JP2000125555A - Voltage-resonance type switching power supply circuit - Google Patents

Voltage-resonance type switching power supply circuit

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JP2000125555A
JP2000125555A JP10292412A JP29241298A JP2000125555A JP 2000125555 A JP2000125555 A JP 2000125555A JP 10292412 A JP10292412 A JP 10292412A JP 29241298 A JP29241298 A JP 29241298A JP 2000125555 A JP2000125555 A JP 2000125555A
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JP
Japan
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voltage
winding
circuit
boost
power supply
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JP10292412A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power conversion efficiency and to miniaturize and a circuit high in weight. SOLUTION: A boost circuit (coil winding N3 for boosting that is formed by winding up primary coil winding N1 of an insulation converter transformer PIT, a diode DB for boosting, a smoothing capacitor CiB for generating a boost voltage, and coil winding Nr to be controlled of a cross-type control transformer PRT) is provided as a voltage-resonance type switching power supply circuit which corresponds to relatively high-load conditions, exceeding 150 W in an AC input voltage AC 100 V system to obtain a boost smoothing voltage, so that the maximum load power can be increased. Furthermore, at a secondary side, a secondary side DC output voltage is obtained by a full-wave rectifying circuit (a set of [rectifying diodes D01 and D02 and a smoothing capacitor C01] and a set of [rectifying diodes D03 and D04 and a smoothing capacitor C02]), where a parallel resonance capacitor C2 is connected to increase the maximum load power. A primary side is formed to be an unmagnified voltage rectifying circuit according to the full-wave rectifying circuit instead of the double-voltage rectification circuit.

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】本発明は、各種電子機器に電
源として備えられる電圧共振形のスイッチング電源回路
に関するものである。
The present invention relates to a voltage resonance type switching power supply circuit provided as a power supply for various electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】いわゆるソフトスイッチング電源回路と
して、電圧共振形のスイッチングコンバータを備えたス
イッチング電源回路が知られている。電圧共振形のスイ
ッチングコンバータは、スイッチング出力電圧パルスと
絶縁コンバータトランスに流入するスイッチング出力電
流について滑らかな波形が得られるため低ノイズであ
り、かつ、比較的少数の部品点数により構成することが
できる。
2. Description of the Related Art As a so-called soft switching power supply circuit, a switching power supply circuit having a voltage resonance type switching converter is known. The voltage resonance type switching converter has a low noise because a smooth waveform is obtained for the switching output voltage pulse and the switching output current flowing into the insulating converter transformer, and can be configured with a relatively small number of parts.

【0003】図10の回路図は、先に本出願人が提案し
た発明に基づいて構成することのできる電圧共振形スイ
ッチング電源回路の一例を示している。この図に示すス
イッチング電源回路は、例えば日本或いは米国などの商
用交流電源がいわゆるAC100V系とされ、最大負荷
電力が150W以上の条件に対応するものとされる。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a voltage resonance type switching power supply circuit which can be constructed based on the invention proposed by the present applicant. In the switching power supply circuit shown in this figure, for example, a commercial AC power supply in Japan or the United States is a so-called AC 100 V system, and corresponds to a condition where the maximum load power is 150 W or more.

【0004】この図に示すスイッチング電源回路におい
ては、交流電源ACを整流平滑化するための整流平滑回
路として、整流ダイオードDi1,Di2、及び平滑コン
デンサCi1,Ci2から成る、いわゆる倍電圧整流回路
が備えられる。この倍電圧整流回路においては、例えば
交流入力電圧VACのピーク値の1倍に対応する直流入力
電圧をEiとすると、その約2倍の直流入力電圧2Ei
を生成する。例えば交流入力電圧VAC=144Vである
とすると、直流入力電圧2Eiは約400Vとなる。こ
のように、整流平滑回路として倍電圧整流回路を採用す
るのは、上述したように、交流入力電圧がAC100V
系とされ、かつ、最大負荷電力が150W以上という比
較的重負荷の条件に対応するためとされる。つまり、直
流入力電圧を通常の2倍とすることで、後段のスイッチ
ングコンバータへの流入電流量を抑制し、当該スイッチ
ング電源回路を形成する構成部品の信頼性が確保される
ようにするものである。なお、この図に示す倍電圧整流
回路に対しては、その整流電流経路に対して突入電流制
限抵抗Riが挿入されており、例えば電源投入時に平滑
コンデンサに流入する突入電流を抑制するようにしてい
る。
The switching power supply circuit shown in FIG. 1 is provided with a so-called voltage doubler rectification circuit comprising rectification diodes Di1, Di2 and smoothing capacitors Ci1, Ci2 as a rectification and smoothing circuit for rectifying and smoothing the AC power supply AC. Can be In this voltage doubler rectifier circuit, assuming that a DC input voltage corresponding to, for example, one time the peak value of the AC input voltage VAC is Ei, a DC input voltage 2Ei that is approximately twice that of the DC input voltage Ei.
Generate For example, if the AC input voltage VAC is 144V, the DC input voltage 2Ei is about 400V. As described above, the reason why the voltage doubler rectifier circuit is employed as the rectifier / smoothing circuit is that the AC input voltage is 100 V AC as described above.
The system is designed to cope with a relatively heavy load condition in which the maximum load power is 150 W or more. That is, by increasing the DC input voltage to twice the normal value, the amount of current flowing into the subsequent switching converter is suppressed, and the reliability of the components forming the switching power supply circuit is ensured. . In the voltage doubler rectifier circuit shown in this figure, an inrush current limiting resistor Ri is inserted in the rectified current path, for example, so as to suppress the inrush current flowing into the smoothing capacitor when the power is turned on. I have.

【0005】この図における電圧共振形のスイッチング
コンバータは、1石のスイッチング素子Q1 を備えた自
励式の構成を採っている。この場合、スイッチング素子
Q1には、高耐圧のバイポーラトランジスタ(BJT;
接合型トランジスタ)が採用されている。スイッチング
素子Q1 のベースは、起動抵抗RS を介して平滑コンデ
ンサCi1(整流平滑電圧2Ei)の正極側に接続され
て、起動時のベース電流が整流平滑ラインから得られる
ようにしている。また、スイッチング素子Q1 のベース
と一時側アース間にはインダクタLB,駆動巻線NB,共
振コンデンサCB ,ダンピング抵抗RB とからなる自励
発振用の共振回路が直列接続される。この場合、駆動巻
線NB は、絶縁コンバータトランスPIT(Power Isol
ation Transformer)に巻装されており、インダクタLB
と共に、スイッチング周波数を設定する所要のインダク
タンスが得られるようにされている。また、スイッチン
グ素子Q1 のベースと平滑コンデンサCiの負極(1次
側アース)間に挿入されるクランプダイオードDD によ
り、スイッチング素子Q1 のオフ時に流れるダンパー電
流の経路を形成するようにされており、また、スイッチ
ング素子Q1 のコレクタは絶縁コンバータトランスPI
Tの一次巻線N1 の一端と接続され、エミッタは接地さ
れる。
The voltage-resonant type switching converter shown in FIG. 1 has a self-excited type provided with a single switching element Q1. In this case, a high withstand voltage bipolar transistor (BJT;
Junction type transistor). The base of the switching element Q1 is connected to the positive side of the smoothing capacitor Ci1 (rectified smoothed voltage 2Ei) via a starting resistor RS so that a base current at the time of starting can be obtained from the rectified smoothing line. A self-excited oscillation resonance circuit including an inductor LB, a drive winding NB, a resonance capacitor CB, and a damping resistor RB is connected in series between the base of the switching element Q1 and the temporary ground. In this case, the drive winding NB is connected to an insulation converter transformer PIT (Power Isol
ation Transformer) and the inductor LB
At the same time, a required inductance for setting the switching frequency is obtained. A clamp diode DD inserted between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary ground) of the smoothing capacitor Ci forms a path for a damper current flowing when the switching element Q1 is off. The collector of the switching element Q1 is an isolated converter transformer PI
T is connected to one end of the primary winding N1 and the emitter is grounded.

【0006】また、上記スイッチング素子Q1 のコレク
タ−エミッタ間に対しては、並列共振コンデンサCrが
並列に接続されている。この並列共振コンデンサCr
は、自身のキャパシタンスと、後述する絶縁コンバータ
トランスPITの一次巻線N1、及び直交型制御トラン
スPRT(Power Regulating Transformer) の被制御巻
線NR の直列接続により得られる合成インダクタンス
(L1,LR)とにより電圧共振形コンバータの並列共振
回路を形成する。そして、ここでは詳しい説明を省略す
るが、スイッチング素子Q1 のオフ時には、この並列共
振回路の作用によって共振コンデンサCrの両端電圧V
crは、実際には正弦波状のパルス波形となって電圧共
振形の動作が得られるようになっている。
A parallel resonance capacitor Cr is connected in parallel between the collector and the emitter of the switching element Q1. This parallel resonance capacitor Cr
Is the combined capacitance (L1, LR) obtained by connecting the primary winding N1 of the isolated converter transformer PIT described later and the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT (Power Regulating Transformer) in series. Thereby, a parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter is formed. Although the detailed description is omitted here, when the switching element Q1 is turned off, the voltage Vd across the resonance capacitor Cr is obtained by the action of the parallel resonance circuit.
cr is actually a sinusoidal pulse waveform so that a voltage resonance type operation can be obtained.

【0007】絶縁コンバ−タトランスPITは、スイッ
チング素子Q1 のスイッチング出力を二次側に伝送する
ためのもので、この場合、絶縁コンバータトランスPI
Tの一次巻線N1 の一端は、スイッチング素子Q1 のコ
レクタと接続され、他端側は図のように直交型制御トラ
ンスPRTの被制御巻線NR と直列に接続されている。
The insulated converter transformer PIT is for transmitting the switching output of the switching element Q1 to the secondary side. In this case, the insulated converter transformer PIT is used.
One end of the primary winding N1 of T is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected in series with the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT as shown in the figure.

【0008】絶縁コンバータトランスPITの二次側で
は、一次巻線N1 により誘起された交番電圧が二次巻線
N2に発生する。この場合、二次巻線N2に対しては、二
次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続されることで
並列共振回路が形成される。この並列共振回路により、
二次巻線N2に励起される交番電圧は共振電圧とされ、
この共振電圧が整流ダイオードDO1及び平滑コンデンサ
CO2からなる半波整流回路と、整流ダイオードDO2及び
平滑コンデンサCO2からなる半波整流回路との2組の半
波整流回路に供給される。そして、これら2組のの半波
整流回路により、それぞれ直流出力電圧EO1,EO2が得
られる。なお、この半波整流回路を形成する整流ダイオ
ードDO1,DO2は、スイッチング周期の交番電圧を整流
するために高速型を使用している。
On the secondary side of the insulating converter transformer PIT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, a parallel resonance circuit is formed by connecting the secondary side parallel resonance capacitor C2 to the secondary winding N2 in parallel. With this parallel resonance circuit,
The alternating voltage excited in the secondary winding N2 is a resonance voltage,
This resonance voltage is supplied to two sets of half-wave rectifier circuits, a half-wave rectifier circuit including a rectifier diode DO1 and a smoothing capacitor CO2, and a half-wave rectifier circuit including a rectifier diode DO2 and a smoothing capacitor CO2. Then, the DC output voltages EO1 and EO2 are obtained by these two sets of half-wave rectifier circuits. The rectifier diodes DO1 and DO2 forming the half-wave rectifier circuit use a high-speed rectifier to rectify the alternating voltage in the switching cycle.

【0009】制御回路1は、例えば二次側の直流電圧出
力と基準電圧を比較してその誤差に応じた直流電流を、
制御電流として直交型制御トランスPRTの制御巻線N
C に供給する誤差増幅器である。この場合には、制御回
路1に対して、検出用電圧として直流電圧出力EO1が入
力され、動作電源として直流出力電圧EO2が入力されて
いる。
The control circuit 1 compares, for example, a DC voltage output on the secondary side with a reference voltage and outputs a DC current corresponding to the error.
The control winding N of the orthogonal control transformer PRT is used as the control current.
This is the error amplifier that supplies C. In this case, the DC voltage output EO1 is input to the control circuit 1 as the detection voltage, and the DC output voltage EO2 is input as the operation power supply.

【0010】例えば、交流入力電圧VAC或いは最小負荷
電力の変動に伴って二次側の直流出力電圧EO2が変動し
た時は、制御回路1によって制御巻線NC に流れる制御
電流を例えば10mA〜40mAの範囲で変化させる。
これにより、被制御巻線NRのインダクタンスLR が例
えば0.1mH〜0.6mHの範囲で変化するようにさ
れる。ここで、図16に直交型制御トランスPRTのイ
ンダクタンス直流重畳特性を示す。この図においては、
被制御巻線NRに流れる電流IRを横軸にとり、被制御巻
線NRのインダクタンスLRを縦軸にとっている。そし
て、パラメータが制御巻線NCに流れる制御電流ICとさ
れている。この場合には、制御電流ICのレベルが小さ
くなるのに従って、インダクタンスLRが増加する傾向
を有している。
For example, when the DC output voltage EO2 on the secondary side fluctuates due to the fluctuation of the AC input voltage VAC or the minimum load power, the control circuit 1 controls the control current flowing through the control winding NC to 10 mA to 40 mA, for example. Vary in range.
Thus, the inductance LR of the controlled winding NR is changed in a range of, for example, 0.1 mH to 0.6 mH. Here, FIG. 16 shows an inductance DC superposition characteristic of the orthogonal control transformer PRT. In this figure,
The horizontal axis represents the current IR flowing through the controlled winding NR, and the vertical axis represents the inductance LR of the controlled winding NR. The parameter is a control current IC flowing through the control winding NC. In this case, the inductance LR tends to increase as the level of the control current IC decreases.

【0011】上記被制御巻線NR は、前述のように電圧
共振形のスイッチング動作を得るための並列共振回路を
形成していることから、固定とされているスイッチング
周波数に対して、この並列共振回路の共振条件が変化す
るようにされる。スイッチング素子Q1と並列共振コン
デンサCrの並列接続回路の両端には、スイッチング素
子Q1のオフ期間に対応して上記並列共振回路の作用に
よって正弦波状の共振パルスが発生するが、並列共振回
路の共振条件が変化することによって共振パルスの幅が
可変制御される。つまり、共振パルスに対するPWM(P
ulse Width Moduration)制御動作が得られる。共振パル
スの幅のPWM制御とは即ちスイッチング素子Q1のオ
フ期間の制御であるが、これは換言すれば、固定のスイ
ッチング周波数の条件下でスイッチング素子Q1のオン
期間を可変制御することを意味する。このようにしてス
イッチング素子Q1のオン期間が可変制御されること
で、並列共振回路を形成する一次巻線N1から二次側に
伝送されるスイッチング出力が変化し、二次側の直流出
力電圧(EO1,EO2)の出力レベルも変化するようにさ
れる。これによって二次側直流電圧(EO1,EO2)の定
電圧化が図られることになる。なお、このような定電圧
制御方式を、以降はインダクタンス制御方式ということ
にする。
Since the controlled winding NR forms a parallel resonance circuit for obtaining a voltage-resonant switching operation as described above, this parallel resonance circuit is not controlled for a fixed switching frequency. The resonance condition of the circuit is changed. At both ends of the parallel connection circuit of the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr, a sinusoidal resonance pulse is generated by the action of the parallel resonance circuit corresponding to the OFF period of the switching element Q1, but the resonance condition of the parallel resonance circuit , The width of the resonance pulse is variably controlled. That is, PWM (P
(ulse Width Moduration) control operation is obtained. The PWM control of the width of the resonance pulse means the control of the off period of the switching element Q1, which in other words means variably controlling the on period of the switching element Q1 under the condition of a fixed switching frequency. . By variably controlling the ON period of the switching element Q1 in this manner, the switching output transmitted from the primary winding N1 forming the parallel resonance circuit to the secondary side changes, and the DC output voltage ( The output levels of EO1, EO2) are also changed. As a result, the secondary DC voltage (EO1, EO2) can be made constant. Note that such a constant voltage control method is hereinafter referred to as an inductance control method.

【0012】また、図11の回路図に、先に本出願人が
提案した発明に基づいて構成することのできる電圧共振
形スイッチング電源回路の他の例を示す。なお、図11
において、図10と同一部分には同一符号を付し、同一
構成とされる部位についての説明は省略する。この図に
示す電源回路においては、直交型制御トランスPRTの
被制御巻線NRが二次側に設けられている例が示されて
いる。この図に示す場合においては、被制御巻線NR
は、二次巻線N2の端部と整流ダイオードDO2のアノー
ド間に対して直列に挿入されるようにして接続されてい
る。
FIG. 11 is a circuit diagram showing another example of a voltage resonance type switching power supply circuit which can be configured based on the invention proposed by the present applicant. Note that FIG.
In FIG. 10, the same parts as those in FIG. In the power supply circuit shown in this figure, an example is shown in which the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT is provided on the secondary side. In the case shown in this figure, the controlled winding NR
Are connected in series between the end of the secondary winding N2 and the anode of the rectifier diode DO2.

【0013】また、図11に示す回路においては、二次
巻線N2のタップ出力と整流ダイオードDO1のアノード
との間に対して巻線N3が直列に挿入されている。この
場合、巻線N3は直交型制御トランスPRTにおいて、
制御巻線NCと直交する巻回方向によって巻装されてい
る。
In the circuit shown in FIG. 11, a winding N3 is inserted in series between the tap output of the secondary winding N2 and the anode of the rectifier diode DO1. In this case, the winding N3 is connected to the orthogonal control transformer PRT.
It is wound in a winding direction orthogonal to the control winding NC.

【0014】このように、直交型制御トランスPRTの
被制御巻線NRが二次側に設けられた構成とされても、
前述したのと同様の作用によって定電圧制御が図られ
る。
Thus, even if the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT is provided on the secondary side,
Constant voltage control is achieved by the same operation as described above.

【0015】ここで、図10及び図11に示した電源回
路に備えられる絶縁コンバータトランスPITの構造を
図12により断面的に示す。絶縁コンバータトランスP
ITは、例えばフェライト材によるE型コアCR1、C
R2を互いの磁脚が対向するように組み合わせたEE型
コアが形成される。この際、中央磁脚には図のようにギ
ャップは形成されない。そして、この中央磁脚に対し
て、ボビンBを利用して一次巻線N1(及び駆動巻線N
B) 、二次巻線N2 をそれぞれ分割した状態で巻装して
構成される。これにより、一次巻線N1と二次巻線N2
とでは疎結合(例えば結合係数k≒0.9)の状態が得
られることになる。
Here, the structure of the insulated converter transformer PIT provided in the power supply circuit shown in FIGS. 10 and 11 is shown in cross section by FIG. Insulation converter transformer P
IT is, for example, E type cores CR1 and C made of ferrite material.
An EE-type core is formed by combining R2 with their magnetic legs facing each other. At this time, no gap is formed in the center magnetic leg as shown in the figure. Then, the primary winding N1 (and the driving winding N
B), the secondary winding N2 is wound in a divided state. Thereby, the primary winding N1 and the secondary winding N2
With, a state of loose coupling (for example, coupling coefficient k ≒ 0.9) is obtained.

【0016】また、絶縁コンバータトランスPITにお
いては、一次巻線N1 、二次巻線N2 の極性(巻方向)
と整流ダイオードDO (DO1,DO2)の接続との関係に
よって、一次巻線N1 のインダクタンスL1と二次巻線
N2 のインダクタンスL2 との相互インダクタンスMに
ついて、+Mとなる場合と−Mとなる場合とがある。例
えば、図13(a)に示す接続形態を採る場合に相互イ
ンダクタンスは+Mとなり、図13(b)に示す接続形
態を採る場合に相互インダクタンスは−Mとなる。
In the isolated converter transformer PIT, the polarities (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 are set.
And the connection of the rectifier diodes DO (DO1, DO2), the mutual inductance M between the inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L2 of the secondary winding N2 becomes + M and -M. There is. For example, when the connection configuration shown in FIG. 13A is employed, the mutual inductance is + M, and when the connection configuration shown in FIG. 13B is employed, the mutual inductance is -M.

【0017】続いて、上記図10又は図11の電源回路
に備えられる直交型制御トランスPRTの構造を図14
の斜視図に示す。この図に示す直交型制御トランスPR
Tは、共に4本の磁脚を有するフェライト材によるコア
CR11,CR12を備え、これらCR11,CR12
の互いの磁脚が対向するようにして組み合わされること
でコア本体が形成される。この場合、コア本体は23×
23×23(mm)のサイズとされ、各磁脚は7×7m
mのサイズを有するものとされる。そして、この4本の
磁脚における2本の磁脚に対して制御巻線NCを巻装
し、これと巻回方向が直交するようにして、2本の磁脚
を利用して被制御巻線NRを巻装している。また、4本
の磁脚のうち、例えば図に示す2対の磁脚の対向面に
は、ギャップGを形成することで可飽和リアクトルとな
るように構成される。
Next, the structure of the orthogonal control transformer PRT provided in the power supply circuit shown in FIG. 10 or 11 is shown in FIG.
Is shown in a perspective view. The orthogonal control transformer PR shown in FIG.
T has cores CR11 and CR12 made of a ferrite material having four magnetic legs.
Are assembled such that their magnetic legs face each other to form a core body. In this case, the core body is 23 ×
23 × 23 (mm) size, each magnetic leg is 7 × 7m
m. The control winding NC is wound around the two magnetic legs of the four magnetic legs, and the controlled winding is performed using the two magnetic legs so that the winding direction is orthogonal to the control winding NC. The line NR is wound. Further, among the four magnetic legs, for example, the gaps G are formed on the opposing surfaces of the two pairs of magnetic legs shown in the figure, so that the saturable reactor is formed.

【0018】また、図15に、図10及び図11に示し
た電源回路のスイッチング周期による動作波形を示す。
図15(a)(b)は、それぞれ図10に示す電源回路
のスイッチング素子Q1,並列共振コンデンサCrの両
端電圧Vcrと、被制御巻線NR−一次巻線N1を介して
スイッチング素子Q1のコレクタに流れるスイッチング
電流I1を示している。図15(c)(d)は、それぞ
れ図11に示す電源回路のスイッチング素子Q1,並列
共振コンデンサCrの両端電圧Vcrと、一次巻線N1
を介してスイッチング素子Q1のコレクタに流れるスイ
ッチング電流I2を示す。期間TON,TOFFは、それぞれ
スイッチング素子Q1 がオン、オフとなる期間を示して
いる。
FIG. 15 shows operation waveforms of the power supply circuit shown in FIGS. 10 and 11 according to the switching cycle.
FIGS. 15A and 15B respectively show the switching element Q1 of the power supply circuit shown in FIG. 10, the voltage Vcr across the parallel resonance capacitor Cr, and the collector of the switching element Q1 via the controlled winding NR and the primary winding N1. 2 shows the switching current I1 flowing through the switch. FIGS. 15C and 15D respectively show the switching element Q1 of the power supply circuit shown in FIG. 11, the voltage Vcr across the parallel resonance capacitor Cr, and the primary winding N1.
Shows the switching current I2 flowing through the collector of the switching element Q1 through the switching element I1. The periods TON and TOFF indicate periods when the switching element Q1 is turned on and off, respectively.

【0019】この図から分かるように、図10及び図1
1に示した電源回路の何れにおいても、スイッチング素
子Q1 がオフとなる期間TOFFにおいては、ピークで約
1800Vの共振電圧Vcrが発生する。これは、倍電
圧整流によって得られた2Eiの直流入力電圧に対し
て、電圧共振形コンバータの一次側の並列共振回路のイ
ンピーダンスが作用することに起因する。
As can be seen from this figure, FIG. 10 and FIG.
In any of the power supply circuits shown in FIG. 1, during a period TOFF when the switching element Q1 is turned off, a resonance voltage Vcr of about 1800 V is generated at a peak. This is because the impedance of the parallel resonance circuit on the primary side of the voltage resonance converter acts on the DC input voltage of 2Ei obtained by the voltage doubler rectification.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図10
〜図16により説明した構成による電圧共振形コンバー
タでは、交流入力電圧VACがAC100V系で最大負荷
電力が150W以上の条件に対応するため、倍電圧整流
方式により2Eiのレベルの直流入力電圧を得るように
している。このため、図15に示したように、スイッチ
ング素子Q1と並列共振コンデンサCrの両端には、ス
イッチングQ1のオフ時において1800Vの共振電圧
Vcrが発生する。このため、スイッチング素子Q1と
並列共振コンデンサCrについては、1800Vの高耐
圧品を選定することが要求される。この場合、特にスイ
ッチング素子Q1については、飽和電圧VCE(SAT)、蓄積
時間tSTG、下降時間tfが大きく、電流増幅率hFEが
小さくなるため、スイッチング損失とドライブ電力が増
加して、それだけ電源回路としての電力損失が大きくな
る。
The above-mentioned FIG.
In the voltage resonance type converter having the configuration described with reference to FIG. 16, since the AC input voltage VAC corresponds to the AC 100 V system and the maximum load power is 150 W or more, the DC input voltage of the level of 2Ei is obtained by the voltage doubler rectification method. I have to. Therefore, as shown in FIG. 15, a resonance voltage Vcr of 1800 V is generated across the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr when the switching Q1 is off. Therefore, for the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr, it is required to select a high withstand voltage product of 1800V. In this case, especially for the switching element Q1, the saturation voltage VCE (SAT), the accumulation time tSTG, the fall time tf are large, and the current amplification factor hFE is small, so that the switching loss and the drive power increase, and accordingly the power supply circuit Power loss increases.

【0021】また、図10及び図11に示す構成では、
半波整流回路によって直流出力電圧(EO1,EO2)を得
ているが、半波整流回路の整流ダイオード(DO1,DO
2)の非導通時においては、図16(d)(i)に示す
ようにして、直流出力電圧EO(EO1,EO2)の2倍から
3.5倍程度の二次側電圧V2が印加される。このた
め、半波整流回路に用いる整流ダイオード(DO1,DO
2)としても、例えば直流出力電圧が135V程度であ
るとして500V程度の高耐圧品が必要となり、それだ
け順方向電圧降下VFと逆回復時間trrが大きくなっ
て電力損失を増加させる要因となる。例えばスイッチン
グ周波数を高くすれば、各種部品素子の小型化が可能に
なるのであるが、上記したような事情により、スイッチ
ング周波数fsを高く設定することが困難で、例えばf
s=50KHz以上では急激に電力変換効率が低下して
しまうことが分かっている。更には、上述したように信
頼性の高い直流入力電圧を得るのに倍電圧整流回路が必
要となることで、比較的大型の平滑コンデンサが2本必
要となって基板面積も大きくなる。
In the configuration shown in FIGS. 10 and 11,
Although the DC output voltages (EO1, EO2) are obtained by the half-wave rectifier circuit, the rectifier diodes (DO1, DO) of the half-wave rectifier circuit are obtained.
In the non-conducting state of 2), as shown in FIGS. 16D and 16I, a secondary side voltage V2 of about 2 to 3.5 times the DC output voltage EO (EO1, EO2) is applied. You. Therefore, the rectifier diodes (DO1, DO) used in the half-wave rectifier circuit
As for 2), for example, assuming that the DC output voltage is about 135 V, a high withstand voltage product of about 500 V is required, which increases the forward voltage drop VF and the reverse recovery time trr, which causes an increase in power loss. For example, if the switching frequency is increased, it is possible to reduce the size of various component elements. However, it is difficult to set the switching frequency fs to be high due to the above-described circumstances.
It has been found that when s is equal to or higher than 50 KHz, the power conversion efficiency is rapidly reduced. Further, as described above, a voltage doubler rectifier circuit is required to obtain a highly reliable DC input voltage, so that two relatively large smoothing capacitors are required and the substrate area is increased.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記した
課題を考慮して、例えばAC100V系で最大負荷電力
が150Wの条件に対応する電圧共振形スイッチング電
源回路として、電力変換効率の向上、及び基板面積の小
型・軽量化を図ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a voltage-resonant switching power supply circuit, for example, capable of accommodating a maximum load power of 150 W in an AC 100 V system, thereby improving power conversion efficiency, and An object is to reduce the size and weight of the substrate area.

【0023】このため、電圧共振形スイッチング電源回
路として、全波整流によって、入力された商用交流電源
レベルに対応するレベルの整流平滑電圧を生成する整流
平滑手段と、疎結合とされる所要の結合係数が得られる
ようにギャップが形成され一次側出力を二次側に伝送す
るために設けられる絶縁コンバータトランスと、整流平
滑手段より出力される整流平滑電圧を断続して上記絶縁
コンバータトランスの一次巻線に出力するようにされた
スイッチング手段と、少なくとも絶縁コンバータトラン
スの一次巻線を含むインダクタンス成分と共振コンデン
サのキャパシタンスによって形成されてスイッチング手
段の動作を電圧共振形とする一次側共振回路と、絶縁コ
ンバータトランスの二次巻線のインダクタンス成分と二
次側並列共振コンデンサのキャパシタンスとによって二
次側において形成される二次側共振回路と、絶縁コンバ
ータトランスの二次巻線に得られる交番電圧を入力し、
全波整流によって二次側直流出力電圧を得る直流出力電
圧生成手段と、一次側共振回路のインダクタンス成分と
して機能するようにして設けられる被制御巻線と、この
被制御巻線とその巻回方向が直交するようにされた制御
巻線とが巻装される直交型制御トランスを備え、直流出
力電圧のレベルに応じて可変の制御電流を制御巻線に流
して被制御巻線のインダクタンスを変化させることで、
二次側直流出力電圧に対する定電圧制御を行うよう構成
された定電圧制御手段と、整流平滑電圧に対してスイッ
チング手段のスイッチング出力を利用して生成したブー
スト電圧を重畳して、ブースト整流平滑電圧を得るよう
にされていると共に、被制御巻線を含むことによりこの
被制御巻線のインダクタンスの変化によってブースト整
流平滑電圧を一定となるように制御可能な構成をとるブ
ースト手段とを備えるものである。そして、このブース
ト手段は、絶縁コンバータトランスの一次巻線を巻き上
げるようにして形成されてスイッチング出力を得るブー
スト用巻線と、このブースト用巻線に得られる交番電圧
を整流するブースト用整流ダイオードとを直列接続して
形成される直列接続回路と、ブースト用巻線に対して直
列又は並列に接続される被制御巻線と、直列接続回路に
より得られる整流出力が充電されることでその両端にブ
ースト電圧を発生するように設けられるブースト用平滑
コンデンサとを備え、ブースト用平滑コンデンサの負極
側を整流平滑手段を形成する平滑コンデンサの正極側に
対して接続することで形成されるようにして構成するこ
ととした。
Therefore, as the voltage resonance type switching power supply circuit, rectifying and smoothing means for generating a rectified and smoothed voltage of a level corresponding to the input commercial AC power supply level by full-wave rectification, and a required coupling which is loosely coupled. An insulating converter transformer having a gap formed so as to obtain a coefficient and provided for transmitting the primary output to the secondary side, and a primary winding of the insulating converter transformer intermittently intermitting a rectified and smoothed voltage output from the rectifying and smoothing means. A switching means adapted to output to a line, a primary resonance circuit formed by at least an inductance component including a primary winding of an insulating converter transformer and a capacitance of a resonance capacitor to make the operation of the switching means a voltage resonance type; Inductor component of secondary winding of converter transformer and secondary parallel resonance Enter a secondary-side resonant circuit by the capacitance of the capacitors formed at the secondary side, an alternating voltage obtained at the secondary winding of the insulating converter transformer,
DC output voltage generating means for obtaining a secondary-side DC output voltage by full-wave rectification; a controlled winding provided to function as an inductance component of a primary-side resonance circuit; a controlled winding and its winding direction Is equipped with an orthogonal control transformer wound with a control winding that is orthogonal to the control winding, and a variable control current flows through the control winding according to the level of the DC output voltage to change the inductance of the controlled winding. By letting
A constant voltage control unit configured to perform constant voltage control on the secondary DC output voltage; and a boost voltage generated by using a switching output of the switching unit on the rectified smoothed voltage, and a boost rectified smoothed voltage. And boost means having a configuration capable of controlling the boost rectification smoothed voltage to be constant by changing the inductance of the controlled winding by including the controlled winding. is there. The boost means is formed by winding up a primary winding of an insulating converter transformer to obtain a switching output, and a boost rectifying diode for rectifying an alternating voltage obtained in the boost winding. And a controlled winding connected in series or parallel to the boost winding, and a rectified output obtained by the series connection circuit being charged to charge both ends thereof. A boosting smoothing capacitor provided to generate a boost voltage, wherein the boosting smoothing capacitor is formed by connecting a negative electrode side to a positive electrode side of a smoothing capacitor forming a rectifying smoothing means. It was decided to.

【0024】上記構成によれば、絶縁コンバータトラン
スを疎結合とし、二次側においては全波整流回路によっ
て二次側直流出力電圧を生成して負荷に電力を供給する
ようにされる。つまり、所要の負荷条件に対しては、二
次側に全波整流回路を備えることで対応するようにさ
れ、これに伴い、一次側は倍電圧整流回路ではなく、交
流入力電圧レベルの1倍に対応する整流平滑電圧を生成
する全波整流回路を備えて構成されることになる。ま
た、一次側において整流平滑電圧に対してブースト電圧
を重畳することでブースト平滑電圧を得るブースト回路
が備えられる。これにより、スイッチングコンバータへ
の見かけ上の直流入力電圧レベルを上昇させることにな
る。また、ブースト回路は、一次巻線を巻き上げたブー
スト用巻線に得られた交番電圧を整流平滑化して得るよ
うにされる。つまり、一次側の直列共振回路を形成する
一次側巻線と接続された関係にある。二次側直流出力電
圧の安定化制御は、一次側巻線と接続された直交型制御
トランスの被制御巻線のインダクタンスを可変すること
で行われるが、上記構成ではスイッチング出力による共
振電圧のパルス幅(即ちスイッチング手段のオン/オフ
期間)も被制御巻線の可変インダクタンスに応じて制御
するようにされる。
According to the above configuration, the insulation converter transformer is loosely coupled, and on the secondary side, a secondary-side DC output voltage is generated by the full-wave rectifier circuit to supply power to the load. In other words, a required load condition is handled by providing a full-wave rectifier circuit on the secondary side, and accordingly, the primary side is not a voltage doubler rectifier circuit, but one time of the AC input voltage level. Is provided with a full-wave rectifier circuit that generates a rectified smoothed voltage corresponding to. In addition, a boost circuit for obtaining a boosted smoothed voltage by superimposing a boosted voltage on the rectified smoothed voltage on the primary side is provided. This will increase the apparent DC input voltage level to the switching converter. Further, the boost circuit is obtained by rectifying and smoothing the alternating voltage obtained in the boost winding obtained by winding up the primary winding. In other words, there is a relation of being connected to the primary side winding forming the primary side series resonance circuit. The stabilization control of the secondary DC output voltage is performed by varying the inductance of the controlled winding of the orthogonal control transformer connected to the primary winding. The width (ie, the on / off period of the switching means) is also controlled according to the variable inductance of the controlled winding.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態としての電圧共振形スイッチングコンバータの構成例
を示している。この図に示すスイッチング電源回路にお
いては先に説明した図10又は図11の場合と同様に、
1石のスイッチング素子(バイポーラトランジスタ)に
よる自励式の電圧共振形スイッチングコンバータが採用
されている。なお、この図において、図10又は図11
と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a voltage resonance type switching converter according to a first embodiment of the present invention. In the switching power supply circuit shown in this figure, similar to the case of FIG. 10 or FIG.
A self-excited voltage resonance type switching converter using one switching element (bipolar transistor) is employed. In this figure, FIG. 10 or FIG.
The same parts as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0026】この図に示す本実施の形態としての電源回
路においては、交流入力電圧VACを入力して交流入力電
圧を得るための整流平滑回路として、ブリッジ整流回路
Di及び平滑コンデンサCiからなる全波整流回路が備
えられ、交流入力電圧VACの1倍のレベルに対応する整
流平滑電圧Eiを生成するようにされる。つまり、本実
施の形態においては、従来のように倍電圧整流回路は備
えられないものである。なお、本明細書においては交流
入力電圧VACのレベルの1倍に対応する整流平滑電圧E
iを生成する全波整流回路を「等倍電圧整流回路」とも
いうことにする。
In the power supply circuit according to the embodiment shown in FIG. 1, a full-wave rectifying / smoothing circuit comprising a bridge rectifier circuit Di and a smoothing capacitor Ci serves as a rectifying / smoothing circuit for receiving an AC input voltage VAC to obtain an AC input voltage. A rectifier circuit is provided to generate a rectified smoothed voltage Ei corresponding to a level that is one-time the AC input voltage VAC. That is, in the present embodiment, a voltage doubler rectifier circuit is not provided as in the related art. In this specification, the rectified and smoothed voltage E corresponding to one time the level of the AC input voltage VAC is used.
The full-wave rectifier circuit that generates i is also referred to as an “equal voltage rectifier circuit”.

【0027】また、本実施の形態の絶縁コンバータトラ
ンスPITにおいては、一次巻線N1 と二次巻線N2及
び駆動巻線NBに加え、一次巻線N1を巻き上げることに
よって巻線N3が備えられている。巻線N3は後述するブ
ースト回路を形成する。この絶縁コンバータトランスP
ITは、図2に示すように、例えばフェライト材による
E型コアCR1、CR2を互いの磁脚が対向するように
組み合わせたEE型コアが備えられ、このEE型コアの
中央磁脚に対して、ボビンBを利用して一次巻線N1
(及びN3,NB) と、二次巻線N2をそれぞれ分割した
状態で巻装している。そして、本実施の形態では、中央
磁脚に対しては図のようにギャップGを形成するように
している。これによって、例えば従来例として図12に
示した絶縁コンバータトランスPITよりも小さな結合
係数による疎結合となるようにして、その分、飽和状態
が得られにくいようにしている。この場合の結合係数k
としては、例えばk≒0.85とされる。
Further, in the insulation converter transformer PIT of the present embodiment, a winding N3 is provided by winding up the primary winding N1 in addition to the primary winding N1, the secondary winding N2 and the driving winding NB. I have. The winding N3 forms a boost circuit described later. This insulation converter transformer P
As shown in FIG. 2, the IT is provided with an EE-type core in which E-type cores CR1 and CR2 made of, for example, a ferrite material are combined so that their magnetic legs face each other. , The primary winding N1 using the bobbin B
(And N3, NB) and the secondary winding N2 are wound separately. In the present embodiment, a gap G is formed for the center magnetic leg as shown in the figure. As a result, for example, a loose coupling is achieved by a coupling coefficient smaller than that of the insulating converter transformer PIT shown in FIG. 12 as a conventional example, so that a saturated state is hardly obtained. Coupling coefficient k in this case
Is set to, for example, k50.85.

【0028】本実施の形態においては、ブースト電圧V
Bを生成して整流平滑電圧Eiに重畳することで、ブー
スト平滑電圧EBを得るためのブースト回路が設けられ
る。このブースト回路は、絶縁コンバータトランスPI
Tの一次巻線N1を巻き上げて形成されるブースト用の
巻線N3、ブースト用ダイオードDB、及びブースト電圧
生成用の平滑コンデンサCiB、及び直交型制御トラン
スPRTの被制御巻線NRを備えて成る。巻線N3の端部
は、上記被制御巻線NRの直列接続を介して平滑コンデ
ンサCiBの正極と接続される。平滑コンデンサCiBの
負極は平滑コンデンサCiの正極(Eiライン)と接続
される。ブースト用ダイオードDBは、アノードが平滑
コンデンサCiBの負極と平滑コンデンサCiの正極と
の接続点(Eiライン)と接続され、カソードは一次巻
線N1と巻線N3と接続点に対して接続される。
In the present embodiment, the boost voltage V
A boost circuit is provided for generating B and superimposing it on the rectified smoothed voltage Ei to obtain a boost smoothed voltage EB. This boost circuit is an isolated converter transformer PI
It comprises a boost winding N3 formed by winding up a primary winding N1 of T, a boost diode DB, a smoothing capacitor CiB for generating a boost voltage, and a controlled winding NR of a quadrature control transformer PRT. . The end of the winding N3 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor CiB via the series connection of the controlled winding NR. The negative electrode of the smoothing capacitor CiB is connected to the positive electrode (Ei line) of the smoothing capacitor Ci. The boost diode DB has an anode connected to a connection point (Ei line) between the negative electrode of the smoothing capacitor CiB and the positive electrode of the smoothing capacitor Ci, and a cathode connected to the connection point between the primary winding N1 and the winding N3. .

【0029】このような接続形態によると、巻線N3に
得られたスイッチング出力電圧をブースト用ダイオード
DBにより整流して平滑コンデンサCiBにより平滑化す
ることで、平滑コンデンサCiBの両端にブースト電圧
VBを生成するブースト回路が形成されることになる。
そして、本実施の形態では、スイッチング素子Q1を備
えて成る電圧共振形スイッチングコンバータは、整流平
滑電圧Eiに対して上記ブースト電圧VBを重畳して得
られるブースト平滑電圧EBを動作電源としてスイッチ
ングを行うようにされる。つまり、本実施の形態では、
ブースト回路によって、電圧共振形スイッチングコンバ
ータに供給すべき見かけ上の直流入力電圧レベルを上昇
させているものである。
According to such a connection form, the switching output voltage obtained in the winding N3 is rectified by the boost diode DB and smoothed by the smoothing capacitor CiB, so that the boost voltage VB is applied across the smoothing capacitor CiB. The boost circuit to generate is formed.
In the present embodiment, the voltage resonance type switching converter including the switching element Q1 performs switching using the boost smoothed voltage EB obtained by superimposing the boost voltage VB on the rectified smoothed voltage Ei as an operation power supply. To be. That is, in the present embodiment,
The boost circuit increases the apparent DC input voltage level to be supplied to the voltage resonance type switching converter.

【0030】この構成における一次側並列共振回路とし
ては、一次巻線N1、巻線N3及び被制御巻線NRの直列
接続により得られる合成インダクタンス(L1+L3+L
R)と、並列共振コンデンサCrのキャパシタンスとに
よって形成されるものとみることができる。
As the primary side parallel resonance circuit in this configuration, a combined inductance (L1 + L3 + L) obtained by connecting the primary winding N1, the winding N3 and the controlled winding NR in series.
R) and the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr.

【0031】また、本実施の形態の電源回路の二次側に
おいては、二次巻線N2に対してセンタータップを設け
た上で、整流ダイオードDO1,DO2,DO3,DO4及び平
滑コンデンサCO1,CO2を図のように接続することで、
[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コンデンサCO1]の
組と、[整流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデンサC
O2]の組とによる、2組の全波整流回路が設けられる。
[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コンデンサCO1]か
ら成る全波整流回路は直流出力電圧EO1を生成し、[整
流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデンサCO2]から成
る全波整流回路は直流出力電圧EO2を生成する。つま
り、本実施の形態においては、二次側において直流出力
電圧を得るのにあたり全波整流回路が設けられる。な
お、この場合には、直流出力電圧EO1及び直流出力電圧
EO2は制御回路1に対して分岐して入力される。直流出
力電圧EO1は制御回路1における検出電圧とし利用さ
れ、直流出力電圧EO2は制御回路1の動作電源として利
用される。
On the secondary side of the power supply circuit of the present embodiment, a center tap is provided for the secondary winding N2, and the rectifier diodes DO1, DO2, DO3, DO4 and the smoothing capacitors CO1, CO2 are provided. By connecting as shown in the figure,
A set of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor C01] and [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor C0]
O2], two sets of full-wave rectifier circuits are provided.
A full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] generates a DC output voltage EO1, and a full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] generates a DC output voltage EO2. I do. That is, in the present embodiment, a full-wave rectifier circuit is provided to obtain a DC output voltage on the secondary side. In this case, the DC output voltage EO1 and the DC output voltage EO2 are branched and input to the control circuit 1. The DC output voltage EO1 is used as a detection voltage in the control circuit 1, and the DC output voltage EO2 is used as an operation power supply of the control circuit 1.

【0032】先に図13にて説明したように、絶縁コン
バータトランスPITでは、一次巻線N1 のインダクタ
ンスL1と二次巻線N2 のインダクタンスL2 との相互
インダクタンスMについて、+Mとなる場合と−Mとな
る場合とがあることを説明したが、例えば二次巻線N2
に得られる交番電圧が正極性のときに整流ダイオードD
O1,DO3に整流電流が流れる動作は+Mの動作モード
(フォワード方式)とみることができ、逆に、二次巻線
N2に得られる交番電圧が負極性のときに整流ダイオー
ドDO2,DO4に流れる整流電流は−Mの動作モード(フ
ライバック方式)であるとみることができる。即ち、本
実施の形態では、二次巻線に得られる交番電圧が正/負
となるごとに、相互インダクタンスが+M/−Mのモー
ドで動作することになる。
As described above with reference to FIG. 13, in the isolated converter transformer PIT, the mutual inductance M between the inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L2 of the secondary winding N2 becomes + M and -M. It has been described that there are cases where the secondary winding N2
Rectifier diode D when the alternating voltage obtained at
The operation in which the rectified current flows through O1 and DO3 can be regarded as a + M operation mode (forward mode). Conversely, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a negative polarity, it flows through the rectified diodes DO2 and DO4. The rectified current can be considered to be in the -M operation mode (flyback method). That is, in the present embodiment, each time the alternating voltage obtained in the secondary winding becomes positive / negative, the mutual inductance operates in the + M / -M mode.

【0033】また、上記構成による電源回路では、前述
したように、一次側に設けられたブースト回路によって
平滑コンデンサCiBの両端にブースト電圧VBが発生す
る。そして、直列接続された平滑コンデンサCiB−平
滑コンデンサCiの両端には、整流平滑電圧Eiに対し
てブースト電圧VBが重畳されたブースト平滑電圧EBが
得られることになるが、このブースト平滑電圧EBは、
Further, in the power supply circuit having the above-described configuration, as described above, the boost circuit provided on the primary side generates the boost voltage VB across the smoothing capacitor CiB. A boosted smoothing voltage EB obtained by superimposing the boosted voltage VB on the rectified smoothed voltage Ei is obtained at both ends of the series-connected smoothing capacitor CiB-smoothing capacitor Ci. ,

【数1】 により表すことができる。ここで、巻線N3及び一次巻
線N1のインダクタンスとしてL3=0.1×L1の関係
が得られるようにし、かつ、被制御巻線NRのインダク
タンスLRと一次巻線N1のインダクタンスL1について
LR=0.9×L1〜0.1×L1の関係が得られるよう
に選定したとすると、上記(数1)により、ブースト平
滑電圧EBは、ほぼ2Ei〜1.2Eiの範囲で変化す
る。
(Equation 1) Can be represented by Here, the relationship of L3 = 0.1 × L1 is obtained as the inductance of the winding N3 and the primary winding N1, and LR = about the inductance LR of the controlled winding NR and the inductance L1 of the primary winding N1. Assuming that the relationship of 0.9 × L1 to 0.1 × L1 is obtained, the boost smoothing voltage EB changes in the range of approximately 2Ei to 1.2Ei by the above (Equation 1).

【0034】ここで、交流入力電圧VACに対する、整流
平滑電圧Ei及び上記ブースト平滑電圧EBの関係を図
3に示す。この図においては、横軸が交流入力電圧VAC
とされ、縦軸が整流平滑電圧Ei又はブースト平滑電圧
EBのレベルとされている。また、ここでは、交流入力
電圧AC100V系として、地域Aにおける商用交流電
源がAC80〜120の範囲と、地域BにおけるAC1
00〜140の範囲との両者の条件における特性を示し
ている。
FIG. 3 shows the relationship between the rectified smoothed voltage Ei and the boost smoothed voltage EB with respect to the AC input voltage VAC. In this figure, the horizontal axis is the AC input voltage VAC
The vertical axis indicates the level of the rectified smoothed voltage Ei or the boosted smoothed voltage EB. Here, as the AC input voltage AC 100 V system, the commercial AC power supply in the area A is in the range of AC80 to 120, and the AC1
The characteristics under both conditions of the range of 00 to 140 are shown.

【0035】図のように、平滑コンデンサCiの両端に
得られる整流平滑電圧Eiは、交流入力電圧VACの上昇
に伴って上昇する。これに対してブースト電圧VBが重
畳されることで得られるブースト平滑電圧EBは、前述
したようにして1.9Ei〜1.5Eiの範囲で可変さ
れるが、これにより、ブースト平滑電圧EBは、最大負
荷電力Pomax時と最小負荷電力Pomin時とで、
ほぼ一定となるように制御される。これは、定電圧制御
のための直交型制御トランスPRTの被制御巻線NRが
ブースト回路内に挿入されていることに因るものであ
る。
As shown in the figure, the rectified and smoothed voltage Ei obtained at both ends of the smoothing capacitor Ci rises as the AC input voltage VAC rises. On the other hand, the boosted smoothed voltage EB obtained by superimposing the boosted voltage VB is variable in the range of 1.9 Ei to 1.5 Ei as described above. At the time of the maximum load power Pomax and the time of the minimum load power Pomin,
It is controlled to be substantially constant. This is due to the fact that the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT for constant voltage control is inserted in the boost circuit.

【0036】また、本実施の形態の電源回路におけるス
イッチング周期での要部の動作を図4の波形図に示す。
図4(a)(b)(c)は、交流入力電圧VACが最小
(AC80V)、最大負荷電力Pomax=160W時
の、スイッチング素子Q1/並列共振コンデンサCrの
並列接続の両端に得られる共振電圧Vcr、一次巻線N
1に流れる電流I1、ブースト用ダイオードDBに流れる
整流電流IDBを示している。また、図4(d)(e)
(f)は、交流入力電圧VACが最大(AC140V)、
最小負荷電力Pomin=0W時の、共振電圧Vcr、
電流I1、整流電流IDBを示している。また、期間TO
N,TOFFは、それぞれスイッチング素子Q1がオン、オ
フとなる期間を示している。この図から分かるように、
図4(a)に示す共振電圧Vcrとして現れるパルス波
形は、電圧共振形の動作となっており、矩形波状ではな
く正弦波に近い滑らかな波形形状を有している。本実施
の形態の場合、共振電圧Vcrは、一次巻線N1と巻線
N3と被制御巻線NRの合成インダクタンス(L1+L3+
LR)と並列共振コンデンサCrのキャパシタンスから
成る一次側並列共振回路の共振作用によって、スイッチ
ング素子Q1がオフの期間TOFFにおいて現れるものであ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of the main part of the power supply circuit according to the present embodiment during the switching cycle.
FIGS. 4A, 4B, and 4C show resonance voltages obtained at both ends of the parallel connection of the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr when the AC input voltage VAC is the minimum (80V AC) and the maximum load power Pomax = 160W. Vcr, primary winding N
1 shows a current I1 flowing through 1 and a rectified current IDB flowing through a boost diode DB. In addition, FIGS.
(F) shows that the AC input voltage VAC is maximum (140V AC),
The resonance voltage Vcr at the time of the minimum load power Pomin = 0W,
The current I1 and the rectified current IDB are shown. Also, the period TO
N and TOFF indicate periods when the switching element Q1 is turned on and off, respectively. As you can see from this figure,
The pulse waveform appearing as the resonance voltage Vcr shown in FIG. 4A is a voltage resonance type operation, and has a smooth waveform shape close to a sine wave instead of a rectangular waveform. In the case of the present embodiment, the resonance voltage Vcr is the combined inductance of the primary winding N1, the winding N3, and the controlled winding NR (L1 + L3 +
Due to the resonance action of the primary side parallel resonance circuit composed of LR) and the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr, the switching element Q1 appears during the OFF period TOFF.

【0037】本実施の形態の制御回路1としては、直交
型トランスPRTの制御巻線NCに対して、直流出力電
圧EO1の変動に応じたレベルの制御電流を流して、被制
御巻線NRのインダクタンスLRを可変するように動作す
る。本実施の形態の接続形態では、インダクタンスLR
は一次側並列共振回路を形成することから、可変される
インダクタンスLRにより、前述したインダクタンス制
御方式によって二次側直流出力電圧を一定とするように
動作する。つまり、図4(a)(d)に示すように、共
振電圧Vcrのパルス幅(即ちTOFF期間)を可変制御
する結果、スイッチング素子Q1のTON期間を可変制御
する。これに加えて本実施の形態では、インダクタンス
LRがブースト回路に備えられることで、先に図に示し
たように、インダクタンスLRの変化によってブースト
平滑電圧EBも一定となるように制御されるが、これに
よっても、二次側直流出力電圧を一定とするように動作
することになる。
As the control circuit 1 of the present embodiment, a control current of a level corresponding to the fluctuation of the DC output voltage EO1 is supplied to the control winding NC of the orthogonal transformer PRT, so that the control winding NR It operates to change the inductance LR. In the connection mode of the present embodiment, the inductance LR
Forms a primary-side parallel resonance circuit, and operates so as to make the secondary-side DC output voltage constant by the above-described inductance control method using the variable inductance LR. That is, as shown in FIGS. 4A and 4D, as a result of variably controlling the pulse width of the resonance voltage Vcr (ie, TOFF period), the TON period of the switching element Q1 is variably controlled. In addition, in the present embodiment, by providing the inductance LR in the boost circuit, the boost smoothing voltage EB is controlled so as to be constant by the change in the inductance LR as shown in FIG. This also operates to keep the secondary DC output voltage constant.

【0038】このようにして、ブースト回路におけるブ
ースト平滑電圧EBの安定化と、インダクタンス制御方
式の組み合わせによって二次側直流電圧の安定化制御を
図るものである。
In this way, the stabilization of the boosted smoothing voltage EB in the boost circuit and the stabilization control of the secondary side DC voltage are achieved by a combination of the inductance control method.

【0039】従って、本実施の形態の場合、先に示した
(式1)に基づくと、巻線N3のインダクタンスL3は、
一次巻線N1のインダクタンスL1の1/10で済むこと
になる。これにより、巻線N3の巻数をそれだけ少なく
することができ、実際の動作では、巻線N3からブース
ト回路に流れる電流を、一次巻線N1に流れる電流I1の
1/2程度とすることができる。これは、ブースト回路
における被制御巻線NRに流れる電流量を少なくするこ
とにもなる。この結果、従来の構成と比較して、本実施
の形態では絶縁コンバータトランスPIT及び直交型制
御トランスPRTのサイズを従来よりも小型とすること
が可能となる。また、ブースト回路におけるブースト平
滑電圧EBの安定化とインダクタンス制御方式の併用に
よって制御感度が向上するため、定電圧制御範囲の拡大
や二次側出力電圧のリップルの抑圧効果の向上が得られ
るものである。また、制御感度の向上に伴い被制御巻線
NRに流すべき電流量は少なくて済むものである。この
ため、本実施の形態では直交型制御トランスPRTのサ
イズを従来よりも小型とすることが可能となる。
Therefore, in the case of the present embodiment, based on the above (Equation 1), the inductance L3 of the winding N3 is
This is only required to be 1/10 of the inductance L1 of the primary winding N1. As a result, the number of turns of the winding N3 can be reduced accordingly, and in an actual operation, the current flowing from the winding N3 to the boost circuit can be reduced to about half of the current I1 flowing to the primary winding N1. . This also reduces the amount of current flowing through the controlled winding NR in the boost circuit. As a result, in the present embodiment, the size of the insulating converter transformer PIT and the orthogonal control transformer PRT can be reduced as compared with the conventional configuration. Also, since the control sensitivity is improved by using the boost control circuit in combination with the stabilization of the boost smoothing voltage EB and the inductance control method, the constant voltage control range can be expanded and the ripple of the secondary output voltage can be suppressed. is there. Further, the amount of current to be passed through the controlled winding NR can be reduced with the improvement of the control sensitivity. Therefore, in the present embodiment, the size of the orthogonal control transformer PRT can be made smaller than before.

【0040】また、本実施の形態では、巻線N3のイン
ダクタンスL3及び被制御巻線NRのインダクタンスLR
について大きな値を選定するようにすれば、整流平滑電
圧Eiの2倍以上のブースト平滑電圧VBを発生させる
ことも容易に可能となることが実験により分かってい
る。このため、図1としては、商用交流電源を入力する
電源回路としての形式を採っているが、例えば整流平滑
電圧Eiに代えてバッテリーによる低圧直流電圧を入力
する構成とした場合にも、本実施の形態の構成は有効な
ものとなる。
In the present embodiment, the inductance L3 of the winding N3 and the inductance LR of the controlled winding NR are determined.
Experiments have shown that if a large value is selected for, it is possible to easily generate a boost smoothed voltage VB that is twice or more the rectified smoothed voltage Ei. For this reason, FIG. 1 employs a form of a power supply circuit for inputting a commercial AC power supply. However, the present embodiment is also applicable to a configuration in which a low-voltage DC voltage from a battery is input instead of the rectified smoothed voltage Ei. This configuration is effective.

【0041】更に本実施の形態では、上述のようにして
ブースト回路によって見かけ上の交流入力電圧の上昇を
図ることによって、従来のように倍電圧整流により整流
平滑電圧を得た場合とほぼ同等の最大負荷電力に対応で
きることになる。これに加えて、例えば本実施の形態の
電源回路のように、二次側並列共振コンデンサC2を設
けて二次側並列共振回路を形成した構成とすると、この
二次側並列共振回路の作用によって負荷側に電力が供給
されるため、二次側並列共振コンデンサC2を設けない
場合よりも、更に最大負荷電力が増加する。この際、二
次側並列共振回路に接続される整流平滑回路が半波整流
回路であるとすると、二次巻線N2Aに発生する交番電圧
が負極性のときには整流電流が得られないため、最大負
荷電力の増加率としては50%程度となる。これに対し
て、本実施の形態のようにして、二次側並列共振回路に
対して全波整流回路を接続した場合、前述のように、相
互インダクタンスが+M/−Mの両方の動作モードで交
互に整流電流が流れるようにされる。つまり、交番電圧
が正極と負極との両期間において整流出力が得られるよ
うにされるので、それだけ負荷側に供給される電力も増
加して、最大負荷電力の増加率も向上する。例えば、二
次側並列共振コンデンサC2を設けず、かつ、半波整流
回路が接続された構成と比較すると、本実施の形態で
は、約2倍程度の最大負荷電力の増加が得られる。
Further, in the present embodiment, by increasing the apparent AC input voltage by the boost circuit as described above, almost the same as the conventional case where a rectified smoothed voltage is obtained by voltage doubler rectification. It is possible to cope with the maximum load power. In addition to this, when the secondary side parallel resonance circuit is formed by providing the secondary side parallel resonance capacitor C2 as in the power supply circuit of the present embodiment, for example, the operation of the secondary side parallel resonance circuit Since power is supplied to the load side, the maximum load power is further increased as compared with the case where the secondary side parallel resonance capacitor C2 is not provided. At this time, if the rectifying / smoothing circuit connected to the secondary parallel resonance circuit is a half-wave rectifying circuit, a rectified current cannot be obtained when the alternating voltage generated in the secondary winding N2A has a negative polarity. The load power increase rate is about 50%. On the other hand, when a full-wave rectifier circuit is connected to the secondary-side parallel resonance circuit as in the present embodiment, as described above, the mutual inductance is in both operation modes of + M / -M. A rectified current flows alternately. In other words, since the rectified output is obtained during the period in which the alternating voltage is both the positive electrode and the negative electrode, the power supplied to the load increases accordingly, and the rate of increase of the maximum load power also improves. For example, compared to a configuration in which the secondary parallel resonance capacitor C2 is not provided and a half-wave rectifier circuit is connected, in the present embodiment, the maximum load power is increased by about twice.

【0042】上記のようにして最大負荷電力の増加を図
ることで、本実施の形態では、直流入力電圧(整流平滑
電圧)を生成する整流平滑回路としては倍電圧整流方式
を採って負荷電力をカバーする必要はなくなる。この結
果、本実施の形態では図1にて説明したように、例えば
ブリッジ整流回路による通常の等倍電圧整流回路の構成
を採ることができるものである。これにより、例えば本
実施の形態では、交流入力電圧VAC=144V時におけ
る整流平滑電圧Eiは200V程度となる。共振電圧V
crは、整流平滑電圧Eiに対して一次側の並列共振回
路が作用することで、スイッチング素子Q1がオフ時に
発生するが、本実施の形態では、上記のように整流平滑
電圧Eiが倍電圧整流時の約1/2とされることにな
る。但し、本実施の形態では、この整流平滑電圧Eiに
対してブースト電圧VBを重畳してブースト平滑電圧EB
が発生するため、共振電圧Vcrはブースト平滑電圧E
Bのレベルに依存するのであるが、それでも共振電圧V
crは、先に図4(a)に示したようにして、最大負荷
電力時で、従来の1800Vから1500V程度にまで
抑えられることになる。従って、本実施の形態において
は、スイッチング素子Q1と並列共振コンデンサCrに
ついては、1500Vの耐圧品を選定すればよいことに
なる。
By increasing the maximum load power as described above, in the present embodiment, the rectifying and smoothing circuit that generates the DC input voltage (rectified and smoothed voltage) adopts the double voltage rectification method to reduce the load power. No need to cover. As a result, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, for example, a configuration of a normal equal-voltage rectifier circuit using a bridge rectifier circuit can be adopted. Thus, for example, in the present embodiment, the rectified smoothed voltage Ei at the time of the AC input voltage VAC = 144 V becomes about 200 V. Resonant voltage V
The cr is generated when the switching element Q1 is turned off by the action of the primary parallel resonance circuit on the rectified smoothed voltage Ei. In the present embodiment, the rectified smoothed voltage Ei is double-voltage rectified as described above. It will be about 1/2 of the time. However, in the present embodiment, the boost smoothed voltage EB is superimposed on the rectified smoothed voltage Ei by superimposing the boosted voltage VB.
Is generated, the resonance voltage Vcr becomes equal to the boost smoothed voltage E.
Although it depends on the level of B, the resonance voltage V
As shown in FIG. 4A, cr can be suppressed from the conventional 1800 V to about 1500 V at the maximum load power as shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, it is sufficient to select a withstand voltage product of 1500 V for the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr.

【0043】更に、上述したようにして二次側において
全波整流回路を設け、二次巻線N2Aの交番電圧が正負の
両期間において整流電流が流れるようにしたことで、本
実施の形態では、二次側の共振電圧V2は正負の両期間
において共に整流平滑電圧Eiと同等のレベルにまで抑
制されることになる。これにより、二次側の全波整流回
路を形成する整流ダイオード(DO1〜D04)としては、
整流平滑電圧Eiのレベルにほぼ対応する耐圧品を選定
すればよいことになる。
Further, as described above, the full-wave rectifier circuit is provided on the secondary side so that the rectified current flows during both the positive and negative periods of the alternating voltage of the secondary winding N2A. , The secondary side resonance voltage V2 is suppressed to the same level as the rectified smoothed voltage Ei in both the positive and negative periods. Thereby, the rectifier diodes (DO1 to D04) forming the secondary-side full-wave rectifier circuit include:
It suffices to select a withstand voltage product substantially corresponding to the level of the rectified smoothing voltage Ei.

【0044】このように、本実施の形態では、スイッチ
ング素子Q1、並列共振コンデンサCr,及び二次側の
全波整流回路を形成する整流ダイオードについて、従来
例に備えられるべきものよりも低耐圧品を用いることが
できるため、素子としてはそれだけ安価となる。このた
め、特にコストアップを考慮することなく、例えばスイ
ッチング素子Q1及び二次側の全波整流回路を形成する
整流ダイオードについて特性の向上されたもの(スイッ
チング素子Q1であれば、飽和電圧VCE(SAT)、蓄積時間
tSTG、下降時間tf、電流増幅率hFE等の特性の良好
なもの、また、整流ダイオードであれば順方向電圧降下
VF、逆回復時間trr等の特性の良好なもの)を選定
することができ、それだけ電力損失の低減が促進される
ことにもなる。つまり、従来よりも低コスト或いはほぼ
同等のコストでありながら電力変換効率の向上を図るこ
とが可能になる。また、電力変換効率の向上により、例
えば従来必要であった放熱板等も不要となる。
As described above, in the present embodiment, the switching element Q1, the parallel resonance capacitor Cr, and the rectifier diode forming the full-wave rectifier circuit on the secondary side have a lower breakdown voltage than those to be provided in the conventional example. Can be used, so that the element becomes less expensive. Therefore, for example, the switching element Q1 and a rectifying diode forming a full-wave rectifier circuit on the secondary side have improved characteristics (for the switching element Q1, the saturation voltage VCE (SAT ), Good characteristics such as accumulation time tSTG, fall time tf, and current amplification factor hFE, and rectifier diodes having good characteristics such as forward voltage drop VF and reverse recovery time trr). Therefore, reduction of power loss is promoted accordingly. That is, it is possible to improve the power conversion efficiency at a lower cost or almost the same cost as the conventional one. Further, by improving the power conversion efficiency, for example, a radiator plate or the like which has been required conventionally becomes unnecessary.

【0045】また、電圧共振形コンバータの構成として
従来例よりも高いスイッチング周波数を設定するように
すれば、上記各種部品の小型・軽量化も図られることに
なる。ここで、実際に対応すべき最大負荷電力に応じ
て、ブースト電圧VBが最適となるように巻線N3を選定
すれば、更なる各種部品の小型・軽量化を実現できる。
更に、電源回路の小型・軽量化の観点からすれば、従来
のように直流入力電圧の生成のために倍電圧整流回路を
備える構成では、それぞれ2組の整流ダイオードと平滑
コンデンサが必要とされたのであるが、本実施の形態で
は、例えば通常のブリッジ整流回路による全波整流回路
とされるため、1組のブロック型の平滑コンデンサとブ
リッジ整流ダイオードを採用することができるので、こ
の点でも、コストの削減及び部品の小型化が図られるも
のである。
If the switching frequency is set higher than that of the prior art as a configuration of the voltage resonance type converter, the above-mentioned various components can be reduced in size and weight. Here, if the winding N3 is selected such that the boost voltage VB is optimized according to the maximum load power to be actually handled, further reduction in size and weight of various components can be realized.
Furthermore, from the viewpoint of reducing the size and weight of the power supply circuit, the conventional configuration including the voltage doubler rectifier circuit for generating the DC input voltage requires two sets of rectifier diodes and a smoothing capacitor. However, in the present embodiment, for example, since a full-wave rectifier circuit using a normal bridge rectifier circuit is used, a set of a block-type smoothing capacitor and a bridge rectifier diode can be employed. The cost and the size of parts can be reduced.

【0046】図5は、本発明の第2の実施の形態として
の電圧共振形スイッチング電源回路の構成例を示す回路
図である。なお、この図において図1と同一部分につい
ては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a voltage resonance type switching power supply circuit according to a second embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG.

【0047】この図に示す電源回路においては、先ず、
スイッチング素子Q1として、バイポーラトランジスタ
(BJT)Q11,Q12、クランプダイオードDD1,DD
2、抵抗R11,R12を図のように接続して形成されるダ
ーリントン回路が備えられる。この場合の、上記ダーリ
ントン回路の接続形態としては、トランジスタQ11のコ
レクタとトランジスタQ12のコレクタを接続し、トラン
ジスタQ11のエミッタをトランジスタQ12のエミッタと
接続し、トランジスタQ12のエミッタをアースに接地し
ている。また、ダンパーダイオードDD1のアノードをト
ランジスタQ11のエミッタと接続し、ダンパーダイオー
ドDD1のカソードを抵抗R11を介してトランジスタQ11
のベースに接続している。ダンパーダイオードDD2のア
ノードは、トランジスタQ12のエミッタに接続され、カ
ソードはトランジスタQ12のコレクタに接続されてい
る。抵抗R12は、トランジスタQ12のベース−エミッタ
間に対して並列に接続されている。このようにして形成
したダーリントン回路においては、トランジスタQ11の
ベースが先の各実施の形態に示したスイッチング素子Q
1のベースと等価となり、トランジスタQ11,Q12のコ
レクタ接点がスイッチング素子Q1のコレクタと等価と
なる。また、トランジスタQ12のエミッタがスイッチン
グ素子Q1のエミッタと等価となる。
In the power supply circuit shown in FIG.
As switching element Q1, bipolar transistors (BJT) Q11 and Q12, clamp diodes DD1 and DD
2. A Darlington circuit formed by connecting the resistors R11 and R12 as shown in the figure is provided. In this case, as the connection mode of the Darlington circuit, the collector of the transistor Q11 is connected to the collector of the transistor Q12, the emitter of the transistor Q11 is connected to the emitter of the transistor Q12, and the emitter of the transistor Q12 is grounded. . Further, the anode of the damper diode DD1 is connected to the emitter of the transistor Q11, and the cathode of the damper diode DD1 is connected to the transistor Q11 via the resistor R11.
Connected to the base. The anode of the damper diode DD2 is connected to the emitter of the transistor Q12, and the cathode is connected to the collector of the transistor Q12. The resistor R12 is connected in parallel between the base and the emitter of the transistor Q12. In the Darlington circuit thus formed, the base of the transistor Q11 is connected to the switching element Q shown in each of the above embodiments.
1 and the collector contacts of the transistors Q11 and Q12 become equivalent to the collector of the switching element Q1. Further, the emitter of the transistor Q12 is equivalent to the emitter of the switching element Q1.

【0048】また、この場合には、スイッチング素子を
自励式により駆動するための自励発振回路は省略され、
代わりに発振・ドライブ回路2を備えた、他励式による
スイッチング駆動が行われる構成を採る。このため、本
実施の形態においては、絶縁コンバータトランスPIT
において巻線N4A,N4Bが設けられる。そして、巻線N
4A,整流ダイオードD1,コンデンサCAから成る半波整
流回路によって+12Vの直流電圧を生成すると共に、
巻線N4B,整流ダイオードD2,コンデンサCBから成る
半波整流回路によって−12Vの直流電圧を生成するよ
うにされる。そして、発振・ドライブ回路22に対して
は、上記+12V及び−12Vの直流電圧が動作電源と
して供給される。
In this case, the self-excited oscillation circuit for driving the switching element in a self-excited manner is omitted.
Instead, a configuration in which the oscillation / drive circuit 2 is provided and switching driving by separately excited is performed is employed. For this reason, in the present embodiment, the isolated converter transformer PIT
Are provided with windings N4A and N4B. And winding N
A DC voltage of +12 V is generated by a half-wave rectifier circuit including 4A, rectifier diode D1, and capacitor CA.
A DC voltage of -12 V is generated by a half-wave rectifier circuit composed of a winding N4B, a rectifier diode D2, and a capacitor CB. The DC voltage of +12 V and −12 V is supplied to the oscillation / drive circuit 22 as an operation power supply.

【0049】発振・ドライブ回路2は、起動抵抗RSに
より起動されるようになっており、所要のスイッチング
周波数fs(例えばfs=100KHz)を有する周期
の発振信号を生成する。そして、+12V/−12Vの
動作電源を利用することで、上記発振信号をスイッチン
グ周期ごとに正(オン)/負(オフ)となるスイッチン
グ駆動電流に変換してスイッチング素子Q1のベース端
子に出力する。これによりスイッチング素子Q1は所要
のスイッチング周波数でもってスイッチング動作を行う
ように駆動される。本実施の形態のように、スイッチン
グ素子Q1についてダーリントン回路を採用した場合に
は、例えばスイッチング素子Q1が1石のバイポーラト
ランジスタとされる場合よりも更に高い電力変換効率が
得られることになる。
The oscillation / drive circuit 2 is activated by an activation resistor RS, and generates an oscillation signal having a cycle having a required switching frequency fs (for example, fs = 100 KHz). Then, by using an operating power supply of +12 V / −12 V, the oscillation signal is converted into a positive (on) / negative (off) switching drive current for each switching cycle and output to the base terminal of the switching element Q 1. . As a result, the switching element Q1 is driven to perform a switching operation at a required switching frequency. When a Darlington circuit is employed for the switching element Q1 as in the present embodiment, higher power conversion efficiency can be obtained than when the switching element Q1 is a single bipolar transistor, for example.

【0050】また、図5に示す回路では、直交型制御ト
ランスPRTの被制御巻線NRは、巻線N3に対して並列
に接続された形態によりブースト回路内に設けられる構
成を採っている。この接続形態の場合、ブースト回路内
に流れるべき電流I2は、被制御巻線NRと巻線N3の各
インダクタンスLR,L3の比に従って分流するが、図5
に示す回路構成のブースト回路により得られるブースト
平滑電圧EBも、第1の実施の形態の場合と同様、被制
御巻線NRインダクタンスLRに応じて安定化されるもの
であり、また、スイッチングによる共振パルスのパルス
幅制御(スイッチング素子のオン/オフタイミング制
御)動作も得られるものである。
The circuit shown in FIG. 5 employs a configuration in which the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT is provided in the boost circuit by being connected in parallel with the winding N3. In this connection configuration, the current I2 to flow in the boost circuit is shunted according to the ratio between the inductances LR and L3 of the controlled winding NR and the winding N3.
The boost smoothing voltage EB obtained by the boost circuit having the circuit configuration shown in FIG. 7 is also stabilized in accordance with the controlled winding NR inductance LR, as in the first embodiment. The pulse width control (switching element on / off timing control) operation can also be obtained.

【0051】図6は、本実施の形態の変形例としての構
成を示している。なお、この図においては絶縁コンバー
タトランスPRT及び二次側の回路のみを抜き出して示
しており、他の部分の構成は、図1又は図5と同様とさ
れる。図6においては、二次側の直流出力電圧EOを得
るための整流回路として、全波倍電圧整流方式が採られ
ている。つまり、二次巻線N2Aに対して、2本の平滑コ
ンデンサCO11,CO12と、整流ダイオードDO1,DO2に
より形成される倍電圧整流回路を設けるようにされる。
この回路においては、二次巻線N2Aに得られる交番電圧
が正の期間は二次巻線N2A→整流ダイオードDO1→平滑
コンデンサCO11→二次巻線N2Aの経路により整流電流
が流れて平滑コンデンサCO11に充電を行う。また、二
次巻線N2Aに得られる交番電圧が負の期間は二次巻線N
2A→平滑コンデンサCO12→整流ダイオードDO2→二次
巻線N2Aの経路により整流電流が流れて平滑コンデンサ
CO12に充電を行う。そして、この動作が1周期ごとに
繰り返される。この動作によって、平滑コンデンサCO1
1、CO12には、それぞれ二次巻線N2Aに得られる電圧レ
ベルに対応する直流電圧レベルが得られる。従って、直
列接続された平滑コンデンサCO11−CO12の両端には、
二次巻線N2Aに得られる電圧レベルの2倍に対応する直
流電圧が得られ、この直流電圧が直流出力電圧EOとな
る。このような構成では、例えば先に示した第1及び第
2の実施の形態の電源回路における直流出力電圧EO1と
同等レベルの直流出力電圧EOを得ようとすれば、二次
巻線N2Aの巻数は少なくて済み、例えば第1及び第2の
実施の形態における二次巻線N2の巻数の1/2程度
(図にN2A=N2/2として示す)とすることができ
る。なお、図示しないが二次側直流出力電圧を得るの
に、ブリッジ整流回路による全波整流回路を備えてもよ
いものである。
FIG. 6 shows a configuration as a modification of the present embodiment. In this figure, only the isolated converter transformer PRT and the circuit on the secondary side are extracted and shown, and the configuration of the other parts is the same as that of FIG. 1 or FIG. In FIG. 6, a full-wave voltage rectification system is employed as a rectifier circuit for obtaining a DC output voltage EO on the secondary side. That is, a voltage doubler rectifier circuit formed by two smoothing capacitors CO11 and CO12 and rectifier diodes DO1 and DO2 is provided for the secondary winding N2A.
In this circuit, during the period in which the alternating voltage obtained in the secondary winding N2A is positive, a rectified current flows through the route of the secondary winding N2A → the rectifier diode DO1 → the smoothing capacitor CO11 → the secondary winding N2A, and the smoothing capacitor CO11. Charge the battery. In addition, during the period when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2A is negative, the secondary winding N
A rectified current flows through the path of 2A → smoothing capacitor CO12 → rectifier diode DO2 → secondary winding N2A to charge the smoothing capacitor CO12. This operation is repeated every cycle. By this operation, the smoothing capacitor CO1
1, a DC voltage level corresponding to the voltage level obtained at the secondary winding N2A is obtained at CO12. Therefore, both ends of the series-connected smoothing capacitors CO11-CO12 are
A DC voltage corresponding to twice the voltage level obtained at the secondary winding N2A is obtained, and this DC voltage becomes the DC output voltage EO. In such a configuration, for example, in order to obtain a DC output voltage EO of the same level as the DC output voltage EO1 in the power supply circuits of the first and second embodiments described above, the number of turns of the secondary winding N2A Can be reduced, for example, to about 1/2 of the number of turns of the secondary winding N2 in the first and second embodiments (shown as N2A = N2 / 2 in the figure). Although not shown, a full-wave rectifier circuit using a bridge rectifier circuit may be provided to obtain a secondary-side DC output voltage.

【0052】これまでの実施の形態の説明においては、
スイッチング素子Q1として、1石のバイポーラトラン
ジスタ(BJT)、或いは2本のバイポーラトランジス
タを備えたダーリントン回路を採用した場合を例に挙げ
ていたが、本発明の実施の形態としては、以降示すよう
なスイッチング素子をスイッチング素子Q1に代えて採
用することも可能である。
In the description of the embodiments above,
The case where a single bipolar transistor (BJT) or a Darlington circuit having two bipolar transistors is employed as the switching element Q1 has been described as an example, but the embodiment of the present invention will be described below. The switching element can be employed instead of the switching element Q1.

【0053】図7には、スイッチング素子Q1に代え
て、MOS−FET(MOS型電界効果トランジスタ;
金属酸化膜半導体)を使用した例が示されている。MO
S−FETを用いる場合、ドレイン−ソース間に対し
て、スイッチングオフ時の期間電流の経路を形成するた
めのツェナーダイオードZDが図に示す方向により並列
に接続される。つまり、アノードがMOS−FETのソ
ースと接続され、カソードがツェナーダイオードZDの
ドレインと接続される。この場合、先の実施の形態に示
したスイッチング素子Q1のベース、コレクタ、エミッ
タは、それぞれ、MOS−FETのゲート、ドレイン、
ソースに置き換わることになる。
FIG. 7 shows a MOS-FET (MOS type field effect transistor) instead of the switching element Q1.
An example using a metal oxide semiconductor is shown. MO
When an S-FET is used, a Zener diode ZD for forming a current path during the switching-off period is connected in parallel in the direction shown in the drawing between the drain and the source. That is, the anode is connected to the source of the MOS-FET, and the cathode is connected to the drain of the Zener diode ZD. In this case, the base, the collector, and the emitter of the switching element Q1 shown in the above embodiment are respectively the gate, the drain, and the MOS-FET.
Will be replaced by the source.

【0054】図8は、スイッチング素子Q1に代えて、
IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を使用
した例が示されている。IGBTのコレクタ−エミッタ
間に対しては、スイッチングオフ時の期間電流の経路を
形成するためのダイオードDが並列に接続される。ここ
では、ダイオードDのアノード、カソードはそれぞれI
GBTのコレクタ,エミッタに対して接続されている。
この回路では、先の各実施の形態に示したスイッチング
素子Q1のベース、コレクタ、エミッタは、それぞれ、
IGBTのゲート、コレクタ、エミッタに置き換わる。
FIG. 8 shows that the switching element Q1 is replaced with
An example using an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is shown. A diode D for forming a current path during switching off is connected in parallel between the collector and the emitter of the IGBT. Here, the anode and cathode of the diode D are I
It is connected to the collector and emitter of the GBT.
In this circuit, the base, collector and emitter of the switching element Q1 shown in each of the above embodiments are respectively
Replaced by the gate, collector and emitter of the IGBT.

【0055】図9は、スイッチング素子Q1に代えて、
SIT(静電誘導サイリスタ)を使用した例が示されて
いる。このSITのコレクタ−エミッタ間に対しても、
スイッチングオフ時の期間電流の経路を形成するための
ダイオードDが並列に接続され、ダイオードDのアノー
ド、カソードがそれぞれSITのカソード,アノードに
対して接続される。この回路では、先の各実施の形態に
示したスイッチング素子Q1のベース、コレクタ、エミ
ッタは、それぞれ、SITのゲート、アノード、カソー
ドに置き換わる。
FIG. 9 shows an example in which the switching element Q1 is replaced by
An example using an SIT (static induction thyristor) is shown. Even between the collector and emitter of this SIT,
A diode D for forming a current path during switching off is connected in parallel, and an anode and a cathode of the diode D are connected to a cathode and an anode of the SIT, respectively. In this circuit, the base, collector and emitter of the switching element Q1 shown in each of the above embodiments are replaced with the gate, anode and cathode of the SIT, respectively.

【0056】上記図7〜図9に示す何れの構成を採った
場合にも、本実施の形態では更なる高効率化を図ること
が可能になる。なお、図7〜図9に示す構成を採る場
合、ここでは図示しないが、実際にスイッチング素子Q
1に代えて採られるべき構成に適合するようにして、そ
の駆動回路の構成が変更されるものである。また、実施
の形態として上記各図に示した構成の細部は、実際の使
用条件等に応じて変更されて構わない。
In this embodiment, even if any of the configurations shown in FIGS. 7 to 9 is employed, it is possible to further increase the efficiency. In the case where the configuration shown in FIGS. 7 to 9 is employed, although not shown here, the switching element Q
The configuration of the drive circuit is changed to conform to the configuration to be adopted instead of 1. Further, the details of the configuration shown in each of the above-described embodiments may be changed in accordance with actual use conditions and the like.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、例えば交
流入力電圧AC100V系で150W以上の比較的高負
荷の条件に対応する電圧共振形スイッチング電源回路と
して、整流平滑電圧に対してブースト電圧を重畳してブ
ースト平滑電圧を得るためのブースト回路(ブースト手
段)が設けられ、これによって、対応可能な最大負荷電
力は、例えば倍電圧整流回路により交流入力電圧レベル
の2倍に対応する整流平滑電圧を得る構成の場合とほぼ
同等となるようにされる。更にこの上で、絶縁コンバー
タトランスを疎結合とすることで、一次巻線と二次巻線
の相互インダクタンスが互いに逆極性となる動作モード
(+M/−M)が得られるようにしている。このうえ
で、二次側においては全波整流回路を備えることで、二
次巻線に得られる交番電圧から二次側直流出力電圧を得
るようにされる。つまり、二次側において全波整流回路
により負荷に電力供給をする結果、本発明では従来のよ
うに半波整流回路により二次側直流出力電圧を得る場合
よりも、対応可能な最大負荷電力を向上させることが可
能になる。そしてこれに伴い、一次側は倍電圧整流回路
ではなく、通常の全波整流回路により交流入力電圧レベ
ルに対応するレベルの整流平滑電圧を入力するように構
成しても、充分に上記した条件に対応することができる
ことになる。
As described above, the present invention provides, as a voltage resonance type switching power supply circuit corresponding to a relatively high load condition of, for example, 150 W or more in an AC input voltage AC 100 V system, a boost voltage for a rectified smoothed voltage. A boost circuit (boost means) for superimposing and obtaining a boosted smoothed voltage is provided, so that the maximum load power that can be handled is, for example, a rectified smoothed voltage corresponding to twice the AC input voltage level by a voltage doubler rectifier circuit. Is substantially equal to the case of Furthermore, by making the insulating converter transformer loosely coupled, an operation mode (+ M / -M) in which the mutual inductances of the primary winding and the secondary winding have opposite polarities is obtained. In addition, by providing the full-wave rectifier circuit on the secondary side, the secondary-side DC output voltage is obtained from the alternating voltage obtained in the secondary winding. That is, as a result of supplying power to the load by the full-wave rectifier circuit on the secondary side, in the present invention, the maximum load power that can be handled is smaller than in the conventional case where the secondary-side DC output voltage is obtained by the half-wave rectifier circuit. Can be improved. Along with this, the primary side is not a voltage doubler rectifier circuit, but a full-wave rectifier circuit is used to input a rectified smoothed voltage at a level corresponding to the AC input voltage level. It will be able to respond.

【0058】例えば従来においては、上記の条件に対応
する場合には、倍電圧整流回路により交流入力電圧レベ
ルの2倍に対応する整流平滑電圧を得る必要があり、こ
のため、スイッチング素子や一次側の並列共振コンデン
サには、整流平滑電圧レベルに応じて発生するスイッチ
ング電圧に応じた耐圧品を選定する必要があった。ま
た、従来においては、二次側において半波整流回路によ
り直流出力電圧を生成するようにしていたことで、整流
ダイオードの非導通期間において整流平滑電圧の2.5
倍〜3.5倍程度の電圧が印加されるため、この電圧レ
ベルに応じた耐圧品を選定していた。
For example, conventionally, when the above conditions are satisfied, it is necessary to obtain a rectified smoothed voltage corresponding to twice the AC input voltage level by a voltage doubler rectifier circuit. It is necessary to select a withstand voltage product corresponding to the switching voltage generated according to the rectified smoothing voltage level for the parallel resonance capacitor. In the related art, a DC output voltage is generated by a half-wave rectifier circuit on the secondary side.
Since a voltage about twice to 3.5 times is applied, a withstand voltage product corresponding to this voltage level has been selected.

【0059】これに対して本発明では、整流平滑電圧レ
ベルに依存するスイッチング電圧が従来の1/2となる
ことから、スイッチング素子や一次側の共振コンデンサ
について、従来よりも遙かに耐圧の低い部品素子を用い
ることができる。また、二次側においては、並列共振回
路を形成する二次巻線に得られる交番電圧(共振電圧)
を全波整流回路により整流して直流出力電圧を得るよう
にしている。この結果、対応可能な最大負荷電力を増加
させた上で、整流ダイオードに印加される電圧は整流平
滑電圧レベルとほぼ同等に抑制されるため、二次側の整
流ダイオードについても従来より耐圧の低いものを選定
することができる。これによって、先ずスイッチング素
子、一次側の並列共振コンデンサ、及び二次側整流ダイ
オード等にかかるコストを削減することができる。ま
た、スイッチング素子及び二次側整流ダイオードの特性
の向上したものを選定すれば、電力変換効率の向上が図
られることになる。また、スイッチング素子の特性が向
上されればスイッチング周波数を高くすることが容易と
なるので、スイッチング周波数を高くすればスイッチン
グ素子周辺の回路部品の小型・軽量化を図ることも可能
になるものである。また、商用交流電源から整流平滑電
圧を得る回路が通常の全波整流回路とされたことで、例
えば通常の1組のブロック型の平滑コンデンサとブリッ
ジ整流ダイオードを採用することができるので、この点
でも、コストの削減及び回路規模の縮小が図られる。
On the other hand, in the present invention, since the switching voltage depending on the rectified smoothing voltage level is 1 / of the conventional one, the switching element and the resonance capacitor on the primary side have much lower withstand voltage than the conventional one. Component elements can be used. On the secondary side, an alternating voltage (resonance voltage) obtained in a secondary winding forming a parallel resonance circuit
Is rectified by a full-wave rectifier circuit to obtain a DC output voltage. As a result, after increasing the maximum load power that can be handled, the voltage applied to the rectifier diode is suppressed to approximately the same level as the rectification smoothed voltage level. Things can be selected. As a result, it is possible to reduce costs for the switching element, the primary-side parallel resonance capacitor, the secondary-side rectifier diode, and the like. In addition, if the switching element and the secondary rectifier diode having improved characteristics are selected, the power conversion efficiency can be improved. Further, if the characteristics of the switching element are improved, it becomes easy to increase the switching frequency. Therefore, if the switching frequency is increased, it is possible to reduce the size and weight of circuit components around the switching element. . Further, since a circuit for obtaining a rectified smoothed voltage from a commercial AC power supply is a normal full-wave rectifier circuit, for example, a normal set of a block-type smoothing capacitor and a bridge rectifier diode can be employed. However, cost and circuit scale can be reduced.

【0060】また、本発明としては、ブースト回路に対
して直交型制御トランスの被制御巻線を挿入すること
で、この被制御巻線のインダクタンスの変化によりスイ
ッチング素子のオン期間(即ち、共振電圧のパルス幅)
を可変制御して二次側出力電圧の定電圧制御を行うよう
に動作する一方で、ブースト平滑電圧も一定となるよう
に制御されるが、このような定電圧制御動作の併用によ
って、本発明では制御感度が向上し、定電圧制御範囲の
拡大及び直流出力電圧のリップル成分の低減効果が得ら
れる。また、例えば最小負荷電力の拡大を図ることも可
能になる。また、ブースト回路が設けられた上で、イン
ダクタンス制御方式としての動作であるスイッチング動
作のオン/オフ期間の制御が行われることで、最小負荷
電力の拡大を図ることが可能になる。このため、例えば
従来のように被制御巻線が一次側の並列共振回路に挿入
される場合よりも、本発明では、被制御巻線に流すべき
電流を低減させることが可能になる。これによって、直
交型制御トランスの小型化を図ることが可能とされる。
そして、上記ブースト回路は、ブースト用巻線と、被制
御巻線と、ブースト用の整流ダイオードを直列に接続し
た直列接続回路と、この直列接続回路の整流出力を充電
してブースト電圧を得るブースト用の平滑コンデンサと
から成る簡易な回路により形成される。また、ブースト
用の平滑コンデンサについては、倍電圧整流方式ではな
く、通常の全波整流方式によって整流平滑電圧(直流入
力電圧)を得るようにしたことに伴い、例えば100V
程度の耐圧品を選定すればよく、安価で小型のものを採
用することができる。
According to the present invention, the controlled winding of the orthogonal control transformer is inserted into the boost circuit, and the on-period of the switching element (ie, the resonance voltage) is changed due to the change in the inductance of the controlled winding. Pulse width)
Is variably controlled to perform constant voltage control of the secondary side output voltage, while the boost smoothing voltage is also controlled to be constant. Thus, the control sensitivity is improved, and the effect of expanding the constant voltage control range and reducing the ripple component of the DC output voltage is obtained. Also, for example, it is possible to increase the minimum load power. In addition, since the on / off period of the switching operation, which is an operation as an inductance control method, is controlled after the boost circuit is provided, it is possible to increase the minimum load power. For this reason, in the present invention, it is possible to reduce the current to be passed through the controlled winding, for example, as compared with the conventional case where the controlled winding is inserted into the primary side parallel resonance circuit. This makes it possible to reduce the size of the orthogonal control transformer.
The boost circuit includes a boost winding, a controlled winding, and a series connection circuit in which a boost rectifier diode is connected in series, and a boost that obtains a boost voltage by charging a rectified output of the series connection circuit. And a smoothing capacitor. Further, as for the boosting smoothing capacitor, a rectified smoothed voltage (DC input voltage) is obtained by a normal full-wave rectification method instead of a voltage doubler rectification method.
An inexpensive and small-sized product can be adopted as long as a pressure-resistant product of a sufficient level can be selected.

【0061】更に、本発明として、二次側に設けられる
整流回路については、ブリッジ整流回路による全波整流
回路、センタータップ方式の全波整流回路、更には倍電
圧全波整流回路などを採用することが可能であり、回路
形態としては相応の自由度を有するが、特に倍電圧全波
整流回路を採用した場合には、二次巻線の巻数を従来の
1/2程度にまで少なくすることも可能になる。
Further, as the present invention, as the rectifier circuit provided on the secondary side, a full-wave rectifier circuit using a bridge rectifier circuit, a full-wave rectifier circuit of a center tap system, and a double voltage full-wave rectifier circuit are used. Although it is possible to have a certain degree of freedom as a circuit form, the number of turns of the secondary winding should be reduced to about 1/2 of the conventional one, especially when a voltage doubler full-wave rectifier circuit is adopted. Also becomes possible.

【0062】また、スイッチング手段としては、バイポ
ーラトランジスタを備えて形成されるダーリントン回
路、又はMOS型電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ、又は静電誘導サイリスタにより
構成することが可能であり、この場合には、例えば1石
のバイポーラトランジスタにより上記スイッチング手段
を形成する場合よりも、更に電力変換効率を向上させる
ことが可能となる。
The switching means can be constituted by a Darlington circuit formed with a bipolar transistor, or a MOS type field effect transistor, an insulated gate bipolar transistor, or an electrostatic induction thyristor. For example, the power conversion efficiency can be further improved as compared with the case where the switching means is formed by a single bipolar transistor.

【0063】このように本発明では、電圧共振形コンバ
ータを備えた電源回路の低コスト化、小型軽量化、及び
電力変換効率の向上が促進されるものである。
As described above, according to the present invention, the cost, size, and weight of the power supply circuit having the voltage resonance type converter and the improvement of the power conversion efficiency are promoted.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の電源回路の構成例
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態の電源回路の絶縁コンバータトラ
ンスの構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an insulating converter transformer of the power supply circuit according to the present embodiment.

【図3】交流入力電圧と直流入力電圧(整流平滑電圧、
ブースト平滑電圧)との関係を示す説明図である。
FIG. 3 shows an AC input voltage and a DC input voltage (rectified smoothed voltage,
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship with a boost smoothed voltage.

【図4】第1の実施の形態の電源回路の要部の動作を示
す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram illustrating an operation of a main part of the power supply circuit according to the first embodiment.

【図5】本発明の第2の実施の形態の電源回路の構成例
を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態の変形例としての構成を示
す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration as a modification of the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態の変形例としての構成を示
す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration as a modification of the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態の変形例としての構成を示
す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration as a modification of the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態の変形例としての構成を示
す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration as a modification of the embodiment of the present invention.

【図10】従来例としての電源回路の構成を示す回路図
である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a conventional example.

【図11】従来例としての電源回路の構成を示す回路図
である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a conventional example.

【図12】従来例としての電源回路の絶縁コンバータト
ランスの構成を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an insulating converter transformer of a power supply circuit as a conventional example.

【図13】相互インダクタンスが+M/−Mの場合の各
動作を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / −M.

【図14】従来例としての電源回路に備えられる直交型
制御トランスの構成を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of an orthogonal control transformer provided in a power supply circuit as a conventional example.

【図15】図10及び図11に示す電源回路の要部の動
作を示す波形図である。
FIG. 15 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit shown in FIGS. 10 and 11;

【図16】図10及び図11に示す電源回路における定
電圧制御系のインダクタンス重畳特性を示す説明図であ
る。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing inductance superposition characteristics of a constant voltage control system in the power supply circuits shown in FIGS. 10 and 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路、2 発振回路、3 ドライブ回路、C
i,CiB 平滑コンデンサ、Cr 並列共振コンデン
サ、C2 (二次側)並列共振コンデンサ、Di,DO
ブリッジ整流回路、DO1,DO2,DO3,DO4 整流ダイ
オード、PIT絶縁コンバータトランス、N1 一次巻
線、N2,N2A 二次巻線、PRT 直交型制御トラン
ス、NC 制御巻線、NR 被制御巻線、Q1 スイッチ
ング素子、DBブースト用ダイオード、N3 (ブースト
用)巻線
1 control circuit, 2 oscillation circuit, 3 drive circuit, C
i, CiB smoothing capacitor, Cr parallel resonance capacitor, C2 (secondary side) parallel resonance capacitor, Di, DO
Bridge rectifier circuit, DO1, DO2, DO3, DO4 rectifier diode, PIT isolated converter transformer, N1 primary winding, N2, N2A secondary winding, PRT orthogonal control transformer, NC control winding, NR controlled winding, Q1 Switching element, diode for DB boost, N3 (for boost) winding

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 全波整流によって、入力された商用交流
電源レベルに対応するレベルの整流平滑電圧を生成する
整流平滑手段と、 疎結合とされる所要の結合係数が得られるようにギャッ
プが形成され、一次側出力を二次側に伝送するために設
けられる絶縁コンバータトランスと、 上記整流平滑手段より出力される整流平滑電圧を断続し
て上記絶縁コンバータトランスの一次巻線に出力するよ
うにされたスイッチング手段と、 少なくとも、上記絶縁コンバータトランスの一次巻線を
含むインダクタンス成分と共振コンデンサのキャパシタ
ンスによって形成されて、上記スイッチング手段の動作
を電圧共振形とする一次側共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線のインダクタン
ス成分と、二次側並列共振コンデンサのキャパシタンス
とによって二次側において形成される二次側共振回路
と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に得られる交番
電圧を入力し、全波整流によって二次側直流出力電圧を
得る直流出力電圧生成手段と、 上記一次側共振回路のインダクタンス成分として機能す
るようにして設けられる被制御巻線と、該被制御巻線と
その巻回方向が直交するようにされた制御巻線とが巻装
される直交型制御トランスを備え、上記直流出力電圧の
レベルに応じて可変の制御電流を上記制御巻線に流して
上記被制御巻線のインダクタンスを変化させることで、
二次側直流出力電圧に対する定電圧制御を行うよう構成
された定電圧制御手段と、 上記整流平滑電圧に対して、上記スイッチング手段のス
イッチング出力を利用して生成したブースト電圧を重畳
して、ブースト整流平滑電圧を得るようにされていると
共に、上記被制御巻線を含むことにより、この被制御巻
線のインダクタンスの変化によって上記ブースト整流平
滑電圧を一定となるように制御可能な構成をとるブース
ト手段とを備え、 上記ブースト手段は、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線を巻き上げるよ
うにして形成されてスイッチング出力を得るブースト用
巻線と、上記ブースト用巻線に得られる交番電圧を整流
するブースト用整流ダイオードとを直列接続して形成さ
れる直列接続回路と、上記ブースト用巻線に対して直列
又は並列に接続される上記被制御巻線と、上記直列接続
回路により得られる整流出力が充電されることでその両
端にブースト電圧を発生するように設けられるブースト
用平滑コンデンサとが備えられ、上記ブースト用平滑コ
ンデンサの負極側を上記整流平滑手段を形成する平滑コ
ンデンサの正極側に対して接続することで形成される、 ことを特徴とする電圧共振形スイッチング電源回路。
1. A rectifying / smoothing means for generating a rectified / smoothed voltage having a level corresponding to an input commercial AC power supply level by full-wave rectification, and a gap formed so as to obtain a required coupling coefficient which is loosely coupled. An insulating converter transformer provided for transmitting a primary output to a secondary side; and a rectifying and smoothing voltage output from the rectifying and smoothing means being intermittently output to a primary winding of the insulating converter transformer. Switching means, at least a primary-side resonance circuit formed by an inductance component including a primary winding of the insulated converter transformer and a capacitance of a resonance capacitor to make the operation of the switching means a voltage resonance type; and Of the secondary winding and the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor And a secondary-side resonance circuit formed on the secondary side, and an alternating voltage obtained in a secondary winding of the insulating converter transformer, and a DC output voltage generation for obtaining a secondary-side DC output voltage by full-wave rectification. Means, a controlled winding provided so as to function as an inductance component of the primary side resonance circuit, and a control winding whose winding direction is orthogonal to the controlled winding. An orthogonal control transformer having a variable control current flowing through the control winding according to the level of the DC output voltage to change the inductance of the controlled winding.
Constant voltage control means configured to perform constant voltage control on the secondary side DC output voltage; and superimposing a boost voltage generated using the switching output of the switching means on the rectified smoothed voltage, thereby boosting A boost configured to obtain a rectified smoothed voltage and including the above-described controlled winding, so as to be configured to be able to control the boost rectified smoothed voltage to be constant by a change in inductance of the controlled winding. Means, wherein the boost means is formed by winding up a primary winding of the insulated converter transformer to obtain a switching output, and a boost for rectifying an alternating voltage obtained in the boost winding. And a series connection circuit formed by connecting a rectifier diode in series with the boost winding. The controlled winding connected to a column, and a boosting smoothing capacitor provided so as to generate a boost voltage at both ends thereof by charging a rectified output obtained by the series connection circuit, A voltage resonance type switching power supply circuit formed by connecting a negative electrode side of a smoothing capacitor for use to a positive electrode side of a smoothing capacitor forming the rectifying / smoothing means.
【請求項2】 上記直流出力電圧生成手段は、ブリッジ
整流回路を備えた全波整流回路として構成されることを
特徴とする請求項1に記載の電圧共振形スイッチング電
源回路。
2. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said DC output voltage generation means is configured as a full-wave rectification circuit having a bridge rectification circuit.
【請求項3】 上記直流出力電圧生成手段は、センター
タップ全波整流方式による整流回路を備えて構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の電圧共振形スイッチ
ング電源回路。
3. The voltage-resonant switching power supply circuit according to claim 1, wherein said DC output voltage generating means is provided with a rectifier circuit based on a center tap full-wave rectification method.
【請求項4】 上記直流出力電圧生成手段は、倍電圧全
波整流回路を備えて構成されることを特徴とする請求項
1に記載の電圧共振形スイッチング電源回路。
4. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said DC output voltage generation means includes a voltage doubler full-wave rectifier circuit.
【請求項5】 上記スイッチング手段は、バイポーラト
ランジスタを備えて形成されるダーリントン回路とされ
ていることを特徴とする請求項1に記載の電圧共振形ス
イッチング電源回路。
5. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means is a Darlington circuit formed with a bipolar transistor.
【請求項6】 上記スイッチング手段は、MOS型電界
効果トランジスタとされていることを特徴とする請求項
1に記載の電圧共振形スイッチング電源回路。
6. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means is a MOS field effect transistor.
【請求項7】 上記スイッチング手段は、絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタとされていることを特徴とする請
求項1に記載の電圧共振形スイッチング電源回路。
7. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means is an insulated gate bipolar transistor.
【請求項8】 上記スイッチング手段は、静電誘導サイ
リスタとされていることを特徴とする請求項1に記載の
電圧共振形スイッチング電源回路。
8. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means is an electrostatic induction thyristor.
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