同步整流型前向變流器的製作方法

2023-10-31 00:51:57 2

專利名稱：同步整流型前向變流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及開關電源中使用的同步整流型前向變流器。
技術背景專利文獻1中描述以往的同步整流型的前向變流器。圖1表示專利文 獻1中描述的同步整流型的前向變流器的電路。在圖1所示的電路中，如果變壓器4的1次一側的主開關元件2變為 導通，2次一側的整流一側同步整流元件5就由於變壓器4的2次線圈4b 中產生的電壓而導通，相反，換流一側同步整流元件6斷開。這裡，如果 換流一側同步整流元件6斷開的定時延遲，就形成通過2個開關元件5、 6 的短路路線，所以在變壓器4的3次線圈4c串聯連接設置開關元件7，在 1次一側的主開關元件2導通的定時，用通過脈衝變壓器11的控制信號使 開關元件7導通。根據該結構，在1次一側的主開關元件2導通之前，換流一側同步整 流元件6的寄生電容的電荷通過開關元件7抽出，換流一側同步整流元件 6迅速斷開，所以能防止短路。專利文獻1:專利第3339452號公報發明內容在該結構中，特別是在處理的電力(主要是電流)增大時，以下描述 的各種問題變得顯著。 (1)第一問題首先，換流一側同步整流元件6的控制電壓波形(柵極*源極間電壓 的波形)變化到負電位。即首先，如果主開關元件2變為斷開，在3次線圈4c就產生使電流 流向換流一側同步整流元件6的柵極的電壓，通過處於斷開狀態的開關元 件7的寄生二極體，電流流動，電荷向換流一側同步整流元件6的柵極， 源極之間的寄生電容充電，柵極電位上升，電荷向換流一側同步整流元件6導通。據此，換流電流不向換流一側同步整流元件6的寄生二極體，而流過漏極和源極之間。接著，在主開關元件2變為導通時，從控制電路12輸出的使主開關 元件2導通的信號通過脈衝變壓器11作用於開關元件7，開關元件7比主 開關元件2導通稍快地暫時導通。據此，電荷向換流一側同步整流元件6 的柵極*源極之間的寄生電容放電，換流一側同步整流元件6斷開。可是， 如果開關元件7的導通期間只有一會，寄生電容的電荷未充分放電，換流 一側同步整流元件6有可能未完全斷開。因此，開關元件7考慮各種偏移， 設計為導通時間長一些。可是，如果這樣，則在開關元件7導通的期間， 主開關元件2也導通，在3次線圈4c產生反向的電壓，通過導通狀態的 開關元件7，積極地把換流一側同步整流元件6的寄生電容的電荷放電。 結果，寄生電容的電荷不僅放電，還向反向充電，換流一側同步整流元件 6的柵電壓變為負。為了換流一側同步整流元件6斷開，如果寄生電容的充電電荷放電就 足夠，沒必要反向充電。因此，在反向充電時的寄生電容一3次線圈4c— 開關元件7—寄生電容的路線流過的電流、在下一周期把反向的充電電荷 放電時的電流是無用的電流，產生該電流路線具有的電阻引起的無用的損 失。如果由DC-DC變換器處理的電力增大，有時並聯多個同步整流元件， 但是這時，存在並聯的數量個電流路線，這部分使損失增加，作為全體， 產生大的損失。(2)第二問題此外，通過把換流一側同步整流元件6的寄生電容反向充電時流過3 次線圈4c的電流，產生使電流在主開關元件2的方向流向1次線圈4a的 作用。電流的方向與主開關元件2導通時的電流為相同方向，所以看起來 沒有問題，但是實際上，在該階段，主開關元件2是還未完全導通的狀態 (正在導通的狀態)，處於電阻值較高的狀態。要強制使電流流向這樣的 狀態的主開關元件2，所以必然損失增大。 (3)第三問題此外，在圖1所示的結構中，用3次線圈4c中產生的電壓控制換流 一側同步整流元件6，但是負荷變輕，主開關元件2的導通期間變短時，3 次線圈4c中產生的電壓下降，無法使換流一側同步整流元件6導通。如 果能增加3次線圈4c的匝數，就能解決該現象，但是該部分使3次線圈 4c的電阻成分增加，損失增大。因此，本發明的目的在於，提供控制上述的第一 第三問題引起的損 失，實現低損失化的同步整流型前向變流器。為了解決所述課題，本發明的同步整流型前向變流器按如下構成。一種同步整流型前向變流器，包括具有1次線圈和2次線圈的變壓器 (Tl )、與該變壓器(Tl)的1次線圈(Nil)串聯連接的主開關元件(Ql )、 與所述變壓器(Tl)的2次線圈(N12)串聯連接的扼流圈(L2)、在輸 出端子之間並聯的平滑電容器(C1)、與所述變壓器(T1)的2次線圈(N12) 串聯連接並且與所述主開關元件(Ql)的導通/斷開同步導通/斷開的整流 開關元件(Q2)、與所述主開關元件(Ql)的導通/斷開同步導通/斷開並 且通過導通構成所述扼流圈(L2)的勵磁能量的放出路線的換流開關元件 (Q3)、進行所述主開關元件的幵關控制的開關控制電路(23)，包含生成對所述換流開關元件(Q3)的控制電壓的換流開關控制電壓生成 電路(41);由所述變壓器的輔助線圈(N14)中產生的電壓控制，進行對 所述換流開關元件(Q3)的控制端子的所述控制電壓的施加控制的換流開 關按壓控制用開關元件(Q5);連接在所述換流開關元件(Q3)的控制端 子上，通過導通，控制所述換流開關元件(Q3)的控制端子電壓，使該換 流開關元件(Q3)斷開的換流開關斷開控制用開關元件(Q4);在絕緣狀 態把所述主開關元件(Ql)的導通定時信號從所述變壓器的1次一側向2 次一側傳送，並且用傳送到所述2次一側的主開關元件導通定時信號使所 述換流開關斷開控制用開關元件(Q4)導通的控制用開關元件驅動電路 (24)。在所述變壓器的輔助線圈(N14)和所述換流開關按壓控制用開關元 件(Q5)之間串聯連接驅動電壓調整用電容器(C5)。此外，在所述變壓器的輔助線圈(N14)上連接包含電容器(C5)和
電阻(R5)的微分電路，把該微分電路的輸出連接在所述換流開關按壓控制用開關元件(Q5)的控制端子上。此外，在所述變壓器的輔助線圈(N14)上連接由所述電容器(C5) 和二極體(D5)構成的充電電路，把用於防止對所述換流開關按壓控制用 開關元件(Q5)的控制端子施加反向電壓的二極體(D6)與所述電容器 (C5)串聯連接。此外，在所述換流開關控制電壓生成電路(41)的輸出和整流開關元 件(Q2)的控制端子之間連接整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)， 在該整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)的控制端子上設置所述主開 關元件(Ql)的導通時在所述整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7) 的控制端子上施加導通信號的開關元件(Q6)，在所述換流開關按壓控制 用開關元件(Q5)的控制端子和所述整流開關元件按壓控制用開關元件 (Q7)的控制端子之間連接所述換流開關按壓控制用開關元件(Q5)中 產生的寄生電容的電荷放電用二極體(D14)。根據本發明，產生以下的效果。作為用於驅動換流開關元件(Q3)的電源，另外設置換流開關控制電 壓生成電路(41)，在該電源和換流開關元件(Q3)之間設置換流開關按 壓控制用開關元件Q5，通過用輔助線圈(N14)中產生的電壓把換流開關 按壓控制用開關元件(Q5)導通，用從所述換流開關控制電壓生成電路(41) 供給的電壓把換流開關元件(Q3)導通，所以在換流開關元件(Q3)的 電荷放電電路中沒有4次線圈，也不進行反向充電，所以不產生專利文獻 1的電路的問題。據此，換流開關元件(Q3)的柵電壓不會變為負電壓，能防止它引起 的損失。此外，換流開關按壓控制用開關元件(Q5)與換流開關元件(Q3) 相比，足夠小，所以柵極，源極之間電容也能減小，所以反向流向輔助線 圈(N14)的電流也減少，由於流向1次一側的電流，在主開關元件(Ql) 中產生的損失也減小。作為換流開關元件(Q3)的驅動電源，使用其它電源，作為輔助線圈 (N14)，準備最低限度的就可以，不會產生在輕負荷時無法驅動換流開關
元件(Q3)的問題。此外，如果在變壓器的輔助線圈(N14)和換流開關按壓控制用開關 元件(Q5)之間串聯連接驅動電壓調整用電容器(C5)，就能適當調整換 流開關按壓控制用開關元件(Q5)的控制電壓，能防止向換流開關按壓控 制用幵關元件(Q5)的柵極作用過電壓。此外，如果在變壓器的輔助線圈(N14)上連接包含電容器(C5)和 電阻(R5)的微分電路，把該微分電路的輸出連接在換流開關按壓控制用 開關元件(Q5)的控制端子上，就把輔助線圈(N14)的輸出電壓微分， 所以能加速換流開關按壓控制用開關元件(Q5)、換流開關元件(Q3)的 導通，能縮短換流電流流向換流開關元件(Q3)的寄生二極體的期間，能 降低整流電路引起的損失。此外，如果在所述變壓器的輔助線圈(N14)上連接由所述電容器(C5) 和二極體(D5)構成的充電電路，把用於防止對換流開關按壓控制用開關 元件(Q5)的控制端子施加反向電壓的二極體(D6)與電容器(C5)串 聯連接，在換流開關斷開控制用開關元件(Q4)導通時，向換流開關按壓 控制用開關元件(Q5)的充電電壓(D6陰極電壓)消失，所以能降低換 流開關斷開控制用開關元件(Q4)和換流開關按壓控制用開關元件(Q5) 的同時導通時間，能降低換流開關元件(Q3)的損失。此外，如果在換流開關控制電壓生成電路(41)的輸出和整流開關元 件(Q2)的控制端子之間連接整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)， 在該整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)的控制端子上設置主開關元 件(Ql)的導通時在整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)的控制端 子上施加導通信號的開關元件(Q6)，在換流開關按壓控制用開關元件 (Q5)的控制端子和整流開關元件按壓控制用開關元件(Q7)的控制端 子之間連接換流開關按壓控制用開關元件(Q5)中產生的寄生電容的電荷 放電用二極體(D14)，則如果在主開關元件(Ql)的導通定時，開關元 件(Q6)導通，則所述導通的源極接地，所以通過二極體(D14)，換流 開關按壓控制用開關元件(Q5)的柵極*源極之間電容放電，Q5斷開。 同時，所述開關元件(Q6)導通，從而整流開關元件按壓控制用開關元件 (Q7)導通，整流開關元件(Q2)和換流開關斷開控制用開關元件(Q4) 導通。在Q4導通時，通過所述二極體(D14) ， Q5的控制端子(寄生電 容)的電荷放電，Q5已經斷開，所以能消除Q4'Q5同時導通的問題。


下面簡要說明附圖。圖1是表示專利文獻1的變流器的結構的電路圖。圖2是實施例1的同步整流型前向變流器的電路圖。圖3是實施例2的同步整流型前向變流器的電路圖。圖4是同一變流器的主要部的波形圖。圖5是實施例3的同步整流型前向變流器的電路圖。圖6是同一變流器的主要部的波形圖。圖7是實施例4的同步整流型前向變流器的電路圖。圖8是同一變流器的主要部的電流路線和波形圖。圖9是實施例5的同步整流型前向變流器的電路圖。圖10是實施例6的同步整流型前向變流器的電路圖。圖11是同一變流器的主要部的波形圖。圖12是實施例7的同步整流型前向變流器的電路圖。符號的說明。21—輸入端子；22—3次整流平滑電路；23—開關控制電路；24—控 制用開關元件驅動電路；32—輸出端子；41一換流開關控制電壓生成電路; Cl一平滑電容器；C2—電容器；C3—電容器；Dl、 D2—二極體；Ll、 L2 一扼流圈；Nll—l次線圈；N12—2次線圈；N13—3次線圈；N14—4次 線圈；Q1—主開關元件；Q2—整流開關元件；Q3—換流開關元件；Q4— 換流開關斷開控制用開關元件；Q5—換流開關按壓控制用開關元件；Q6、Q7—控制用開關元件；Q8—整流開關控制用開關元件；T1—主變壓器；Nll—l次線圈；N12—2次線圈；N13—3次線圈；N14—4次線圈；Ll、L2—扼流圈；Cl一平滑電容器；DV—驅動電路。
具體實施方式
實施例1
根據圖2說明實施例1的同步整流型前向變流器的結構。圖2是把一部分塊化和記號化的同步整流型前向變流器的電路圖。如圖2所示，在主變壓器Tl具有1次線圈NIK 2次線圈N12、 3次線圈 N13、 4次線圈(與各權利要求有關的"輔助線圈")N14。在1次線圈Nil 串聯連接主開關元件Q1，在輸入端子21 (21a、 21b)之間連接電容器C2。 在主變壓器Tl的2次線圈N12串聯連接扼流圈L2和整流開關元件Q2， 在輸出端子32 (32a、 32b)之間連接平滑電容器C1。此外，扼流圈L2和 平滑電容器CI 一起構成環路，在成為扼流圈L2的勵磁能量的放出時的換 流路線的位置設置換流開關元件Q3。在主變壓器T1的3次線圈N13連接由二極體D1、 D2、扼流圈Ll、 電容器C3構成的3次整流平滑電路22。開關控制電路23把3次整流平 滑電路22的輸出作為電源，把間接的輸出電壓檢測信號作為輸入，對主 開關元件Ql輸出開關控制信號。
在整流開關元件Q2的控制端子施加主變壓器Tl的2次線圈N12的 起電壓地構成電路。
首先，如果主開關元件Q1斷開，就用4次線圈N14中產生的電壓， 換流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極，源極之間的電容充電到Q5的 閾值電壓以上，Q5導通。用從換流開關控制電壓生成電路41通過Q5流 入的電流把換流開關元件Q3的柵極*源極之間的電容充電，Q3導通。這 時，換流開關斷開控制用開關元件Q4變為斷開狀態。因此，換流開關元 件Q3維持導通狀態。
接著，如果通過開關控制電路23的控制，主開關元件Q1導通，整流 幵關元件Q2就由於主變壓器Tl的2次線圈N12中產生的電壓而導通， 相反，換流開關元件Q3斷開。
控制用開關元件驅動電路24輸入從開關控制電路23輸出的對主開關 元件Q1的開關控制信號(Ql的導通定時信號)，在與它同步的定時驅動 換流開關斷開控制用開關元件Q4。該換流開關斷開控制用開關元件Q4由 於該導通，把換流開關元件Q3的柵極*源極之間的電容的充電電荷放電， 強制斷開Q3。
通過設置換流開關控制電壓生成電路41和換流開關按壓控制用開關
元件Q5，斷開換流開關元件Q3的柵極和4次線圈N14， Q3的柵電壓不 會變為負電壓，能降低Q3的驅動損失。此外，從與主變壓器Tl的4次線圈N14不同的換流開關控制電壓生 成電路41供給電壓，所以能使換流開關元件Q3的控制電壓一定，穩定的 控制成為可能。實施例2下面根據圖3、圖4，說明實施例2的同步整流型前向變流器的結構。 圖3是實施例2的同步整流型前向變流器的電路圖。 如圖3所示，開關控制電路23具有把來自3次整流平滑電路22的輸 出作為電源工作，並且輸入基於相同輸出的電阻R2、 R3的分壓電壓的開 關控制用IC230。開關控制用IC230通過脈衝變壓器T2的1次線圈N21 向主開關元件Q1的柵極輸出開關控制信號。這時，根據輸入的所述分壓 電壓和基準電壓，對主開關元件Ql進行PWM控制，從而所述分壓電壓 與基準電壓一致。在脈衝變壓器T2的1次線圈N21連接脈衝變壓器T2的勵磁復原用 的二極體D3。通過使二極體D3的方向為這樣，只在從開關控制電路23 輸出導通主開關元件Q1的信號時，從2次線圈N22輸出導通定時信號的 脈衝。通過脈衝變壓器T2和二極體D3 ，構成控制用開關元件驅動電路24。在整流開關元件Q2的柵極連接2次線圈N12的一端。在主變壓器Tl的4次線圈N14的一端和換流開關按壓控制用開關元 件Q5的柵極之間連接電容器C5。在2次一側的扼流圈L2的2次線圈通過二極體D4連接電容器C4。 在電容器C4的兩端連接換流開關按壓控制用開關元件Q5和電阻R4的串 聯連接電路。該電阻R4的兩端電壓作用在換流開關元件Q3的柵極，源 極之間地構成電路。此外，在換流開關元件Q3的柵極，源極之間連接換流開關斷開控制 用開關元件Q4。換流開關控制電壓生成電路41用二極體D4把扼流圈L2上設置的2 次線圈的電壓整流，通過對電容器C4充電，生成用於對換流開關元件Q3 提供控制電壓的電壓。須指出的是，換流開關控制電壓生成電路41並不
局限於該結構，可以是任意的結構。所述電容器C5用於把與換流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極' 源極之間電容之間在4次線圈N14中產生的電壓分壓，不是必須的。其它結構基本與實施例1所示的結構相同。圖4是圖3所示的同步整流型前向變流器的主要部的波形圖。圖4中的(a)是主變壓器T1的4次線圈N14的兩端電壓，(b)是換 流開關元件Q3的柵極*源極之間電壓，(c)是整流開關元件Q2的柵極 源極之間電壓的波形。圖4中的各期間A E的狀態如下。期間A: Ql導通期間、變壓器導通期間期間B:扼流圈L2的反相期間、Ql斷開期間、變壓器導通期間 期間C: Q3的寄生二極體導通期間 期間D: Ql斷開期間、Q3的導通期間 期間E: Q4的導通期間如果通過開關控制電路23的控制，主開關元件Ql斷開，2次線圈 N12的起電壓反相，整流開關元件Q2的控制端子電壓反相，所以Q2斷 開。此外，控制用開關元件驅動電路24與主開關元件Q1的導通同步，把 換流開關斷開控制用開關元件Q4導通。據此，在L2—Q3—CI—L2的路線中產生換流。通過所述主開關元件Ql的導通，斷開，重複所述整流和換流。 假設用主變壓器Tl的4次線圈N14直接驅動換流開關元件Q3時，柵 極驅動到負電位，但是在該實施例中，如圖4所示，通過換流開關按壓控 制用開關元件Q5間接驅動Q3，所以Q3的柵極不會變為負電位，能降低 Q3的驅動電力。此外，假設用N14直接驅動換流開關元件Q3時，把Q3的驅動端子充 電到負電位，所以用流向N14的電流使電流流向l次線圈Nll，在主開關 元件Q1的導通時，開關損失增大，但是在本實施例的結構中，Ql的開關 損失也能降低。換流幵關元件Q3的驅動電壓不會上升到電容器C4的充電電壓以上， 所以能防止向Q3的柵極作用過電壓。因此，作為換流開關元件Q3，能採
用柵電壓低的元件。 實施例3下面，根據圖5、圖6，說明實施例3的同步整流型前向變流器的結構。圖5是實施例3的同步整流型前向變流器的電路圖。與圖3所示的電 路的不同點在於，在主變壓器T1的4次線圈N14連接由電容器C5和電 阻R5構成的微分電路，把其輸出連接在換流開關按壓控制用開關元件Q5 的柵極上。其它結構與圖3所示的結構同樣。通過用把4次線圈N14的電壓微分的信號驅動換流開關按壓控制用開 關元件Q5，能加快Q5和換流開關元件Q3的導通定時，能縮短電流流向 Q3的寄生二極體的期間(換流電流的開始電流的大電流的通電時間)，這 時，能降低整流電路引起的損失。圖6是圖5所示的同步整流型前向變流器的主要部的波形圖。圖6中的(a)是主變壓器Tl的4次線圈N14的兩端電壓，(b)是 Q5的柵極-Q3的源極之間電壓，(c)是Q3的柵極'源極之間電壓，(d) 是Q2的柵極'源極之間電壓的波形。圖中的各期間A E的狀態與實施例 2中圖4所示的狀態同樣。圖6的(b)所示的Q5的柵極-Q3的源極之間電壓是把4次線圈N14 的兩端電壓的微分波形和Q3的柵極*源極之間電壓相加的波形。在實施 例1中，如圖4所示，換流開關元件Q3的柵極*源極之間電壓達到Q3 的柵極閎值電壓之前，電流通過Q3的寄生二極體流過的期間C較長地產 生，但是在實施例2中，如圖6所示，Q3的柵極*源極之間電壓的上升 比較急劇，所以能縮短Q3的寄生二極體的導通期間腦縮短。因此，能進 一步降低損失。實施例4根據圖7、圖8，說明實施例4的同步整流型前向變流器的結構。 圖7是實施例4的同步整流型前向變流器的電路圖。與圖5所示的電 路的不同點在於，在主變壓器T1的4次線圈N14連接由電容器C5和二 極管D5構成的充電電路，對於電容器C5，串聯連接用於防止對換流開關 按壓控制用開關元件Q5的柵極施加反向電壓的二極體D6。其它結構與圖5所示的結構同樣。圖8 (A)是表示主開關元件Q1導通時和斷開時的電流路線的圖。在 圖8 (A)中，中間白色的箭頭表示主開關元件Q1的導通時流過的電流的 方向，電容器C5用該電流充電。此外，帶陰影的箭頭表示主開關元件Q1 的斷開時的電流路線，通過該電流把C5的充電電壓和4次線圈N14的輸 出電壓微分的電壓作用於換流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極。在主開關元件Ql的導通時，由通過二極體D5的電流把電容器C5充 電，在Q1的斷開時，該充電電壓與主變壓器T1的4次線圈N14中產生 的電壓相加，把它微分的電壓作用於換流開關按壓控制用開關元件Q5的 柵極。據此，能進一步加快換流開關元件Q3的導通定時。電阻R5是對換流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極》源極之間的 電容充電的電荷的放電用電阻。即在換流開關斷開控制用開關元件Q4的 導通時，換流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極和接地之間通過電阻R5 連接，如果Q4導通，則Q5的柵極'源極之間的電容立刻放電，Q5斷開。 因此，Q4* Q5不同時導通。可是，在圖7所示的電路中，考慮電容器C4—Q5—Q4—C4的電流環 路。假設Q4， Q5同時導通，把C4放電的短路電流流過，產生它引起的 損失和Q4' Q5的發熱問題。可是，如上所述，Q4* Q5不同時導通，所 以在實施例4中不存在該問題。此外，圖8 (B)是圖7所示的同步整流型前向變流器的主要部的波 形圖。圖8 (B)中的(a)是主變壓器Tl的4次線圈N14的兩端電壓，(b) 是二極體D6的陽極-Q3的源極之間電壓，(c)是Q5的柵極-Q3的源極之 間電壓，(d)是Q3的柵極*源極之間電壓，(e)是Q2的柵極*源極之間電壓的波形。(b)的D6陽極-Q3源極之間電壓是N14的兩端電壓的微分波形。(c) 的Q5柵極-Q3源極之間電壓是描繪所述微分波形的波形。圖中的各期間 A E的狀態與實施例2中圖4所示的波形同樣。 實施例5下面，根據圖9說明實施例5的同步整流型前向變流器的結構。
在圖7所示的例子中，作為換流開關按壓控制用開關元件Q5，使用FET，但是在圖9所示的例子中，作為開關元件Q5，使用NPN電晶體。 此外，伴隨著此，在換流開關按壓控制用開關元件Q5的基極-發射極之間 連接電阻R5。其它結構與圖7所示的結構同樣。全體的動作與實施例4的情形同樣，產生同樣的效果。實施例6下面，根據圖10 圖11，說明實施例6的同步整流型前向變流器的 結構。圖IO是它的電路圖。在圖IO所示的同步整流型前向變流器中，使用 單一的脈衝變壓器T2，把主開關元件Q1的導通觸發脈衝和斷開觸發脈衝 向二次一側傳遞。在脈衝變壓器T2的2次線圈N22上設置基於二極體D9、 D10的二極體橋。此外，1次一側的二極體D7、 D8把脈衝變壓器T2的導 通*斷開時的勵磁復原。此外，在實施例6中，與實施例1 5不同，用從 脈衝變壓器T2輸出的Q1導通定時信號把Q6導通，把Q7導通，從而把 換流開關控制電壓生成電路41的輸出電壓作用於Q4的柵極，把Q4導通。脈衝變壓器T2的2次線圈N22的一端和二極體D9的陰極的連接點 與整流開關控制用開關元件Q8的柵極之間通過用於防止反向電流的二極 管D11連接。在Q8的柵極和接地之間連接電阻R8，在脈衝變壓器T2的 2次線圈N22的另一端和接地之間連接電阻R7。這2個電阻R7、 R8是用 於調整主開關元件Q1的斷開觸發脈衝發生時的脈衝變壓器T2的2次線圈 N22中產生的電壓的電阻。脈衝變壓器T2的2次線圈N22的一端和二極體D10的陰極的連接點 與控制用開關元件Q6的柵極之間通過用於防止反向電流的二極體D13連 接。Q6的柵極和接地之間連接電阻RIO，在脈衝變壓器T2的2次線圈 N22的另一端和接地之間連接電阻R6。這2個電阻R6、 R10是用於調整 主開關元件Ql的導通觸發脈衝發生時的脈衝變壓器T2的2次線圈N22 中產生的電壓的電阻。在控制用開關元件Q6的漏極和整流開關控制用開關元件Q8的柵極 之間連接二極體D12。通過二極體D12， Q6導通時(Q7導通時)，Q8 — 定斷開，所以能防止Q7和Q8的同時導通，能防止它引起的Q8的損失增 其它結構與圖4所示的結構同樣。圖11是圖10所示的同步整流型前向變流器的主要部的波形圖。這裡, (a)是主開關元件Ql的柵電壓，(b)是主變壓器Tl的1次線圈Nil的 兩端電壓，(c)是脈衝變壓器T2的2次線圈N22的兩端電壓中斷開定時 的信號，(d)是導通定時(Q6的導通定時)的信號，(e)是Q3的柵電壓， (f)是Q2的柵電壓的波形。圖11中，如時間Tb所示，換流開關元件Q3比主開關元件Q1的導 通和主變壓器T1的電壓反相定時先斷開，如時間Td所示，整流開關元件 Q2在Q1的上升之前起動。此外，如圖10所示，通過驅動電路DV驅動 主開關元件Q1，如時間Tc所示，Ql比整流開關元件Q2更快斷開，能降 低Q1的開關損失。此外，整流開關元件Q2的導通比主開關元件Q1早， 所以能降低在主變壓器T1的兩端電壓產生時，由於Q2的導通延遲，通過 Q4的寄生二極體流過的電流引起的損失。此外，用整流開關元件Q2的導通電壓進行換流開關斷開控制用開關 元件Q4的導通，從而能防止Q2和換流開關元件Q3的同時導通、主變壓 器T1的兩端電壓發生同時發生，主變壓器T1短路。整流開關元件Q2的 柵電壓從主變壓器T1的線圈(2次線圈N12)取得時，即使把換流開關斷 開控制用開關元件Q4的柵極與Q2的柵極連接，主變壓器Tl的電壓發生 和Q2、 Q3同時導通期間重疊，所以無法取得所述短路防止效果。此外，換流開關按壓控制用幵關元件Q5的柵極和控制用開關元件Q6 的漏極通過二極體D14連接，所以，如果使主開關元件Q1導通的信號通 過脈衝變壓器T2傳遞到2次一側，就用通過二極體D13傳遞的信號把Q6 導通。這時，控制用開關元件Q6的源極接地，所以通過二極體m4，換 流開關按壓控制用開關元件Q5的柵極'源極之間的電容放電，Q5斷開。 同時，控制用開關元件Q6導通，從而控制用開關元件Q7導通，整流開 關元件Q2和換流開關斷開控制用開關元件Q4導通。因此，如時間Ta所 示，在換流開關斷開控制用開關元件Q4導通之前，換流開關按壓控制用 開關元件Q5斷開，不產生Q4，Q5的同時導通的問題。實施例7
下面，根據圖12，說明實施例7的同步整流型前向變流器。在實施例2~實施例6所示的例子中，作為換流開關控制電壓生成電路 41，把2次一側的扼流圈L2的2次線圈中產生的電壓整流平滑，取得換 流開關元件Q3的控制電壓，但是在實施例7中，表示構成其它結構的換 流開關控制電壓生成電路的例子。在圖12中，Q3充電電路CH是相對於實施例2 6中連接在Q3的柵 極上的換流開關按壓控制用開關元件Q5的電路。換流開關控制電壓生成電路41由二極體D4和電容器C4構成，對換 流開關控制電壓生成電路41，無論從圖中的a、 b、 c各點的哪個供給電壓， 都能產生對Q3充電電路CH供給的電壓(換流開關控制電壓)。須指出的是，這時，用調整器把對換流開關控制電壓生成電路41的 電容器C4充電的電壓升壓。此外，在主變壓器Tl的線圈(2次線圈N12)或其它線圈的輸出設置 電路，構成電源電路。也可以把輸出端子32的電壓作為輸入，構成其它電源電路。
權利要求
1. 一種同步整流型前向變流器，包括具有1次線圈和2次線圈的 變壓器；與該變壓器的l次線圈串聯連接的主開關元件；與所述變壓器的 2次線圈串聯連接的扼流圈；在輸出端子之間並聯的平滑電容器；與所述 變壓器的2次線圈串聯連接並且與所述主開關元件的導通/斷開同步而導 通/斷開的整流開關元件；與所述主開關元件的導通/斷開同步而導通/斷開 並且通過導通構成所述扼流圈的勵磁能量的放出路線的換流開關元件；和 進行所述主開關元件的開關控制的開關控制電路，同步整流型前向變流器包含換流開關控制電壓生成電路，生成對所述換流開關元件的控制電壓； 換流開關按壓控制用開關元件，由所述變壓器的輔助線圈中產生的電壓所控制，進行對所述換流開關元件的控制端子施加所述控制電壓的施加控制；換流開關斷開控制用幵關元件，連接在所述換流開關元件的控制端子 上，通過導通，控制所述換流開關元件的控制端子電壓，使該換流開關元 件斷開；和控制用開關元件驅動電路，在絕緣狀態將所述主開關元件的導通定時 信號從所述變壓器的1次一側向2次一側傳送，並且用傳送到所述2次一 側的主開關元件導通定時信號使所述換流開關斷開控制用開關元件導通。
2. 根據權利要求l所述的同步整流型前向變流器，其中 在所述變壓器的輔助線圈和所述換流開關按壓控制用開關元件之間串聯連接驅動電壓調整用電容器。
3. 根據權利要求l所述的同步整流型前向變流器，其中 在所述變壓器的輔助線圈上連接包含電容器和電阻的微分電路，將該微分電路的輸出連接在所述換流開關按壓控制用開關元件的控制端子上。
4. 根據權利要求3所述的同步整流型前向變流器，其中在所述變壓器的輔助線圈上連接由所述電容器和二極體構成的充電 電路，將用於防止對所述換流開關按壓控制用開關元件的控制端子施加反 向電壓的二極體與所述電容器串聯連接。
5.根據權利要求4所述的同步整流型前向變流器，其中 在所述換流開關控制電壓生成電路的輸出和整流開關元件的控制端 子之間連接整流開關元件按壓控制用開關元件，在該整流開關元件按壓控 制用開關元件的控制端子上設置在所述主開關元件導通時所述整流開關 元件按壓控制用開關元件的控制端子上施加導通信號的開關元件，在所述換流開關按壓控制用開關元件的控制端子和所述整流開關元 件按壓控制用開關元件的控制端子之間連接所述換流開關按壓控制用開 關元件中產生的寄生電容的電荷放電用二極體。
全文摘要
設置用主變壓器(T1)的4次線圈(輔助線圈)(N14)中產生的電壓控制，控制對換流開關元件(Q3)的控制端子的控制電壓的施加的換流開關按壓控制用開關元件(Q5)，設置連接在(Q3)的控制端子上，通過導通，控制換流開關元件(Q3)的控制端子電壓，使(Q3)斷開的換流開關斷開控制用開關元件(Q4)。控制用開關元件驅動電路(24)在主開關元件(Q1)的導通定時，把換流開關斷開控制用開關元件(Q4)導通。
文檔編號H02M3/28GK101124716SQ200680002578
公開日2008年2月13日 申請日期2006年12月18日 優先權日2006年2月9日
發明者諸見裡英人 申請人:株式會社村田製作所