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JP2002369520A - Power converter - Google Patents

Power converter

Info

Publication number
JP2002369520A
JP2002369520A JP2001177591A JP2001177591A JP2002369520A JP 2002369520 A JP2002369520 A JP 2002369520A JP 2001177591 A JP2001177591 A JP 2001177591A JP 2001177591 A JP2001177591 A JP 2001177591A JP 2002369520 A JP2002369520 A JP 2002369520A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
effect transistor
field effect
transformer
switching
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
JP2001177591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Okada
洋一 岡田
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2001177591A priority Critical patent/JP2002369520A/en
Publication of JP2002369520A publication Critical patent/JP2002369520A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent overvoltage from being applied to a switching element and to attain high power conversion efficiency. SOLUTION: An excitation current, passed through the primary winding 15p of a transformer 15, is subjected to switching control using a switching element 20 for obtaining a desired output voltage on the secondary winding 15s side of the transformer. If an excitation current induced voltage produced at the transformer is superposed on an input direct-current voltage Vin and applied, it is detected, using a comparator 52 as to whether the voltage between the terminals of the switching element 20 exceeds a specified voltage. A switching element 42, comprising a snubber circuit, is brought into conduction to perform clamp operation on the voltage between terminals, only during the period when the voltage between terminals is detected as exceeding the specified voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換器に関
する。詳しくは、トランスの一次巻線に流れる励磁電流
を、スイッチング制御するスイッチ素子の端子間電圧が
所定電圧を超えている場合にのみ端子間電圧のクランプ
動作を行うものである。
[0001] The present invention relates to a power converter. More specifically, the clamp operation of the terminal voltage is performed only when the terminal voltage of the switch element that controls the switching of the exciting current flowing through the primary winding of the transformer exceeds a predetermined voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチ素子をスイッチング動作させて
電力変換を行う電力変換器、例えばスイッチングコンバ
ータでは、スイッチ素子が発生するノイズの抑制、スイ
ッチング損失の増大による高周波化限界の払拭等のため
に、スイッチング遷移期間にインダクタとキャパシタに
よる共振モードを用いるスイッチングコンバータの開発
が進んでいる。
2. Description of the Related Art In a power converter for performing power conversion by performing a switching operation of a switching element, for example, a switching converter, switching is performed to suppress noise generated by the switching element and to eliminate a limit to a higher frequency due to an increase in switching loss. The development of a switching converter using a resonance mode by an inductor and a capacitor during a transition period is in progress.

【0003】図8は、従来の電圧共振型スイッチングコ
ンバータの構成を示している。商用交流電源10からの
交流電圧は、ダイオードブリッジ11で整流されて直流
電圧に変換されると共にコンデンサ12によって平滑化
されて、入力直流電圧Vinとしてトランス15の一次巻
線15pの一方の端子15p1に供給される。一次巻線1
5pの他方の端子15p2はスイッチ素子である電界効果
トランジスタ20のドレインと共振コンデンサ21に接
続されると共に、電界効果トランジスタ20のソースと
共振コンデンサ21の他端は接地される。なお、電界効
果トランジスタ20では、ドレイン−ソース間に寄生ダ
イオードが形成されている。
FIG. 8 shows a configuration of a conventional voltage resonance type switching converter. The AC voltage from the commercial AC power supply 10 is rectified by the diode bridge 11 and converted into a DC voltage, and is also smoothed by the capacitor 12, and is input to one terminal 15p1 of the primary winding 15p of the transformer 15 as the input DC voltage Vin. Supplied. Primary winding 1
The other terminal 15p2 of 5p is connected to the drain of the field effect transistor 20 as a switch element and the resonance capacitor 21, and the source of the field effect transistor 20 and the other end of the resonance capacitor 21 are grounded. In the field effect transistor 20, a parasitic diode is formed between the drain and the source.

【0004】トランス15の二次巻線15sの一方の端
子15s1は、整流用のダイオード31のアノードと接続
されると共に、他方の端子15s2は接地される。ダイオ
ード31のカソードには平滑用のコンデンサ32と負荷
35が接続されており、トランス15の二次巻線15s
に誘起された電圧が整流および平滑されて負荷35に印
加されることにより、負荷35への電力供給が行われ
る。
[0004] One terminal 15s1 of the secondary winding 15s of the transformer 15 is connected to the anode of the rectifying diode 31, and the other terminal 15s2 is grounded. A smoothing capacitor 32 and a load 35 are connected to the cathode of the diode 31, and a secondary winding 15 s
Is rectified and smoothed and applied to the load 35, whereby power is supplied to the load 35.

【0005】また、ダイオード31のカソードにはエラ
ーアンプ36が接続されていると共に、エラーアンプ3
6には負荷35に供給する電力の直流電圧レベルを設定
するための基準電圧生成部37が接続されている。この
エラーアンプ36では、負荷35に供給される電力の直
流電圧Vaと基準電圧生成部37から供給された基準電
圧Vrfとの電圧差を示す誤差信号EVを生成すると共
に、フォトカプラ38を介して誤差信号EVを主駆動部
25に供給する。
An error amplifier 36 is connected to the cathode of the diode 31 and the error amplifier 3
Reference numeral 6 is connected to a reference voltage generator 37 for setting a DC voltage level of power supplied to the load 35. The error amplifier 36 generates an error signal EV indicating a voltage difference between the DC voltage Va of the power supplied to the load 35 and the reference voltage Vrf supplied from the reference voltage generation unit 37, and via the photocoupler 38. The error signal EV is supplied to the main drive unit 25.

【0006】主駆動部25では、電界効果トランジスタ
20をスイッチング駆動するための駆動信号DRを生成
して電界効果トランジスタ20のゲートに供給すると共
に、エラーアンプ36で比較される直流電圧Vaと基準
電圧Vrfとの電圧差がなくなるように、電界効果トラン
ジスタ20のオフ期間Toffを略一定に保ちながら、誤
差スイッチング動作周波数を可変する。
The main drive unit 25 generates a drive signal DR for switchingly driving the field effect transistor 20 and supplies the drive signal DR to the gate of the field effect transistor 20. The error switching operation frequency is varied while keeping the off-period Toff of the field-effect transistor 20 substantially constant so that the voltage difference from Vrf is eliminated.

【0007】このように、電界効果トランジスタ20が
スイッチング駆動されると、トランス15の一次巻線1
5pに励磁電流誘起電圧であるパルス電圧が生じると共
に、トランス結合により二次巻線15sにもパルス電圧
が誘起される。この二次巻線15sに誘起されたパルス
電圧が上述したようにダイオード31によって整流され
ると共に、コンデンサ32によって平滑されて、直流電
圧として負荷35に供給される。
As described above, when the field effect transistor 20 is switched, the primary winding 1 of the transformer 15 is driven.
A pulse voltage, which is an exciting current induced voltage, is generated at 5p, and a pulse voltage is also induced in the secondary winding 15s by the transformer coupling. The pulse voltage induced in the secondary winding 15s is rectified by the diode 31 as described above, is smoothed by the capacitor 32, and is supplied to the load 35 as a DC voltage.

【0008】図9は電界効果トランジスタ20での信号
波形を示しており、図9Aに示す駆動信号DRをゲート
に供給したとき、入力直流電圧Vinに励磁電流誘起電圧
であるパルス電圧が重畳された電圧が電界効果トランジ
スタ20に供給されると共に、電界効果トランジスタ2
0には共振コンデンサ21が並列接続されていることか
ら、ドレイン−ソース間電圧Vdsは、図9Bに示すよう
に正弦波の半波状で滑らかな信号波形となる。このため
電界効果トランジスタ20のスイッチング動作によるノ
イズの発生を抑制できる。また、ドレイン電流Idは図
9Cに示すものとなり、電界効果トランジスタ13のス
イッチング時におけるドレイン−ソース間電圧Vdsの電
圧が小さいことから電圧波形と電流波形の重なりが少な
くなるので、スイッチング損失も大幅に抑制できる。
FIG. 9 shows a signal waveform in the field-effect transistor 20. When the drive signal DR shown in FIG. 9A is supplied to the gate, a pulse voltage which is an exciting current induced voltage is superimposed on the input DC voltage Vin. A voltage is supplied to the field effect transistor 20 and the field effect transistor 2
Since the resonance capacitor 21 is connected in parallel to 0, the drain-source voltage Vds becomes a half-sine smooth waveform of a sine wave as shown in FIG. 9B. Therefore, generation of noise due to the switching operation of the field effect transistor 20 can be suppressed. Also, the drain current Id is as shown in FIG. 9C, and since the voltage of the drain-source voltage Vds at the time of switching of the field effect transistor 13 is small, the overlap between the voltage waveform and the current waveform is reduced, so that the switching loss is also large. Can be suppressed.

【0009】しなしながら、ト゛レイン−ソース間電圧V
dsの尖頭値Lmは、式(1)で示すものとなり、入力直
流電圧Vinの電圧レベルが高いものとされたり、電界効
果トランジスタ20のオン期間Tonが長いものとされる
と、すなわち負荷35での電力消費が大きくなると、尖
頭値Lmが大きくなる。 Lm=2π(1+Ton/Toff)Vin ・・・(1)
However, the voltage V between the train and the source is
The peak value Lm of ds is expressed by the equation (1). If the voltage level of the input DC voltage Vin is high or the on-period Ton of the field-effect transistor 20 is long, that is, the load 35 , The peak value Lm increases. Lm = 2π (1 + Ton / Toff) Vin (1)

【0010】このように、尖頭値Lmが大きくなること
から、電界効果トランジスタ20には高耐圧ものが必要
とされる。しかし、高耐圧の電界効果トランジスタは種
類が少なく高価である。またスイッチ素子としてバイポ
ーラトランジスタを用いるものとした場合、高耐圧のバ
イポーラトランジスタはスイッチング時間が遅くなり高
周波化することができない。
As described above, since the peak value Lm increases, the field effect transistor 20 needs to have a high breakdown voltage. However, field-effect transistors with a high breakdown voltage are few and expensive. Further, when a bipolar transistor is used as the switch element, the switching time of the bipolar transistor having a high withstand voltage becomes slow, and the frequency cannot be increased.

【0011】このため、図10に示すように、トランス
15の一次巻線15pに対して並列に、コンデンサ41
と直列接続された副スイッチ素子である電界効果トラン
ジスタ42を設けて、この電界効果トランジスタ42を
スイッチング動作させることにより過電圧保護を行う所
謂スイッチスナバ回路が設けられる。
Therefore, as shown in FIG. 10, a capacitor 41 is connected in parallel with the primary winding 15p of the transformer 15.
A so-called switch snubber circuit is provided which provides a field effect transistor 42 which is a sub-switch element connected in series with the circuit, and performs overvoltage protection by switching the field effect transistor 42.

【0012】図11は電界効果トランジスタ20での信
号波形とスイッチスナバ回路を構成する電界効果トラン
ジスタ42の信号波形を示している。主駆動部25aで
は、電界効果トランジスタ20のゲートに供給される図
11Aに示す駆動信号DRを生成するだけでなく、この
駆動信号DRに同期した基準信号SRを副駆動部40に
供給する。副駆動部40では、基準信号SRに基づき、
駆動信号DRに対して所定時間だけ位相をずらした図1
1Dに示す駆動信号DSを、電界効果トランジスタ42
のゲートに供給して電界効果トランジスタ42をスイッ
チング動作させる。このとき、電界効果トランジスタ2
0のドレイン−ソース間電圧Vdsは図11Bに示すよう
に、電界効果トランジスタ42がオフ状態とされた時の
電圧レベルLswに制限することができる。すなわち、コ
ンデンサ41で電界効果トランジスタ42をオフ状態と
した時の電圧レベルが保持されているため、電界効果ト
ランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsが、電界
効果トランジスタ42をオフ状態としたときの電圧レベ
ルLswよりも高くなると、電界効果トランジスタ42の
寄生ダイオードを介してコンデンサ41への充電が行わ
れる。このため、電界効果トランジスタ20のドレイン
−ソース間電圧Vdsは、電界効果トランジスタ42がオ
フ状態とされた時の電圧レベルLswに制限されることと
なる。なお、図11Cは電界効果トランジスタ20のド
レイン電流Id、図11E,11Fは、電界効果トラン
ジスタ42のドレイン−ソース間電圧Vdsbとドレイン
電流Idbを示している。
FIG. 11 shows a signal waveform of the field effect transistor 20 and a signal waveform of the field effect transistor 42 constituting the switch snubber circuit. The main drive unit 25a not only generates the drive signal DR shown in FIG. 11A supplied to the gate of the field-effect transistor 20, but also supplies a reference signal SR synchronized with the drive signal DR to the sub-drive unit 40. In the sub-drive unit 40, based on the reference signal SR,
FIG. 1 in which the phase is shifted by a predetermined time with respect to the drive signal DR
The driving signal DS shown in FIG.
And the switching of the field effect transistor 42 is performed. At this time, the field effect transistor 2
As shown in FIG. 11B, the drain-source voltage Vds of 0 can be limited to the voltage level Lsw when the field-effect transistor 42 is turned off. That is, since the voltage level when the field effect transistor 42 is turned off by the capacitor 41 is held, the voltage Vds between the drain and the source of the field effect transistor 20 becomes the voltage when the field effect transistor 42 is turned off. When the level becomes higher than the level Lsw, the capacitor 41 is charged through the parasitic diode of the field effect transistor 42. Therefore, the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20 is limited to the voltage level Lsw when the field effect transistor 42 is turned off. 11C shows the drain current Id of the field-effect transistor 20, and FIGS. 11E and 11F show the drain-source voltage Vdsb and the drain current Idb of the field-effect transistor 42.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、電界効果ト
ランジスタ42を常にスイッチング動作させて、電界効
果トランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsの尖
頭値Lmを低減させるものとした場合、電界効果トラン
ジスタ42がオン状態とされた時やオフ状態とされた時
及び導通時に、無効なスイッチング損失が電界効果トラ
ンジスタ42で常に生じてしまう。
In the case where the peak value Lm of the drain-source voltage Vds of the field-effect transistor 20 is reduced by always performing the switching operation of the field-effect transistor 42, An invalid switching loss always occurs in the field effect transistor 42 when is turned on, turned off, and conducted.

【0014】また、上述のようなスナバ回路を設けたと
きに入力直流電圧Vinを一定として負荷電流を増加した
場合、電界効果トランジスタ20のオン期間Tonが長く
なることから、電界効果トランジスタ42のスイッチン
グ動作回数が少なくなると共に電界効果トランジスタ2
0に流れる電流が大きくなる。このため、負荷電流とス
イッチング損失の関係は、図12Aで示すように、負荷
電流が大きくなると、電界効果トランジスタ20のスイ
ッチング動作によって生じる損失(以下「主スイッチ損
失」という)が増加すると共に、電界効果トランジスタ
42のスイッチング動作によって生じる損失(以下「副
スイッチ損失」という)が減少する。
When the load current is increased while the input DC voltage Vin is kept constant when the above-described snubber circuit is provided, the on-period Ton of the field-effect transistor 20 becomes longer. The number of operations is reduced and the field effect transistor 2
The current flowing to 0 increases. Therefore, as shown in FIG. 12A, as the load current increases, the loss caused by the switching operation of the field-effect transistor 20 (hereinafter, referred to as “main switch loss”) increases, and the relationship between the load current and the switching loss increases. The loss caused by the switching operation of the effect transistor 42 (hereinafter referred to as “sub-switch loss”) is reduced.

【0015】一方、スナバ回路を設けていないときに、
入力直流電圧Vinを一定として負荷電流を増加した場
合、電界効果トランジスタ20のオン期間Tonが長くな
ることから、電界効果トランジスタ20に流れる電流が
大きくなる。また、電界効果トランジスタ20のドレイ
ン−ソース間電圧は抑制されないので、負荷電流とスイ
ッチング損失の関係は、図12Bで示すように、負荷電
流が大きくなると電界効果トランジスタ20でのスイッ
チング損失が増加する。さらに、スナバ回路を設けてい
ないときには、電界効果トランジスタ20として高耐圧
品が用いられるが、高耐圧品は同じ電流容量の高耐圧で
ない素子よりも飽和電圧が大きく、又スイッチング特性
も劣ることから、図12Bの主スイッチ損失は図12A
の主スイッチ損失よりも大きい。
On the other hand, when no snubber circuit is provided,
When the load current is increased while the input DC voltage Vin is kept constant, the ON period Ton of the field effect transistor 20 becomes longer, so that the current flowing through the field effect transistor 20 increases. In addition, since the voltage between the drain and the source of the field effect transistor 20 is not suppressed, the relationship between the load current and the switching loss is such that as the load current increases, the switching loss in the field effect transistor 20 increases as shown in FIG. 12B. Further, when a snubber circuit is not provided, a high withstand voltage product is used as the field-effect transistor 20, but the high withstand voltage product has a larger saturation voltage than a non-high withstand voltage element having the same current capacity, and has poor switching characteristics. The main switch loss of FIG.
Is greater than the main switch loss.

【0016】ここで、負荷電流が小さい場合には、図1
2Aに示す主スイッチ損失と副スイッチ損失との和が図
12Bに示す主スイッチ損失よりも大きく、負荷電流が
大きい場合には、図12Aに示す主スイッチ損失と副ス
イッチ損失との和が図12Bに示す主スイッチ損失より
も小さくなる。すなわち、上述のようなスナバ回路を設
けたときには、電界効果トランジスタ42での無効なス
イッチング損失が常に生じてしまい、負荷電流が小さい
場合には、電界効果トランジスタ42でのスイッチング
損失が大きいことから、スナバ回路を用いていない電圧
共振型のスイッチングコンバータのように高い電力変換
効率を得ることができない。そこで、この発明ではスイ
ッチ素子に過電圧が加わることを防止できると共に、高
い電力変換効率を得ることが可能となる電力変換器を提
供するものである。
Here, when the load current is small, FIG.
When the sum of the main switch loss and the sub switch loss shown in FIG. 2A is larger than the main switch loss shown in FIG. 12B and the load current is large, the sum of the main switch loss and the sub switch loss shown in FIG. Is smaller than the main switch loss shown in FIG. That is, when the snubber circuit as described above is provided, invalid switching loss always occurs in the field effect transistor 42, and when the load current is small, the switching loss in the field effect transistor 42 is large. High power conversion efficiency cannot be obtained unlike a voltage resonance type switching converter that does not use a snubber circuit. Accordingly, the present invention provides a power converter that can prevent an overvoltage from being applied to a switch element and can obtain high power conversion efficiency.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電力変換
器は、トランスの一次巻線に流れる励磁電流を、スイッ
チ素子を用いてスイッチング制御することにより、トラ
ンスの二次巻線側から所望の出力電圧を得ると共に、ス
イッチ素子の端子間には、トランスで生じた励磁電流誘
起電圧が入力直流電圧に重畳されて印加される電力変換
器において、スイッチ素子の端子間電圧が所定電圧を超
えているか否かを検出する検出手段と、検出手段によっ
て端子間電圧が所定電圧を超えていると検出されている
期間中、端子間電圧のクランプ動作を行う電圧抑制手段
とを有するものである。
A power converter according to the present invention performs switching control of an exciting current flowing through a primary winding of a transformer using a switching element, so that a desired current is supplied from a secondary winding side of the transformer. An output voltage is obtained, and between the terminals of the switch element, in a power converter in which an exciting current induced voltage generated by a transformer is superimposed on the input DC voltage and applied, the voltage between the terminals of the switch element exceeds a predetermined voltage. And a voltage suppressing means for performing a clamp operation of the inter-terminal voltage during a period in which the inter-terminal voltage is detected to exceed the predetermined voltage by the detecting means.

【0018】この発明では、トランスの一次巻線に流れ
る励磁電流を、スイッチング制御するスイッチ素子の端
子間電圧が所定電圧が越えているか否か、あるいはトラ
ンスに巻装された巻線に発生する電圧を用いて、スイッ
チ素子の端子間電圧が所定電圧を超えたか否かを検出し
て、端子間電圧が所定電圧を超えていると検出されてい
る期間中は、例えばコンデンサおよびコンデンサに直列
接続された副スイッチ素子から構成されたスナバ回路の
副スイッチ素子を導通状態とすることで、端子間電圧の
クランプ動作が行われる。
According to the present invention, the exciting current flowing through the primary winding of the transformer is controlled by determining whether the voltage between the terminals of the switching element for switching control exceeds a predetermined voltage, or the voltage generated in the winding wound around the transformer. Is used to detect whether or not the voltage between the terminals of the switch element has exceeded a predetermined voltage.During a period in which the voltage between the terminals is detected to exceed the predetermined voltage, for example, a capacitor and a capacitor are connected in series. By making the sub-switch element of the snubber circuit formed of the sub-switch element conductive, the clamp operation of the inter-terminal voltage is performed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る電力変換
器の実施の一形態について詳細に説明する。図1は、電
力変換器として例えば電圧共振型のスイッチングコンバ
ータの構成を示している。商用交流電源10からの交流
電圧は、ダイオードブリッジ11で整流されて直流電圧
に変換されると共に、コンデンサ12によって平滑化さ
れてトランス15の一次巻線15pの一方の端子15p1
に供給される。一次巻線15pの他方の端子15p2はス
イッチ素子である電界効果トランジスタ20のドレイン
と、共振コンデンサ21に接続される。電界効果トラン
ジスタ20のソースと共振コンデンサ21の他端は接地
される。また、一次巻線15pの端子15p2は、抵抗器
51を介して検出手段を構成するコンパレータ52の非
反転入力端子と接続される。なお、検出手段は、コンパ
レータ52と後述する抑制開始レベル設定部54および
副駆動部55等で構成される。さらに、トランス15の
一次巻線15pに対して並列に、電圧抑制手段であるス
ナバ回路が設けられる。このスナバ回路は、例えばコン
デンサ41とコンデンサ41に副スイッチ素子である電
界効果トランジスタ42を直列接続して構成する。
Next, an embodiment of a power converter according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows a configuration of, for example, a voltage resonance type switching converter as a power converter. An AC voltage from a commercial AC power supply 10 is rectified by a diode bridge 11 and converted into a DC voltage, and is also smoothed by a capacitor 12 to be connected to one terminal 15p1 of a primary winding 15p of a transformer 15.
Supplied to The other terminal 15p2 of the primary winding 15p is connected to the drain of the field-effect transistor 20 as a switch element and to the resonance capacitor 21. The source of the field effect transistor 20 and the other end of the resonance capacitor 21 are grounded. Further, a terminal 15p2 of the primary winding 15p is connected via a resistor 51 to a non-inverting input terminal of a comparator 52 constituting detection means. The detecting means includes a comparator 52, a suppression start level setting unit 54 and a sub-driving unit 55 which will be described later. Further, a snubber circuit as a voltage suppressing means is provided in parallel with the primary winding 15p of the transformer 15. This snubber circuit is configured by connecting, for example, a capacitor 41 and a field-effect transistor 42 as a sub-switch element to the capacitor 41 in series.

【0020】コンパレータ52の非反転入力端子は抵抗
器53を介して接地されると共に、反転入力端子には抑
制開始レベル設定部54が接続される。また、コンパレ
ータ52の出力端子は副駆動部55と接続される。抑制
開始レベル設定部54では、電界効果トランジスタ20
のドレイン−ソース間電圧Vdsに対するクランプ動作を
開始するレベルを設定するためのクランプ開始電圧Vrc
を生成して、このクランプ開始電圧Vrcをコンパレータ
52に供給する。コンパレータ52では、抵抗器51,
53でドレイン−ソース間電圧Vdsが分圧されて非反転
入力端子に供給された電圧Vkとクランプ開始電圧Vrc
との比較結果を示す出力信号Scを生成して、副駆動部
55に供給する。副駆動部55では、コンパレータ52
からの出力信号Scに基づいて駆動信号DTを生成して
電界効果トランジスタ42のゲートに供給することによ
り、ドレイン−ソース間電圧Vdsに応じて電界効果トラ
ンジスタ42をスイッチング動作させる。
The non-inverting input terminal of the comparator 52 is grounded via a resistor 53, and the suppression input level setting section 54 is connected to the inverting input terminal. The output terminal of the comparator 52 is connected to the sub-drive unit 55. In the suppression start level setting unit 54, the field-effect transistor 20
Start voltage Vrc for setting the level at which the clamp operation is started for the drain-source voltage Vds of
And supplies the clamp start voltage Vrc to the comparator 52. In the comparator 52, the resistors 51,
At 53, the voltage Vds between the drain and the source is divided and the voltage Vk supplied to the non-inverting input terminal and the clamp start voltage Vrc
Then, an output signal Sc indicating the result of the comparison is generated and supplied to the sub-drive unit 55. In the sub-drive unit 55, the comparator 52
The drive signal DT is generated based on the output signal Sc from the controller and supplied to the gate of the field effect transistor 42, whereby the field effect transistor 42 performs a switching operation in accordance with the drain-source voltage Vds.

【0021】トランス15の二次巻線15sの一方の端
子15s1は、整流用ダイオード31のアノードと接続さ
れると共に、他方の端子15s2は接地される。ダイオー
ド31のカソードには平滑用のコンデンサ32と負荷3
5が接続されており、トランス15の二次巻線15sに
誘起された電圧が整流および平滑されて負荷35に印加
されることにより、負荷35への電力供給が行われる。
One terminal 15s1 of the secondary winding 15s of the transformer 15 is connected to the anode of the rectifying diode 31, and the other terminal 15s2 is grounded. The cathode of the diode 31 has a smoothing capacitor 32 and a load 3
5 is connected, and the voltage induced in the secondary winding 15s of the transformer 15 is rectified and smoothed and applied to the load 35, so that power is supplied to the load 35.

【0022】また、ダイオード31のカソードにはエラ
ーアンプ36が接続されていると共に、エラーアンプ3
6には負荷35に供給する電力の直流電圧レベルを設定
するための基準電圧生成部37が接続されている。この
エラーアンプ36では、負荷35に供給される電力の直
流電圧Vaと基準電圧生成部37から供給された基準電
圧Vrfとの電圧差を示す誤差信号EVを生成すると共
に、フォトカプラ38を介して誤差信号EVを主駆動部
25に供給する。なお、エラーアンプ36では、負荷3
5に供給される電力の直流電圧Vaを分圧した電圧と基
準電圧Vrfとの電圧差を示す誤差信号EVを生成するこ
とも行われる。
An error amplifier 36 is connected to the cathode of the diode 31 and the error amplifier 3
Reference numeral 6 is connected to a reference voltage generator 37 for setting a DC voltage level of power supplied to the load 35. The error amplifier 36 generates an error signal EV indicating a voltage difference between the DC voltage Va of the power supplied to the load 35 and the reference voltage Vrf supplied from the reference voltage generation unit 37, and via the photocoupler 38. The error signal EV is supplied to the main drive unit 25. In the error amplifier 36, the load 3
An error signal EV indicating a voltage difference between a reference voltage Vrf and a voltage obtained by dividing the DC voltage Va of the power supplied to the power supply 5 is also generated.

【0023】主駆動部25では、電界効果トランジスタ
20をスイッチング駆動するための駆動信号DRを生成
して電界効果トランジスタ20のゲートに供給すると共
に、エラーアンプ36で比較される直流電圧Vaと基準
電圧Vrfとの電圧差がなくなるように、電界効果トラン
ジスタ20のオフ期間Toffを略一定に保ちながら、誤
差スイッチング動作周波数を可変する。
The main drive section 25 generates a drive signal DR for switchingly driving the field effect transistor 20 and supplies the drive signal DR to the gate of the field effect transistor 20. The error switching operation frequency is varied while keeping the off-period Toff of the field-effect transistor 20 substantially constant so that the voltage difference from Vrf is eliminated.

【0024】このように構成された、電圧共振型のスイ
ッチングコンバータでは、電界効果トランジスタ20が
スイッチング駆動されると、トランス15の一次巻線1
5pに流れる励磁電流によって励磁電流誘起電圧である
パルス電圧が生じる。また、トランス結合により二次巻
線15sにもパルス電圧が誘起されて、この二次巻線1
5sに誘起されたパルス電圧がダイオード31によって
整流されると共に、コンデンサ32によって平滑され
て、直流電圧Vaとして負荷35に供給される。ここ
で、負荷35に供給する負荷電流が増加したときには、
直流電圧Vaが低下しないように電界効果トランジスタ
20のオン期間Tonが長くすると共に、上述の式(1)
から明らかなように尖頭値Lmは大きくなる。
In the thus-configured voltage-resonant type switching converter, when the field-effect transistor 20 is switched and driven, the primary winding 1 of the transformer 15
A pulse voltage which is an exciting current induced voltage is generated by the exciting current flowing through 5p. Also, a pulse voltage is induced in the secondary winding 15s by the transformer coupling, and this secondary winding 1
The pulse voltage induced at 5 s is rectified by the diode 31 and smoothed by the capacitor 32 and supplied to the load 35 as the DC voltage Va. Here, when the load current supplied to the load 35 increases,
The on-period Ton of the field-effect transistor 20 is increased so that the DC voltage Va does not decrease, and the above equation (1) is used.
As is clear from FIG. 7, the peak value Lm increases.

【0025】スイッチ素子である電界効果トランジスタ
20がオフ状態とされてから、ドレイン−ソース間電圧
Vdsが上昇して、コンパレータ52の非反転入力端子に
供給される電圧Vkがクランプ開始電圧Vrcよりも大き
くなると、出力信号Scはハイレベル「H」となる。こ
のとき、副駆動部55では駆動信号DTによって電界効
果トランジスタ42をオン状態とする。
After the field effect transistor 20, which is a switching element, is turned off, the drain-source voltage Vds increases, and the voltage Vk supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 52 becomes higher than the clamp start voltage Vrc. When it becomes larger, the output signal Sc becomes high level “H”. At this time, the sub drive unit 55 turns on the field effect transistor 42 by the drive signal DT.

【0026】その後、電界効果トランジスタ20のドレ
イン−ソース間に印加される電圧は、トランス15の励
磁インダクタンス(図示せず)とスナバ回路のコンデン
サ41によって決定される周波数で、電圧Vkがクラン
プ開始電圧Vrcに低下するまで共振すると共に、電圧V
kがクランプ開始電圧Vrcに低下したときには、コンパ
レータ52からの出力信号Scに基づき、副駆動部55
からの駆動信号DTによって電界効果トランジスタ42
がオフ状態となる。電界効果トランジスタ42がオフ状
態となると、トランス15の励磁インダクタンスと共振
コンデンサ21とで決定される時定数でドレイン−ソー
ス間電圧Vdsが減衰して、ゼロレベルとなる。
Thereafter, the voltage applied between the drain and the source of the field effect transistor 20 is a frequency determined by the exciting inductance (not shown) of the transformer 15 and the capacitor 41 of the snubber circuit. Resonant until the voltage drops to Vrc, and the voltage V
When k decreases to the clamp start voltage Vrc, the sub-driving unit 55 based on the output signal Sc from the comparator 52
Transistor 42 according to drive signal DT from
Is turned off. When the field effect transistor 42 is turned off, the drain-source voltage Vds attenuates to a zero level with a time constant determined by the exciting inductance of the transformer 15 and the resonance capacitor 21.

【0027】次に、負荷電流が少ない場合と大きい場合
での動作について図2および図3を用いて説明する。負
荷電流が少ないときには、図2Aに示すように駆動信号
DRにおけるオン期間Tonが短く、図2Bに示す電界効
果トランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsの尖
頭値Lmは、電圧Vkがクランプ開始電圧Vrcよりも大き
くなる電圧レベルLsに達しない。この場合には、電界
効果トランジスタ42がオン状態とされないことから、
電界効果トランジスタ42でのスイッチング損失の発生
を防止できる。なお、図2Cは電界効果トランジスタ2
0のドレイン電流Idを示している。
Next, the operation when the load current is small and when the load current is large will be described with reference to FIGS. When the load current is small, the on-period Ton in the drive signal DR is short as shown in FIG. 2A, and the peak value Lm of the drain-source voltage Vds of the field-effect transistor 20 shown in FIG. The voltage level does not reach the voltage level Ls higher than Vrc. In this case, since the field effect transistor 42 is not turned on,
The switching loss in the field effect transistor 42 can be prevented. FIG. 2C shows the field effect transistor 2
0 shows the drain current Id.

【0028】負荷電流が大きいときには、図3Aに示す
ように駆動信号DRにおけるオン期間Tonが長くなる。
このとき、図3Bに示す電界効果トランジスタ20のド
レイン−ソース間電圧Vdsの尖頭値Lmも大きくなり、
ドレイン−ソース間電圧Vdsが時点t1で電圧レベルLs
に達すると、コンパレータ52の出力信号Scがハイレ
ベル「H」とされて、図3Dに示すように駆動信号DT
がハイレベル「H」となり電界効果トランジスタ42が
オン状態されて、電界効果トランジスタ20のドレイン
−ソース間電圧Vdsに対するクランプ動作が行われて電
圧レベルがレベル「Ls」でクランプされる。その後、
時点t2でドレイン−ソース間電圧Vdsの電圧レベルが
レベルLsよりも低下すると、コンパレータ52の出力
信号Scがローレベル「L」とされて、図3Dに示すよ
うに駆動信号DTがローレベル「L」となり電界効果ト
ランジスタ42がオフ状態とされる。なお、図3Cは電
界効果トランジスタ20のドレイン電流Id、図3Eは
電界効果トランジスタ42のドレイン−ソース間電圧V
dsb、図3Fは電界効果トランジスタ42のドレイン電
流Idbをそれぞれ示している。
When the load current is large, as shown in FIG. 3A, the ON period Ton in the drive signal DR becomes long.
At this time, the peak value Lm of the drain-source voltage Vds of the field-effect transistor 20 shown in FIG.
The voltage Vds between the drain and the source becomes the voltage level Ls at the time t1.
, The output signal Sc of the comparator 52 is set to the high level “H”, and the drive signal DT is output as shown in FIG. 3D.
Becomes high level "H", the field effect transistor 42 is turned on, the clamp operation is performed on the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20, and the voltage level is clamped at the level "Ls". afterwards,
When the voltage level of the drain-source voltage Vds becomes lower than the level Ls at the time point t2, the output signal Sc of the comparator 52 is set to the low level "L", and the drive signal DT is set to the low level "L" as shown in FIG. 3D. And the field effect transistor 42 is turned off. 3C shows the drain current Id of the field-effect transistor 20, and FIG. 3E shows the drain-source voltage Vd of the field-effect transistor 42.
dsb and FIG. 3F show the drain current Idb of the field effect transistor 42, respectively.

【0029】このように、ドレイン−ソース間電圧Vds
の電圧レベルが電圧レベルLsに達したときには、電界
効果トランジスタ42が駆動されて、電界効果トランジ
スタ20に過電圧が印加されることがないように保護動
作が行われることから、高耐圧のトランジスタを用いる
ことなく電圧共振型スイッチングコンバータを構成でき
る。
As described above, the drain-source voltage Vds
When the voltage level reaches the voltage level Ls, the field effect transistor 42 is driven to perform a protection operation so that an overvoltage is not applied to the field effect transistor 20, so that a transistor with a high breakdown voltage is used. A voltage-resonant switching converter can be configured without the need.

【0030】また、上述の実施の形態では、電界効果ト
ランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsに基づい
て電界効果トランジスタ42をスイッチング動作させる
ものとしたが、トランス15の一次巻線15pの端子間
電圧Vpに基づいて電界効果トランジスタ42をスイッ
チング動作させるものとしても良い。
In the above-described embodiment, the switching operation of the field effect transistor 42 is performed based on the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20, but the voltage between the terminals of the primary winding 15p of the transformer 15 is used. The switching of the field effect transistor 42 may be performed based on Vp.

【0031】さらに、図4に示すように、トランス15
に新たな巻線15tを設けて、この巻線15tを用いて検
出手段を構成し、巻線15tに誘起されるパルス電圧を
利用して電界効果トランジスタ42をスイッチング動作
させることもできる。この場合、巻線15tの一方の端
子15t1は、抵抗器71を介してコンパレータ72の非
反転入力端子と接続される。他方の端子15t2は、一次
巻線15pの端子15p2と接続されると共に、コンパレ
ータ72の反転入力端子は、抑制開始レベル設定部74
が接続される。また、コンパレータ72の出力端子は副
駆動部75と接続される。
Further, as shown in FIG.
In addition, a new winding 15t may be provided, a detection unit may be configured using the winding 15t, and the field effect transistor 42 may be switched using a pulse voltage induced in the winding 15t. In this case, one terminal 15t1 of the winding 15t is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 72 via the resistor 71. The other terminal 15t2 is connected to the terminal 15p2 of the primary winding 15p, and the inverting input terminal of the comparator 72 is connected to the suppression start level setting unit 74.
Is connected. The output terminal of the comparator 72 is connected to the sub-drive unit 75.

【0032】抑制開始レベル設定部74では、電界効果
トランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsに対す
るクランプ動作を開始するレベルを設定するためのクラ
ンプ開始電圧Vrdを生成して、このクランプ開始電圧V
rdをコンパレータ72に供給する。なお、クランプ開始
電圧Vrdは、一次巻線15pの端子15p2側を基準とし
た電圧である。
The suppression start level setting section 74 generates a clamp start voltage Vrd for setting a level at which a clamp operation for the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20 is started.
rd is supplied to the comparator 72. The clamp start voltage Vrd is a voltage based on the terminal 15p2 of the primary winding 15p.

【0033】コンパレータ72では、非反転入力端子に
供給される電圧とクランプ開始電圧Vrdとの比較結果を
示す出力信号Sdを生成して副駆動部75に供給する。
副駆動部75では、コンパレータ72からの出力信号S
dに基づいて駆動信号DUを生成して電界効果トランジ
スタ42のゲートに供給することにより、電界効果トラ
ンジスタ42をスイッチング動作させる。
The comparator 72 generates an output signal Sd indicating a comparison result between the voltage supplied to the non-inverting input terminal and the clamp start voltage Vrd, and supplies the output signal Sd to the sub-drive unit 75.
In the sub-drive unit 75, the output signal S from the comparator 72
By generating a drive signal DU based on d and supplying it to the gate of the field effect transistor 42, the field effect transistor 42 is switched.

【0034】また、コンパレータ72の出力端子は、抵
抗器76を介して一次巻線15pの端子15p2と接続さ
れると共に、抵抗器77,78を介して一次巻線15p
の端子15p2と接続される。さらに、抵抗器77と抵抗
器78との接続点にはコンデンサ79の一方の端子が接
続されると共に、コンデンサ79の他方の端子は抵抗器
80を介して巻線15tの端子15t1と接続される。
The output terminal of the comparator 72 is connected to the terminal 15p2 of the primary winding 15p via a resistor 76, and the primary winding 15p is connected via resistors 77 and 78.
Terminal 15p2. Further, one terminal of the capacitor 79 is connected to a connection point between the resistor 77 and the resistor 78, and the other terminal of the capacitor 79 is connected to the terminal 15t1 of the winding 15t via the resistor 80. .

【0035】ここで、負荷電流が少なく駆動信号DRに
おけるオン期間Tonが短いときには、電界効果トランジ
スタ20に流れる電流が少なく、トランス15の一次巻
線15pに生ずるパルス電圧の電圧値が小さいと共に、
巻線15tに生じるパルス電圧の電圧値も小さい。この
ため、コンパレータ72の非反転入力端子の電圧はクラ
ンプ開始電圧Vrdよりも小さく、コンパレータ72の出
力信号Sdはローレベル「L」となり、電界効果トラン
ジスタ42はオフ状態となる。
Here, when the load current is small and the on-period Ton in the drive signal DR is short, the current flowing through the field effect transistor 20 is small, and the voltage value of the pulse voltage generated in the primary winding 15p of the transformer 15 is small.
The voltage value of the pulse voltage generated in the winding 15t is also small. Therefore, the voltage of the non-inverting input terminal of the comparator 72 is lower than the clamp start voltage Vrd, the output signal Sd of the comparator 72 becomes low level "L", and the field effect transistor 42 is turned off.

【0036】負荷電流が大きく駆動信号DRにおけるオ
ン期間Tonが長いときには、電界効果トランジスタ20
に流れる電流が多くなり、トランス15の一次巻線15
pに生ずるパルス電圧の電圧値が大きくなると共に巻線
15tに生じるパルス電圧の電圧値も大きくなる。
When the load current is large and the on-period Ton in the drive signal DR is long, the field-effect transistor 20
Current flowing through the primary winding 15 of the transformer 15
As the voltage value of the pulse voltage generated at p increases, the voltage value of the pulse voltage generated at the winding 15t also increases.

【0037】ここで、コンパレータ72の非反転入力端
子の電圧がクランプ開始電圧Vrdよりも大きくなると、
コンパレータ72の出力信号Sdがハイレベル「H」と
なり電界効果トランジスタ42はターンオンする。ま
た、コンパレータ72の非反転入力端子の電圧がクラン
プ開始電圧Vrdよりも小さくなると、コンパレータ72
の出力信号Sdがローレベル「L」となり電界効果トラ
ンジスタ42はオフ状態とされる。このため、電界効果
トランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsに基づ
いて過電圧保護動作を行う場合と同様に、電界効果トラ
ンジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsの尖頭値L
mを低く抑えることができるので、高耐圧のトランジス
タを用いることなく電圧共振型スイッチングコンバータ
を構成できる。
Here, when the voltage of the non-inverting input terminal of the comparator 72 becomes higher than the clamp start voltage Vrd,
The output signal Sd of the comparator 72 becomes high level "H", and the field effect transistor 42 is turned on. When the voltage at the non-inverting input terminal of the comparator 72 becomes smaller than the clamp start voltage Vrd, the comparator 72
Becomes low level "L", and the field effect transistor 42 is turned off. Therefore, similarly to the case where the overvoltage protection operation is performed based on the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20, the peak value L of the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20 is set.
Since m can be kept low, a voltage resonance type switching converter can be configured without using a transistor having a high withstand voltage.

【0038】また、抵抗器77,80やコンデンサ79
等が設けられていることから、コンパレータ72の出力
信号Sdがハイレベル「H」とされたときには、コンパ
レータ72の非反転入力端子の電圧を高くするようにフ
ィードバック動作が行われると共に、コンパレータ72
の出力信号Sdがローレベル「L」とされたときには、
コンパレータ72の非反転入力端子の電圧を低くするよ
うにフィードバック動作が行われるので、電界効果トラ
ンジスタ42のスイッチング動作を安定して行うことが
できる。
The resistors 77 and 80 and the capacitor 79
Therefore, when the output signal Sd of the comparator 72 is set to the high level “H”, a feedback operation is performed so as to increase the voltage of the non-inverting input terminal of the comparator 72, and the comparator 72
When the output signal Sd is at a low level “L”,
Since the feedback operation is performed so as to lower the voltage of the non-inverting input terminal of the comparator 72, the switching operation of the field effect transistor 42 can be performed stably.

【0039】このように、負荷電流が少なく電界効果ト
ランジスタ20のドレイン−ソース間電圧Vdsの尖頭値
Lmが小さいときには、電界効果トランジスタ42のス
イッチング動作が停止されて、高耐圧でない電界効果ト
ランジスタ20に対する過電圧保護動作が停止されてい
るので、図5に示すように電界効果トランジスタ42で
のスイッチング損失の発生が防止される。このため、破
線で示す高耐圧のトランジスタを用いる場合よりも損失
が少なくなり、高い電力変換効率を得ることができる。
As described above, when the load current is small and the peak value Lm of the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 20 is small, the switching operation of the field effect transistor 42 is stopped, and Is stopped, the occurrence of switching loss in the field effect transistor 42 is prevented as shown in FIG. For this reason, the loss is smaller than in the case where a transistor with a high withstand voltage indicated by a broken line is used, and high power conversion efficiency can be obtained.

【0040】また、負荷電流が電流値Isよりも大きく
なったときには、電界効果トランジスタ42のスイッチ
ング動作が開始されて、電界効果トランジスタ20のド
レイン−ソース間に過電圧が印加されることがないよう
に過電圧保護動作が行われるので、高耐圧のトランジス
タを用いることなく電圧共振型スイッチングコンバータ
を構成できる。
When the load current becomes larger than the current value Is, the switching operation of the field effect transistor 42 is started so that an overvoltage is not applied between the drain and the source of the field effect transistor 20. Since the overvoltage protection operation is performed, a voltage resonance type switching converter can be configured without using a transistor having a high withstand voltage.

【0041】さらに、上述の実施の形態では、電圧共振
型スイッチングコンバータの場合について説明したが、
スイッチングコンバータは、励磁電流によってトランス
で誘起された電圧が入力直流電圧に重畳されて、この誘
起された電圧が重畳された入力直流電圧がスイッチ素子
に印加されるものであれば、電圧共振型スイッチングコ
ンバータに限られるものではない。
Further, in the above embodiment, the case of the voltage resonance type switching converter has been described.
In a switching converter, a voltage induced by a transformer by an exciting current is superimposed on an input DC voltage, and if the input DC voltage on which the induced voltage is superimposed is applied to a switch element, a voltage resonance type switching converter is used. It is not limited to converters.

【0042】例えば、図6に示すようなフライバックコ
ンバータでは、図1に示す電圧共振型スイッチングコン
バータと同様に、トランス15の一次巻線15pに対し
て並列に、コンデンサ41と直列接続された電界効果ト
ランジスタ42を設けるものとして、保護動作制御部9
0によって電界効果トランジスタ20のドレイン−ソー
ス間電圧に応じて電界効果トランジスタ42をスイッチ
ング動作させることにより、スイッチ素子の端子間に高
電圧が印加されることを防止できる。また、フォワード
コンバータでも同様にしてスイッチ素子の端子間に高電
圧が印加されることを防止できる。さらに、入力直流電
圧を交流電圧に変換して出力するインバータ等にも適用
可能である。
For example, in a flyback converter as shown in FIG. 6, similarly to the voltage resonance type switching converter shown in FIG. It is assumed that the protection transistor 9 includes the effect transistor 42.
By performing the switching operation of the field effect transistor 42 according to 0 according to the drain-source voltage of the field effect transistor 20, it is possible to prevent a high voltage from being applied between the terminals of the switch element. Similarly, a forward converter can prevent a high voltage from being applied between the terminals of the switch element. Further, the present invention can be applied to an inverter that converts an input DC voltage into an AC voltage and outputs the converted AC voltage.

【0043】このように構成された電力変換器を、例え
ばモータ機器や陰極線管を用いた画像表示機器に利用し
た場合、機器の負荷電流はモータ機器では例えば図7A
に示すものとなり、画像表示機器では図7Bに示すもの
となる。ここで、モータ機器の起動時に負荷電流が大き
くなったときや画像表示機器での表示が白画面表示とさ
れて負荷電流が大きくなったとき、スイッチ素子の端子
間の電圧が上昇して所定電圧を超えると過電圧保護動作
が行われることから、スイッチ素子の端子間に高電圧が
印加されることを防止できる。また、モータ機器が通常
動作とされているときや画像表示機器でプログラム等が
表示されているときには、負荷電流が少ないことから過
電圧保護動作が停止されて、不必要なスイッチング損失
が発生してしまうことを防止できる。
When the power converter configured as described above is used in, for example, a motor device or an image display device using a cathode ray tube, the load current of the device is, for example, as shown in FIG.
7B in the image display device. Here, when the load current increases at the time of starting the motor device, or when the display on the image display device is displayed as a white screen and the load current increases, the voltage between the terminals of the switch element increases to a predetermined voltage. Is exceeded, an overvoltage protection operation is performed, so that a high voltage can be prevented from being applied between the terminals of the switch element. Also, when the motor device is in normal operation or when a program or the like is displayed on the image display device, the overvoltage protection operation is stopped because the load current is small, and unnecessary switching loss occurs. Can be prevented.

【0044】[0044]

【発明の効果】この発明によれば、スイッチ素子の端子
間電圧が所定電圧を超えているか否かを検出する検出手
段によって端子間電圧が所定電圧を超えていると検出さ
れている期間中は、スイッチ素子の端子間電圧のクラン
プ動作が行われる。このため、スイッチ素子の端子間電
圧に過電圧が印加されることを防止できると共に、端子
間電圧が低いときにはクランプ動作による損失の発生を
防止できる。
According to the present invention, during the period in which the voltage between terminals of the switch element is detected as exceeding the predetermined voltage by the detecting means for detecting whether or not the voltage between the terminals exceeds the predetermined voltage. Then, the clamp operation of the voltage between the terminals of the switch element is performed. For this reason, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the inter-terminal voltage of the switch element, and to prevent a loss due to the clamping operation when the inter-terminal voltage is low.

【0045】また、検出手段では、トランスに巻装され
た巻線に発生する電圧を用いて、スイッチ素子の端子間
電圧が所定電圧を超えているか否かが検出される。この
ため、スイッチ素子の端子間に高電圧が印加されるよう
な場合であっても、巻線と一次巻線との巻数比を調整す
ることで、スイッチ素子の端子間電圧が所定電圧を超え
ているか否かの検出を低電圧で行うことができる。
The detecting means detects whether or not the voltage between the terminals of the switch element exceeds a predetermined voltage by using a voltage generated in a winding wound around the transformer. Therefore, even when a high voltage is applied between the terminals of the switch element, the voltage between the terminals of the switch element exceeds the predetermined voltage by adjusting the turns ratio between the winding and the primary winding. Detection can be performed at a low voltage.

【0046】さらに、電圧抑制手段は、コンデンサおよ
びコンデンサに直列接続された副スイッチ素子を有し、
副スイッチ素子を導通状態とすることで前記端子間電圧
のクランプ動作が行われる。このため、クランプ動作の
開始と停止を簡単に制御することができる。
Further, the voltage suppressing means has a capacitor and a sub-switch element connected in series to the capacitor,
The clamp operation of the inter-terminal voltage is performed by turning on the sub-switch element. Therefore, the start and stop of the clamp operation can be easily controlled.

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

【図1】この発明に係る電圧共振型スイッチングコンバ
ータの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a voltage resonance type switching converter according to the present invention.

【図2】負荷電流が小さいときの電界効果トランジスタ
20での信号波形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a signal waveform in a field effect transistor 20 when a load current is small.

【図3】負荷電流が大きいときの電界効果トランジスタ
20,42での信号波形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms at the field effect transistors 20 and 42 when the load current is large.

【図4】電圧共振型スイッチングコンバータの他の構成
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the voltage resonance type switching converter.

【図5】負荷電流と損失の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between load current and loss.

【図6】フライバックコンバータのときの構成を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration for a flyback converter.

【図7】機器の動作と負荷電流の関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the operation of the device and the load current.

【図8】従来の電圧共振側型スイッチングコンバータの
構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional voltage resonance side switching converter.

【図9】電界効果トランジスタ20での信号波形を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a signal waveform in the field-effect transistor 20.

【図10】従来の電圧共振側型スイッチングコンバータ
の他の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another configuration of a conventional voltage resonance side switching converter.

【図11】電界効果トランジスタ20,42での信号波
形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing signal waveforms at the field effect transistors 20 and 42.

【図12】従来の電圧共振側型スイッチングコンバータ
での負荷電流と損失の関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between load current and loss in a conventional voltage resonance side switching converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・商用交流電源、15・・・トランス、20,
42・・・電界効果トランジスタ、25,25a・・・
主駆動部、35・・・負荷、36・・・エラーアンプ、
37・・・基準電圧生成部、40,55,75・・・副
駆動部、52,72・・・コンパレータ、54,74・
・・抑制開始レベル設定部、90・・・保護動作制御部
10: commercial AC power supply, 15: transformer, 20,
42 ... field-effect transistor, 25, 25a ...
Main drive unit, 35 ... load, 36 ... error amplifier,
37: Reference voltage generator, 40, 55, 75: Sub-drive unit, 52, 72: Comparator, 54, 74
..Suppression start level setting section, 90... Protection operation control section

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランスの一次巻線に流れる励磁電流
を、スイッチ素子を用いてスイッチング制御することに
より、前記トランスの二次巻線側から所望の出力電圧を
得ると共に、前記スイッチ素子の端子間には、前記トラ
ンスで生じた励磁電流誘起電圧が入力直流電圧に重畳さ
れて印加される電力変換器において、 前記スイッチ素子の端子間電圧が所定電圧を超えている
か否かを検出する検出手段と、 前記検出手段によって前記端子間電圧が所定電圧を超え
ていると検出されている期間中、前記端子間電圧のクラ
ンプ動作を行う電圧抑制手段とを有することを特徴とす
る電力変換器。
A switching output of an exciting current flowing through a primary winding of a transformer is controlled using a switching element, so that a desired output voltage is obtained from a secondary winding side of the transformer. Detecting means for detecting whether a voltage between terminals of the switch element exceeds a predetermined voltage in a power converter in which an exciting current induced voltage generated in the transformer is superimposed on an input DC voltage and applied. And a voltage suppressing means for performing a clamping operation of the inter-terminal voltage during a period in which the detecting means detects that the inter-terminal voltage exceeds a predetermined voltage.
【請求項2】 前記検出手段では、前記トランスに巻装
された巻線に発生する電圧を用いて、前記スイッチ素子
の端子間電圧が所定電圧を超えているか否かを検出する
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換器。
2. The method according to claim 1, wherein the detecting unit detects whether a voltage between terminals of the switch element exceeds a predetermined voltage using a voltage generated in a winding wound around the transformer. The power converter according to claim 1.
【請求項3】 前記電圧抑制手段は、コンデンサおよび
該コンデンサに直列接続された副スイッチ素子を有し、
前記副スイッチ素子を導通状態とすることで前記端子間
電圧のクランプ動作を行うことを特徴とする請求項1記
載の電力変換器。
3. The voltage suppressing means includes a capacitor and a sub-switch element connected in series to the capacitor.
2. The power converter according to claim 1, wherein a clamp operation of the inter-terminal voltage is performed by making the sub-switch element conductive.
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