JP2000125559A - Voltage-resonance type switching power supply circuit - Google Patents

Voltage-resonance type switching power supply circuit

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JP2000125559A
JP2000125559A JP10292416A JP29241698A JP2000125559A JP 2000125559 A JP2000125559 A JP 2000125559A JP 10292416 A JP10292416 A JP 10292416A JP 29241698 A JP29241698 A JP 29241698A JP 2000125559 A JP2000125559 A JP 2000125559A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize and make light the circuit of a voltage-resonance-type switching power supply circuit and to reduce cost. SOLUTION: A parallel resonance capacitor Cr is connected between the collector of a switching element Q1 and an Ei line, thus reducing a resonance voltage Vcr and hence forming a parallel resonance capacitor Cr from two series connections. Also, by connecting a secondary side parallel resonance capacitor C2, in parallel with a secondary side rectification diode, radiation noise generated at the inverse recovery time of a rectifying diode is absorbed.

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7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. 7 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ダンピング抵抗RB ,インダクタ
LB,共振コンデンサCB,駆動巻線NB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、自励発振用の共
振回路内において、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PIT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-oscillation resonance circuit including a damping resistor RB, an inductor LB, a resonance capacitor CB, and a drive winding NB 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
Transformer), so that the required inductance for setting the switching frequency can be obtained together with the inductor LB in the resonance circuit for self-excited oscillation. 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 switching element Q1 is connected to one end of primary winding N1 of insulating converter transformer PIT, 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 a voltage based on its own capacitance and a combined inductance (L1 + LR) obtained by connecting a primary winding N1 of an isolated converter transformer PIT described later and a controlled winding NR of a quadrature control transformer PRT (Power Regulating Transformer) in series. A parallel resonant circuit of the resonant 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】また、並列共振コンデンサCrは、実際に
は、例えば高周波電流に対して低損失のポリプロピレン
フィルムコンデンサによる、2本のコンデンサCrA,
CrBを直列接続するようにしたうえで、1組のパッケ
ージ部品として構成されるのであるが、この理由につい
ては後述する。
In practice, the parallel resonance capacitor Cr is actually composed of two capacitors CrA, made of a polypropylene film capacitor having a low loss with respect to a high-frequency current.
The CrBs are connected in series and are configured as a set of package components. The reason for this will be described later.

【0008】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.

【0009】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。この際、上記のようにして二次側並列共振コンデ
ンサC2 が設けられて共振回路が形成されていること
で、その共振作用によって、二次側に流れる電流量は増
加するように動作する。これにより、対応可能な最大負
荷電力の増加が図られるものである。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, respectively. At this time, since the resonance circuit is formed by providing the secondary side parallel resonance capacitor C2 as described above, the resonance operation causes the amount of current flowing to the secondary side to increase. As a result, the maximum load power that can be handled is increased. 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.

【0010】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.

【0011】直交型制御トランスPRTは、制御巻線N
Cに対して、その巻回方向が直交するようにして被制御
巻線NRが巻装され、また、コアの磁脚の所要の部分に
対してギャップ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。
The orthogonal control transformer PRT has a control winding N
The controlled winding NR is wound so that its winding direction is orthogonal to C, and a gap G is formed in a required portion of the core magnetic leg to form a saturable reactor. It is configured as follows.

【0012】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
電流を所要の範囲で変化させる。これにより、直交型制
御トランスPRTにおいては、被制御巻線NR のインダ
クタンスLR が所定の範囲で変化するように動作する。
For example, when the DC output voltage EO2 on the secondary side fluctuates with the fluctuation of the AC input voltage VAC or the minimum load power, the control circuit 1 changes the control current flowing through the control winding NC within a required range. Let it. Thus, the orthogonal control transformer PRT operates so that the inductance LR of the controlled winding NR changes within a predetermined range.

【0013】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 type switching operation as described above, the parallel resonance circuit NR is controlled with respect to 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.

【0014】また、図7に示す構成の電源回路を、例え
ば欧州などのAC200V系の地域に対応させるのであ
れば、整流平滑電圧を生成する整流回路について、倍電
圧整流回路に代えて、例えばブリッジ整流回路による全
波整流回路を備え、交流入力電圧VACの等倍に対応する
整流平滑電圧が生成されるように構成すればよい。
If the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 7 is adapted to an AC 200 V area such as Europe, for example, a rectifier circuit for generating a rectified smoothed voltage may be replaced with a bridge voltage rectifier circuit instead of a doubler rectifier circuit. A full-wave rectifier circuit including a rectifier circuit may be provided to generate a rectified smoothed voltage corresponding to an equal multiple of the AC input voltage VAC.

【0015】ここで、図8に上記図7に示す構成による
電源回路の、交流入力電圧VAC=144V,整流平滑電
圧(直流入力電圧)Ei=400Vで負荷が短絡状態と
なった場合のスイッチング周期での要部の動作波形を示
す。
FIG. 8 shows the switching cycle of the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 7 when the load is short-circuited at an AC input voltage VAC = 144 V, a rectified smoothed voltage (DC input voltage) Ei = 400 V. 5 shows the operation waveforms of the main parts in FIG.

【0016】この条件では、一次側の並列共振回路とし
て、並列共振コンデンサCrのキャパシタンスと、一次
巻線N1のインダクタンスL1と、その可変が被制御状態
となる被制御巻線NRのインダクタンスLRの作用によっ
て、安定的な電圧共振形のスイッチング動作が得られ
る。このため、スイッチング素子Q1//並列共振コン
デンサCrの並列接続回路の両端には、上記並列共振回
路の共振作用によって、図8(a)に示すように、スイ
ッチング素子Q1がオフの期間に正弦波状のパルスとな
る共振電圧Vcrが得られる。この共振電圧Vcrは、
1800V程度のピークレベルとなる。また、このスイ
ッチング素子Q1がオフの期間には、図8(b)に示す
ようにして、並列共振コンデンサCrに対して共振電流
Icrが流れる。また、二次側においては、二次側並列
共振コンデンサC2の両端電圧(共振電圧)VC2は、図
8(c)に示すように、整流ダイオードDO1,DO2が導
通している期間は直流出力電圧EO(EO1,EO2)のレ
ベルとなり、整流ダイオードDO1,DO2が非導通の期間
は二次側並列共振回路の共振動作によって正弦波状の2
85Vのピークレベルが得られる波形となる。このた
め、共振電圧VC2のPeak ToPeakレベルは、直流出力電
圧EOが135V程度であるとすれば、420Vp−p
程度となる。また、二次側並列共振コンデンサC2に流
れる共振電流IC2は、図8(d)に示すようにして、整
流ダイオードDO1,DO2が非導通の期間において、正弦
波状の曲線によってプラスレベルからマイナスレベルに
反転していく波形が得られる。
Under this condition, as the primary-side parallel resonance circuit, the action of the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr, the inductance L1 of the primary winding N1, and the inductance LR of the controlled winding NR whose variable is in a controlled state is performed. Thereby, a stable voltage resonance type switching operation can be obtained. For this reason, as shown in FIG. 8A, a sinusoidal wave is applied to both ends of the parallel connection circuit of the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr when the switching element Q1 is off, as shown in FIG. Is obtained as the resonance voltage Vcr. This resonance voltage Vcr is
The peak level is about 1800V. Also, during the period when the switching element Q1 is off, the resonance current Icr flows through the parallel resonance capacitor Cr as shown in FIG. 8B. On the secondary side, the voltage (resonance voltage) VC2 across the secondary side parallel resonance capacitor C2 is, as shown in FIG. 8 (c), the DC output voltage during the period when the rectifier diodes DO1, DO2 are conducting. During the period in which the rectifier diodes DO1 and DO2 are non-conductive, a sine wave-shaped 2 is generated by the resonance operation of the secondary side parallel resonance circuit.
The waveform has a peak level of 85V. Therefore, if the DC output voltage EO is about 135 V, the peak to peak level of the resonance voltage VC2 is 420 Vp-p.
About. As shown in FIG. 8D, the resonance current IC2 flowing through the secondary parallel resonance capacitor C2 changes from a positive level to a negative level by a sinusoidal curve during a period in which the rectifier diodes DO1 and DO2 are non-conductive. An inverted waveform is obtained.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上記図8(a)に示す
波形から分かるように、スイッチング素子Q1及び並列
共振コンデンサCrには最大で1800Vの電圧がかか
る。このため、スイッチング素子Q1及び並列共振コン
デンサCrについては、1800Vの耐圧品を用いる必
要がある。但し、並列共振コンデンサCrに関すれば、
高周波である共振電流に対して低損失の特性をあたえる
ため、例えば実際には、誘導体はポリプロピレンフィル
ム、電極はメタライズポリエステルフィルムとし、外装
を難燃性エポキシ樹脂で構成した、いわゆるポリプロピ
レンフィルムコンデンサを使用するようにしている。こ
のポリプロピレンフィルムコンデンサは、現状として耐
圧1600Vが製造される限界である。このため、実際
の並列共振コンデンサCrとしては、図7にも示したよ
うに、例えば0.02μF/1000Vのポリプロピレ
ンフィルムコンデンサ(CrA,CrB)を2本直列接続
し、この2本のコンデンサをプラスティックケース内に
エポキシ樹脂でモールドすることで、0.01μF/2
000Vの単体のコンデンサとして構成している。この
場合、例えば並列共振コンデンサCrとして要求される
0.01μFのキャパシタンスを得るのに、その2倍の
キャパシタンスに応じて大型化したコンデンサを、2本
必要とすることになるので、それだけ、並列共振コンデ
ンサCrとしてのサイズが大型化することになる。例え
ば、上記のようにして構成される並列共振コンデンサC
rの外形寸法は13×22×32mm程度となる。
As can be seen from the waveform shown in FIG. 8A, a maximum voltage of 1800 V is applied to the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr. For this reason, it is necessary to use a withstand voltage product of 1800 V for the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr. However, regarding the parallel resonance capacitor Cr,
In order to give low-loss characteristics to high-frequency resonance currents, for example, a so-called polypropylene film capacitor is used in which, for example, the derivative is a polypropylene film, the electrodes are metallized polyester films, and the exterior is made of flame-retardant epoxy resin. I am trying to do it. This polypropylene film capacitor is currently at the limit where a withstand voltage of 1600 V can be manufactured. Therefore, as shown in FIG. 7, for example, as an actual parallel resonance capacitor Cr, two polypropylene film capacitors (CrA, CrB) of 0.02 μF / 1000 V are connected in series, and these two capacitors are made of plastic. 0.01μF / 2 by molding with epoxy resin in the case
It is configured as a single 000 V capacitor. In this case, for example, in order to obtain the capacitance of 0.01 μF required as the parallel resonance capacitor Cr, two capacitors which are increased in size according to the doubled capacitance are required. The size of the capacitor Cr is increased. For example, the parallel resonance capacitor C configured as described above
The external dimension of r is about 13 × 22 × 32 mm.

【0018】また、図7にて説明したようにして、二次
側においては、スイッチング周期による高周波の交番電
圧を、高耐圧な高速リカバリ型の整流ダイオード(DO
1,DO2)を備えた半波整流回路によって整流して直流
出力電圧を得るようにしているが、整流ダイオードの逆
回復時間時に不要な輻射ノイズが発生する。このため、
実際には、図7に示すようにして、整流ダイオード(D
O1,DO2)に対して、小容量のセラミックコンデンサC
p,Cpを並列に接続することで、上記輻射ノイズを吸
収するようにしている。
As described with reference to FIG. 7, on the secondary side, the high-frequency alternating voltage due to the switching cycle is changed to a high withstand voltage, high-speed recovery type rectifier diode (DO).
Although a DC output voltage is obtained by rectification by a half-wave rectifier circuit provided with (1, DO2), unnecessary radiation noise is generated during the reverse recovery time of the rectifier diode. For this reason,
In practice, a rectifier diode (D
O1, DO2), a small-capacity ceramic capacitor C
By connecting p and Cp in parallel, the radiation noise is absorbed.

【0019】スイッチング電源回路としては、部品素子
数の削減、及び素子自体の小型化を図ることで小型軽量
化が促進されることが好ましいのであるが、上記したよ
うに、図7に示す回路構成においては、一次側並列共振
コンデンサCrの大型化、及び二次側に追加されるコン
デンサCp,Cpなどのため、回路基板の小型軽量化に
限界がある。
As for the switching power supply circuit, it is preferable to reduce the number of component elements and reduce the size of the elements themselves, thereby promoting reduction in size and weight. As described above, the circuit configuration shown in FIG. In the above, there is a limit in reducing the size and weight of the circuit board due to the increase in the size of the primary-side parallel resonance capacitor Cr and the addition of capacitors Cp and Cp on the secondary side.

【0020】[0020]

【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、商用交流電源を入力して整流平滑化
することにより整流平滑電圧を生成して直流入力電圧と
して出力する整流平滑手段と、直流入力電圧を断続して
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ス
イッチング手段の出力端子と上記直流入力電圧の正極ラ
イン間に対して挿入される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、二次側整流ダイオー
ド素子と二次側平滑コンデンサを備えることで、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から二
次側直流出力電圧を生成する直流出力電圧生成手段と、
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
分と二次側整流ダイオード素子に対して並列に接続され
る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、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
制御手段とを備えて電圧共振形スイッチング電源回路を
構成することとした。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a rectifying / smoothing in which a commercial AC power is input and rectified and smoothed to generate a rectified smoothed voltage and output as a DC input voltage. Means, switching means for intermittently outputting a DC input voltage to output to the primary winding of the insulating converter transformer, at least an inductance component including the primary winding of the insulating converter transformer, and an output terminal of the switching means. A primary-side resonance circuit formed by the capacitance of a resonance capacitor inserted between the positive lines of the DC input voltage to make the operation of the switching means a voltage resonance type; a secondary-side rectifier diode element and a secondary-side smoothing capacitor , The secondary DC output voltage from the alternating voltage obtained in the secondary winding of the isolated converter transformer A DC output voltage generating means for generating for,
A secondary resonance circuit formed on the secondary side by an inductance component of a secondary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a secondary parallel resonance capacitor connected in parallel to the secondary rectifier diode element; Orthogonal control in which a controlled winding provided so as to function as an inductance component of a primary side resonance circuit and a control winding whose winding direction is orthogonal to the controlled winding are wound. A constant current control for the secondary-side DC output voltage by providing a variable control current to the control winding according to the level of the DC output voltage and changing the inductance of the controlled winding. A voltage-resonant switching power supply circuit is configured to include the configured constant voltage control means.

【0021】上記構成によれば、電圧共振形コンバータ
において、スイッチング動作を電圧共振形とするための
一次側共振回路の共振コンデンサは、直流入力電圧の正
極ラインとスイッチング手段のスイッチング出力端子間
に対して挿入されるが、これによって、一次側共振回路
の作用によって共振コンデンサの両端に発生する共振電
圧の基準電位は、直流入力電圧レベル分シフトする。
According to the above configuration, in the voltage resonance type converter, the resonance capacitor of the primary side resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type is provided between the positive line of the DC input voltage and the switching output terminal of the switching means. As a result, the reference potential of the resonance voltage generated at both ends of the resonance capacitor due to the operation of the primary side resonance circuit is shifted by the DC input voltage level.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態とし
ての電源回路の構成を示す回路図であり、図7と同一部
分については同一符号を付すと共に、同様の回路構成を
採る部分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、一次側の並列共振コンデンサCrは、
平滑コンデンサCi1の正極(整流平滑電圧(直流入力
電圧)ライン)とスイッチング素子のコレクタ間に挿入
されるようにして設けられる。このような接続形態で
は、並列共振コンデンサCrの一端は、平滑コンデンサ
Ci1−Ci2の直列接続を介して一次側アースと接続さ
れているものとみることができ、この場合にも、自身の
キャパシタンスと、一次巻線N1 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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. The description of is omitted. In the power supply circuit shown in this figure, the parallel resonance capacitor Cr on the primary side is
It is provided so as to be inserted between the positive electrode (rectified smoothing voltage (DC input voltage) line) of the smoothing capacitor Ci1 and the collector of the switching element. In such a connection form, one end of the parallel resonance capacitor Cr can be regarded as being connected to the primary side ground through the series connection of the smoothing capacitors Ci1 to Ci2. And the combined inductance (L1 + LR) obtained by connecting the primary winding N1 and the controlled winding NR in series to form a parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter.

【0023】また、二次側においては、二次側並列共振
コンデンサC2は、整流ダイオードDO1に対して並列に
接続される。
On the secondary side, the secondary parallel resonance capacitor C2 is connected in parallel with the rectifier diode DO1.

【0024】このような構成による電源回路のスイッチ
ング周期による要部の動作波形図を図2に示す。図2
(a)は、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ
間電圧VCP、図2(b)は並列共振コンデンサCrの両
端に得られる共振電圧Vcr、図2(c)は、二次側並
列共振コンデンサC2の共振電圧VC2を示している。図
2(b)に示す共振電圧Vcrは、この場合、上記のよ
うにして形成される一次側の並列共振回路の作用によっ
て、スイッチング素子Q1がオフの時に正弦波状の電圧
共振パルスとなる波形であり、図2(c)に示す共振電
圧VC2は、整流ダイオードDO1がオフとなる期間におい
て、二次側並列共振コンデンサC2が平滑コンデンサCO
1を介して二次側アースと接続されることで二次巻線N2
のインダクタンスL2と共に形成される二次側並列共振
回路によって、正弦波状の電圧共振パルスが得られる波
形である。
FIG. 2 shows an operation waveform diagram of a main part according to the switching cycle of the power supply circuit having such a configuration. FIG.
(A) is the collector-emitter voltage VCP of the switching element Q1, FIG. 2 (b) is the resonance voltage Vcr obtained across the parallel resonance capacitor Cr, and FIG. 2 (c) is the secondary-side parallel resonance capacitor C2. The figure shows the resonance voltage VC2. In this case, the resonance voltage Vcr shown in FIG. 2B has a waveform that becomes a sinusoidal voltage resonance pulse when the switching element Q1 is off due to the action of the primary side parallel resonance circuit formed as described above. In addition, the resonance voltage VC2 shown in FIG. 2C is such that the secondary-side parallel resonance capacitor C2 becomes the smoothing capacitor CO during the period when the rectifier diode DO1 is turned off.
1 is connected to the secondary side ground through the secondary winding N2.
Is a waveform in which a sinusoidal voltage resonance pulse is obtained by the secondary side parallel resonance circuit formed together with the inductance L2 of FIG.

【0025】図2(a)に示すスイッチング素子Q1の
コレクタ−エミッタ間電圧VCPとしては、図8(a)に
示した共振電圧Vcrと同様に、スイッチング素子Q1
のオフ時において、1800Vのピークレベルが現れ
る。これに対して、図2(b)に示す共振電圧Vcr
は、整流平滑電圧の2Eiのレベルで基準電位の0点が
オフセットされる。このため、スイッチング素子Q1の
オフ時における共振電圧Vcrのピークレベルは、14
00V(=1800V−400V)にまで低下する。基
準電位0点のオフセットは、並列共振コンデンサCrの
一端が平滑コンデンサCi1−Ci2の直列接続の正極側
(平滑コンデンサCi1の正極端子)に対して接続され
ていることで得られる動作である。
The collector-emitter voltage VCP of the switching element Q1 shown in FIG. 2A is the same as the resonance voltage Vcr shown in FIG.
In the off state, a peak level of 1800 V appears. On the other hand, the resonance voltage Vcr shown in FIG.
Is offset from the zero point of the reference potential at the level of 2Ei of the rectified smoothed voltage. Therefore, the peak level of the resonance voltage Vcr when the switching element Q1 is off is 14
It drops to 00V (= 1800V-400V). The offset of the reference potential 0 point is an operation obtained when one end of the parallel resonance capacitor Cr is connected to the positive electrode side (the positive electrode terminal of the smoothing capacitor Ci1) of the series connection of the smoothing capacitors Ci1 and Ci2.

【0026】このため、本実施の形態においては、並列
共振コンデンサCrについては1400Vの耐圧が得ら
れればよいことになる。前述したように、ポリプロピレ
ンフィルムコンデンサとしては、1600Vの耐圧が製
造の限界なのであるが、本実施の形態において、実際に
回路基板に対して実装する並列共振コンデンサCrとし
て、例えばCr=0.01μF/1600Vの特性を有
するものを選定すれば耐圧としては充分であり、1本の
ポリプロピレンフィルムコンデンサで済むことになる。
この際、並列共振コンデンサCrのキャパシタンスが、
上記のように0.01μFとされることで、例えば図7
に示した回路において備えられる、ポリプロピレンフィ
ルムコンデンサC2A,C2Bが0.02μFとされていた
のと比較すれば、本実施の形態の並列共振コンデンサC
rとしては、相当に小型なものとなる。具体的には、
0.01μF/1600V(DC)の並列共振コンデンサC
rの外形寸法は、6×15×26.5mmとなり、図7に
示した並列共振コンデンサCrと比較すると1/4程度
のサイズとなる。
For this reason, in the present embodiment, the parallel resonance capacitor Cr only needs to withstand a voltage of 1400 V. As described above, the withstand voltage of 1600 V is the manufacturing limit of the polypropylene film capacitor. In the present embodiment, the parallel resonance capacitor Cr actually mounted on the circuit board is, for example, Cr = 0.01 μF / If a material having a characteristic of 1600 V is selected, the withstand voltage is sufficient, and only one polypropylene film capacitor is required.
At this time, the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr becomes
By setting to 0.01 μF as described above, for example, FIG.
Compared with the case where the polypropylene film capacitors C2A and C2B provided in the circuit shown in FIG.
r is considerably small. In particular,
0.01μF / 1600V (DC) parallel resonance capacitor C
The external dimension of r is 6 × 15 × 26.5 mm, which is about 1/4 the size of the parallel resonance capacitor Cr shown in FIG.

【0027】また、二次側並列共振コンデンサC2を整
流ダイオードDO1に対して並列に接続していることで、
二次側並列共振コンデンサC2の共振電圧VC2は、図2
(c)に示すように、整流ダイオードDO1がオンとされ
る期間はほぼ0レベルとなり、オフとなる期間において
285Vのピークレベルとなるため、Peak to Peakのレ
ベルとしては、ほぼ285Vp−pとなり、図7に示す
回路が420Vp−pであったのに対して大幅に低減さ
れる。二次側並列共振コンデンサC2には、例えばポリ
プロピレンコンデンサが用いられるが、現状として、共
振電圧VC2が285Vp−pとなったとしてもポリプロ
ピレンコンデンサとしては、耐圧400V(DC)のものを
選定することことになるので、さほどの小型化は望めな
い。但し、例えば、より小型の耐圧300V(DC)程度の
ポリプロピレンコンデンサが入手できるのであれば、二
次側並列共振コンデンサC2の小型化が可能となる。し
かしながら、本実施の形態では、二次側並列共振コンデ
ンサC2を整流ダイオードDO1に対して並列に接続した
ことで、二次側並列共振コンデンサC2が二次側の整流
ダイオードの逆回復時間時に発生する輻射ノイズを吸収
するようにも動作することになる。このため、本実施の
形態では図7に示したセラミックコンデンサCpを省略
することが出来る。
Also, by connecting the secondary side parallel resonance capacitor C2 in parallel with the rectifier diode DO1,
The resonance voltage VC2 of the secondary parallel resonance capacitor C2 is shown in FIG.
As shown in (c), the level during which the rectifier diode DO1 is turned on is substantially zero level, and the peak level of 285V is obtained during the period when the rectifier diode DO1 is turned off. Therefore, the Peak to Peak level is approximately 285 Vp-p. Compared to the circuit shown in FIG. For example, a polypropylene capacitor is used as the secondary side parallel resonance capacitor C2. However, at present, even if the resonance voltage VC2 becomes 285 Vp-p, a polypropylene capacitor having a withstand voltage of 400 V (DC) should be selected. Therefore, it is not possible to reduce the size much. However, for example, if a smaller polypropylene capacitor having a withstand voltage of about 300 V (DC) can be obtained, the size of the secondary-side parallel resonance capacitor C2 can be reduced. However, in the present embodiment, since the secondary parallel resonance capacitor C2 is connected in parallel to the rectifier diode DO1, the secondary parallel resonance capacitor C2 is generated during the reverse recovery time of the secondary rectifier diode. It will also work to absorb radiation noise. Therefore, in the present embodiment, the ceramic capacitor Cp shown in FIG. 7 can be omitted.

【0028】図3は、本発明の第2の実施の形態として
の電源回路の構成を示す回路図であり、図1と同一部分
には、同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.

【0029】図3に示す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V
AC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、及び図1の構成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Ei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 shown in FIG. 3, a full-wave rectification circuit including a bridge rectification circuit Di and a smoothing capacitor Ci is provided as a rectification and smoothing circuit for receiving an AC input voltage VAC to obtain an AC input voltage. AC input voltage V
A rectified and smoothed voltage Ei corresponding to a level of one time of AC is generated. That is, the present embodiment does not include a voltage doubler rectifier circuit as in the related art and the configuration of FIG. In this specification, a full-wave rectifier circuit that generates a rectified and smoothed voltage Ei corresponding to one time the level of the AC input voltage VAC is also referred to as a “single-voltage rectifier circuit”.

【0030】また、図3に示す電源回路の絶縁コンバー
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
ようにして巻線N3が備えられる。この巻線N3の端部
は、後述するブースト電圧生成用の平滑コンデンサCi
B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。
また、この図に示す電源回路においてはブースト用ダイ
オードDBが設けられる。この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、カソードは直交型制御トランスPRTの被制御巻線
NRの直列接続を介して、一次巻線N1と巻線N3との接
続点に対して接続される。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。但し、上述のようにこのブースト回路に
は被制御巻線NRが直列に挿入されている。
Further, in the insulation converter transformer PIT of the power supply circuit shown in FIG. 3, in addition to the primary winding N1, the secondary winding N2, and the driving winding NB, the winding N3 is wound so as to wind up the primary winding N1. Be provided. An end of the winding N3 is connected to a smoothing capacitor Ci for generating a boost voltage described later.
Connected to B positive electrode. The negative electrode of the smoothing capacitor CiB is connected to the positive electrode (Ei line) of the smoothing capacitor Ci.
Further, in the power supply circuit shown in this figure, a boost diode DB is provided. This boost diode DB
Has an anode connected to a connection point (Ei line) between a negative electrode of the smoothing capacitor CiB and a positive electrode of the smoothing capacitor Ci, and a cathode connected to the primary winding through a series connection of a controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT. It is connected to the connection point between N1 and winding N3. According to such a connection form, the switching output voltage obtained at the winding N3 is rectified by the boost diode DB and the smoothed capacitor CiB
As a result, a boost circuit that generates a boost voltage VB is formed across the smoothing capacitor CiB. However, as described above, the controlled winding NR is inserted in series in this boost circuit.

【0031】このブースト回路が設けられることで、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(直流入力電圧)としてスイッチングを行うよう
にされる。つまり、ブースト回路が動作することで、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が上昇するものであり、これによ
って、例えば倍電圧整流動作によって直流入力電圧を得
る構成の場合と同等な程度にまで、対応可能な最大負荷
電力を増加させることが可能となる。
By providing the boost circuit, the voltage resonance type switching converter including the switching element Q1 operates the boost smoothed voltage EB obtained by superimposing the boosted voltage VB on the rectified smoothed voltage Ei. Switching is performed as (DC input voltage). In other words, when the boost circuit operates, the apparent DC input voltage level to be supplied to the voltage resonance type switching converter increases, and thus, for example, in a configuration in which the DC input voltage is obtained by voltage doubling rectification operation It is possible to increase the maximum load power that can be handled to the same extent as.

【0032】上記のようにブースト回路を備えた構成で
は、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、
In the configuration having the boost circuit as described above, the boost smoothing voltage EB obtained by superimposing the boost voltage VB on the rectified smoothing voltage Ei is applied to both ends of the smoothing capacitor CiB and the smoothing capacitor Ci connected in series. As a result, the boost smoothing voltage EB is

【数1】 により表すことができる。そして、巻線N3及び一次巻
線N1のインダクタンスとしてL3=L1の関係が得られ
るようにし、整流平滑電圧Ei、ブースト用ダイオード
DBの降下電圧VF、及びスイッチング素子Q1の飽和電
圧V(SAT)についてEi≫VF,V(SAT)の関係が成立し
ているとすると、ブースト平滑電圧EBは上記(数1)
に基づいて、
(Equation 1) Can be represented by Then, the relationship of L3 = L1 is obtained as the inductance of the winding N3 and the primary winding N1, and the rectified smoothing voltage Ei, the drop voltage VF of the boost diode DB, and the saturation voltage V (SAT) of the switching element Q1 are obtained. Assuming that the relationship of Ei≫VF, V (SAT) holds, the boost smoothed voltage EB is calculated by the above (Equation 1)
On the basis of the,

【数2】 により示されることになる。この場合、図3に示す電源
回路では、例えば、直交型トランスPRTの被制御巻線
NRのインダクタンスLRを、0.1×L1〜1.2×L1
の範囲で変化させることで、ブースト平滑電圧EBにつ
いて、ほぼEi〜2Ei(Eiは、平滑コンデンサCi
の両端に得られる整流平滑電圧レベルに相当する)の範
囲で可変することが可能とされる。
(Equation 2) Will be indicated by In this case, in the power supply circuit shown in FIG. 3, for example, the inductance LR of the controlled winding NR of the orthogonal transformer PRT is set to 0.1 × L1 to 1.2 × L1.
, The boost smoothing voltage EB is substantially changed from Ei to 2Ei (Ei is the smoothing capacitor Ci).
(Corresponding to the level of the rectified and smoothed voltage obtained at both ends).

【0033】このようにしてブースト回路が備えられる
場合、本実施の形態の一次側の並列共振コンデンサCr
は、ブースト回路の平滑コンデンサCiBの正極(ブー
スト平滑電圧EBのライン)と、スイッチング素子Q1の
コレクタ間に対して接続される。このような接続形態に
よっても、並列共振コンデンサCrの両端に得られる共
振電圧Vcrはブースト平滑電圧EBによって基準電位
がシフトされるので1400Vよりも低い電圧が得ら
れ、並列共振コンデンサCrとしては、1本のコンデン
サとすることができる。つまり、本実施の形態の構成に
よっても並列共振コンデンサCrの小型化が図られる。
When the boost circuit is provided in this manner, the primary-side parallel resonance capacitor Cr of the present embodiment is provided.
Is connected between the positive electrode of the smoothing capacitor CiB of the boost circuit (the line of the boost smoothing voltage EB) and the collector of the switching element Q1. Even with such a connection form, the resonance voltage Vcr obtained at both ends of the parallel resonance capacitor Cr has a reference potential shifted by the boost smoothed voltage EB, so that a voltage lower than 1400 V can be obtained. It can be a book capacitor. That is, the configuration of the present embodiment can also reduce the size of the parallel resonance capacitor Cr.

【0034】また、図3に示す絶縁コンバータトランス
PITの二次側では、二次巻線N2にセンタータップが
設けられたうえで、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CO2]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C
O2]から成る全波整流回路は直流出力電圧EO2を生成す
る。この二次側出力電圧は後段の負荷(図示しない)に
供給される。
On the secondary side of the insulating converter transformer PIT shown in FIG. 3, the secondary winding N2 is provided with a center tap, and the rectifier diodes DO1, DO2, DO3,
By connecting DO4 and the smoothing capacitors CO1 and CO2 as shown in the figure, two sets of [rectifying diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] and [rectifying diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] are provided. Is provided. A full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] generates a DC output voltage EO1, and generates a [rectifier diode DO3, DO4, smoothing capacitor CO1].
O2] generates a DC output voltage EO2. This secondary-side output voltage is supplied to a subsequent load (not shown).

【0035】本実施の形態の絶縁コンバータトランスP
ITは、図4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、所要の結合係数による疎結合
が得られるようにしている。
Insulated converter transformer P of the present embodiment
As shown in FIG. 4, 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, loose coupling with a required coupling coefficient can be obtained.

【0036】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/DO3,DO4)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5(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5(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。
これを、上述した本実施の形態の二次側の動作に対応さ
せてみると、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DO1,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。
In the insulating converter transformer PIT, the primary winding N1 is determined by the relationship between the polarity (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 and the connection of the rectifier diodes DO (DO1, DO2 / DO3, DO4). The mutual inductance M between the inductance L1 of the secondary winding N2 and the inductance L2 of the secondary winding N2 may be + M or -M. For example, when the connection configuration shown in FIG. 5A is employed, the mutual inductance is + M, and when the connection configuration shown in FIG. 5B is employed, the mutual inductance is -M.
If this is made to correspond to the operation on the secondary side of the present embodiment described above, for example, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a positive polarity, the operation in which the rectified current flows through the rectifier diodes DO1 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, the rectification current flowing through the rectification diodes DO2 and DO4 is 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.

【0037】このようにして、二次側において全波整流
回路を設けた場合、本実施の形態としての二次側並列共
振コンデンサは、直流出力電圧E01を生成する整流回路
に関すれば、図のように、整流ダイオードDO1,DO2に
対して、それぞれ二次側並列共振コンデンサC2A,C2B
を並列に接続するようにされる。これにより、整流ダイ
オードDO1のオフ時には、平滑コンデンサCO1を介して
二次側並列共振コンデンサC2A及び二次巻線N2とによ
り並列共振回路を形成し、整流ダイオードDO2のオフ時
には、平滑コンデンサCO2を介して二次側並列共振コン
デンサC2B及び二次巻線N2とにより並列共振回路を形
成することになる。このような接続形態によっても、先
の実施の形態と同様に、二次側並列共振コンデンサC2
A,C2Bとにより二次側の整流ダイオードの逆回復時間
時における輻射ノイズの発生が抑えられるため、セラミ
ックコンデンサCpを設ける必要はなくなる。
When the full-wave rectifier circuit is provided on the secondary side as described above, the secondary-side parallel resonant capacitor according to the present embodiment is the same as the rectifier circuit for generating the DC output voltage E01. , The secondary-side parallel resonant capacitors C2A and C2B are connected to the rectifier diodes DO1 and DO2, respectively.
Are connected in parallel. Thus, when the rectifier diode DO1 is off, a parallel resonance circuit is formed by the secondary side parallel resonance capacitor C2A and the secondary winding N2 via the smoothing capacitor CO1, and when the rectifier diode DO2 is off, the parallel resonance circuit is provided via the smoothing capacitor CO2. Thus, a parallel resonance circuit is formed by the secondary side parallel resonance capacitor C2B and the secondary winding N2. With such a connection form, similarly to the previous embodiment, the secondary-side parallel resonance capacitor C2
The generation of radiation noise during the reverse recovery time of the rectifier diode on the secondary side is suppressed by A and C2B, so that there is no need to provide a ceramic capacitor Cp.

【0038】この図に示す電源回路のように、二次側並
列共振コンデンサC2A,C2B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
列共振コンデンサを設けない場合よりも、最大負荷電力
が増加するのは前述したとおりである。これに加えて、
この図に示す回路のようにして、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。
When the secondary side parallel resonance circuit is formed by providing the secondary side parallel resonance capacitors C2A and C2B as in the power supply circuit shown in FIG. As described above, the maximum load power increases as compared with the case where the secondary side parallel resonance capacitor is not provided. In addition to this,
When a full-wave rectifier circuit is connected to the secondary-side parallel resonance circuit as in the circuit shown in this figure, the rectification current is alternately changed in both the operation modes in which the mutual inductance is + M / -M, as described above. Is made to flow. 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.

【0039】この場合の制御回路1としては、直流出力
電圧EO1が一定となるように直交型トランス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。これにより、前
述したインダクタンス制御方式による定電圧制御が行わ
れる。また、この場合には、インダクタンスLRの可変
によって(数1)により表されるブースト平滑電圧EB
を一定とするように制御することになるが、この作用に
よって、二次側の直流出力電圧を一定とするように動作
する。
In this case, the control circuit 1 supplies a control current of a level corresponding to the fluctuation of the DC output voltage EO1 to the control winding NC of the orthogonal transformer PRT so that the DC output voltage EO1 is constant. Thus, the operation is performed to vary the inductance LR of the controlled winding NR. Thus, the constant voltage control by the above-described inductance control method is performed. In this case, the boosted smoothing voltage EB represented by (Equation 1) by varying the inductance LR.
Is controlled to be constant, but by this operation, the DC output voltage on the secondary side is operated to be constant.

【0040】例えば、先に本出願人が提案したソフトス
イッチング電源回路の構成では、例えば交流入力電圧A
C100V系で、かつ最大負荷電力150W〜160W
以上に対応する構成を採る場合には、倍電圧整流回路に
より交流入力電圧のほぼ2倍のレベルに対応する整流平
滑電圧を得ていた。これにより、スイッチングコンバー
タに入力される直流電圧レベルを増加させて比較的高負
荷の条件に対応していたものである。
For example, in the configuration of the soft switching power supply circuit previously proposed by the present applicant, for example, the AC input voltage A
C100V system and maximum load power 150W ~ 160W
In the case of adopting the configuration corresponding to the above, a rectified smoothed voltage corresponding to almost twice the level of the AC input voltage is obtained by the voltage doubler rectifier circuit. Thereby, the DC voltage level input to the switching converter is increased to cope with the condition of relatively high load.

【0041】これに対して図3に示す電源回路では、上
述のようにして最大負荷電力の増加を図ることで、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、図3に示すようにして、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、例えば図
3に示す電源回路では、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。ここ
で、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間電圧
VCP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のオフ時に
発生するが、図3の回路では、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、図3に示す構成では、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EB
のレベルに依存するのであるが、それでも共振電圧Vc
rは1200V程度にまで抑えられる。従って、図3に
示す回路においては、スイッチング素子Q1について
は、1200Vの耐圧品を選定すればよいことになる。
On the other hand, in the power supply circuit shown in FIG. 3, by increasing the maximum load power as described above, the rectifying and smoothing circuit for generating the DC input voltage (rectified and smoothed voltage) is a voltage doubler rectifier. It is no longer necessary to cover the load power by taking As a result, as shown in FIG. 3, for example, a configuration of a normal equal-voltage rectifier circuit using a bridge rectifier circuit can be adopted. Thereby, for example, in the power supply circuit shown in FIG. 3, the rectified smoothed voltage Ei at the time of the AC input voltage VAC = 144 V becomes about 200 V. Here, the collector-emitter voltage VCP of the switching element Q1 is generated when the switching element Q1 is turned off by the action of the primary-side parallel resonance circuit on the rectified smoothed voltage Ei, but in the circuit of FIG. As described above, the rectified smoothed voltage Ei is reduced to about 1/2 of the voltage doubled rectification.
However, in the configuration shown in FIG. 3, since the boost voltage VB is superimposed on the rectified smoothed voltage Ei to generate the boost smoothed voltage EB, the resonance voltage Vcr is changed to the boost smoothed voltage EB.
Of the resonance voltage Vc
r can be suppressed to about 1200V. Therefore, in the circuit shown in FIG. 3, a 1200V withstand voltage product may be selected for the switching element Q1.

【0042】また、上述したように、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、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, and the rectified current flows during both the positive and negative periods of the alternating voltage of the secondary winding N2A, so that the secondary side resonance The voltage V2 is suppressed to the same level as the rectified smoothed voltage Ei in both the positive and negative periods.
As a result, as the rectifier diodes (DO1 to D04) forming the secondary-side full-wave rectifier circuit, a withstand voltage product substantially corresponding to the level of the rectified smoothed voltage Ei can be selected.

【0043】このように、図3に示す回路では、並列共
振コンデンサCrが小型となり、スイッチング素子Q
1、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t
f、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t
rr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、倍電圧整流回路により直流入力電圧を生成する構成
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、例えば倍電圧整流回路の整流
ダイオードの放熱のために必要であった放熱板等も不要
となる。
As described above, in the circuit shown in FIG. 3, the size of the parallel resonance capacitor Cr is reduced, and the switching element Q
Since a low-withstand voltage product can be used for the rectifier diode forming the full-wave rectifier circuit on the primary and secondary sides, the element is 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 ), Accumulation time tSTG, fall time t
f, good characteristics such as current amplification factor hFE, and forward voltage drop VF and reverse recovery time t for a rectifier diode.
rr and the like) can be selected, and the power loss can be reduced accordingly. That is, power conversion efficiency can be improved at a lower cost or at substantially the same cost as compared with a configuration in which a DC input voltage is generated by a voltage doubler rectifier circuit. Further, by improving the power conversion efficiency, for example, a radiator plate or the like which is necessary for radiating heat of the rectifier diode of the voltage doubler rectifier circuit becomes unnecessary.

【0044】また、電圧共振形コンバータの構成とし
て、例えば100KHz程度の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、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、図3に示す
回路では、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。つまり、図3に示す回路では、絶縁コ
ンバータトランスPIT、直交型制御トランスPRTを
含む各種部品の小型化が図られる。また、電力変換効率
も向上が図られることが実験により分かっている。
If a high switching frequency of, for example, about 100 KHz is set as the 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, in the configuration including the voltage doubler rectifier circuit for generating the DC input voltage, two sets of rectifier diodes and a smoothing capacitor were required, respectively. In the circuit shown in FIG. 3, for example, a full-wave rectifier circuit using a normal bridge rectifier circuit can be used, so that a set of a block-type smoothing capacitor and a bridge rectifier diode can be employed. In addition, miniaturization of parts can be achieved. That is, in the circuit shown in FIG. 3, miniaturization of various components including the insulating converter transformer PIT and the orthogonal control transformer PRT is achieved. Experiments have also shown that the power conversion efficiency can be improved.

【0045】図6は、本発明の第3の実施の形態として
の電源回路の構成を示す回路図である。この図に示す電
源回路は、商用交流電源がAC100V系で、かつ、最
大負荷電力160W以上の比較的重負荷に対応可能な構
成とされる。なお、図1及び図3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. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit according to a third embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in this figure has a configuration in which a commercial AC power supply is an AC 100 V system and can cope with a relatively heavy load having a maximum load power of 160 W or more. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0046】本実施の形態の場合、交流入力電圧VACを
入力して整流平滑電圧Eiを得るための整流回路として
は、ブリッジ整流回路Di及び1本の平滑コンデンサC
iにより形成される。これは、次に説明するようにし
て、2石のスイッチング素子によるプッシュプルのスイ
ッチング動作により、スイッチング出力の増加を図るこ
とで負荷電力を賄うようにされるため、特に、直流入力
電圧については2Eiのレベルが要求されないことに因
る。
In the case of this embodiment, a bridge rectifier circuit Di and one smoothing capacitor C are used as rectifier circuits for inputting the AC input voltage VAC to obtain the rectified smoothed voltage Ei.
i. As described below, the load power is covered by increasing the switching output by the push-pull switching operation by the two switching elements, so that the DC input voltage is particularly 2Ei. Level is not required.

【0047】また、一次巻線N1にはセンタータップが
設けられて、一次巻線N1A(インダクタンスL1A),N
1B(インダクタンスL1B)に分割される。このセンター
タップ端子は、直交型制御トランスPRTの被制御巻線
NRの直列接続を介して整流平滑電圧Eiのラインと接
続される。
Further, a center tap is provided on the primary winding N1, so that the primary winding N1A (inductance L1A), N
1B (inductance L1B). This center tap terminal is connected to the line of the rectified and smoothed voltage Ei through the series connection of the controlled winding NR of the orthogonal control transformer PRT.

【0048】この図に示す電圧共振形コンバータは、2
石のスイッチング素子Q1,Q2を備えた他励式の構成を
採っている。この場合、スイッチング素子Q1には、M
OS−FETが採用されている。この場合、スイッチン
グ素子Q1 のドレインは一次巻線N1Aの端部と接続さ
れ、ソースは一次側アースに接地される。また、スイッ
チング素子Qのドレイン−ソース間には、スイッチング
オフ時の期間電流の経路を形成するダンパーダイオード
DD1が並列に接続される。スイッチング素子Q2 のドレ
インは一次巻線N1Bの端部と接続され、ソースは一次側
アースに接地される。また、スイッチング素子Qのドレ
イン−ソース間に対しても、ダンパーダイオードDD2が
並列に接続される。
The voltage resonance type converter shown in FIG.
A separately-excited configuration having stone switching elements Q1 and Q2 is employed. In this case, the switching element Q1 has M
OS-FET is adopted. In this case, the drain of the switching element Q1 is connected to the end of the primary winding N1A, and the source is grounded to the primary side ground. Further, a damper diode DD1 forming a current path during the switching-off period is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q. The drain of the switching element Q2 is connected to the end of the primary winding N1B, and the source is grounded to the primary side ground. Further, a damper diode DD2 is also connected in parallel between the drain and source of the switching element Q.

【0049】そして、本実施の形態の一次側の並列共振
コンデンサとしては、スイッチング素子Q1,Q2に対応
して、それぞれ並列共振コンデンサCr1,Cr2が備え
られる。並列共振コンデンサCr1は、スイッチング素
子Q1のコレクタと平滑コンデンサCiの正極(整流平
滑電圧Eiライン)間に対して挿入されるようにして接
続されることで、並列共振コンデンサCr1のキャパシ
タンスと、インダクタンスL1A,インダクタンスLRの
合成インダクタンスとによって、スイッチング素子Q1
のスイッチング動作を電圧共振形とする並列共振回路が
形成される。同様にして、並列共振コンデンサCr2
は、スイッチング素子Q2のコレクタと平滑コンデンサ
Ciの正極(整流平滑電圧Eiライン)間に対して挿入
されるようにして接続されることで、並列共振コンデン
サCr2のキャパシタンスと、インダクタンスL1B,イ
ンダクタンスLRの合成インダクタンスとによって、ス
イッチング素子Q2のスイッチング動作を電圧共振形と
する並列共振回路を形成する。なお、従来の構成では、
並列共振コンデンサCr1,Cr2は、それぞれスイッチ
ング素子Q1,Q2のコレクタ−エミッタ間に対して並列
に接続されるものである。上記スイッチング素子Q1,
Q2のスイッチング出力点は、一次巻線N1のセンタータ
ップとされることになる。つまり、本実施の形態では、
スイッチング素子Q1,Q2をそれぞれ駆動する二系統の
スイッチング回路系が備えられることになる。
The primary side parallel resonance capacitors of the present embodiment include parallel resonance capacitors Cr1 and Cr2 corresponding to the switching elements Q1 and Q2, respectively. The parallel resonance capacitor Cr1 is connected so as to be inserted between the collector of the switching element Q1 and the positive electrode (rectified and smoothed voltage Ei line) of the smoothing capacitor Ci, so that the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr1 and the inductance L1A are provided. , The switching element Q1
Is formed as a voltage resonance type switching operation. Similarly, the parallel resonance capacitor Cr2
Is connected so as to be inserted between the collector of the switching element Q2 and the positive electrode (rectified and smoothed voltage Ei line) of the smoothing capacitor Ci, so that the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr2 and the inductances L1B and LR are reduced. The combined inductance forms a parallel resonance circuit that makes the switching operation of the switching element Q2 a voltage resonance type. In the conventional configuration,
The parallel resonance capacitors Cr1 and Cr2 are connected in parallel between the collector and the emitter of the switching elements Q1 and Q2, respectively. The switching element Q1,
The switching output point of Q2 will be the center tap of primary winding N1. That is, in the present embodiment,
Two switching circuit systems for driving the switching elements Q1 and Q2, respectively, are provided.

【0050】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、例えばスイッチング周
波数fs=100KHzに対応する周波数信号を発振出
力すると共に、この周波数信号に基づいてスイッチング
駆動信号(駆動電圧)を生成して、スイッチング素子Q
1,Q2のゲートに印加する。この際、スイッチング素子
Q1,Q2のゲートに印加するスイッチング駆動信号とし
ては、互いに反転した逆極性の信号とされる。
The oscillating drive circuit 2 is started by a starting resistor RS. For example, the oscillating drive circuit 2 oscillates and outputs a frequency signal corresponding to, for example, a switching frequency fs = 100 KHz. Voltage) to generate the switching element Q
1, Apply to the gate of Q2. At this time, the switching drive signals applied to the gates of the switching elements Q1 and Q2 are signals of opposite polarities inverted from each other.

【0051】ここで、スイッチング素子Q1,Q2が共に
スイッチング動作を行うとすると、スイッチング素子Q
1,Q2は、例えばスイッチング周波数fs=100KH
zで、交互にオン/オフとなるタイミングでスイッチン
グ動作を行うことになる。つまり、スイッチング素子Q
1,Q2が共にスイッチングを行う場合には、いわゆるプ
ッシュプル方式によるスイッチング動作(プッシュプル
動作)となり、例えば1石のスイッチング素子による、
いわゆるシングルエンド方式によるスイッチング動作
(シングルエンド動作)の場合よりも大きな電力を負荷
側に対して供給することができる。これにより、本実施
の形態では最大負荷電力160W以上の重負荷の条件に
対応する。
Here, assuming that both switching elements Q1 and Q2 perform a switching operation, switching element Q1
1, Q2 is, for example, the switching frequency fs = 100 KH
At z, the switching operation is performed at the timing of turning on / off alternately. That is, the switching element Q
When both Q1 and Q2 perform switching, a switching operation by a so-called push-pull method (push-pull operation) is performed.
More power can be supplied to the load side than in the case of a so-called single-ended switching operation (single-ended operation). Thus, the present embodiment corresponds to a heavy load condition with a maximum load power of 160 W or more.

【0052】また、この図に示す制御回路1は、例えば
先に図1及び図3に示した制御回路1と同様に、二次側
の直流電圧出力(EO1)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NC に供給する誤差増幅器として構
成される。
The control circuit 1 shown in this figure compares the DC voltage output (EO1) on the secondary side with the reference voltage, similarly to the control circuit 1 previously shown in FIGS. 1 and 3, for example. An error amplifier is configured to supply a DC current corresponding to the error as a control current to the control winding NC of the orthogonal control transformer PRT.

【0053】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
電流を例えば所定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 が所定の範囲で変化
するようにされる。
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 a predetermined range, for example. Change. As a result, the inductance LR of the controlled winding NR is changed within a predetermined range.

【0054】本実施の形態の場合、前述のように、被制
御巻線NR はスイッチング素子Q1側の並列共振回路
と、スイッチング素子Q2側の並列共振回路とを形成す
るようにして挿入されている。このため、インダクタン
スLR が変化することで、スイッチング素子Q1及びス
イッチング素子Q2のスイッチング動作時において、固
定とされているスイッチング周波数に対して、この共振
回路の共振条件が変化するようにされる。この共振条件
の変化に応じて二次側の直流出力電圧(EO1,EO2)の
出力レベルは変化することになるが、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。つまり、この場合にもインダクタンス制御方式に
よる定電圧制御動作となる。
In this embodiment, as described above, the controlled winding NR is inserted so as to form a parallel resonance circuit on the switching element Q1 side and a parallel resonance circuit on the switching element Q2 side. . Therefore, when the inductance LR changes, the resonance condition of the resonance circuit changes with respect to the fixed switching frequency during the switching operation of the switching elements Q1 and Q2. The output level of the secondary-side DC output voltage (EO1, EO2) changes in accordance with the change in the resonance condition, whereby the secondary-side DC voltage (EO1, EO2) is made constant. Will be. That is, also in this case, the constant voltage control operation by the inductance control method is performed.

【0055】図6に示す構成によっても、先の第1,第
2の実施の形態と同様に、一次側の並列共振コンデンサ
Cr1,Cr2の小型化、及び二次側における輻射ノイズ
吸収のためのセラミックコンデンサCpは省略される。
According to the configuration shown in FIG. 6, as in the first and second embodiments, the size of the primary-side parallel resonance capacitors Cr1, Cr2 is reduced, and the radiation noise on the secondary side is absorbed. The ceramic capacitor Cp is omitted.

【0056】なお、本発明は、上記第1〜第3の実施の
形態として各図に示した構成に限定されるものではな
く、変更が可能である。例えば、図3及び図6に示した
構成では、例えば二次側の整流回路について、倍電圧全
波整流回路を備えるように構成することも可能で、この
場合には、例えば、等倍電圧の全波整流回路と同等レベ
ルの直流出力電圧を得ようとすれば、二次巻線N2の巻
数は1/2に削減することが可能になる。また、スイッ
チング素子についも、バイポーラトランジスタだけでは
なく、MOS−FETトランジスタをはじめとする他の
種類のスイッチング素子が採用されて構わないものであ
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the configurations shown in the respective drawings as the first to third embodiments, but can be modified. For example, in the configurations shown in FIGS. 3 and 6, for example, the secondary side rectifier circuit may be configured to include a voltage doubler full-wave rectifier circuit. In this case, for example, If a DC output voltage of the same level as that of the full-wave rectifier circuit is to be obtained, the number of turns of the secondary winding N2 can be reduced to half. As for the switching elements, not only bipolar transistors but also other types of switching elements such as MOS-FET transistors may be employed.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように本発明の電圧共振形
コンバータは、スイッチング動作を電圧共振形とするた
めの一次側共振回路の共振コンデンサを、直流入力電圧
の正極ラインとスイッチング手段のスイッチング出力端
子間に対して挿入するようにしている。これによって、
一次側共振回路の作用によって共振コンデンサの両端に
発生する共振電圧の基準電位は、直流入力電圧レベル分
シフトすることになり、それだけスイッチング素子オフ
時に共振コンデンサの両端に発生する共振電圧パルスの
レベルを低下させることが可能になる。これにより実際
の回路では、製造の限界であるコンデンサ(例えばポリ
プロピレンフィルムコンデンサ)の耐圧内に納めること
が可能となり、2本以上のコンデンサを直列接続して共
振コンデンサを形成する必要が無くなる。つまり、共振
コンデンサとしては、その直列接続数を減らして例えば
1本のコンデンサとすることも可能であり、それだけ共
振コンデンサの小型軽量化、及びコストの削減を図るこ
とが可能になる。
As described above, in the voltage resonance type converter of the present invention, the resonance capacitor of the primary side resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type is provided by connecting the positive line of the DC input voltage and the switching output of the switching means. Insert between terminals. by this,
The reference potential of the resonance voltage generated at both ends of the resonance capacitor due to the action of the primary side resonance circuit is shifted by the DC input voltage level, and the level of the resonance voltage pulse generated at both ends of the resonance capacitor when the switching element is turned off is reduced accordingly. It is possible to lower it. As a result, in an actual circuit, it is possible to keep it within the withstand voltage of a capacitor (for example, a polypropylene film capacitor), which is a limit of manufacture, and it is not necessary to form a resonance capacitor by connecting two or more capacitors in series. That is, as the resonance capacitor, it is possible to reduce the number of series-connected capacitors to, for example, a single capacitor, and accordingly, it is possible to reduce the size and weight of the resonance capacitor and to reduce the cost.

【0058】また、二次側巻線のインダクタンス成分と
共に二次側並列共振回路を形成する二次側並列共振コン
デンサを、二次側の整流回路を形成する二次側整流ダイ
オードに対して並列に接続することで、二次側整流ダイ
オードの逆回復時間時に発生する輻射ノイズを解消する
ようにも動作するため、従来、輻射ノイズ抑制のために
二次側整流ダイオードに並列に接続されていたセラミッ
クコンデンサを省略することが可能となる。このように
して、本発明では、電圧共振形スイッチング電源回路の
回路の小型軽量化、及び低コスト化を促進することが可
能になるという効果を有するものである。
A secondary parallel resonance capacitor forming a secondary parallel resonance circuit together with an inductance component of the secondary winding is connected in parallel to a secondary rectifier diode forming a secondary rectifier circuit. By connecting, it also operates to eliminate the radiated noise generated during the reverse recovery time of the secondary rectifier diode.Conventionally, ceramic connected in parallel with the secondary rectifier diode to suppress radiation noise Capacitors can be omitted. As described above, the present invention has an effect that the size and weight of the circuit of the voltage resonance type switching power supply circuit and the cost reduction can be 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】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. 2 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit of the embodiment.

【図3】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. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a power supply circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】絶縁コンバータトランスの構成を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an insulating converter transformer.

【図5】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. 5 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / −M.

【図6】本発明の第3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. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a power supply circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来例としての電源回路の構成例を示す回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply circuit as a conventional example.

【図8】図7に示す電源回路の要部の動作を示す波形図
である。
8 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit shown in FIG.

【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,Cr1,Cr2 並
列共振コンデンサ、C2,C2A,C2B (二次側)並列
共振コンデンサ、Di ブリッジ整流回路、DO1,DO
2,DO3,DO4 整流ダイオード、PIT 絶縁コンバ
ータトランス、N1,N1A,N1B 一次巻線、N2 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,Q2 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, Cr1, Cr2 parallel resonance capacitor, C2, C2A, C2B (secondary side) parallel resonance capacitor, Di bridge rectifier circuit, DO1, DO
2, DO3, DO4 rectifier diode, PIT isolation converter transformer, N1, N1A, N1B primary winding, N2 secondary winding, PRT orthogonal control transformer, NC control winding,
NR controlled winding, Q1, Q2 switching element, DB
Boost diode, N3 (for boost) winding,

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用交流電源を入力して整流平滑化する
ことにより整流平滑電圧を生成して直流入力電圧として
出力する整流平滑手段と、 上記直流入力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、上記スイッチング手段の出
力端子と上記直流入力電圧の正極ライン間に対して挿入
される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、 二次側整流ダイオード素子と、二次側平滑コンデンサを
備えることで、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から二次側直流出力電圧を生成する
直流出力電圧生成手段と、 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、 を備えて構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。
A rectifying / smoothing means for generating a rectified / smoothed voltage by inputting a commercial AC power supply and performing rectification / smoothing, and outputting the rectified / smoothed voltage as a DC input voltage; A switching unit configured to output to a winding; an inductance component including at least a primary winding of the insulating converter transformer; and an insertion component inserted between an output terminal of the switching unit and a positive line of the DC input voltage. By providing a primary-side resonance circuit formed by the capacitance of the resonance capacitor to make the operation of the switching means a voltage resonance type, a secondary-side rectifier diode element, and a secondary-side smoothing capacitor, DC output voltage generating means for generating a secondary DC output voltage from an alternating voltage obtained at the next winding A secondary resonance circuit formed on the secondary side by an inductance component of a secondary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a secondary parallel resonance capacitor; and functioning as an inductance component of the primary resonance circuit. And a control winding in which a controlled winding and a control winding whose winding direction is orthogonal to the controlled winding are wound, and the DC output voltage of By flowing a variable control current through the control winding according to the level and changing the inductance of the controlled winding,
And a constant voltage control means configured to perform constant voltage control on the secondary-side DC output voltage.
【請求項2】 上記二次側共振回路を形成する二次側並
列共振コンデンサは、二次側整流ダイオード素子に対し
て並列に接続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。
2. The voltage resonance according to claim 1, wherein the secondary-side parallel resonance capacitor forming the secondary-side resonance circuit is connected in parallel to a secondary-side rectifier diode element. Type switching power supply circuit.
【請求項3】 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て、この
ブースト整流平滑電圧を直流入力電圧として上記スイッ
チング手段に供給す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、 を設けた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. A boost rectified smoothed voltage is obtained by superimposing a boost voltage generated using a switching output of the switching means on the rectified smoothed voltage, and the boost rectified smoothed voltage is used as a DC input voltage. A boost which is configured to be supplied to switching means and has a configuration in which the controlled rectifying smoothed voltage can be controlled to be constant by a change in inductance of the controlled winding by including the controlled winding. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 上記スイッチング手段は2組備えられ、
直流入力電圧をプッシュプル動作により断続して出力す
るように構成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。
4. The switching means is provided in two sets,
2. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein the voltage resonance type switching power supply circuit is configured to output a DC input voltage intermittently by a push-pull operation.
【請求項5】 上記直流出力電圧生成手段は、全波整流
回路を備えて形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。
5. The voltage resonance type switching power supply circuit according to claim 1, wherein said DC output voltage generation means is formed with a full-wave rectifier circuit.
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