JP2000014148A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

Info

Publication number
JP2000014148A
JP2000014148A JP10175625A JP17562598A JP2000014148A JP 2000014148 A JP2000014148 A JP 2000014148A JP 10175625 A JP10175625 A JP 10175625A JP 17562598 A JP17562598 A JP 17562598A JP 2000014148 A JP2000014148 A JP 2000014148A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
switching
control circuit
supply device
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10175625A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshitaka Minamizawa
俊孝 南沢
Kiyoto Yamazawa
清人 山沢
Toshiro Sato
敏郎 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd, Nagano Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP10175625A priority Critical patent/JP2000014148A/en
Publication of JP2000014148A publication Critical patent/JP2000014148A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized and unexpensive switching power supply device having a high-conversion efficiency. SOLUTION: In a switching power supply device 21 provided with a main switch 4 for switching an input current through an inductive element 2a, and a control circuit 10 for controlling the main switch 4, a DC voltage generated on the basis of energy accumulated in the inductive element 2a by the switching performed by the main switch 4 is supplied to the control circuit 10 as an operating power source through the inductive element 2a.

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、主スイッチ素子の
スイッチングを制御する制御回路を備えたスイッチング
電源装置に関し、詳しくは、低入力電圧であっても高変
換効率を達成可能なスイッチング電源装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply having a control circuit for controlling switching of a main switching element, and more particularly to a switching power supply capable of achieving high conversion efficiency even at a low input voltage. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の低入力電圧に基づいて所定電圧
の直流電圧を生成可能なスイッチング電源装置として、
図6に示すフライバック型の電源装置41が従来から知
られている。この電源装置41は、一次巻線42aおよ
び二次巻線42b,42cから構成されるスイッチング
用のトランス42を備えている。また、電源装置41
は、トランス42の一次巻線42a側に、スイッチング
信号SS に従ってオン/オフ制御されることにより直流
電源3から出力される3〜5V程度の低電圧である入力
直流VINを一次巻線42aを介してスイッチングするF
ET4と、FET4のゲートにスイッチング信号SS を
出力することによりFET4のスイッチングを制御する
制御回路10と、起動時において直流電源3の入力直流
VINを制御回路10に供給するためのダイオード9と、
FET4によるスイッチングによって生成した直流電圧
を制御回路10に供給するための抵抗10とを備えてい
る。また、電源装置41は、二次巻線2b側に、その二
次巻線2bの誘起電圧を整流・平滑することにより出力
電圧VO を生成するダイオード11およびコンデンサ1
2を備え、二次巻線2c側に、その二次巻線2cの誘起
電圧を整流・平滑することにより制御回路10の作動用
電源を生成するダイオード13およびコンデンサ14を
備えている。
2. Description of the Related Art As a switching power supply device capable of generating a DC voltage of a predetermined voltage based on a low input voltage of this type,
A flyback type power supply device 41 shown in FIG. 6 is conventionally known. The power supply device 41 includes a switching transformer 42 including a primary winding 42a and secondary windings 42b and 42c. The power supply 41
Is supplied to the primary winding 42a of the transformer 42 via the primary winding 42a, the input DC VIN being a low voltage of about 3 to 5 V output from the DC power supply 3 by being turned on / off in accordance with the switching signal SS. F to switch
ET4, a control circuit 10 for controlling the switching of the FET 4 by outputting a switching signal SS to the gate of the FET 4, a diode 9 for supplying the input DC VIN of the DC power supply 3 to the control circuit 10 at startup.
And a resistor 10 for supplying a DC voltage generated by the switching by the FET 4 to the control circuit 10. The power supply device 41 includes a diode 11 and a capacitor 1 on the secondary winding 2b side, which generate an output voltage VO by rectifying and smoothing the induced voltage of the secondary winding 2b.
2, a diode 13 and a capacitor 14 are provided on the secondary winding 2c side to rectify and smooth the induced voltage of the secondary winding 2c to generate a power supply for operating the control circuit 10.

【0003】この電源装置41では、作動開始初期時に
は、直流電源3からの入力直流VINがダイオード9を介
して制御回路10に供給されることにより、制御回路1
0が起動する。次いで、制御回路10がハイレベルのス
イッチング信号SS を出力してFET4をオン状態に制
御することにより、一次巻線2aには、同図に示す向き
の電流I11が流れる。この場合、二次巻線2b,2cに
は、同図の電流I12,I13とは逆向きの電流が流れよう
とするが、ダイオード11,13によってそれぞれ阻止
される。一方、制御回路10がスイッチング信号SS を
ローレベルにしてFET4をオフ状態に制御すると、各
二次巻線2b,2cに誘起したフライバック電圧に基づ
く電流I12,I13が二次巻線2b,2cからそれぞれ出
力される。これにより、ダイオード11およびコンデン
サ12によって整流・平滑されて生成された出力電圧V
O が装置外部に出力される。また、同時に、ダイオード
13およびコンデンサ14によって整流・平滑されて生
成された直流電圧V11が抵抗43を介して制御回路10
に供給される。
In this power supply device 41, an input DC VIN from a DC power supply 3 is supplied to a control circuit 10 via a diode 9 at the initial stage of operation, so that the control circuit 1
0 starts. Next, the control circuit 10 outputs a high-level switching signal SS to control the FET 4 to be in an ON state, so that a current I11 flows in the primary winding 2a in the direction shown in FIG. In this case, currents in the opposite directions to the currents I12 and I13 shown in FIG. On the other hand, when the control circuit 10 sets the switching signal SS to the low level to control the FET 4 to the off state, the currents I12 and I13 based on the flyback voltages induced in the respective secondary windings 2b and 2c generate the secondary windings 2b and 2c. Is output from each. Thus, the output voltage V rectified and smoothed by the diode 11 and the capacitor 12 is generated.
O is output outside the device. At the same time, a DC voltage V11 rectified and smoothed by the diode 13 and the capacitor 14 is generated by the control circuit 10 via the resistor 43.
Supplied to

【0004】この場合、一般的に、駆動電圧であるスイ
ッチング信号SS のハイレベル時における電圧値が低く
なるに従ってFET4のオン抵抗が大きくなるため、制
御回路10の作動用電源が低電圧のときには、FET4
による伝導損失が極めて大きくなる。一方、制御回路1
0から出力されるスイッチング信号SS の電圧値は、作
動用電源の電圧値に応じて決定される。したがって、制
御回路10が起動後においても入力直流VINを作動用電
源として継続して作動している場合には、FET4によ
って多大な電力を常時損失することになる。このため、
この電源装置41では、二次巻線2cの誘起電圧に基づ
いて生成した直流電圧V11の電圧値が、入力直流VINの
電圧値よりも高く、かつFET4を低伝導損失で作動さ
せるのに十分な高電圧になるように予め規定されてい
る。これにより、FET4の伝導損失を低減させること
ができる結果、装置全体としての変換効率を向上させて
いる。
In this case, generally, the on-resistance of the FET 4 increases as the voltage value of the switching signal SS, which is the driving voltage, at the high level decreases, so that when the operating power supply of the control circuit 10 is at a low voltage, FET4
The conduction loss is extremely large. On the other hand, the control circuit 1
The voltage value of the switching signal SS output from 0 is determined according to the voltage value of the operating power supply. Therefore, when the control circuit 10 continues to operate using the input DC VIN as the operating power supply even after the start, a large amount of power is always lost by the FET 4. For this reason,
In the power supply device 41, the voltage value of the DC voltage V11 generated based on the induced voltage of the secondary winding 2c is higher than the voltage value of the input DC VIN, and is sufficient to operate the FET 4 with low conduction loss. It is specified in advance so as to have a high voltage. As a result, the conduction loss of the FET 4 can be reduced, thereby improving the conversion efficiency of the entire device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電源装置41には、以下の問題点がある。すなわち、電
源装置41では、FET4によるスイッチングが開始さ
れた後の常態における装置全体としての変換効率を向上
させるために、制御回路10の作動電源用巻線としての
二次巻線42cをトランス42に設けると共に、整流・
平滑用のダイオード13およびコンデンサ14を配設し
ている。このため、トランス42の大型化および部品点
数の増加に起因して、装置の大型化を招いているという
問題点がある。特に、小形省電力の電子機器などに内蔵
されて、3〜5V程度の低電圧を昇圧することによって
所定電圧の直流電源を生成するマイクロ電源では、装置
の大型化は致命的な欠点となる。また、価格競争が激化
している今日にあっては、二次巻線2cやダイオード1
3およびコンデンサ14の配設に伴うコストアップが販
売戦略の障害となるという問題点がある。
However, the conventional power supply device 41 has the following problems. That is, in the power supply device 41, in order to improve the conversion efficiency of the entire device in a normal state after the switching by the FET 4 is started, the secondary winding 42c as the operating power supply winding of the control circuit 10 is connected to the transformer 42. Rectification
A smoothing diode 13 and a capacitor 14 are provided. For this reason, there is a problem that the size of the device is increased due to the increase in the size of the transformer 42 and the number of components. In particular, in the case of a micro power supply that is built in a small power-saving electronic device or the like and generates a DC power supply of a predetermined voltage by boosting a low voltage of about 3 to 5 V, an increase in the size of the device is a fatal disadvantage. In today's stiff price competition, the secondary winding 2c and the diode 1
There is a problem that an increase in cost due to the arrangement of the capacitor 3 and the capacitor 14 hinders the sales strategy.

【0006】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、高変換効率を維持しつつ小型化および
低価格化を図ることが可能なスイッチング電源装置を提
供することを主目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has as its main object to provide a switching power supply device capable of achieving downsizing and cost reduction while maintaining high conversion efficiency. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のスイッチング電源装置は、誘導性素子を介
して入力直流をスイッチングするための主スイッチと、
主スイッチを制御する制御回路とを備えているスイッチ
ング電源装置において、主スイッチによるスイッチング
によって誘導性素子に蓄積されたエネルギーに基づいて
発生する直流電圧を作動用電源として誘導性素子を介し
て制御回路に供給することを特徴とする。
To achieve the above object, a switching power supply according to claim 1 comprises a main switch for switching an input direct current through an inductive element;
A control circuit for controlling the main switch, the control circuit using a DC voltage generated based on energy accumulated in the inductive element by switching by the main switch as an operating power supply via the inductive element. Is supplied.

【0008】請求項2記載のスイッチング電源装置は、
請求項1記載のスイッチング電源装置において、蓄積さ
れたエネルギーに基づく電流を通過させる一方向性素子
と、一方向性素子を通過した電流によって充電されるキ
ャパシタとを備え、キャパシタの充電電圧を作動用電源
として制御回路に供給することを特徴とする。
The switching power supply according to claim 2 is
2. The switching power supply device according to claim 1, further comprising: a unidirectional element that passes a current based on stored energy, and a capacitor that is charged by the current that has passed through the unidirectional element. It is characterized in that it is supplied to a control circuit as power.

【0009】請求項3記載のスイッチング電源装置は、
請求項2記載のスイッチング電源装置において、一方向
素子と等価的に並列接続され主スイッチがオフ状態のと
きに蓄積されたエネルギーに基づく電流をキャパシタ側
に通過させる電界効果型トランジスタを備えていること
を特徴とする。
The switching power supply according to claim 3 is
3. The switching power supply according to claim 2, further comprising: a field-effect transistor that is connected in parallel with the one-way element and passes a current based on energy stored when the main switch is in an off state to the capacitor. It is characterized by.

【0010】請求項4記載のスイッチング電源装置は、
請求項1から3のいずれかに記載のスイッチング電源装
置において、誘導性素子は、スイッチング用のトランス
における一次巻線であることを特徴とする。
The switching power supply according to claim 4 is
4. The switching power supply according to claim 1, wherein the inductive element is a primary winding of a switching transformer.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るスイッチング電源装置の好適な実施の形態につ
いて説明する。なお、電源装置41と同一の構成要素に
ついては同一の符号を付して重複した説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a switching power supply according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same components as those of the power supply device 41 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0012】最初に、図1を参照して本発明に係るスイ
ッチング電源装置の基本的な構成について説明する。同
図に示すように、電源装置1は、フライバック型のスイ
ッチング電源装置であって、スイッチング用のトランス
2を備えている。また、トランス2の一次巻線2a(本
発明における誘導性素子に相当する)側には、本発明に
おける主スイッチに相当するFET4、本発明における
一方向性素子に相当するダイオード5、コンデンサ6お
よび抵抗7が配設されており、これらのダイオード5、
コンデンサ6および抵抗7は、ダイオード5のカソード
側の電圧VA を所定電圧にクランプするRCDクランプ
回路を形成する。また、トランス2の二次巻線2b側に
は、ダイオード11およびコンデンサ12が配設されて
いる。
First, a basic configuration of a switching power supply according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the power supply device 1 is a flyback type switching power supply device, and includes a switching transformer 2. On the side of the primary winding 2a (corresponding to an inductive element in the present invention) of the transformer 2, an FET 4 corresponding to a main switch in the present invention, a diode 5, a capacitor 6 corresponding to a unidirectional element in the present invention, A resistor 7 is provided and these diodes 5,
The capacitor 6 and the resistor 7 form an RCD clamp circuit for clamping the voltage VA on the cathode side of the diode 5 to a predetermined voltage. A diode 11 and a capacitor 12 are disposed on the secondary winding 2b side of the transformer 2.

【0013】この電源装置1では、FET4は、ゲート
に入力されるスイッチング信号SSがハイレベルに制御
されることによりオン状態となる。この際には、同図に
示す向きの電流I1 がトランス2の一次巻線2aを流れ
ることにより、トランス2にエネルギーが蓄積される。
次いで、スイッチング信号SS がローレベルに制御され
ることにより、FET4がオフ状態になる。この際に
は、トランス2の二次巻線2b側では、同図に示す向き
の電流I2 が、二次巻線2b、ダイオード11、コンデ
ンサ12および二次巻線2bからなる電流経路を流れ、
これにより、所定電圧に安定化された出力電圧VO が装
置外部に出力される。同時に、トランス2の一次巻線2
aには、同図に示す向きの電圧V1 が誘起する。この場
合、スイッチング信号SS のハイレベルディーティー
比、および直流電源3から出力される入力直流VINの電
圧を、それぞれ値Dおよび値VINとし、かつダイオード
5の順方向電圧を無視すれば、ダイオード5のカソード
側における電圧VA は、下記の式で表される。 VA =VIN/(1−D)・・・・・式
In the power supply device 1, the FET 4 is turned on when the switching signal SS input to the gate is controlled to a high level. At this time, the current I1 in the direction shown in FIG. 1 flows through the primary winding 2a of the transformer 2, whereby energy is accumulated in the transformer 2.
Next, the switching signal SS is controlled to a low level, so that the FET 4 is turned off. At this time, on the secondary winding 2b side of the transformer 2, a current I2 in the direction shown in the figure flows through a current path including the secondary winding 2b, the diode 11, the capacitor 12, and the secondary winding 2b.
As a result, the output voltage VO stabilized to the predetermined voltage is output to the outside of the device. At the same time, the primary winding 2 of the transformer 2
The voltage V1 in the direction shown in FIG. In this case, if the high-level duty ratio of the switching signal SS and the voltage of the input DC VIN output from the DC power supply 3 are set to the values D and VIN, respectively, and the forward voltage of the diode 5 is ignored, the diode 5 The voltage VA on the cathode side is expressed by the following equation. VA = VIN / (1-D) formula

【0014】また、トランス2の一次巻線2aおよび二
次巻線2bの巻数比を1対1とし、出力電圧VO の電圧
を値VO とすれば、下記の式が成立する。 VO =D・VIN/(1−D)・・・式 したがって、式および式から、下記の式が導かれ
る。 VA =VIN+VO ・・・・・・・・式
If the turn ratio of the primary winding 2a and the secondary winding 2b of the transformer 2 is 1: 1 and the output voltage VO is the value VO, the following equation is established. VO = D · VIN / (1−D) formula The following formula is derived from the formula and the formula. VA = VIN + VO ···········

【0015】上記の式によれば、ダイオード5のカソ
ード側における電圧VA は、電圧VINと出力電圧VO と
を加算した電圧にクランプされることになる。なお、ト
ランス2の巻数比がN対1であれば、電圧VA は、入力
直流VINに、出力電圧VO のN倍の電圧値を加算した電
圧値にクランプされる。したがって、FET4のスイッ
チングを制御する制御回路に対して、電圧VA まで充電
されたコンデンサ6の充電電圧を供給することにより、
ハイレベル時におけるスイッチング信号SS を高電圧に
維持することができる。
According to the above equation, the voltage VA on the cathode side of the diode 5 is clamped to the sum of the voltage VIN and the output voltage VO. If the turns ratio of the transformer 2 is N: 1, the voltage VA is clamped to a voltage value obtained by adding a voltage value N times the output voltage VO to the input DC voltage VIN. Accordingly, by supplying the charging voltage of the capacitor 6 charged to the voltage VA to the control circuit for controlling the switching of the FET 4,
The switching signal SS at the time of the high level can be maintained at a high voltage.

【0016】なお、図2に示す電源装置1の一次巻線2
a側の回路は、図3に示すように、入力直流VINを昇圧
した直流電圧を生成する昇圧コンバータ回路と等価とな
る。この場合、ダイオード5、コンデンサ6および抵抗
7はRCDクランプ回路として機能し、この際に、抵抗
7は、コンデンサ6の負荷回路として作用し、コンデン
サ6の充電エネルギーを消費する。したがって、抵抗7
によって消費される電力を制御回路の作動用電源に用い
ることにより、何ら部品点数を増加させることなく、電
圧VA を制御回路の作動用電源として用いることがで
き、加えて、抵抗7による消費電力を制御回路の作動用
電源として有効に用いることができる結果、装置の変換
効率を向上させることができる。
The primary winding 2 of the power supply 1 shown in FIG.
The circuit on the side a is equivalent to a boost converter circuit that generates a DC voltage obtained by boosting the input DC VIN as shown in FIG. In this case, the diode 5, the capacitor 6, and the resistor 7 function as an RCD clamp circuit. At this time, the resistor 7 acts as a load circuit for the capacitor 6, and consumes the charging energy of the capacitor 6. Therefore, the resistance 7
Is used as the power supply for operating the control circuit, the voltage VA can be used as the power supply for operating the control circuit without increasing the number of parts. As a result, the conversion efficiency of the device can be improved.

【0017】次に、本発明を適用したスイッチング電源
装置の具体的な構成について、図4を参照して説明す
る。なお、電源装置1および電源装置41と同一の構成
要素については同一の符号を付して重複した説明を省略
する。
Next, a specific configuration of a switching power supply to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. Note that the same components as those of the power supply device 1 and the power supply device 41 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0018】同図に示す電源装置21は、いわゆるアク
ティブクランプ方式のフライバック型スイッチング電源
装置であって、電源装置1におけるダイオード5に代え
て、ボディダイオード8aを内蔵するFET8を配設し
ている。また、電源装置1の構成に加えて、FET4,
8のスイッチングを制御する制御回路10と、入力直流
VINを制御回路10に供給するためのダイオード9とを
配設すると共に、FET8のドレインと制御回路10の
電源入力部との間に抵抗7を接続している。なお、同図
では、FET4に内蔵のボディダイオード4aを記載し
ている。
A power supply device 21 shown in FIG. 1 is a flyback switching power supply device of a so-called active clamp system, in which an FET 8 having a built-in body diode 8a is provided in place of the diode 5 in the power supply device 1. . Further, in addition to the configuration of the power supply device 1,
8 and a diode 9 for supplying the input DC VIN to the control circuit 10. A resistor 7 is provided between the drain of the FET 8 and the power input of the control circuit 10. Connected. In FIG. 1, the body diode 4a built in the FET 4 is shown.

【0019】この電源装置21では、作動開始初期時に
は、直流電源3からの入力直流VINがダイオード9を介
して制御回路10に供給されることにより、制御回路1
0が起動する。次いで、制御回路10がハイレベルのス
イッチング信号SS を出力してFET4をオン状態に制
御することにより、同図に示す向きの電流I1 がトラン
ス2の一次巻線2aを流れ、この際に、トランス2にエ
ネルギーが蓄積される。次に、制御回路10がスイッチ
ング信号SS をロウレベルに制御すると共に、ハイレベ
ルのスイッチング信号S1 をFET8のゲートに出力す
る。これにより、FET4およびFET8がそれぞれオ
フ状態およびオン状態に制御される。この際に、トラン
ス2の二次巻線2b側では、同図に示す向きの電流I2
が、二次巻線2b、ダイオード11、コンデンサ12お
よび二次巻線2bからなる電流経路を流れ、所定電圧に
安定化された出力電圧VO が装置外部に出力される。
In the power supply device 21, at the beginning of the operation start, the input DC VIN from the DC power supply 3 is supplied to the control circuit 10 via the diode 9, so that the control circuit 1
0 starts. Next, the control circuit 10 outputs a high-level switching signal Ss to control the FET 4 to the on state, so that the current I1 in the direction shown in the figure flows through the primary winding 2a of the transformer 2, and at this time, 2 stores energy. Next, the control circuit 10 controls the switching signal SS to a low level and outputs a high level switching signal S1 to the gate of the FET 8. As a result, the FET 4 and the FET 8 are controlled to the off state and the on state, respectively. At this time, the current I2 in the direction shown in FIG.
Flows through a current path composed of the secondary winding 2b, the diode 11, the capacitor 12, and the secondary winding 2b, and an output voltage VO stabilized to a predetermined voltage is output to the outside of the device.

【0020】また、同時に、一次巻線2a側では、同図
に示す向きの電流I3 が、一次巻線2a、FET8のソ
ース−ドレイン、コンデンサ6および一次巻線2aから
なる電流経路を流れる。これにより、コンデンサ6は、
電圧VA まで充電され、この充電電圧は、抵抗7を介し
て制御回路10の電源入力部に供給される。このため、
制御回路10の作動用電源電圧が、電圧VINから電圧V
A まで上昇する結果、スイッチング信号SS のハイレベ
ル電圧が電圧VA 近傍まで上昇し、これにより、FET
4の伝導損失が低減される。この際に、電源装置1では
ダイオード5を介してコンデンサ6を充電していたのに
対し、この電源装置21では、FET8を介してコンデ
ンサ6を充電するため、コンデンサ6の充電の際の電力
損失を低減することができる。また、本来的には抵抗7
によって電力損失されていたコンデンサ6の充電エネル
ギーが制御回路10の作動用電源として用いられるた
め、コンデンサ6の充電エネルギーの有効利用を図るこ
とができる。
At the same time, on the primary winding 2a side, a current I3 in the direction shown in the figure flows through a current path composed of the primary winding 2a, the source-drain of the FET 8, the capacitor 6, and the primary winding 2a. Thereby, the capacitor 6
The battery is charged to the voltage VA, and the charged voltage is supplied to the power input of the control circuit 10 via the resistor 7. For this reason,
The operating power supply voltage of the control circuit 10 is changed from the voltage VIN to the voltage V
As a result, the high level voltage of the switching signal SS rises to near the voltage VA.
4 is reduced. At this time, the power supply 1 charges the capacitor 6 via the diode 5, whereas the power supply 21 charges the capacitor 6 via the FET 8. Can be reduced. Also, the resistance 7
Since the charging energy of the capacitor 6 that has been lost due to the power is used as an operating power source of the control circuit 10, the charging energy of the capacitor 6 can be effectively used.

【0021】続いて、トランス2のエネルギー放出が完
了すると、コンデンサ6の充電エネルギーに基づく電流
が電流I3 とは逆向きに流れることにより、トランス2
が逆励磁される。次いで、制御回路10が、スイッチン
グ信号S1 をローレベルに制御することにより、FET
8をオフ状態に制御する。これにより、電流I1 とは逆
向きの電流が、FET4のソース−ドレイン、一次巻線
2aおよび直流電源3からなる電流経路を流れる。この
結果、FET4における図示しない寄生コンデンサの蓄
積エネルギーが直流電源3に回生されることにより、寄
生コンデンサの端子間電圧が0Vまたは0V近辺に維持
される。次いで、この状態において、制御回路10がハ
イレベルのスイッチング信号SS を出力することにより
FET4がオン状態に制御される。これにより、いわゆ
るゼロボルトスイッチが達成され、FET4のスイッチ
ング時の電力損失が低減される。この後、上記した動作
を繰り返すことにより、出力電圧VO が継続して生成さ
れる。
Subsequently, when the energy release of the transformer 2 is completed, the current based on the charging energy of the capacitor 6 flows in the opposite direction to the current I3, and the
Is reversely excited. Next, the control circuit 10 controls the switching signal S1 to a low level, thereby
8 is turned off. As a result, a current in a direction opposite to the current I1 flows through a current path including the source-drain of the FET 4, the primary winding 2a, and the DC power supply 3. As a result, the energy stored in the parasitic capacitor (not shown) in the FET 4 is regenerated to the DC power supply 3, so that the voltage between the terminals of the parasitic capacitor is maintained at or near 0V. Next, in this state, the control circuit 10 outputs the high-level switching signal SS to control the FET 4 to the on state. Thereby, a so-called zero volt switch is achieved, and power loss at the time of switching of the FET 4 is reduced. Thereafter, by repeating the above operation, the output voltage VO is continuously generated.

【0022】以上のように、この電源装置21によれ
ば、トランス2の一次巻線2a側で所定電圧にクランプ
された電圧VA を作動用電源として制御回路10に供給
することにより、入力直流VINを作動用電源として用い
るのと比較して、スイッチング信号SS のハイレベル電
圧を、より高い電圧に維持することができる。この結
果、主スイッチとしてのFET4の伝導損失を低減する
ことができ、これにより、装置全体としての変換効率を
向上させることができる。また、従来の電源装置41と
比較して、制御回路10の作動用電源を生成するための
二次巻線2cや整流・平滑用のダイオード13およびコ
ンデンサ14などの部品を省略することができるため、
部品点数の削減、ひいては、装置のコストダウンおよび
小型化を図ることができる。
As described above, according to the power supply device 21, the voltage VA clamped to a predetermined voltage on the primary winding 2a side of the transformer 2 is supplied to the control circuit 10 as an operating power supply, thereby providing an input DC VIN. The high-level voltage of the switching signal SS can be maintained at a higher voltage as compared with the case where is used as an operating power supply. As a result, the conduction loss of the FET 4 as the main switch can be reduced, and the conversion efficiency of the entire device can be improved. Further, as compared with the conventional power supply device 41, parts such as the secondary winding 2c for generating the operation power supply of the control circuit 10, the rectifying / smoothing diode 13, and the capacitor 14 can be omitted. ,
The number of parts can be reduced, and the cost and size of the device can be reduced.

【0023】なお、本発明は、上記した電源装置1およ
び電源装置21の構成に限定されず、他の方式によるス
イッチング電源装置に適用することもできる。例えば、
図1に示したフライバック型の電源装置1における一部
の構成を変更して、図5に示すフォワード型の電源装置
31に適用することもできる。この場合、電源装置1に
おけるトランス2の二次巻線2bの巻き始め端子にダイ
オード11のアノードを接続し、かつダイオード11の
カソードおよびコンデンサ12間に平滑用のチョークコ
イル32を配設すると共にフライホイーリング用のダイ
オード33を配設すればよい。なお、電源装置31の動
作は、基本的にはフライバック方式とフォワード方式の
相違に基づくものであるため、電源装置1,21と同一
の構成要素には同一の符号を付し、その構成および動作
の説明を省略する。また、同様にして、図2に示したフ
ライバック方式によるアクティブクランプ型の電源装置
21の一部の構成を変更することにより、フォワード方
式によるアクティブクランプ型の電源装置を構成するこ
ともできる。
The present invention is not limited to the configuration of the power supply 1 and the power supply 21 described above, but can be applied to a switching power supply of another system. For example,
A part of the configuration of the flyback type power supply device 1 shown in FIG. 1 can be modified and applied to the forward type power supply device 31 shown in FIG. In this case, the anode of the diode 11 is connected to the winding start terminal of the secondary winding 2b of the transformer 2 in the power supply device 1, the smoothing choke coil 32 is arranged between the cathode of the diode 11 and the capacitor 12, and the flywheel is connected. What is necessary is just to provide the diode 33 for wheeling. Since the operation of the power supply device 31 is basically based on the difference between the flyback method and the forward method, the same components as those of the power supply devices 1 and 21 are denoted by the same reference numerals, and their configurations and Description of the operation is omitted. Similarly, by changing a part of the configuration of the active power supply device 21 of the flyback type shown in FIG. 2, an active clamp type power supply device of the forward type can be formed.

【0024】また、本発明の実施の形態に係る電源装置
21では、抵抗7を介して制御回路10に電圧VA を供
給しているが、抵抗7に代えて、ダイオードやFETな
どのスイッチ素子を用いることができるのは勿論であ
る。さらに、他の構成要素についても、スイッチング電
源装置の仕様に応じて適宜変更することができる。例え
ば、本発明の実施の形態では、主スイッチとしてFET
4を使用した例について説明したが、本発明は、これに
限定されず、トランジスタなど種々のスイッチング素子
を用いることができる。また、本発明の実施の形態で
は、トランス2の一次巻線2aを本発明における誘導性
素子として用いた電源装置について説明したが、これに
限定されず、図3に示したように、チョークコイルを誘
導性素子として用いる昇圧コンバータに適用できるのは
勿論である。
Further, in the power supply device 21 according to the embodiment of the present invention, the voltage VA is supplied to the control circuit 10 via the resistor 7, but instead of the resistor 7, a switch element such as a diode or an FET is used. Of course, it can be used. Further, other components can be appropriately changed according to the specifications of the switching power supply device. For example, in the embodiment of the present invention, the main switch is an FET.
Although the example using 4 has been described, the present invention is not limited to this, and various switching elements such as transistors can be used. Further, in the embodiment of the present invention, the power supply device using the primary winding 2a of the transformer 2 as the inductive element in the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Can of course be applied to a boost converter using as an inductive element.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載のスイッチ
ング電源装置によれば、主スイッチによるスイッチング
によって誘導性素子に蓄積されたエネルギーに基づいて
発生する直流電圧を作動用電源として制御回路に供給す
ることにより、主スイッチを駆動するためのスイッチン
グ信号SS のハイレベル電圧を高電圧にすることがで
き、これにより、主スイッチの伝導損失を低減できる結
果、装置全体としての変換効率を向上させることができ
る。また、補助巻線などを用いることなく制御回路の作
動用電源を生成することができるため、装置の小型化お
よび低価格化を図ることができる。
As described above, according to the switching power supply of the first aspect, the control circuit uses the DC voltage generated based on the energy accumulated in the inductive element by the switching by the main switch as the operating power supply. By supplying, the high level voltage of the switching signal SS for driving the main switch can be made high, thereby reducing the conduction loss of the main switch and improving the conversion efficiency of the entire device. be able to. Further, since the power supply for operating the control circuit can be generated without using an auxiliary winding or the like, the size and cost of the device can be reduced.

【0026】また、請求項2記載のスイッチング電源装
置によれば、一方向性素子を介してキャパシタを充電さ
せ、その充電電圧を作動用電源として制御回路に供給す
ることにより、ごく少数の回路部品で制御回路の作動用
電源を生成することができる。また、昇圧コンバータに
適用する場合には、その構成要素のみで制御回路の作動
用電源を生成することができるため、コストアップを招
くことなく、主スイッチの伝導損失を低減することがで
きる。
According to the switching power supply device of the second aspect, the capacitor is charged through the one-way element, and the charging voltage is supplied to the control circuit as an operating power supply, so that a very small number of circuit components are provided. Thus, a power supply for operating the control circuit can be generated. In addition, when applied to a boost converter, a power supply for operating a control circuit can be generated only by its components, so that conduction loss of the main switch can be reduced without increasing costs.

【0027】さらに、請求項3記載のスイッチング電源
装置によれば、電界効果型トランジスタを介してキャパ
シタを充電することにより、その際の電力損失を低減す
ることができる。
Further, according to the switching power supply device of the third aspect, by charging the capacitor via the field effect transistor, the power loss at that time can be reduced.

【0028】また、請求項4記載のスイッチング電源装
置によれば、一般的なスイッチング電源装置に備えられ
たスイッチング用のトランスにおける一次巻線を用いる
ため、他の誘導性素子を追加することなく構成できる結
果、低価格かつ小形のスイッチング電源装置を提供する
ことができる。
According to the switching power supply device of the fourth aspect, since the primary winding of the switching transformer provided in the general switching power supply device is used, the switching power supply device is configured without adding another inductive element. As a result, a low-cost and compact switching power supply can be provided.

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

【図1】本発明を適用した基本的な構成である電源装置
1の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device 1 having a basic configuration to which the present invention is applied.

【図2】電源装置1の一次巻線2a側の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a primary winding 2a side of the power supply device 1.

【図3】図2における電源装置1の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the power supply device 1 in FIG.

【図4】本発明の他の実施の形態に係る電源装置21の
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device 21 according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のさらに他の実施の形態に係る電源装置
31の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device 31 according to still another embodiment of the present invention.

【図6】従来の電源装置41の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional power supply device 41.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源装置 2 トランス 2a 一次巻線 4 FET 5 ダイオード 6 コンデンサ 7 抵抗 8 FET 8a ボディダイオード 10 制御回路 21 電源装置 31 電源装置 Reference Signs List 1 power supply device 2 transformer 2a primary winding 4 FET 5 diode 6 capacitor 7 resistor 8 FET 8a body diode 10 control circuit 21 power supply device 31 power supply device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H730 BB23 BB43 BB57 DD04 DD41 EE02 EE07 EE08 EE10 FD01 VV01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H730 BB23 BB43 BB57 DD04 DD41 EE02 EE07 EE08 EE10 FD01 VV01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘導性素子を介して入力直流をスイッチ
ングするための主スイッチと、当該主スイッチを制御す
る制御回路とを備えているスイッチング電源装置におい
て、 前記主スイッチによるスイッチングによって前記誘導性
素子に蓄積されたエネルギーに基づいて発生する直流電
圧を作動用電源として当該誘導性素子を介して前記制御
回路に供給することを特徴とするスイッチング電源装
置。
1. A switching power supply device comprising: a main switch for switching an input direct current via an inductive element; and a control circuit for controlling the main switch, wherein the inductive element is switched by the main switch. A DC voltage generated based on the energy stored in the control circuit as an operation power supply to the control circuit via the inductive element.
【請求項2】 前記蓄積されたエネルギーに基づく電流
を通過させる一方向性素子と、当該一方向性素子を通過
した電流によって充電されるキャパシタとを備え、前記
キャパシタの充電電圧を前記作動用電源として前記制御
回路に供給することを特徴とする請求項1記載のスイッ
チング電源装置。
2. A power supply comprising: a one-way element for passing a current based on the stored energy; and a capacitor charged by the current passing through the one-way element. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is supplied to the control circuit.
【請求項3】 前記一方向素子と等価的に並列接続され
前記主スイッチがオフ状態のときに前記蓄積されたエネ
ルギーに基づく電流を前記キャパシタ側に通過させる電
界効果型トランジスタを備えていることを特徴とする請
求項2記載のスイッチング電源装置。
3. A field effect transistor, which is equivalently connected in parallel with the one-way element and passes a current based on the stored energy to the capacitor when the main switch is in an off state. The switching power supply device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記誘導性素子は、スイッチング用のト
ランスにおける一次巻線であることを特徴とする請求項
1から3のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
4. The switching power supply according to claim 1, wherein the inductive element is a primary winding of a switching transformer.
JP10175625A 1998-06-23 1998-06-23 Switching power supply device Pending JP2000014148A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10175625A JP2000014148A (en) 1998-06-23 1998-06-23 Switching power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10175625A JP2000014148A (en) 1998-06-23 1998-06-23 Switching power supply device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000014148A true JP2000014148A (en) 2000-01-14

Family

ID=15999366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10175625A Pending JP2000014148A (en) 1998-06-23 1998-06-23 Switching power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000014148A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10211229A1 (en) * 2002-03-13 2003-10-09 Michael Gude Voltage converter separates primary winding neutral point from feed voltage on start up and employs supply current to produce voltage feeding oscillator
US6643144B2 (en) 2000-01-14 2003-11-04 Infineon Technologies Ag Circuit configuration for applying a supply voltage to a load and method for such application

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6643144B2 (en) 2000-01-14 2003-11-04 Infineon Technologies Ag Circuit configuration for applying a supply voltage to a load and method for such application
DE10211229A1 (en) * 2002-03-13 2003-10-09 Michael Gude Voltage converter separates primary winding neutral point from feed voltage on start up and employs supply current to produce voltage feeding oscillator
DE10211229B4 (en) * 2002-03-13 2005-04-21 Gude, Michael, Dr. Pulsed voltage transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7486055B2 (en) DC-DC converter having a diode module with a first series circuit and a second series with a flywheel diode
WO2005053141A1 (en) Switching power supply apparatus
US7362082B2 (en) Switch mode power supply with output voltage equalizer
JP4830408B2 (en) Power converter
US20060139967A1 (en) Synchronous rectifier drive circuit for low output voltage active clamp forward converter
JP2555245Y2 (en) High efficiency power supply circuit
JP4605532B2 (en) Multi-output type switching power supply
JP4465717B2 (en) Switching power supply
JPH08111933A (en) Power supply circuit
JP3882809B2 (en) Switching power supply
JP2000014148A (en) Switching power supply device
JPWO2004019472A1 (en) DC converter
JPH1169803A (en) Switching power supply
JPH10164832A (en) Direct-current voltage increasing and decreasing device
JP4210804B2 (en) Synchronous rectification type DC-DC converter
JP2002044937A (en) Synchronous rectifying circuit
JPH07111778A (en) Dc-dc converter
JPH07222443A (en) Dc-dc converter
JP4329450B2 (en) DC converter
JPH10210740A (en) Synchronous rectifier
JP3427891B2 (en) DC-DC converter
US6515877B1 (en) DC-to-DC converter providing high current and low voltage
JPH11178335A (en) Power supply unit
JP4265199B2 (en) DC converter
JP2002199726A (en) Switching power supply