JPH07194103A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents
Ｄｃ−ｄｃコンバータInfo
- Publication number
- JPH07194103A JPH07194103A JP5335837A JP33583793A JPH07194103A JP H07194103 A JPH07194103 A JP H07194103A JP 5335837 A JP5335837 A JP 5335837A JP 33583793 A JP33583793 A JP 33583793A JP H07194103 A JPH07194103 A JP H07194103A
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- JP
- Japan
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- voltage
- rectifying
- circuit
- converter
- transformer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は情報、通信、ＯＡなどの産機機器や
ＶＴＲ、ＴＶなどの民生機器の電子機器に直流安定化電
圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータに関し、小型化を行
い、発生する電圧を抑制し、小型化、低ノイズ化が可能
となるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とす
る。 【構成】 直流電圧源とトランス２の１次巻線２ａとス
イッチング手段３が直列な閉回路を形成し、スイッチン
グ手段３のオン時にトランス２の２次巻線２ｂに誘起さ
れた電圧を整流平滑する整流平滑回路８を有する回路に
おいて、整流平滑回路１３を設け、オフ期間に電力を整
流平滑回路８のフライホイールダイオードへ供給し、オ
フ期間にチョークコイルの両端に印加される電圧を低下
させることにより、オフ期間を長くしてデューティー比
を小さくし、低い巻数比でも最大デューティー比を満足
させたＤＣ−ＤＣコンバータが提供できる。
ＶＴＲ、ＴＶなどの民生機器の電子機器に直流安定化電
圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータに関し、小型化を行
い、発生する電圧を抑制し、小型化、低ノイズ化が可能
となるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とす
る。 【構成】 直流電圧源とトランス２の１次巻線２ａとス
イッチング手段３が直列な閉回路を形成し、スイッチン
グ手段３のオン時にトランス２の２次巻線２ｂに誘起さ
れた電圧を整流平滑する整流平滑回路８を有する回路に
おいて、整流平滑回路１３を設け、オフ期間に電力を整
流平滑回路８のフライホイールダイオードへ供給し、オ
フ期間にチョークコイルの両端に印加される電圧を低下
させることにより、オフ期間を長くしてデューティー比
を小さくし、低い巻数比でも最大デューティー比を満足
させたＤＣ−ＤＣコンバータが提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は情報、通信、ＯＡなどの
産業機器やＶＴＲ、ＴＶなどの民生機器の電子機器に直
流安定化電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータに関する
ものである。
産業機器やＶＴＲ、ＴＶなどの民生機器の電子機器に直
流安定化電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器のポータブル化に伴い電
池駆動が増加しており、ＤＣ−ＤＣコンバータは電子回
路に供給する電圧の変換や安定化を行うために用途が急
増している。また、電子機器の小型化が進むにつれて、
内蔵されるＤＣ−ＤＣコンバータについても小型化が要
望されている。
池駆動が増加しており、ＤＣ−ＤＣコンバータは電子回
路に供給する電圧の変換や安定化を行うために用途が急
増している。また、電子機器の小型化が進むにつれて、
内蔵されるＤＣ−ＤＣコンバータについても小型化が要
望されている。
【０００３】図３は従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路
図を示しており、いわゆるフィードフォワード方式と呼
ばれるものである。図３において、１は直流電圧源、２
はトランスであり１次巻線２ａ、２次巻線２ｂを有して
いる。３はトランジスタなどのスイッチング手段、８は
整流平滑回路であり整流ダイオード４、フライホイール
ダイオード５、チョークコイル６および平滑用コンデン
サ７から構成されている。１４は制御回路、１５は負荷
である。
図を示しており、いわゆるフィードフォワード方式と呼
ばれるものである。図３において、１は直流電圧源、２
はトランスであり１次巻線２ａ、２次巻線２ｂを有して
いる。３はトランジスタなどのスイッチング手段、８は
整流平滑回路であり整流ダイオード４、フライホイール
ダイオード５、チョークコイル６および平滑用コンデン
サ７から構成されている。１４は制御回路、１５は負荷
である。
【０００４】以下に、この従来のＤＣ−ＤＣコンバータ
について動作について説明する。まず、スイッチング手
段３のオン時にトランス２の１次巻線２ａに直流電源よ
り入力電圧が印加され、この時２次巻線２ｂには１次巻
線２ａとの巻線比に応じた電圧が誘起される。この誘起
電圧により整流ダイオード４、チョークコイル６を介し
て負荷１５に電流を供給する。一方、スイッチング手段
３のオフ時は、チョークコイル６に蓄積されたエネルギ
ーをフライホイールダイオード５を介して放出し負荷１
５に電流を供給する。また、制御回路１４は出力電圧が
一定になるようにスイッチング手段３のデューティー比
を調整する。
について動作について説明する。まず、スイッチング手
段３のオン時にトランス２の１次巻線２ａに直流電源よ
り入力電圧が印加され、この時２次巻線２ｂには１次巻
線２ａとの巻線比に応じた電圧が誘起される。この誘起
電圧により整流ダイオード４、チョークコイル６を介し
て負荷１５に電流を供給する。一方、スイッチング手段
３のオフ時は、チョークコイル６に蓄積されたエネルギ
ーをフライホイールダイオード５を介して放出し負荷１
５に電流を供給する。また、制御回路１４は出力電圧が
一定になるようにスイッチング手段３のデューティー比
を調整する。
【０００５】図４は、電流が連続のときのチョークコイ
ル６にかかる電圧波形図である。チョークコイル６の両
端にオン期間にかかる電圧と時間の積をＳｏｎ、オフ期
間にかかる電圧と時間の積をＳｏｆｆとすれば、デュー
ティー比はＳｏｎとＳｏｆｆが等しくなるように制御さ
れている。
ル６にかかる電圧波形図である。チョークコイル６の両
端にオン期間にかかる電圧と時間の積をＳｏｎ、オフ期
間にかかる電圧と時間の積をＳｏｆｆとすれば、デュー
ティー比はＳｏｎとＳｏｆｆが等しくなるように制御さ
れている。
【０００６】負荷に供給される出力電圧は、チョークコ
イル６に流れる電流が連続の場合は以下の式に示す値に
制御される。
イル６に流れる電流が連続の場合は以下の式に示す値に
制御される。
【０００７】Ｖｏ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）＊Ｖｉ＊Ｄ ここで、Ｖｏは出力電圧、Ｎｐは１次巻線２ａの巻数、
Ｎｓは２次巻線２ｂの巻数、Ｖｉは入力電圧、Ｄはスイ
ッチング手段３のデューティー比である。
Ｎｓは２次巻線２ｂの巻数、Ｖｉは入力電圧、Ｄはスイ
ッチング手段３のデューティー比である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般にデューティー比
Ｄは、トランス２のリセットを確実に行わせるために最
大で０．５程度となるように設定される。そのため上記
の従来の構成では上記した式からわかるように、出力電
圧Ｖｏに対して入力電圧Ｖｉが小さくなるにしたがって
これに反比例させて巻数比（Ｎｓ／Ｎｐ）を大きくしな
ければならない。そのため２次巻線２ｂの巻数Ｎｓを多
く巻かなければならず、トランス２が大型化する。また
２次巻線２ｂには１次巻線２ａとの巻数比に比例した電
圧が誘起されるため、２次側回路に高い電圧が印加され
る。これにより高耐圧の整流ダイオード４が必要にな
り、また回路より発生するノイズも増加する。さらに負
荷応答性などを考慮する場合は、チョークコイル６の電
流が連続するようにインダクタンスを設定しなければな
らない。よって巻数比が大きい場合はチョークコイル６
の両端に高い電圧が印加され電流の勾配が大きくなるた
め、勾配を小さくするためにインダクタンスを高くしな
ければならず、チョークコイル６が大型化するという課
題を有していた。
Ｄは、トランス２のリセットを確実に行わせるために最
大で０．５程度となるように設定される。そのため上記
の従来の構成では上記した式からわかるように、出力電
圧Ｖｏに対して入力電圧Ｖｉが小さくなるにしたがって
これに反比例させて巻数比（Ｎｓ／Ｎｐ）を大きくしな
ければならない。そのため２次巻線２ｂの巻数Ｎｓを多
く巻かなければならず、トランス２が大型化する。また
２次巻線２ｂには１次巻線２ａとの巻数比に比例した電
圧が誘起されるため、２次側回路に高い電圧が印加され
る。これにより高耐圧の整流ダイオード４が必要にな
り、また回路より発生するノイズも増加する。さらに負
荷応答性などを考慮する場合は、チョークコイル６の電
流が連続するようにインダクタンスを設定しなければな
らない。よって巻数比が大きい場合はチョークコイル６
の両端に高い電圧が印加され電流の勾配が大きくなるた
め、勾配を小さくするためにインダクタンスを高くしな
ければならず、チョークコイル６が大型化するという課
題を有していた。
【０００９】また、比較的に部品数が少なく小型化が可
能となるＤＣ−ＤＣコンバータとしてフライバック方式
などがあるが、フィードフォワード方式に比べ効率が悪
化するなどの課題を有していた。
能となるＤＣ−ＤＣコンバータとしてフライバック方式
などがあるが、フィードフォワード方式に比べ効率が悪
化するなどの課題を有していた。
【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、フィードフォワード方式のＤＣ−ＤＣコンバータに
おいて大きな体積を占めるトランス、チョークコイルの
小型化を行い、また発生する電圧を抑制することによ
り、小型化、低ノイズ化が可能となるＤＣ−ＤＣコンバ
ータを提供することを目的とする。
で、フィードフォワード方式のＤＣ−ＤＣコンバータに
おいて大きな体積を占めるトランス、チョークコイルの
小型化を行い、また発生する電圧を抑制することによ
り、小型化、低ノイズ化が可能となるＤＣ−ＤＣコンバ
ータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電圧源とトラ
ンスの１次巻線とスイッチング手段が直列な閉回路を形
成し、前記スイッチング手段のオン時に前記トランスの
２次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流ダイオー
ド、フライホイールダイオード、チョークコイルおよび
コンデンサからなる第１の整流平滑回路と、前記コンデ
ンサの両端電圧が一定になるように前記スイッチング手
段のオンオフ比を制御する制御手段とを備え、前記コン
デンサの両端電圧を負荷へ出力する回路において、前記
トランスの前記２次巻線に誘起された電圧を整流平滑す
る第２の整流平滑回路を設け、前記第２の整流平滑回路
から前記第１の整流平滑回路の前記フライホイールダイ
オードへ電力を供給する構成を有している。
に本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電圧源とトラ
ンスの１次巻線とスイッチング手段が直列な閉回路を形
成し、前記スイッチング手段のオン時に前記トランスの
２次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流ダイオー
ド、フライホイールダイオード、チョークコイルおよび
コンデンサからなる第１の整流平滑回路と、前記コンデ
ンサの両端電圧が一定になるように前記スイッチング手
段のオンオフ比を制御する制御手段とを備え、前記コン
デンサの両端電圧を負荷へ出力する回路において、前記
トランスの前記２次巻線に誘起された電圧を整流平滑す
る第２の整流平滑回路を設け、前記第２の整流平滑回路
から前記第１の整流平滑回路の前記フライホイールダイ
オードへ電力を供給する構成を有している。
【００１２】
【作用】この構成により、デューティー比Ｄは、チョー
クコイルの両端に印加された電圧時間積がオン期間とオ
フ期間で等しくなるように制御される。本発明はこの点
に注目し、第２の整流平滑回路により発生させた電圧を
オフ期間にチョークコイルに供給し、チョークコイルの
両端に印加される電圧を低下させることにより、オフ期
間が長くなりデューティー比を小さくできることを利用
して、巻数比を下げてオン期間の印加電圧を低下させて
も最大デューティー比を満足する。
クコイルの両端に印加された電圧時間積がオン期間とオ
フ期間で等しくなるように制御される。本発明はこの点
に注目し、第２の整流平滑回路により発生させた電圧を
オフ期間にチョークコイルに供給し、チョークコイルの
両端に印加される電圧を低下させることにより、オフ期
間が長くなりデューティー比を小さくできることを利用
して、巻数比を下げてオン期間の印加電圧を低下させて
も最大デューティー比を満足する。
【００１３】
【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Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの回路図を示すものである。図１に
おいて、図３と同じものは同一の符号を記し説明を省略
する。
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの回路図を示すものである。図１に
おいて、図３と同じものは同一の符号を記し説明を省略
する。
【００１４】図１において、１３は整流平滑回路であり
整流ダイオード９、フライホイールダイオード１０、チ
ョークコイル１１および平滑用コンデンサ１２から構成
され、整流平滑回路８のフライホイールダイオード５に
電力を供給している。
整流ダイオード９、フライホイールダイオード１０、チ
ョークコイル１１および平滑用コンデンサ１２から構成
され、整流平滑回路８のフライホイールダイオード５に
電力を供給している。
【００１５】以上のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバ
ータについて、この動作は図３の従来例で説明したもの
と同一なため省略し、ここでは２次側における回路動作
について説明する。
ータについて、この動作は図３の従来例で説明したもの
と同一なため省略し、ここでは２次側における回路動作
について説明する。
【００１６】図２は電流が連続のときのチョークコイル
６にかかる電圧波形である。図３の従来例と同様にデュ
ーティー比はオフ期間の電圧時間積Ｓｏｎとオフ期間の
電圧時間積Ｓｏｆｆが等しくなるように制御されてい
る。図３の従来例ではオフ期間に出力電圧Ｖｏがかかる
のに対し、本回路では出力電圧から整流平滑回路１３で
安定化した電圧を引いた電圧（Ｖｏ−Ｎｓ／Ｎｐ＊Ｄ＊
Ｖｉｎ）がかかる。よってオフ期間の電圧時間積Ｓｏｆ
ｆが減少することによりオン期間の電圧時間積Ｓｏｎも
減少する。これによりデューティー比を小さくするか、
もしくは巻数比を小さくすることができる。
６にかかる電圧波形である。図３の従来例と同様にデュ
ーティー比はオフ期間の電圧時間積Ｓｏｎとオフ期間の
電圧時間積Ｓｏｆｆが等しくなるように制御されてい
る。図３の従来例ではオフ期間に出力電圧Ｖｏがかかる
のに対し、本回路では出力電圧から整流平滑回路１３で
安定化した電圧を引いた電圧（Ｖｏ−Ｎｓ／Ｎｐ＊Ｄ＊
Ｖｉｎ）がかかる。よってオフ期間の電圧時間積Ｓｏｆ
ｆが減少することによりオン期間の電圧時間積Ｓｏｎも
減少する。これによりデューティー比を小さくするか、
もしくは巻数比を小さくすることができる。
【００１７】整流平滑回路１３より安定化された電圧を
Ｖｘとすれば、チョークコイル１１に流れる電流が連続
の場合は理想的には以下に示す値となる。
Ｖｘとすれば、チョークコイル１１に流れる電流が連続
の場合は理想的には以下に示す値となる。
【００１８】Ｖｘ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）＊Ｖｉ＊Ｄ…（２） また、出力電圧Ｖｏはチョークコイル６，１１に流れる
電流が連続の場合は理想的には以下に示す値となる。
電流が連続の場合は理想的には以下に示す値となる。
【００１９】 Ｖｏ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）＊Ｖｉ＊Ｄ＊（２−Ｄ）…（３） ここで、Ｖｏは出力電圧、Ｎｐは１次巻線２ａの巻数、
Ｎｓは２次巻線２ｂの巻数、Ｖｉは入力電圧、Ｄはスイ
ッチング手段３のデューティー比である。
Ｎｓは２次巻線２ｂの巻数、Ｖｉは入力電圧、Ｄはスイ
ッチング手段３のデューティー比である。
【００２０】（３）式からも従来例の（１）式と比較し
てデューティー比Ｄが小さくなることがわかる。
てデューティー比Ｄが小さくなることがわかる。
【００２１】なお、整流平滑回路１３の出力は、２次巻
線２ｂの途中にタップを設けるか、もしくは２次巻線２
ｂに新たに巻線を巻足してそこから取り出してもよい。
デューティー比Ｄの小さくなる度合いは、前者において
は減少し、後者では増加する。この場合整流平滑回路１
３より安定化された電圧は巻数に応じて変化する。
線２ｂの途中にタップを設けるか、もしくは２次巻線２
ｂに新たに巻線を巻足してそこから取り出してもよい。
デューティー比Ｄの小さくなる度合いは、前者において
は減少し、後者では増加する。この場合整流平滑回路１
３より安定化された電圧は巻数に応じて変化する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明は、デューティー比
が小さくなる効果を利用し、リセット条件により制限さ
れる最大デューティー比を小さい巻数比で満足させるこ
とができる。これにより２次巻線の巻数が減少し、トラ
ンスが小型化でき、また２次巻線２ｂに誘起される電圧
が低下するため、低耐圧の整流ダイオードが使用でき、
さらに回路より発生するノイズも低下する。負荷応答性
などを考慮する場合は、チョークコイルの電流が連続す
るようにインダクタンスを高く設定しなければならない
が、本発明ではチョークコイルに印加される電圧が低下
するためにチョークコイルに流れる電流の勾配が小さく
なり、インダクタンスを低く設定することができ、チョ
ークコイルの小型化ができる。第２の整流平滑回路は、
ダイオード、チョークコイルは電流容量が第１の整流平
滑回路の約半分程度よく、コンデンサもある程度の安定
化ができる容量であればよく、全体として比較的小型の
もので実現可能である。また多出力構成の場合であれ
ば、出力電圧の低い方の整流平滑回路より出力電圧の高
い方の整流平滑回路のフライホイールダイオードへ電力
を供給することにより上記と同様な効果が得られ、さら
に部品点数は全く増加しない。このとき各出力の２次巻
線の巻数は、各出力電圧が得られるような値に設定すれ
ばよい。以上により小型化、低ノイズ化が可能となるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを提供することができる。
が小さくなる効果を利用し、リセット条件により制限さ
れる最大デューティー比を小さい巻数比で満足させるこ
とができる。これにより２次巻線の巻数が減少し、トラ
ンスが小型化でき、また２次巻線２ｂに誘起される電圧
が低下するため、低耐圧の整流ダイオードが使用でき、
さらに回路より発生するノイズも低下する。負荷応答性
などを考慮する場合は、チョークコイルの電流が連続す
るようにインダクタンスを高く設定しなければならない
が、本発明ではチョークコイルに印加される電圧が低下
するためにチョークコイルに流れる電流の勾配が小さく
なり、インダクタンスを低く設定することができ、チョ
ークコイルの小型化ができる。第２の整流平滑回路は、
ダイオード、チョークコイルは電流容量が第１の整流平
滑回路の約半分程度よく、コンデンサもある程度の安定
化ができる容量であればよく、全体として比較的小型の
もので実現可能である。また多出力構成の場合であれ
ば、出力電圧の低い方の整流平滑回路より出力電圧の高
い方の整流平滑回路のフライホイールダイオードへ電力
を供給することにより上記と同様な効果が得られ、さら
に部品点数は全く増加しない。このとき各出力の２次巻
線の巻数は、各出力電圧が得られるような値に設定すれ
ばよい。以上により小型化、低ノイズ化が可能となるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例におけるＤＣ−ＤＣコンバー
タの回路図
タの回路図
【図２】同要部であるチョークコイルの印加電圧Ｖ１の
波形図
波形図
【図３】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図
【図４】同要部であるチョークコイルの印加電圧Ｖ１の
波形図
波形図
１ 直流電圧源 ２ トランス ２ａ １次巻線 ２ｂ ２次巻線 ３ スイッチング手段 ４，９ 整流ダイオード ５，１０ フライホイールダイオード ６，１１ チョークコイル ７，１２ 平滑コンデンサ ８，１３ 整流平滑回路 １４ 制御回路
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電圧源とトランスの１次巻線とスイ
ッチング手段が直列に接続された閉回路と前記スイッチ
ング手段のオン時に前記トランスの２次巻線に誘起され
た電圧を整流平滑する整流ダイオード、フライホイール
ダイオード、チョークコイルおよびコンデンサからなる
第１の整流平滑回路と、前記コンデンサの両端電圧が一
定になるように前記スイッチング手段のオンオフ比を制
御する制御手段とを備え、前記コンデンサの両端電圧を
負荷へ出力する回路に、前記トランスの前記２次巻線に
誘起された電圧を整流平滑する第２の整流平滑回路を設
け、前記第２の整流平滑回路から前記第１の整流平滑回
路の前記フライホイールダイオードへ電力を供給するこ
とを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335837A JPH07194103A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335837A JPH07194103A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194103A true JPH07194103A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18292963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5335837A Pending JPH07194103A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07194103A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT506327B1 (de) * | 2008-05-14 | 2009-08-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter durchfluss-sperrwandler |
| AT506912B1 (de) * | 2008-05-30 | 2012-05-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter durchfluss-sperrwandler |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5335837A patent/JPH07194103A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT506327B1 (de) * | 2008-05-14 | 2009-08-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter durchfluss-sperrwandler |
| AT506912B1 (de) * | 2008-05-30 | 2012-05-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter durchfluss-sperrwandler |
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