流を有
効に制限することができるものであるから、トランス2
等の小形化を図ることができる利点がある。
Effects of the invention - As explained above, according to the invention, transformer 2, 1
A first switching element, that is, a main switch (S.) 3, which is intermittent with a constant rectangular wave alternating current, is provided on the secondary side, and a second switching element, that is, a main switch (S.
2) 21 is provided to synchronize the start of conduction of the first and second switching elements to perform stable control of the DC output voltage.Even if the transformer 2 is provided with the auxiliary winding N3, the transformer 2 It does not increase in size, and by setting the maximum conduction time of the second switch element shorter than the maximum conduction time of the first switch element, switching loss is reduced, and the first switching element on the primary side The transformer 2 can effectively limit the overcurrent flowing through the transformer 2.
It has the advantage of being able to be made smaller.

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

第1図は従来例の構威を示す説明図、第2図は第1図の
要部の動作波形図、第3図は本考案の構或を示す説明図
、第4図は第3図の要部の動作説明図であり、図中、1
は直流電源、2はトランス、N1は1次側巻線、N2は
2次側巻線、N3は補助巻線、3は主スイッチS1、6
は発振回路、8は整流用ダイオード、9はインダクタン
ス、10はキャパシタンス、11は検出増幅回路、21
は主スイッチS2、22は制御回路、23は同期検出回
路、24は電流トランスを示す。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the structure of the conventional example, Fig. 2 is an operational waveform diagram of the main part of Fig. 1, Fig. 3 is an explanatory diagram showing the structure of the present invention, and Fig. 4 is Fig. 3. It is an explanatory diagram of the operation of the main part of , and in the figure, 1
is the DC power supply, 2 is the transformer, N1 is the primary winding, N2 is the secondary winding, N3 is the auxiliary winding, 3 is the main switch S1, 6
is an oscillation circuit, 8 is a rectifying diode, 9 is an inductance, 10 is a capacitance, 11 is a detection amplifier circuit, 21
2 is a main switch S2, 22 is a control circuit, 23 is a synchronization detection circuit, and 24 is a current transformer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 直流電圧を第1のスイッチ素子により断継してトランス
の1次側巻線に印加し、該トランスの2次側巻線に誘起
する電圧を整流して直流出力電圧とするDC−DCコン
バータより戊る電源装置において、前記トランスの2次
側巻線に整流用の断続制御可能な第2のスイッチ素子を
接続し、前記トランスに補助巻線を設け、該補助巻線に
接続され前記第1のスイッチ素子に流れる電流の立上り
を検出する同期検出回路と、該同期検出回路の検出信号
により、前記第1のスイッチ素子の導通開始に同期し、
且つ該第1のスイッチ素子の最大導通時間より前記第2
のスイッチ素子の最大導通時間が短くなるように該第2
のスイッチ素子の断続動作を制御する制御回路とを設け
たことを特徴とする電源装置。
From a DC-DC converter that connects and disconnects a DC voltage using a first switch element and applies it to the primary winding of a transformer, and rectifies the voltage induced in the secondary winding of the transformer to obtain a DC output voltage. In the power supply device, a second switch element for rectification that can be controlled on and off is connected to the secondary winding of the transformer, an auxiliary winding is provided in the transformer, and the first switch element connected to the auxiliary winding is connected to the secondary winding of the transformer. a synchronization detection circuit that detects a rise in the current flowing through the switch element; and a detection signal from the synchronization detection circuit to synchronize with the start of conduction of the first switch element;
and from the maximum conduction time of the first switch element, the second
the second switch element so that the maximum conduction time of the switch element becomes short.
1. A power supply device comprising: a control circuit for controlling intermittent operation of a switching element.
JP16298382U 1982-10-27 1982-10-27 power supply Expired JPS5910947Y2 (en)

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