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JP2976180B2 - Synchronous rectifier circuit using current transformer - Google Patents

Synchronous rectifier circuit using current transformer

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Publication number
JP2976180B2
JP2976180B2 JP7354571A JP35457195A JP2976180B2 JP 2976180 B2 JP2976180 B2 JP 2976180B2 JP 7354571 A JP7354571 A JP 7354571A JP 35457195 A JP35457195 A JP 35457195A JP 2976180 B2 JP2976180 B2 JP 2976180B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current transformer
circuit
diode
synchronous rectifier
rectifier circuit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP7354571A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09182416A (en
Inventor
守男 佐藤
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.)
OOHIRA DENSHI KK
Original Assignee
OOHIRA DENSHI KK
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18438454&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2976180(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by OOHIRA DENSHI KK filed Critical OOHIRA DENSHI KK
Priority to JP7354571A priority Critical patent/JP2976180B2/en
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源に関
し、より具体的には整流ダイオードの順方向電圧による
電力損失を改善する同期整流回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply, and more particularly, to a synchronous rectifier circuit for improving power loss due to a forward voltage of a rectifier diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の同期整流回路の一部を図6に示
す。この同期整流回路は降圧型に応用されたもので、メ
インスイッチング素子101がオフのときだけ同期整流
用のMOSFET11がオンになるようなロジック回路
が使われている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a part of a conventional synchronous rectifier circuit. This synchronous rectification circuit is applied to a step-down type, and uses a logic circuit in which the MOSFET 11 for synchronous rectification is turned on only when the main switching element 101 is off.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図6に示した従来の同
期整流回路ではメインスイッチング素子101と同期整
流用のMOSFET11が一瞬たりとも同時にオン状態
とならないように、同時オンを禁止する回路111が付
けられている。
In the conventional synchronous rectifier circuit shown in FIG. 6, a circuit 111 for inhibiting simultaneous ON so that the main switching element 101 and the MOSFET 11 for synchronous rectification are not simultaneously turned on even for a moment. It is attached.

【0004】また、出力電流が小さくなって不遠続期間
が生じたときに、同期整流用のMOSFETがオン状態
のままでは出力側からコイルを逆流する電流を引き込ん
で効率を下げることになるため、不連続期間が生ずる軽
負荷時には同期整流を停止する回路112が付けられて
いる。
In addition, when the output current becomes small and an irrespective period occurs, if the MOSFET for synchronous rectification is kept on, the current flowing backward through the coil from the output side is reduced to lower the efficiency. A circuit 112 for stopping synchronous rectification at the time of a light load in which a discontinuous period occurs is provided.

【0005】上に述べたように図6に示した従来の同期
整流回路は制御が複雑となり、コストも高くならざるを
えない。そこで本発明はシンプルで安価な同期整流回路
を提供することを主たる目的としている。
As described above, the conventional synchronous rectifier circuit shown in FIG. 6 requires complicated control and high cost. Accordingly, it is a main object of the present invention to provide a simple and inexpensive synchronous rectifier circuit.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明において、励磁エネルギーを電
気エネルギーとして取り出す回路のダイオードに同期整
流用のMOSFETを並列に接続し、このダイオードと
MOSFETからなる並列回路にカレントトランスを直
列に接続し、このカレントトランスの出力インピーダン
スを下げるバッファアンプをカレントトランスの出力端
子と同期整流用のMOSFETのゲートとの間に接続し
ている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a synchronous rectification MOSFET is connected in parallel to a diode of a circuit for extracting excitation energy as electric energy, and the diode and the MOSFET are connected to each other. , A current transformer is connected in series, and a buffer amplifier for reducing the output impedance of the current transformer is connected between the output terminal of the current transformer and the gate of the MOSFET for synchronous rectification.

【0007】請求項2記載の発明において、カレントト
ランスの出力端子とバッファアンプの入力端子との間に
ツェナーダイオードを挿入している。
According to the present invention, a zener diode is inserted between the output terminal of the current transformer and the input terminal of the buffer amplifier.

【0008】[0008]

【作用】請求項1記載の発明において、同期整流用のM
OSFETをターンオンさせるための電圧は、ダイオー
ドに電流が流れ始めてから生じるため、メインスイッチ
ング素子が必ずターンオフしてから同期整流用のMOS
FETがターンオンすることになり、両者の同時オンを
禁止する回路は不要となる。
According to the first aspect of the present invention, M for synchronous rectification is used.
Since the voltage for turning on the OSFET is generated after the current starts flowing through the diode, the MOS for synchronous rectification must be turned off after the main switching element is turned off without fail.
Since the FET is turned on, a circuit for prohibiting the simultaneous turning on of both is unnecessary.

【0009】励磁エネルギーが電気エネルギーとして放
出し終わったときカレントトランスの出力信号は連続モ
ード不連続モードに関係なくその極性を反転させるの
で、出力電流が小さくなって不連続モードになっても出
力側からコイルを逆流する電流を引き込むことがなく、
従って軽負荷時に同期整流を止める回路は不要となる。
When the excitation energy has been released as electric energy, the polarity of the output signal of the current transformer is inverted regardless of the continuous mode or the discontinuous mode. Without drawing current that flows back through the coil from
Therefore, a circuit for stopping synchronous rectification at light load is not required.

【0010】請求項2記載の発明において、カレントト
ランスの出力波形は励磁エネルギーの放出によって得ら
れる電流カーブの波形に相似している。すなわち時間が
経つに連れて下がるランプ波形である。しかし、カレン
トトランスの出力とバッファアンプの入力との間にツェ
ナーダイオードが付加されているのでバッファアンプの
出力波形は矩形波に近くなり同期整流用のMOSFET
のゲートにほぼ一定の電圧を加えることができる。
According to the second aspect of the present invention, the output waveform of the current transformer is similar to the waveform of a current curve obtained by emission of excitation energy. That is, it is a ramp waveform that decreases over time. However, since a zener diode is added between the output of the current transformer and the input of the buffer amplifier, the output waveform of the buffer amplifier is close to a rectangular wave, and the MOSFET for synchronous rectification is used.
A substantially constant voltage can be applied to the gate of the gate.

【0011】[0011]

【実施例】図1は請求項1記載の実施例に係る降圧型D
C−DCコンバータを示す回路図である。
FIG. 1 shows a step-down type D according to an embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram which shows a C-DC converter.

【0012】この実施例では前述したように、ダイオー
ド103を流れる電流によってカレントトランス12の
出力端子に接続されている抵抗13に電圧が生じ、この
電圧はNPNトランジスタ14とPNPトランジスタ1
5のコンプリメンタリ接続で構成されているバッファア
ンプを経由して、MOSFET11のゲートに供給され
る。
In this embodiment, as described above, the current flowing through the diode 103 generates a voltage at the resistor 13 connected to the output terminal of the current transformer 12, and this voltage is generated by the NPN transistor 14 and the PNP transistor 1
5 is supplied to the gate of the MOSFET 11 via a buffer amplifier constituted by complementary connections.

【0013】図4は図1に示した回路のカレントトラン
ス12の1次巻線12Aに流れる電流波形とMOSFE
T11のゲート電圧波形を同じ時間軸で表している。
FIG. 4 shows the waveform of the current flowing through the primary winding 12A of the current transformer 12 of the circuit shown in FIG.
The gate voltage waveform at T11 is shown on the same time axis.

【0014】図4の波形が示すように、ゲート電圧は時
間経過と共に下がるランブ波形となる。
As shown in the waveform of FIG. 4, the gate voltage has a ramp waveform that decreases with time.

【0015】図2は請求項2記載の実施例に係る降圧型
DC−DCコンバータを示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

【0016】図5は図2に示した回路のカレントトラン
ス12の1次巻線12Aに流れる電流波形とMOSFE
T11のゲート電圧波形を同じ時間軸で表している。
FIG. 5 shows the waveform of the current flowing through the primary winding 12A of the current transformer 12 of the circuit shown in FIG.
The gate voltage waveform at T11 is shown on the same time axis.

【0017】図2に示した回路において、MOSFET
11のゲートがカレントトランス12の出力が最も高い
値を示すときの電圧で充電された後、カレントトランス
12の出力がランプ波形を描きながら下がってきても、
降下した電圧がツェナーダイオード16の降伏電圧より
小さい間はMOSFET11のゲート電圧は高い値を維
持している。そのためMOSFET11のゲート電圧は
図5の波形が示すように矩形波に近い形となる。
In the circuit shown in FIG.
After the gate of 11 is charged with the voltage at which the output of the current transformer 12 shows the highest value, even if the output of the current transformer 12 falls while drawing a ramp waveform,
While the dropped voltage is smaller than the breakdown voltage of the Zener diode 16, the gate voltage of the MOSFET 11 maintains a high value. Therefore, the gate voltage of the MOSFET 11 has a shape close to a rectangular wave as shown by the waveform in FIG.

【0018】MOSFET11のゲート電圧を高い値で
ほぼ一定に維持することにより、MOSFET11のオ
ン抵抗による損失をより小さくすることができる。
By maintaining the gate voltage of the MOSFET 11 at a constant high value, the loss due to the on-resistance of the MOSFET 11 can be further reduced.

【0019】図3は請求項2記載の別の実施例に係るフ
ライバックコンバータを示す回路図である。同期整流の
動作は図2に示した回路のそれと基本的に同じである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a flyback converter according to another embodiment of the present invention. The operation of the synchronous rectification is basically the same as that of the circuit shown in FIG.

【0020】従来の方式の一例を示す図4及び、本発明
の実施例を示す図1、図2、図3に、用いた同一符号は
同等部分を示している。
In FIG. 4 showing an example of a conventional system and FIGS. 1, 2 and 3 showing an embodiment of the present invention, the same reference numerals are used to indicate the same parts.

【0021】本発明のカレントトランスを用いた同期整
流回路は励磁エネルギーの蓄積と放出を繰り返すことに
よってエネルギーの伝達を行なう回路を備えたスイッチ
ング電源であれば方式や構成に関係なく応用することが
できる。
The synchronous rectifier circuit using a current transformer according to the present invention can be applied to any switching power supply having a circuit for transmitting energy by repeating accumulation and release of excitation energy, regardless of the system or configuration. .

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、ダイオードを整流素子
として用いている従来のスイッチング電源をわずかな部
品を追加するだけで効率の高い同期整流回路に変えるこ
とができる。
According to the present invention, a conventional switching power supply using a diode as a rectifier can be changed to a highly efficient synchronous rectifier circuit by adding only a few components.

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

【図1】請求項1記載の発明の実施例に係る降圧型DC
−DCコンバータを示す回路図である。
FIG. 1 is a step-down DC according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a DC converter.

【図2】請求項2記載の発明の実施例に係る降圧型DC
−DCコンバータを示す回路図である。
FIG. 2 shows a step-down DC according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a DC converter.

【図3】請求項2記載の発明の別の実施例に係るリンギ
ングチョークコンバータを示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a ringing choke converter according to another embodiment of the present invention.

【図4】図1の回路の電流電圧波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a current-voltage waveform of the circuit of FIG.

【図5】図2の回路の電流電圧波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing current-voltage waveforms of the circuit of FIG. 2;

【図6】従来の方式の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 MOSFET 12 カレントトランス 13 抵抗 14 トランジスタ 15 トランジスタ 16 ツェナーダイオード 12A カレントトランス1次巻線 12B カレントトランス2次巻線 101 スイッチングトランジスタ 102 チョークコイル 103 ダイオード 104 コンデンサ 105 発振制御回路 106 直流電源 107 負荷 108 トランス 109 バッファ素子 110 バッファ素子 111 同時オン禁止回路 112 軽負荷時停止回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 MOSFET 12 Current transformer 13 Resistance 14 Transistor 15 Transistor 15 Zener diode 12A Current transformer primary winding 12B Current transformer secondary winding 101 Switching transistor 102 Choke coil 103 Diode 104 Capacitor 105 Oscillation control circuit 106 DC power supply 107 Load 108 Transformer 109 Buffer element 110 Buffer element 111 Simultaneous ON inhibit circuit 112 Light load stop circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 励磁エネルギーを放出するコイルと、前
記コイルに直列に接続されたダイオードを備えたスイッ
チング電源装置において、前記ダイオードに並列に接続
されたMOSFETと、1次巻線が前記ダイオードと前
記MOSFETの並列回路に直列に接続されたカレント
トランスと、前記カレントトランスの2次巻線に並列に
接続された抵抗と、入力端子が前記抵抗の両端に接続さ
れ出力端子が前記MOSFETのゲートに接続されたバ
ッファアンプを付加したことを特徴とするカレントトラ
ンスを用いた同期整流回路。
1. A switching power supply device comprising: a coil for emitting excitation energy; and a diode connected in series to the coil, a MOSFET connected in parallel to the diode, and a primary winding comprising the diode and the diode. A current transformer connected in series to a parallel circuit of MOSFETs, a resistor connected in parallel to a secondary winding of the current transformer, an input terminal connected to both ends of the resistor, and an output terminal connected to the gate of the MOSFET Synchronous rectifier circuit using a current transformer, characterized by adding a buffer amplifier.
【請求項2】 前記抵抗の端子と前記バッファアンプの
入力端子を結ぶ線に、ツェナーダイオードを直列に挿入
したことを特徴とする請求項1記載のカレントトランス
を用いた同期整流回路。
2. A synchronous rectifier circuit using a current transformer according to claim 1, wherein a zener diode is inserted in series in a line connecting a terminal of said resistor and an input terminal of said buffer amplifier.
JP7354571A 1995-12-20 1995-12-20 Synchronous rectifier circuit using current transformer Expired - Lifetime JP2976180B2 (en)

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