JPH05304768A - Dc-dc converter - Google Patents
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- JPH05304768A JPH05304768A JP22457492A JP22457492A JPH05304768A JP H05304768 A JPH05304768 A JP H05304768A JP 22457492 A JP22457492 A JP 22457492A JP 22457492 A JP22457492 A JP 22457492A JP H05304768 A JPH05304768 A JP H05304768A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、広範囲の入力電圧の変
化に対してスイッチ素子のゲート駆動電圧の最大値が変
化しないようにしたDC−DCコンバータに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter in which the maximum value of the gate drive voltage of a switch element does not change in response to a wide range of changes in input voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のDC−DCコンバータでは、入力
電圧Viの変化の範囲が、MOS−FETからなるスイ
ッチ素子15のゲート耐圧を越えない値であれば、図9
に示すように、スイッチ素子15がオフしたときの入力
電圧Viと出力電圧Voの差をダイオード31を介して
コンデンサ32に充電する、いわゆるブースストラップ
回路30を、前記スイッチ素子15と並列に接続する。
そして、前記ダイオード31とコンデンサ32との接続
点とスイッチ素子15のゲートとの間に、ゲート駆動回
路16のトランジスタ17を接続し、また、MOS−F
ETからなるスイッチ素子15のゲートとソースとの間
に、ゲート駆動回路16のトランジスタ18を接続す
る。2. Description of the Related Art In a conventional DC-DC converter, if the range of change of the input voltage Vi is a value that does not exceed the gate withstand voltage of a switch element 15 composed of a MOS-FET, then FIG.
As shown in, a so-called bootstrap circuit 30, which charges the capacitor 32 through the diode 31 with the difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo when the switch element 15 is turned off, is connected in parallel with the switch element 15. ..
The transistor 17 of the gate drive circuit 16 is connected between the connection point of the diode 31 and the capacitor 32 and the gate of the switch element 15, and the MOS-F is connected.
The transistor 18 of the gate drive circuit 16 is connected between the gate and the source of the switch element 15 made of ET.
【0003】このような回路において、トランジスタ1
7にてMOS−FETからなるスイッチ素子15のオン
を直接駆動し、また、トランジスタ18にてMOS−F
ETからなるスイッチ素子15のオフを直接制御する
が、入力電圧Viが低い場合には、図10(a)のよう
に、ゲート駆動信号も低い。ところが、一般的に、この
種のDC−DCコンバータでは、入力電圧Viの範囲が
広いので、入力電圧Viが高くなると、図10(b)の
ように、ゲート駆動電圧の最大値も高くなって、MOS
−FETからなるスイッチ素子15のゲート耐圧を越え
てしまうという問題がある。In such a circuit, the transistor 1
7 directly drives ON of the switch element 15 composed of a MOS-FET, and the transistor 18 drives a MOS-F.
The switch element 15 made of ET is directly controlled to be turned off, but when the input voltage Vi is low, the gate drive signal is also low as shown in FIG. However, generally, in this type of DC-DC converter, since the range of the input voltage Vi is wide, when the input voltage Vi becomes high, the maximum value of the gate drive voltage also becomes high as shown in FIG. 10B. , MOS
There is a problem that the gate withstand voltage of the switch element 15 composed of −FET is exceeded.
【0004】このような問題を解決しようとした従来回
路が図11に示される。この図11では、抵抗38、ツ
ェナーダイオード39、コンデンサ40からなる駆動電
源35を別に設け、パルス幅制御用IC28を介してM
OS−FETからなるスイッチ素子15に供給するが、
スイッチ素子15の駆動基準端子であるソースが駆動電
源35のグランドと異なるため、パルストランスなどの
絶縁手段37を介在して駆動していた。ここで、トラン
ジスタ41とダイオード42からなる引き抜き回路36
は、MOS−FETからなるスイッチ素子15のゲート
電荷を放電してオフを早めるための回路である。A conventional circuit for solving such a problem is shown in FIG. In FIG. 11, a driving power source 35 including a resistor 38, a Zener diode 39, and a capacitor 40 is separately provided, and M is provided via the pulse width control IC 28.
It is supplied to the switch element 15 composed of the OS-FET,
Since the source, which is the drive reference terminal of the switch element 15, is different from the ground of the drive power source 35, the switch element 15 is driven through the insulating means 37 such as a pulse transformer. Here, the extraction circuit 36 including the transistor 41 and the diode 42
Is a circuit for expediting turning off by discharging the gate charge of the switch element 15 composed of a MOS-FET.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】スイッチ素子15とし
て最近多用されているMOS−FETは、そのゲート耐
圧が凡そ±20Vと低い。例えば、入力電圧Viが40
Vで出力電圧Voを5Vに変換する場合に、図9に示し
た回路では、スイッチ素子15のソース側電圧が略出力
電圧Voとなるため、ゲート駆動電圧の最大値は、次式
のように、入力電圧Viと出力電圧Voとの差である約
35Vになり、ゲート耐圧を越えてスイッチ素子15を
破壊してしまうという問題があった。ゲート駆動電圧の
最大値≒入力電圧Vi−出力電圧VoThe MOS-FET, which has been widely used recently as the switch element 15, has a low gate breakdown voltage of about ± 20V. For example, if the input voltage Vi is 40
When the output voltage Vo is converted to 5V with V, in the circuit shown in FIG. 9, the source-side voltage of the switch element 15 is substantially the output voltage Vo, and therefore the maximum value of the gate drive voltage is given by the following equation. The difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo becomes about 35V, and there is a problem that the gate breakdown voltage is exceeded and the switch element 15 is destroyed. Maximum value of gate drive voltage≈input voltage Vi−output voltage Vo
【0006】また、図11のように構成した場合には、
ゲート耐圧の問題は解消するが、パルストランスなどの
絶縁手段37を用いて駆動することが必要となる。とこ
ろが、このパルストランスなどの巻線類は、量産効果に
よる価格低減が困難なため、総合的に高価なDC−DC
コンバータとなるとともに、装置自体が大型になるとい
う問題があった。Further, in the case of the configuration shown in FIG. 11,
Although the problem of gate breakdown voltage is solved, it is necessary to drive by using an insulating means 37 such as a pulse transformer. However, it is difficult to reduce the price of the windings such as the pulse transformer due to the mass production effect.
There has been a problem that the device itself becomes large as well as the converter.
【0007】本発明は、DC−DCコンバータの入力電
圧Viが高くなってもゲート駆動電圧を抑制し、かつ、
安価な装置を得ることを目的とするものである。The present invention suppresses the gate drive voltage even when the input voltage Vi of the DC-DC converter becomes high, and
The purpose is to obtain an inexpensive device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチ素子
15としてMOS−FETを用い、高い入力電圧Viを
低い出力電圧Voに変換するとともに、出力電圧Voと
基準電圧とをパルス幅制御用IC28で比較してゲート
駆動回路16を介して前記スイッチ素子15の開閉を制
御するようにしたDC−DCコンバータにおいて、前記
ゲート駆動回路16と入力電源端子10との間に、前記
スイッチ素子15のゲート駆動電圧を一定値とする定電
圧回路45を介在してなることを特徴とするDC−DC
コンバータである。According to the present invention, a MOS-FET is used as a switch element 15, a high input voltage Vi is converted into a low output voltage Vo, and an output voltage Vo and a reference voltage are controlled by a pulse width control IC 28. In the DC-DC converter configured to control the opening / closing of the switch element 15 via the gate drive circuit 16 in comparison, the gate of the switch element 15 is provided between the gate drive circuit 16 and the input power supply terminal 10. DC-DC characterized by interposing a constant voltage circuit 45 for making the drive voltage a constant value
It is a converter.
【0009】[0009]
【作用】出力電圧Voに比例する電圧が基準電圧より低
いときには、ゲート駆動回路16を介してスイッチ素子
15をオンし、エネルギーをチョークコイル21と平滑
回路23で平滑化しながら、出力端子12、13へ安定
化した電力を供給する。出力電圧Voに比例する電圧が
基準電圧より高くなると、パルス幅制御用IC28から
の制御信号にてスイッチ素子15をオフにする。する
と、オン時に蓄えたエネルギーは、転流ダイオード27
を通して出力端子12、13へ放出されて出力電圧Vo
は徐々に低下する。以上の動作を繰り返して出力電圧V
oを安定化する。ここで、定電圧回路45では、スイッ
チ素子15をオンさせるゲート電圧をブートストラップ
回路から得て、3端子レギュレータIC47の入力端子
に供給する。定電圧回路45で安定化された電圧は、ゲ
ート駆動回路16の入力側に供給され、ゲート駆動回路
16にパルス幅制御用IC28から入力したPWM信号
に同期し、ゲート電圧の最大値を一定とした信号を、ス
イッチ素子15に加える。このようにして、定電圧回路
45で得られたスイッチ素子15のゲート駆動信号は、
入力電圧Viが低くても、高くても一定となる。When the voltage proportional to the output voltage Vo is lower than the reference voltage, the switch element 15 is turned on via the gate drive circuit 16 and the energy is smoothed by the choke coil 21 and the smoothing circuit 23, while the output terminals 12, 13 are provided. Supply a stable electric power to. When the voltage proportional to the output voltage Vo becomes higher than the reference voltage, the switch element 15 is turned off by the control signal from the pulse width control IC 28. Then, the energy stored at the time of turning on the commutation diode 27
To the output terminals 12 and 13 through the output voltage Vo
Gradually decreases. By repeating the above operation, the output voltage V
stabilize o. Here, in the constant voltage circuit 45, the gate voltage for turning on the switch element 15 is obtained from the bootstrap circuit and supplied to the input terminal of the three-terminal regulator IC 47. The voltage stabilized by the constant voltage circuit 45 is supplied to the input side of the gate drive circuit 16, is synchronized with the PWM signal input from the pulse width control IC 28 to the gate drive circuit 16, and keeps the maximum value of the gate voltage constant. The generated signal is applied to the switch element 15. In this way, the gate drive signal of the switch element 15 obtained by the constant voltage circuit 45 is
It is constant regardless of whether the input voltage Vi is low or high.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。第1実施例を示す図1において、入力端子10、1
1と出力端子12、13との間に、入力コンデンサ1
4、スイッチ素子15、転流ダイオード27、平滑回路
23が挿入されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing the first embodiment, input terminals 10 and 1
1 and the output terminals 12 and 13 between the input capacitor 1
4, the switch element 15, the commutation diode 27, and the smoothing circuit 23 are inserted.
【0011】このスイッチ素子15は、MOS−FET
からなり、このスイッチ素子15のドレインDとゲート
Gとの間には、定電圧回路45とゲート駆動回路16が
接続されている。この定電圧回路45は、ダイオード4
6、3端子レギュレータIC47、コンデンサ48およ
びコンデンサ49からなり、このうち、ダイオード46
とコンデンサ48でブートストラップ回路を構成し、そ
の接続点が前記3端子レギュレータIC47の入力端子
に接続されている。前記ゲート駆動回路16は、トラン
ジスタ17、トランジスタ18、抵抗19、抵抗20お
よびダイオード54からなる。また、前記スイッチ素子
15の出力側には、転流ダイオード27、平滑回路23
および出力電圧検出用分圧抵抗24が接続されている。
このうち、平滑回路23は、チョークコイル21と出力
コンデンサ22からなり、出力電圧検出用分圧抵抗24
は、抵抗25と抵抗26からなる。50は、出力電圧可
変端子である。28は、パルス幅制御用ICで、このパ
ルス幅制御用IC28は、コンデンサ29を介して入力
電源に接続され、また、前記出力電圧検出用分圧抵抗2
4を介して出力端子12、13に接続され、さらに、出
力制御端子は、前記ゲート駆動回路16に接続されてい
る。The switch element 15 is a MOS-FET.
The constant voltage circuit 45 and the gate drive circuit 16 are connected between the drain D and the gate G of the switch element 15. This constant voltage circuit 45 includes a diode 4
6, 3-terminal regulator IC 47, capacitor 48 and capacitor 49, of which diode 46
A bootstrap circuit is composed of the capacitor 48 and the capacitor 48, and its connection point is connected to the input terminal of the 3-terminal regulator IC 47. The gate drive circuit 16 includes a transistor 17, a transistor 18, a resistor 19, a resistor 20 and a diode 54. Further, a commutation diode 27 and a smoothing circuit 23 are provided on the output side of the switch element 15.
Also, the output voltage detecting voltage dividing resistor 24 is connected.
Of these, the smoothing circuit 23 includes a choke coil 21 and an output capacitor 22, and a voltage dividing resistor 24 for detecting an output voltage.
Is composed of a resistor 25 and a resistor 26. Reference numeral 50 is an output voltage variable terminal. Reference numeral 28 denotes a pulse width control IC, which is connected to an input power source via a capacitor 29, and which has the output voltage detecting voltage dividing resistor 2
4 to the output terminals 12 and 13, and the output control terminal is connected to the gate drive circuit 16.
【0012】以上のように構成された回路の作用を説明
する。この図1のDC−DCコンバータ基本回路は、ス
テップダウンチョッパー回路であり、出力電圧検出用分
圧抵抗24の抵抗25と抵抗26で分圧され、出力電圧
Voに比例する電圧が、基準電圧とパルス幅制御用IC
28で比較され、出力電圧Voに比例する電圧が基準電
圧より低いときには、ゲート駆動回路16を介してスイ
ッチ素子15をオンし、エネルギーをチョークコイル2
1と平滑回路23で平滑化しながら、出力端子12、1
3へ安定化した電力を供給する。出力電圧Voに比例す
る電圧が基準電圧より高くなると、パルス幅制御用IC
28からの制御信号にてスイッチ素子15をオフにす
る。すると、オン時に蓄えたエネルギーは、転流ダイオ
ード27を通して出力端子12、13へ放出されて出力
電圧Voは徐々に低下する。以上の動作を繰り返して出
力電圧Voを安定化する。The operation of the circuit configured as described above will be described. The DC-DC converter basic circuit of FIG. 1 is a step-down chopper circuit, which is divided by the resistors 25 and 26 of the output voltage detecting voltage dividing resistor 24, and the voltage proportional to the output voltage Vo becomes the reference voltage. Pulse width control IC
28, and when the voltage proportional to the output voltage Vo is lower than the reference voltage, the switch element 15 is turned on via the gate drive circuit 16 to transfer energy to the choke coil 2.
1 and the smoothing circuit 23 while smoothing the output terminals 12, 1
It supplies the stabilized power to 3. When the voltage proportional to the output voltage Vo becomes higher than the reference voltage, the pulse width control IC
The switch element 15 is turned off by the control signal from 28. Then, the energy stored at the time of turning on is released to the output terminals 12 and 13 through the commutation diode 27, and the output voltage Vo gradually decreases. The above operation is repeated to stabilize the output voltage Vo.
【0013】ここで、定電圧回路45では、スイッチ素
子15をオンさせるゲート電圧をダイオード46とコン
デンサ48からなるブートストラップ回路から得て、3
端子レギュレータIC47の入力端子に供給する。3端
子レギュレータIC47の出力電圧は、スイッチ素子1
5として例えば4V駆動が可能なFETを使用する場合
には、10V程度のものを選定する。なお、定電圧回路
45のコンデンサ49は、定電圧回路45の出力インピ
ーダンスを下げて安定動作させるために挿入している
が、DC−DCコンバータの出力容量が小さい場合に
は、小型のMOS−FETからなるスイッチ素子15を
用いることができるため、ゲート容量が少なくなり、省
略することができる。また、定電圧回路45のグランド
端子は、スイッチ素子15の駆動基準端子ソースSに対
するゲート電圧を定電圧化するため、DC−DCコンバ
ータのグランドではなく、スイッチ素子15のソースS
端子にフローティング接続する。Here, in the constant voltage circuit 45, the gate voltage for turning on the switch element 15 is obtained from the bootstrap circuit including the diode 46 and the capacitor 48, and 3
Supply to the input terminal of the terminal regulator IC47. The output voltage of the 3-terminal regulator IC 47 is the switching element 1
For example, when an FET capable of driving 4V is used as 5, an element of about 10V is selected. The capacitor 49 of the constant voltage circuit 45 is inserted in order to lower the output impedance of the constant voltage circuit 45 and perform stable operation. However, when the output capacity of the DC-DC converter is small, a small MOS-FET is used. Since the switch element 15 consisting of can be used, the gate capacitance is reduced and can be omitted. Further, since the ground terminal of the constant voltage circuit 45 makes the gate voltage to the drive reference terminal source S of the switch element 15 a constant voltage, it is not the ground of the DC-DC converter but the source S of the switch element 15.
Make a floating connection to the terminal.
【0014】定電圧回路45で安定化された電圧は、ゲ
ート駆動回路16の入力側のトランジスタ17のコレク
タに供給され、ゲート駆動回路16にパルス幅制御用I
C28から入力したPWM信号に同期し、ゲート電圧の
最大値を一定とした信号を、スイッチ素子15のゲート
に加える。なお、抵抗19は、パルス幅制御用IC28
の出力端子がオープンコレクタなので、トランジスタ1
7をオンにバイアスする抵抗であり、また、抵抗20
は、スイッチ素子15のゲートGと直列抵抗で、ゲート
駆動回路16のトランジスタ17、18の最大電流を制
限する。ダイオード54は、チョークコイル21がカッ
トオフしたときにトランジスタ18のコレクタ側電位が
高くなり、コレクタからベースへ抜ける逆電流を防止す
る。このようにして、定電圧回路45で得られたスイッ
チ素子15のゲート駆動信号は、図2(a)(b)に示
すように、入力電圧Viが低くても、高くても一定とな
る。The voltage stabilized by the constant voltage circuit 45 is supplied to the collector of the transistor 17 on the input side of the gate drive circuit 16, and the gate drive circuit 16 receives the pulse width control I.
A signal having a constant maximum gate voltage value is applied to the gate of the switch element 15 in synchronization with the PWM signal input from C28. The resistor 19 is a pulse width control IC 28.
Since the output terminal of is an open collector, transistor 1
7 is a resistor for biasing on, and a resistor 20
Is a series resistance with the gate G of the switch element 15, and limits the maximum current of the transistors 17 and 18 of the gate drive circuit 16. The diode 54 prevents the reverse current from flowing from the collector to the base when the collector side potential of the transistor 18 becomes high when the choke coil 21 is cut off. In this way, the gate drive signal of the switch element 15 obtained by the constant voltage circuit 45 becomes constant regardless of whether the input voltage Vi is low or high, as shown in FIGS.
【0015】前記実施例では、定電圧回路45を構成す
る素子として、3端子レギュレータIC47を用いた
が、これに限られるものではなく、図3、図4、図5の
ように構成することができる。すなわち、図3では、デ
ィスクリート構成の、いわゆるドロッパー回路により構
成することができる。この場合、前記3端子レギュレー
タIC47に代えて、トランジスタ53、抵抗52、ツ
ェナーダイオード51を用い、かつ、ダイオード46、
コンデンサ48、コンデンサ49で構成する。そして、
トランジスタ53のベースに接続されたツェナーダイオ
ード51によって安定化するための電圧を決定する。抵
抗52はツェナーダイオード51にバイアス電流を供給
する。コンデンサ49は、前記同様省略することができ
る場合がある。また、この図3の場合も、定電圧回路4
5のグランド側は、スイッチ素子15のS端子にフロー
ティング接続する。Although the three-terminal regulator IC 47 is used as the element forming the constant voltage circuit 45 in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and it may be formed as shown in FIGS. it can. That is, in FIG. 3, a so-called dropper circuit having a discrete structure can be used. In this case, instead of the three-terminal regulator IC 47, a transistor 53, a resistor 52, a Zener diode 51 is used, and a diode 46,
It is composed of a capacitor 48 and a capacitor 49. And
The voltage for stabilizing is determined by the Zener diode 51 connected to the base of the transistor 53. The resistor 52 supplies a bias current to the Zener diode 51. The capacitor 49 may be omitted in some cases as described above. Further, in the case of FIG. 3 also, the constant voltage circuit 4
The ground side of 5 is floatingly connected to the S terminal of the switch element 15.
【0016】図4では、DC−DCコンバータが小容量
である場合において、図3のトランジスタ53を省いて
ツェナーダイオード51だけで安定化回路を構成した例
を示している。図5では、ゲート駆動回路16における
トランジスタ18のコレクタとベースとの間にツェナー
ダイオード51を挿入し、かつ、ダイオード46とコン
デンサ48とを接続して、定電圧回路45とゲート駆動
回路16とを複合させた例を示している。FIG. 4 shows an example in which, when the DC-DC converter has a small capacity, the transistor 53 of FIG. 3 is omitted and the stabilizing circuit is constituted only by the Zener diode 51. In FIG. 5, the Zener diode 51 is inserted between the collector and the base of the transistor 18 in the gate drive circuit 16, and the diode 46 and the capacitor 48 are connected to connect the constant voltage circuit 45 and the gate drive circuit 16. A combined example is shown.
【0017】前記図1に示した実施例では、出力端子1
2が+側で、出力端子13が−側になる場合であるが、
これに限られるものではなく、図6に示すように、チョ
ークコイル21と転流ダイオード27の位置を図1の場
合の逆とし、かつ、転流ダイオード27のアノードを出
力端子12側に向くように接続することにより、出力端
子13が+側で、出力端子12が−側になる、いわゆる
反転型DC−DCコンバータとすることもできる。この
回路において、スイッチ素子15のオン時にエネルギー
がチョークコイル21に蓄えられ、オフ時に転流ダイオ
ード27を介して出力端子13から12に向かって放出
する。このとき、端子13を0Vと考えると、端子12
側にはマイナス出力が得られる。In the embodiment shown in FIG. 1, the output terminal 1
2 is the + side, and the output terminal 13 is the-side,
As shown in FIG. 6, the positions of the choke coil 21 and the commutation diode 27 are opposite to those in the case of FIG. 1, and the anode of the commutation diode 27 faces the output terminal 12 side. It is also possible to make a so-called inverting type DC-DC converter in which the output terminal 13 is on the + side and the output terminal 12 is on the-side by connecting to. In this circuit, energy is stored in the choke coil 21 when the switch element 15 is turned on, and is released toward the output terminals 13 to 12 via the commutation diode 27 when turned off. At this time, if the terminal 13 is considered to be 0 V, the terminal 12
Negative output is obtained on the side.
【0018】前記図1に示した実施例において、ゲート
駆動回路16は、トランジスタ17、18、抵抗19、
20、ダイオード54によって構成したが、これに限ら
れるものではなく、図7に示すように、トランジスタ1
8に代えて、トランジスタ17のエミッタ側にアノード
が、ベース側にカソードが向くようにして、ダイオード
80を挿入し、かつ、トランジスタ17のエミッタをダ
イオード54のアノードに直結するようにしてもよい。
その作用は、図1とほとんど変わるところはない。な
お、図7の実施例は、図6に示した反転型DC−DCコ
ンバータにもそのまま利用することができる。In the embodiment shown in FIG. 1, the gate drive circuit 16 includes transistors 17, 18, resistors 19,
20 and the diode 54, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
Instead of 8, the diode 80 may be inserted with the anode facing the emitter side of the transistor 17 and the cathode facing the base side, and the emitter of the transistor 17 may be directly connected to the anode of the diode 54.
The operation is almost the same as that in FIG. The embodiment of FIG. 7 can be used as it is for the inverting DC-DC converter shown in FIG.
【0019】つぎに、図8に基づき具体的組み立ての例
を説明する。59はアルミニウムの押出し成型などによ
る放熱フィンで、この放熱フィン59は、中央板70と
両側板71、71とで端面からみて略H字形に形成し、
中央板70の一側面には、熱伝導性接着剤61を塗布
し、他側面には、差し込み孔60を有する補助フィン7
2、72を一体に形成する。前記熱伝導性接着剤61に
接着される厚膜印刷したセラミック配線基板65には、
前記入力コンデンサ14、出力コンデンサ22、チョー
クコイル21の回路部分を搭載接続して入出力ピン64
をセラミック配線基板65の下方から突出させる。前記
チョークコイル21は、ドラムコア56とコイル57か
らなり、チョークコイル固定板55に、支持軸58を介
して取付け、前記補助フィン72の差し込み孔60に取
付ける。そして、このチョークコイル21と回路部品を
実装したセラミック配線基板65とを電気的に接続す
る。また、セラミック配線基板65側には、ノイズの混
入などを防止するため、アルミニウムのカバー66を被
せる。なお、入力コンデンサ14と出力コンデンサ22
とは、図示しないプリント基板などに取付けられる。Next, a specific example of assembly will be described with reference to FIG. Reference numeral 59 is a heat dissipation fin formed by extrusion molding of aluminum, and the heat dissipation fin 59 is formed of a central plate 70 and both side plates 71, 71 in a substantially H-shape when viewed from the end face,
A heat conductive adhesive 61 is applied to one side surface of the central plate 70, and an auxiliary fin 7 having an insertion hole 60 on the other side surface.
2, 72 are integrally formed. The thick film printed ceramic wiring board 65 adhered to the heat conductive adhesive 61 is
The input capacitor 14, the output capacitor 22, and the circuit portion of the choke coil 21 are mounted and connected to connect the input / output pin 64.
Are projected from below the ceramic wiring board 65. The choke coil 21 is composed of a drum core 56 and a coil 57, and is attached to the choke coil fixing plate 55 via a support shaft 58 and is attached to the insertion hole 60 of the auxiliary fin 72. Then, the choke coil 21 and the ceramic wiring board 65 on which circuit components are mounted are electrically connected. The ceramic wiring board 65 side is covered with an aluminum cover 66 in order to prevent noise from entering. The input capacitor 14 and the output capacitor 22
Is attached to a printed circuit board or the like (not shown).
【0020】さらに、図1における出力電圧可変端子5
0は、電圧可変端子として外部に導出する。そして、例
えば、この出力電圧可変端子50と出力端子12との間
に、外付け抵抗を並列接続すれば、出力電圧Voを低く
でき、また、前記出力電圧可変端子50とグランド端子
間に、外付け抵抗を並列接続すれば、出力電圧Voを高
くでき、したがって、出力電圧Voを自由に設定でき
る。Further, the output voltage variable terminal 5 in FIG.
0 is led to the outside as a voltage variable terminal. Then, for example, if an external resistor is connected in parallel between the output voltage variable terminal 50 and the output terminal 12, the output voltage Vo can be lowered, and an external resistor is provided between the output voltage variable terminal 50 and the ground terminal. If the mounting resistors are connected in parallel, the output voltage Vo can be increased and therefore the output voltage Vo can be set freely.
【0021】[0021]
【発明の効果】(1)入力電圧Vi範囲の広いDC−D
Cコンバータにおいて、任意の定電圧にすることが簡単
な回路構成で可能であり、また、従来必要としていた駆
動電源回路、パルストランスなどの絶縁手段が不要であ
る。したがって、回路の安定動作とコストの低減ができ
る。 (2)チョークコイル21を含む回路構成部品を放熱フ
ィン59と一体構成とすることにより、入力コンデンサ
14と出力コンデンサ22を外部に接続するだけの簡単
な構成でオンボードのDC−DCコンバータとすること
ができる。 (3)出力電圧検出用分圧抵抗24の出力電圧可変端子
50を外部に導出して、この出力電圧可変端子50に外
付け抵抗を取付けるだけで、出力電圧Voを上昇と下降
を任意に設定でき、出力電圧VoによるDC−DCコン
バータの種類を減らすことができる。 (4)本発明によるDC−DCコンバータは、出力端子
12が+側で、出力端子13が−側になる場合に限られ
るものではなく、チョークコイル21と転流ダイオード
27の位置を逆とし、かつ、転流ダイオード27のアノ
ードを出力端子12側に向くように接続することによ
り、出力端子13が+側で、出力端子12が−側にな
る、いわゆる反転型DC−DCコンバータとすることも
できる。(1) DC-D having a wide input voltage Vi range
In the C converter, it is possible to set an arbitrary constant voltage with a simple circuit configuration, and the insulating means such as a drive power supply circuit and a pulse transformer, which have been conventionally required, are unnecessary. Therefore, stable operation of the circuit and cost reduction can be achieved. (2) By making the circuit components including the choke coil 21 integrally with the heat radiation fin 59, the on-board DC-DC converter can be configured with a simple configuration in which the input capacitor 14 and the output capacitor 22 are connected to the outside. be able to. (3) Only by deriving the output voltage variable terminal 50 of the output voltage detecting voltage dividing resistor 24 to the outside and attaching an external resistor to the output voltage variable terminal 50, the output voltage Vo can be arbitrarily increased or decreased. Therefore, it is possible to reduce the types of DC-DC converters depending on the output voltage Vo. (4) The DC-DC converter according to the present invention is not limited to the case where the output terminal 12 is on the + side and the output terminal 13 is on the-side, and the positions of the choke coil 21 and the commutation diode 27 are reversed, In addition, by connecting the anode of the commutation diode 27 so as to face the output terminal 12 side, a so-called inverting DC-DC converter in which the output terminal 13 is on the + side and the output terminal 12 is on the-side may be provided. it can.
【図1】本発明によるDC−DCコンバータの第1実施
例を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a first embodiment of a DC-DC converter according to the present invention.
【図2】図1におけるスイッチ素子15の駆動電圧波形
図である。FIG. 2 is a drive voltage waveform diagram of a switch element 15 in FIG.
【図3】本発明によるDC−DCコンバータの第2実施
例を示す要部の電気回路図である。FIG. 3 is an electric circuit diagram of a main part showing a second embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.
【図4】本発明によるDC−DCコンバータの第3実施
例を示す要部の電気回路図である。FIG. 4 is an electric circuit diagram of a main part showing a third embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.
【図5】本発明によるDC−DCコンバータの第4実施
例を示す要部の電気回路図である。FIG. 5 is an electric circuit diagram of a main part showing a fourth embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.
【図6】本発明によるDC−DCコンバータの第5実施
例を示す要部の電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram of a main part showing a fifth embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.
【図7】本発明によるDC−DCコンバータの第6実施
例を示す要部の電気回路図である。FIG. 7 is an electric circuit diagram of a main part showing a sixth embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.
【図8】本発明によるDC−DCコンバータの組み立て
状態を示す分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view showing an assembled state of the DC-DC converter according to the present invention.
【図9】従来のDC−DCコンバータを示す電気回路図
である。FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a conventional DC-DC converter.
【図10】図9におけるスイッチ素子15の駆動電圧波
形図である。10 is a drive voltage waveform diagram of the switch element 15 in FIG.
【図11】従来の他のDC−DCコンバータを示す電気
回路である。FIG. 11 is an electric circuit showing another conventional DC-DC converter.
10…入力端子、11…入力端子、12…出力端子、1
3…出力端子、14…入力コンデンサ、15…MOS−
FETからなるスイッチ素子、16…ゲート駆動回路、
17…トランジスタ、18…トランジスタ、19…抵
抗、20…抵抗、21…チョークコイル、22…出力コ
ンデンサ、23…平滑回路、24…出力電圧検出用分圧
抵抗、25…抵抗、26…抵抗、27…転流ダイオー
ド、28…パルス幅制御用IC、29…コンデンサ、3
0…ブースストラップ回路、31…ダイオード、32…
コンデンサ、35…駆動電源、36…引き抜き回路、3
7…絶縁手段、38…抵抗、39…ツェナーダイオー
ド、40…コンデンサ、41…トランジスタ、42…ダ
イオード、45…定電圧回路、46…ダイオード、47
…3端子レギュレータIC、48…コンデンサ、49…
コンデンサ、50…出力電圧可変端子、51…ツェナー
ダイオード、52…トランジスタ、53…トランジス
タ、54…ダイオード、55…チョークコイル固定板、
56…ドラムコア、57…コイル、58…支持軸、59
…放熱フィン、60…差し込み孔、61…熱伝導性接着
剤、64…入出力ピン、65…セラミック配線基板、6
6…アルミニウムのカバー、70…中央板、71…側
板、72…補助フィン、80…ダイオード。10 ... Input terminal, 11 ... Input terminal, 12 ... Output terminal, 1
3 ... Output terminal, 14 ... Input capacitor, 15 ... MOS-
Switch element composed of FET, 16 ... Gate drive circuit,
17 ... Transistor, 18 ... Transistor, 19 ... Resistor, 20 ... Resistor, 21 ... Choke coil, 22 ... Output capacitor, 23 ... Smoothing circuit, 24 ... Output voltage detecting voltage dividing resistor, 25 ... Resistor, 26 ... Resistor, 27 ... Commutation diode, 28 ... Pulse width control IC, 29 ... Capacitor, 3
0 ... Booth strap circuit, 31 ... Diode, 32 ...
Capacitor, 35 ... Driving power supply, 36 ... Extraction circuit, 3
7 ... Insulating means, 38 ... Resistor, 39 ... Zener diode, 40 ... Capacitor, 41 ... Transistor, 42 ... Diode, 45 ... Constant voltage circuit, 46 ... Diode, 47
… 3-terminal regulator IC, 48… Capacitor, 49…
Capacitor, 50 ... Output voltage variable terminal, 51 ... Zener diode, 52 ... Transistor, 53 ... Transistor, 54 ... Diode, 55 ... Choke coil fixing plate,
56 ... Drum core, 57 ... Coil, 58 ... Support shaft, 59
... radiating fins, 60 ... insertion holes, 61 ... thermal conductive adhesive, 64 ... input / output pins, 65 ... ceramic wiring board, 6
6 ... Aluminum cover, 70 ... Central plate, 71 ... Side plate, 72 ... Auxiliary fin, 80 ... Diode.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年2月24日[Submission date] February 24, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0018】前記図1に示した実施例において、ゲート
駆動回路16は、トランジスタ17、18、抵抗19、
20、ダイオード54によって構成したが、これに限ら
れるものではなく、図7に示すように、トランジスタ1
8に代えて、トランジスタ17のエミッタ側にアノード
が、ベース側にカソードが向くようにして、ダイオード
80を挿入してもよい。その作用は、図1とほとんど変
わるところはない。なお、図7の実施例は、図6に示し
た反転型DC−DCコンバータにもそのまま利用するこ
とができる。In the embodiment shown in FIG. 1, the gate drive circuit 16 includes transistors 17, 18, resistors 19,
20 and the diode 54, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
Instead of 8, the anode on the emitter side of the transistor 17, so as to face the cathode to the base side, may be inserted diode 80. The operation is almost the same as that in FIG. The embodiment of FIG. 7 can be used as it is for the inverting DC-DC converter shown in FIG.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図7[Name of item to be corrected] Figure 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図7】 [Figure 7]
Claims (5)
を用い、高い入力電圧Viを低い出力電圧Voに変換す
るとともに、出力電圧Voと基準電圧とをパルス幅制御
用IC28で比較してゲート駆動回路16を介して前記
スイッチ素子15の開閉を制御するようにしたDC−D
Cコンバータにおいて、前記ゲート駆動回路16と入力
電源端子10との間に、前記スイッチ素子15のゲート
駆動電圧を一定値とする定電圧回路45を介在してなる
ことを特徴とするDC−DCコンバータ。1. A MOS-FET as the switch element 15.
Is used to convert a high input voltage Vi into a low output voltage Vo, and the output voltage Vo and a reference voltage are compared by a pulse width control IC 28 to control the opening / closing of the switch element 15 via a gate drive circuit 16. DC-D
In the C converter, a DC-DC converter in which a constant voltage circuit 45 for keeping the gate drive voltage of the switch element 15 at a constant value is interposed between the gate drive circuit 16 and the input power supply terminal 10. ..
ンデンサ48とで構成されたブートストラップ回路と、
このブートストラップ回路から入力電圧を供給される3
端子レギュレータIC47とからなる請求項1記載のD
C−DCコンバータ。2. The constant voltage circuit 45 includes a bootstrap circuit including a diode 46 and a capacitor 48,
Input voltage is supplied from this bootstrap circuit 3
The D according to claim 1, which comprises a terminal regulator IC 47.
C-DC converter.
ランジスタ53、ツェナーダイオード51を主体とする
ディスクリート構成のドロッパー回路からなる請求項2
記載のDC−DCコンバータ。3. A discrete dropper circuit mainly comprising a transistor 53 and a zener diode 51 in place of the three-terminal regulator IC 47.
The described DC-DC converter.
熱フィン59とを一体としてセラミック配線基板65の
上にオンボードで配置してなる請求項1記載のDC−D
Cコンバータ。4. The DC-D according to claim 1, wherein the circuit components are integrated with the choke coil 21 and the radiation fin 59 on the ceramic wiring board 65 on board.
C converter.
可変端子50を導出し、この出力電圧可変端子50に外
付け抵抗を接続して出力電圧Voの上昇と下降とを制御
するようにした請求項1記載のDC−DCコンバータ。5. An output voltage variable terminal 50 is led to the output voltage detecting voltage dividing resistor 24, and an external resistor is connected to the output voltage variable terminal 50 to control the rise and fall of the output voltage Vo. The DC-DC converter according to claim 1.
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