JP2000166235A - Switching power circuit - Google Patents

Switching power circuit

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JP2000166235A
JP2000166235A JP10336135A JP33613598A JP2000166235A JP 2000166235 A JP2000166235 A JP 2000166235A JP 10336135 A JP10336135 A JP 10336135A JP 33613598 A JP33613598 A JP 33613598A JP 2000166235 A JP2000166235 A JP 2000166235A
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JP
Japan
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voltage
circuit
winding
switching
resonance
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Withdrawn
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JP10336135A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a resonant power circuit and reduce cost by forming a primary parallel resonant circuit out of a leakage inductance element including the primary winding of an insulated converter transformer and the capacitance of a parallel resonant capacitor so that a switching means may be operated on a voltage resonant type. SOLUTION: The primary winding of an insulated converter transformer PIT is divided into primary windings N1A, N1B by a center tap, the end of the primary winding N1A is connected to the collector of a switching element Q1, and the end of the primary winding NIB is connected to the collector of a switching element Q2. A parallel resonant capacitor Cr1 forms a parallel resonant circuit out of combined inductances L1A+Lc consisting of the leakage inductance element L1A of the primary winding N1A and inductance winding Lc so that a switching element Q1 may be operated on a voltage resonant type. A parallel resonant capacitor Cr2 also forms a parallel resonant circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に電
源として備えられるスイッチング電源回路に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply circuit provided as a power supply for various electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング電源回路として、例えばフ
ライバックコンバータやフォワードコンバータなどの形
式のスイッチングコンバータを採用したものが広く知ら
れている。これらのスイッチングコンバータはスイッチ
ング動作波形が矩形波状であることから、スイッチング
ノイズの抑制には限界がある。また、その動作特性上、
電力変換効率の向上にも限界があることが分かってい
る。そこで、先に本出願人により、各種共振形コンバー
タによるスイッチング電源回路が各種提案されている。
共振形コンバータは容易に高電力変換効率が得られると
共に、スイッチング動作波形が正弦波状となることで低
ノイズが実現される。また、比較的少数の部品点数によ
り構成することができるというメリットも有している。
2. Description of the Related Art As a switching power supply circuit, a circuit employing a switching converter of a type such as a flyback converter or a forward converter is widely known. Since these switching converters have a rectangular switching operation waveform, there is a limit in suppressing switching noise. Also, due to its operating characteristics,
It has been found that there is a limit in improving the power conversion efficiency. Therefore, the present applicant has previously proposed various switching power supply circuits using various resonance type converters.
The resonance type converter can easily obtain high power conversion efficiency and realize low noise because the switching operation waveform is sinusoidal. It also has the advantage that it can be configured with a relatively small number of parts.

【0003】図6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120W以上の条件に対応するものとされる。
FIG. 6 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 that the maximum load power is 120 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120W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 120 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 Is
olation Transformer)に巻装されており、インダクタL
B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P
IT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 the insulation converter transformer PIT (Power Is
olation Transformer) and the inductor L
Together with B, a required inductance for setting the switching frequency is obtained. Further, the base of the switching element Q1 and the negative electrode (1
A path of a damper current flowing when the switching element Q1 is turned off is formed by a clamp diode DD inserted between the secondary side ground), and the collector of the switching element Q1 is connected to the insulating converter transformer P.
It is connected to one end of the IT primary winding N1, and the emitter is grounded.

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

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

【0008】絶縁コンバータトランスPITの二次側で
は、一次巻線N1 により誘起された交番電圧が二次巻線
N2に発生する。この場合、二次巻線N2に対しては、二
次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続されることで
並列共振回路が形成される。この並列共振回路により、
二次巻線N2に励起される交番電圧は共振電圧とされ、
この共振電圧が整流ダイオードDO1及び平滑コンデンサ
CO2からなる半波整流回路と、整流ダイオードDO2及び
平滑コンデンサCO2からなる半波整流回路との2組の半
波整流回路に供給される。そして、これら2組の半波整
流回路により、それぞれ直流出力電圧EO1,EO2が得ら
れる。なお、この場合、直流出力電圧EO1及び直流出力
電圧EO2は制御回路1に対しても分岐して入力される。
制御回路1においては、直流出力電圧EO1を検出電圧と
して利用し、直流出力電圧EO2を制御回路1の動作電源
として利用する。また、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. In this case, the DC output voltage EO1 and the DC output voltage EO2 are also branched and input to the control circuit 1.
In the control circuit 1, the DC output voltage EO1 is used as a detection voltage, and the DC output voltage EO2 is used as an operation power supply of the control circuit 1. The rectifier diodes DO1 and DO2 forming the half-wave rectifier circuit use a high-speed rectifier to rectify an alternating voltage in a switching cycle.

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

【0010】例えば、交流入力電圧VAC或いは最小負荷
電力の変動に伴って二次側の直流出力電圧EO2が変動し
た時は、制御回路1によって制御巻線NC に流れる制御
電流を例えば10mA〜40mAの範囲で変化させる。
これにより、被制御巻線NRのインダクタンスLR が例
えば0.1mH〜0.6mHの範囲で変化するようにさ
れる。
For example, when the DC output voltage EO2 on the secondary side fluctuates due to the fluctuation of the AC input voltage VAC or the minimum load power, the control circuit 1 controls the control current flowing through the control winding NC to 10 mA to 40 mA, for example. Vary in range.
Thus, the inductance LR of the controlled winding NR is changed in a range of, for example, 0.1 mH to 0.6 mH.

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

【0012】また、図7の回路図に、先に本出願人が提
案した発明に基づいて構成することのできる電圧共振形
スイッチング電源回路の他の例を示す。なお、図7にお
いて、図6と同一部分には同一符号を付し、同一構成と
される部位についての説明は省略する。この図に示す電
源回路においては、直交型制御トランスPRTの被制御
巻線が二次側に設けられている例が示されている。この
場合、直交型制御トランスPRTの被制御巻線として
は、被制御巻線NR,NR1の2つが巻装されて備えられ
る、そして、被制御巻線NRは二次巻線N2の端部と整流
ダイオードDO1のアノード間に対して直列に挿入される
ようにして接続される。また、被制御巻線NR1は、二次
巻線N2のタップ出力と整流ダイオードDO2のアノード
との間に対して直列に挿入される。このような接続形態
では、二次側の並列共振回路は、被制御巻線NR,NR1
のインダクタンス成分(LR,LR1)を含んで形成され
ることになる。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another example of a voltage resonance type switching power supply circuit which can be constructed based on the invention proposed by the present applicant. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description of the parts having the same configuration will be omitted. In the power supply circuit shown in this figure, an example is shown in which the controlled winding of the orthogonal control transformer PRT is provided on the secondary side. In this case, two controlled windings NR and NR1 are wound and provided as controlled windings of the orthogonal control transformer PRT, and the controlled winding NR is connected to an end of the secondary winding N2. The rectifier diode DO1 is connected so as to be inserted in series between the anodes. The controlled winding NR1 is inserted in series between the tap output of the secondary winding N2 and the anode of the rectifier diode DO2. In such a connection form, the secondary-side parallel resonance circuit includes the controlled windings NR and NR1.
(LR, LR1).

【0013】このように、直交型制御トランスPRTの
被制御巻線(NR,NR1)が二次側に設けられた構成の
場合には、インダクタンス制御方式として、被制御巻線
NR,NR1のインダクタンスが可変されることで、二次
側並列共振コンデンサC2の共振電圧V2のパルス幅、つ
まり、二次側整流ダイオードの導通角を可変制御するよ
うに動作する。これによって、二次側に得られる出力レ
ベルを制御することで定電圧制御が図られる(二次側共
振電圧パルス制御方式)。なお、この電源回路において
もスイッチング周波数は固定とされている。
As described above, in the case where the controlled windings (NR, NR1) of the orthogonal control transformer PRT are provided on the secondary side, the inductance of the controlled windings NR, NR1 is determined as an inductance control method. Is varied, so that the pulse width of the resonance voltage V2 of the secondary parallel resonance capacitor C2, that is, the conduction angle of the secondary rectifier diode is variably controlled. Thereby, constant voltage control is achieved by controlling the output level obtained on the secondary side (secondary side resonance voltage pulse control method). In this power supply circuit, the switching frequency is fixed.

【0014】ここで、図6及び図7に示した電源回路に
備えられる絶縁コンバータトランスPITの構造を図9
により断面的に示す。絶縁コンバータトランスPIT
は、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
が形成される。この際、中央磁脚には図のようにギャッ
プは形成されない。そして、この中央磁脚に対して、ボ
ビンBを利用して一次巻線N1(及び駆動巻線NB) 、
二次巻線N2 をそれぞれ分割した状態で巻装して構成さ
れる。これにより、一次巻線N1と二次巻線N2 とでは
疎結合(例えば結合係数k≒0.9)の状態が得られる
ことになる。
Here, the structure of the insulating converter transformer PIT provided in the power supply circuit shown in FIGS. 6 and 7 is shown in FIG.
Is shown in cross section. Insulation converter transformer PIT
Are E-type cores CR1 and CR2 made of ferrite material, for example.
Are formed such that the magnetic legs face each other to form an EE-type core. At this time, no gap is formed in the center magnetic leg as shown in the figure. Then, the primary winding N1 (and the driving winding NB) is applied to the center magnetic leg using the bobbin B,
The secondary winding N2 is wound in a divided state. As a result, a state of loose coupling (for example, coupling coefficient k) 0.9) is obtained between the primary winding N1 and the secondary winding N2.

【0015】また、絶縁コンバータトランスPITにお
いては、一次巻線N1 、二次巻線N2 の極性(巻方向)
と整流ダイオードDO (DO1,DO2)の接続との関係に
よって、一次巻線N1 のインダクタンスL1と二次巻線
N2 のインダクタンスL2 との相互インダクタンスMに
ついて、+Mとなる場合と−Mとなる場合とがある。例
えば、図10(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10(b)に示す接続形
態を採る場合に相互インダクタンスは−Mとなる。
In the isolated converter transformer PIT, the polarities (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 are set.
And the connection of the rectifier diodes DO (DO1, DO2), the mutual inductance M between the inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L2 of the secondary winding N2 becomes + M and -M. There is. For example, when the connection configuration shown in FIG. 10A is employed, the mutual inductance is + M, and when the connection configuration shown in FIG. 10B is employed, the mutual inductance is -M.

【0016】なお、図6に示す電源回路の直交型制御ト
ランスPRTの場合には、被制御巻線NRが一次側に挿
入されるために、二次側と直流的に接続される制御巻線
NCとの絶縁距離を確保しなければならない分、相応の
サイズを要求されるが、図7に示す電源回路の直交型制
御トランスPRTでは被制御巻線NR1が二次側に設けら
れるために、制御巻線NCとの絶縁距離が不要となるた
め、直交型制御トランスPRTのサイズをより小型なも
のとすることが出来る。
In the case of the orthogonal control transformer PRT of the power supply circuit shown in FIG. 6, since the controlled winding NR is inserted on the primary side, the control winding connected directly to the secondary side is controlled. Since the insulation distance from the NC must be ensured, a corresponding size is required. However, in the orthogonal control transformer PRT of the power supply circuit shown in FIG. 7, since the controlled winding NR1 is provided on the secondary side, Since the insulation distance from the control winding NC is not required, the size of the orthogonal control transformer PRT can be further reduced.

【0017】また、図11に、図6及び図7に示した電
源回路のスイッチング周期による動作波形を示す。図1
1(a)は、スイッチング素子Q1//並列共振コンデ
ンサCrの両端に得られる共振電圧Vcrを示してい
る。また図11(b)は、二次側の整流ダイオードDO1
に印加される整流電圧V2を示し、図11(c)は整流
ダイオードDO1に流れる整流電流ID2を示す。またこの
図において、期間TON,TOFFは、それぞれスイッチン
グ素子Q1 がオン、オフとなる期間を示し、期間DON,
DOFFはそれぞれ整流ダイオードDO1がオン、オフとな
る期間を示す。
FIG. 11 shows operating waveforms of the power supply circuit shown in FIGS. 6 and 7 according to the switching cycle. FIG.
1 (a) shows the resonance voltage Vcr obtained at both ends of the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr. FIG. 11B shows a rectifier diode DO1 on the secondary side.
11C shows a rectified current ID2 flowing through the rectifier diode DO1. In this figure, periods TON and TOFF indicate periods when the switching element Q1 is turned on and off, respectively, and periods DON and TON
DOFF indicates a period during which the rectifier diode DO1 is turned on and off, respectively.

【0018】スイッチング素子Q1/並列共振コンデン
サCrの両端に発生する共振電圧Vcrとしては、図1
1(a)に示すようにして、スイッチング素子Q1 がオ
フとなる期間TOFFにおいて正弦波状のパルスとなる波
形が得られており、スイッチングコンバータの動作を電
圧共振形としている。この共振電圧Vcrのパルスのレ
ベルとしては、図のようにピークで1800V程度とな
る。これは、倍電圧整流によって得られた2Eiの直流
入力電圧に対して、電圧共振形コンバータの一次側の並
列共振回路のインピーダンスが作用することに起因す
る。また、二次側の動作として、二次側の整流ダイオー
ドDO1では、図11(c)に示す波形により、期間DON
において整流電流が流れる動作が得られる。これはは、
図10にて説明した+M(加極性モード)による動作と
なる。そして、この整流動作に伴い、二次側並列共振コ
ンデンサC2の両端に得られる共振電圧V2としては、図
11(b)に示すようにして、整流ダイオードDO1がオ
フとなる期間DOFFには直流出力電圧EO(EO1,EO2)の
2倍から3.5倍程度のピークレベルの正弦波状の電圧
が印加され、整流ダイオードDO1がオンとなる期間DON
には直流出力電圧EO(EO1,EO2)と同等の電圧レベル
が印加される。
The resonance voltage Vcr generated at both ends of the switching element Q1 / parallel resonance capacitor Cr is shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, a sinusoidal pulse waveform is obtained during the period TOFF when the switching element Q1 is off, and the operation of the switching converter is of the voltage resonance type. The level of the pulse of the resonance voltage Vcr is about 1800 V at the peak as shown in the figure. This is because the impedance of the parallel resonance circuit on the primary side of the voltage resonance converter acts on the DC input voltage of 2Ei obtained by the voltage doubler rectification. In addition, as a secondary-side operation, the secondary-side rectifier diode DO1 has a period DON according to the waveform shown in FIG.
Thus, an operation in which a rectified current flows can be obtained. This is
The operation is based on + M (polarity mode) described with reference to FIG. As a result of this rectification operation, the resonance voltage V2 obtained at both ends of the secondary side parallel resonance capacitor C2 is, as shown in FIG. 11B, a DC output during the period DOFF when the rectification diode DO1 is off. A period DON during which a sinusoidal voltage having a peak level of about 2 to 3.5 times the voltage EO (EO1, EO2) is applied and the rectifier diode DO1 is turned on
To the DC output voltage EO (EO1, EO2).

【0019】更に図8により、先に本出願人が提案した
発明に基づいて構成することのできる電圧共振形スイッ
チング電源回路の他の例を示す。なお、図8において、
図6及び図7と同一部分には同一符号を付し、同一構成
とされる部位についての説明は省略する。この図に示す
スイッチング電源回路は、例えば欧州などの商用交流電
源がいわゆるAC200V系とされたうえで、最大負荷
電力が120W程度以上の条件に対応するものとされ
る。
FIG. 8 shows another example of a voltage resonance type switching power supply circuit which can be constructed based on the invention proposed by the present applicant. In FIG. 8,
6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description of the parts having the same configuration will be omitted. The switching power supply circuit shown in FIG. 1 is designed so that, for example, a commercial AC power supply in Europe or the like is a so-called AC 200 V system and the maximum load power is about 120 W or more.

【0020】この図に示す電源回路においては、交流入
力電圧VACを入力して直流入力電圧を得るための整流平
滑回路として、ブリッジ整流回路Di及び平滑コンデン
サCiからなる全波整流回路が備えられ、交流入力電圧
VACの1倍のレベルに対応する整流平滑電圧Eiを生成
するようにされる。これは、商用交流電源ACとして、
AC200V系の交流入力電圧VACが供給されること
で、図6及び図7に示した電源回路のようにして、倍電
圧整流回路を備える必要が無いことに依る。
In the power supply circuit shown in FIG. 1, 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 and obtaining a DC input voltage. A rectified smoothed voltage Ei corresponding to a level that is one time the AC input voltage VAC is generated. This is the commercial AC power supply AC
Since the AC input voltage VAC of the AC 200 V system is supplied, there is no need to provide a voltage doubler rectifier circuit as in the power supply circuits shown in FIGS. 6 and 7.

【0021】また、この図に示すスイッチング電源回路
においては、チョークコイルCHが備えられる。チョー
クコイルCHは、インダクタLcと検出駆動巻線NBを
トランス結合した構成を採っている。検出駆動巻線NB
には、直交型絶縁コンバ−タトランスPRTの一次巻線
N1 からインダクタLcに伝達されたスイッチング出力
により、スイッチング周期に対応する交番電圧が励起さ
れる。スイッチング素子Q1を駆動するための自励発振
回路(NB,CB,LB,RB)は、この交番電圧に基づい
て、固定とされる所定のスイッチング周波数によってス
イッチング素子Q1を駆動するための駆動電流を生成す
る。
The switching power supply circuit shown in FIG. 1 includes a choke coil CH. The choke coil CH has a configuration in which the inductor Lc and the detection drive winding NB are transformer-coupled. Detection drive winding NB
Then, an alternating voltage corresponding to the switching period is excited by the switching output transmitted from the primary winding N1 of the orthogonal type insulating converter transformer PRT to the inductor Lc. The self-excited oscillation circuit (NB, CB, LB, RB) for driving the switching element Q1 generates a drive current for driving the switching element Q1 at a fixed switching frequency based on the alternating voltage. Generate.

【0022】直交型絶縁コンバ−タトランスPRT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
送すると共に、二次側出力の定電圧制御を行う機能を有
する。この直交型絶縁コンバ−タトランスPRTの構造
としては、4本の磁脚を有する2つのダブルコの字型コ
アの互いの磁脚の端部を接合するようにして立体型コア
を構成する。そして、この立体型コアの所定の2本の磁
脚に対して一次巻線N1,二次巻線N2を同じ巻回方向に
より巻装し、更に、制御巻線NCを、一次巻線N1,二次
巻線N2に対して直交する巻回方向となるようにして所
定の2本の磁脚に対して巻装していることで、可飽和リ
アクトルとして構成される。この場合、ダブルコの字型
コアの互いの磁脚の対向面は接合しており、ギャップは
形成されていない。
The orthogonal type insulated converter transformer PRT is
It has a function of transmitting the switching output of the switching element Q1 to the secondary side and performing constant voltage control of the secondary side output. As a structure of the orthogonal type insulating converter transformer PRT, a three-dimensional core is formed by joining the ends of two magnetic legs of two double U-shaped cores having four magnetic legs. Then, the primary winding N1 and the secondary winding N2 are wound around predetermined two magnetic legs of the three-dimensional core in the same winding direction, and further, the control winding NC is connected to the primary windings N1 and N1. By being wound around predetermined two magnetic legs so as to be in a winding direction orthogonal to the secondary winding N2, it is configured as a saturable reactor. In this case, the opposing surfaces of the magnetic legs of the double U-shaped core are joined, and no gap is formed.

【0023】上記直交型絶縁コンバ−タトランスPRT
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チョークコイルC
HのインダクタLcの直列接続を介して平滑コンデンサ
Ciの正極(整流平滑電圧2Ei)と接続されている。
The above orthogonal type insulated converter transformer PRT
One end of the primary winding N1 is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected to the choke coil C as shown in the figure.
It is connected to the positive electrode (rectified smoothed voltage 2Ei) of the smoothing capacitor Ci via the series connection of the inductor Lc of H.

【0024】直交型絶縁コンバータトランスPRT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、二次巻線N2のリーケージインダクタンスL2と
二次側並列共振コンデンサC2のキャパシタンスとによ
って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な
る。つまり二次側において電圧共振動作が得られる。上
記ようにして形成される二次側の並列共振回路に対して
は、二次巻線N2に対してセンタータップを設けた上
で、整流ダイオードDO1,DO2,DO3,DO4及び平滑コ
ンデンサCO1,CO2を図のように接続することで、[整
流ダイオードDO1,DO2,平滑コンデンサCO1]の組
と、[整流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデンサCO
2]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二次側並列共振回路から供給され
る共振電圧を入力して直流出力電圧EO1を生成し、[整
流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデンサCO2]から成
る全波整流回路も同様に、二次側並列共振回路から供給
される共振電圧を入力して直流出力電圧EO2を生成す
る。なお、この場合にも、直流出力電圧EO1及び直流出
力電圧EO2は制御回路1に対しても分岐して入力され
る。制御回路1においては、直流出力電圧EO1を検出電
圧として利用し、直流出力電圧EO2を制御回路1の動作
電源として利用する。
On the secondary side of the orthogonal insulation converter transformer PRT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, the secondary parallel resonance capacitor C2 is connected in parallel to the secondary winding N2, so that the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C2 are determined. A parallel resonance circuit is formed. The alternating voltage excited by the secondary winding N2 by this parallel resonance circuit becomes a resonance voltage. That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side. For the secondary parallel resonance circuit formed as described above, a center tap is provided for the secondary winding N2, and the rectifier diodes DO1, DO2, DO3, DO4 and the smoothing capacitors CO1, CO2 are provided. As shown in the figure, a set of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] and [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO1]
2], two sets of full-wave rectifier circuits are provided.
A full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] receives a resonance voltage supplied from the secondary parallel resonance circuit to generate a DC output voltage EO1, and generates a [rectifier diode DO3, DO4, smoother. Similarly, the full-wave rectifier circuit composed of the capacitor CO2] receives the resonance voltage supplied from the secondary parallel resonance circuit and generates the DC output voltage EO2. Also in this case, the DC output voltage EO1 and the DC output voltage EO2 are also branched and input to the control circuit 1. In the control circuit 1, the DC output voltage EO1 is used as a detection voltage, and the DC output voltage EO2 is used as an operation power supply of the control circuit 1.

【0025】制御回路1は、例えば二次側の直流電圧出
力EO1のレベルに応じてそのレベルが可変される直流電
流を、直交型絶縁コンバータトランスPRTの制御巻線
NCに供給することにより次に述べるようにして定電圧
制御を行う。
The control circuit 1 supplies a DC current, the level of which is varied according to the level of the DC voltage output EO1 on the secondary side, to the control winding NC of the quadrature-type insulating converter transformer PRT. The constant voltage control is performed as described.

【0026】例えば、交流入力電圧VAC或いは負荷電力
の変動に伴って二次側の直流出力電圧EO1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。制御巻線NC は、直交型絶
縁コンバ−タトランスPRTに巻装されていることか
ら、可飽和リアクトルである直交型絶縁コンバ−タトラ
ンスPRTにおいては漏洩インダクタンス(L1,L2)
が変化する動作が得られる。前述のように、一次巻線N
1のリーケージインダクタンスL1は一次側の並列共振回
路を形成し、二次巻線N2のリーケージインダクタンス
L2は二次側の並列共振回路を形成するのであるが、上
記のようにして、制御巻線NC に流れる制御電流が可変
されることで、上記インダクタンスL1,L2が共に可変
制御されることになる。この動作によって一次側と二次
側の共振インピーダンスが変化するために、一次側から
二次側に伝達されるスイッチング出力も変化するのであ
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。なお、このような定電圧
制御方式を、以降は「並列共振周波数制御方式」という
ことにする。
For example, when the DC output voltage EO1 on the secondary side fluctuates with the fluctuation of the AC input voltage VAC or the load power, the control circuit 1 changes the control current flowing through the control winding NC within a required range. . Since the control winding NC is wound around the orthogonal type insulated converter transformer PRT, the leakage inductance (L1, L2) in the orthogonal type insulated converter transformer PRT which is a saturable reactor.
Is obtained. As described above, the primary winding N
The leakage inductance L1 of 1 forms a parallel resonance circuit on the primary side and the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 forms a parallel resonance circuit on the secondary side. , The inductances L1 and L2 are variably controlled. This operation changes the resonance impedance of the primary side and the secondary side, so that the switching output transmitted from the primary side to the secondary side also changes. As a result, the output of the secondary side DC voltage (EO1, EO2) changes. A constant voltage is achieved. Note that such a constant voltage control method is hereinafter referred to as a “parallel resonance frequency control method”.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図6及
び図7に示した構成による電圧共振形コンバータでは、
交流入力電圧VACがAC100V系で最大負荷電力が1
20W以上の条件に対応するため、倍電圧整流方式によ
り2Eiのレベルの直流入力電圧を得るようにしてい
る。このため、図10に示したように、スイッチング素
子Q1と並列共振コンデンサCrの両端には、スイッチ
ングQ1のオフ時において1800Vの共振電圧Vcr
が発生する。このため、スイッチング素子Q1と並列共
振コンデンサCrについては、1800Vの高耐圧品を
選定することが要求される。この場合、特にスイッチン
グ素子Q1については、飽和電圧VCE(SAT)、蓄積時間t
STG、下降時間tfが大きく、電流増幅率hFEが小さく
なるため、スイッチング損失とドライブ電力が増加し
て、それだけ電源回路としての電力損失が大きくなる。
By the way, in the voltage resonance type converter having the configuration shown in FIGS. 6 and 7,
AC input voltage VAC is AC100V system and maximum load power is 1
In order to cope with the condition of 20 W or more, a DC input voltage of 2Ei level is obtained by a voltage doubler rectification method. Therefore, as shown in FIG. 10, the resonance voltage Vcr of 1800 V is provided across the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr when the switching Q1 is off.
Occurs. Therefore, for the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr, it is required to select a high withstand voltage product of 1800V. In this case, especially for the switching element Q1, the saturation voltage VCE (SAT) and the storage time t
Since the STG and the fall time tf are large and the current amplification factor hFE is small, the switching loss and the drive power increase, and the power loss as a power supply circuit increases accordingly.

【0028】また、図6及び図7に示す構成では、図1
0(b)に示したようにして、直流出力電圧EO(EO1,
EO2)の2倍から3.5倍程度の二次側電圧V2が印加さ
れる。このため、半波整流回路に用いる整流ダイオード
(DO1,DO2)としても、例えば直流出力電圧が135
V程度であるとすれば500V程度の高耐圧品が必要と
なり、それだけ順方向電圧降下VFと逆回復時間trr
が大きくなって電力損失を増加させる要因となる。例え
ばスイッチング周波数を高くすれば、各種部品素子の小
型化が可能になるのであるが、上記したような事情によ
り、スイッチング周波数fsを高く設定することが困難
で、例えばfs=50KHz以上では急激に電力変換効
率が低下してしまうことが分かっている。更には、上述
したように信頼性の高い直流入力電圧を得るのに倍電圧
整流回路が必要となることで、比較的大型の平滑コンデ
ンサが2本必要となって基板面積も大きくなる。
In the configuration shown in FIG. 6 and FIG.
0 (b), the DC output voltage EO (EO1,
A secondary voltage V2 that is about twice to about 3.5 times EO2) is applied. For this reason, the rectifier diodes (DO1, DO2) used in the half-wave rectifier circuit have a DC output voltage of 135, for example.
If the voltage is about V, a high withstand voltage product of about 500 V is required, and accordingly, the forward voltage drop VF and the reverse recovery time trr
Becomes large, which causes an increase in power loss. For example, if the switching frequency is increased, it is possible to reduce the size of various component elements. However, it is difficult to set the switching frequency fs to a high value due to the above-described circumstances. It has been found that the conversion efficiency decreases. Further, as described above, a voltage doubler rectifier circuit is required to obtain a highly reliable DC input voltage, so that two relatively large smoothing capacitors are required and the substrate area is increased.

【0029】また、図6及び図7に示す電源回路では、
定電圧制御回路系の制御感度の向上に限界があり、これ
を補うために直交型制御トランスPRTの被制御巻線N
Rのインダクタンス可変範囲を拡大して所要の定電圧制
御範囲を確保する必要がある。このためには被制御巻線
NRの巻数を増加する必要があるため、それだけ、直交
型制御トランスPRTが大型化して、高価となる。
In the power supply circuits shown in FIGS. 6 and 7,
There is a limit to the improvement of the control sensitivity of the constant voltage control circuit system. To compensate for this, the controlled winding N of the orthogonal control transformer PRT is used.
It is necessary to secure the required constant voltage control range by expanding the variable range of the inductance of R. For this purpose, it is necessary to increase the number of turns of the controlled winding NR, so that the orthogonal control transformer PRT becomes large and expensive.

【0030】これに対して、図8に示す電源回路では、
AC200V系に対応することで、直流入力電圧を得る
のにあたっては、例えばブリッジ整流回路などの等倍電
圧整流を行う通常の全波整流回路でよいことになる。
On the other hand, in the power supply circuit shown in FIG.
In order to obtain a DC input voltage by using the AC 200 V system, a normal full-wave rectifier circuit that performs equal-size voltage rectification, such as a bridge rectifier circuit, may be used.

【0031】但し、図8に示す回路においても、交流入
力電圧が公称値に対して20%程度上昇した条件では、
スイッチング素子Q1//並列共振コンデンサCrの両
端には1800V程度の共振電圧が印加されることは免
れない。
However, also in the circuit shown in FIG. 8, under the condition that the AC input voltage is increased by about 20% from the nominal value,
It is inevitable that a resonance voltage of about 1800 V is applied to both ends of the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr.

【0032】[0032]

【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、共振形電源回路の小型軽量化及び低
コスト化の促進、及び定電圧制御感度や電力変換効率等
をはじめとする共振形電源回路としての諸特性の向上を
図ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been developed in view of the promotion of reduction in size and weight and cost of a resonance-type power supply circuit, as well as sensitivity to constant voltage control and power conversion efficiency. It is an object of the present invention to improve various characteristics as a resonance type power supply circuit.

【0033】このため本発明の電源回路としては、商用
交流電源を入力して、この商用交流電源レベルの等倍に
対応するレベルの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、疎結合とされる所要の
結合係数が得られるようにギャップが形成され、一次側
出力を二次側に伝送するために設けられる絶縁コンバー
タトランスと、2組のスイッチング素子を備えて直流入
力電圧をプッシュプル動作により断続して絶縁コンバー
タトランスの一次巻線に出力するように構成されたスイ
ッチング手段と、少なくとも、絶縁コンバータトランス
の一次巻線を含む漏洩インダクタンス成分と並列共振コ
ンデンサのキャパシタンスと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並列共振
回路とを備えることとした。また、二次側の構成として
は、絶縁コンバータトランスの二次巻線の漏洩インダク
タンス成分と二次側に挿入されるキャパシタンスとによ
って形成される二次側共振回路と、二次側共振回路を含
んで形成されて絶縁コンバータトランスの二次巻線に得
られる交番電圧を入力して全波整流動作を行って二次側
直流出力電圧を生成するように構成された直流出力電圧
生成手段とを設ける。また、定電圧制御手段としては、
上記二次側直流出力電圧のレベルに応じて、上記スイッ
チング手段のスイッチング周波数を可変制御することに
よって定電圧制御を行うように構成することとした。
Therefore, as a power supply circuit of the present invention, a rectifying / smoothing means which receives a commercial AC power supply, generates a rectified smoothed voltage having a level corresponding to the same level as the commercial AC power supply level, and outputs it as a DC input voltage. A gap is formed so as to obtain a required coupling coefficient that is loosely coupled, and an insulating converter transformer provided for transmitting the primary output to the secondary side, and a DC input including two sets of switching elements. A switching unit configured to intermittently output a voltage by a push-pull operation and output the voltage to a primary winding of an isolated converter transformer, and at least a leakage inductance component including a primary winding of the isolated converter transformer and a capacitance of a parallel resonant capacitor. And a primary-side parallel resonance circuit formed to make the operation of the switching means a voltage resonance type. And the. Further, the secondary-side configuration includes a secondary-side resonance circuit formed by a leakage inductance component of the secondary winding of the insulating converter transformer and a capacitance inserted into the secondary-side, and a secondary-side resonance circuit. And a DC output voltage generating means configured to input an alternating voltage obtained in the secondary winding of the insulated converter transformer and perform a full-wave rectification operation to generate a secondary DC output voltage. . Further, as the constant voltage control means,
The constant frequency control is performed by variably controlling the switching frequency of the switching means according to the level of the secondary DC output voltage.

【0034】上記構成によれば、一次側に対しては、ス
イッチング動作を電圧共振形とする並列共振回を備える
と共に、2組のスイッチング素子によるプッシュプル動
作を行う共振形コンバータが設けられたうえで、絶縁コ
ンバータトランスは疎結合とされる。そして、二次側に
おいては全波整流回路によって二次側直流出力電圧を生
成して負荷に電力を供給するようにされる。つまり、本
実施の形態では、一次側と二次側に共振回路が設けら
れ、所要の負荷条件に対しては、一次側の直列共振作用
と二次側における共振動作とにより得られる電磁エネル
ギーを利用して、全波整流回路により直流出力電圧を生
成することで対応するようにされる。これに伴い、一次
側は倍電圧整流回路ではなく、交流入力電圧レベルの1
倍に対応する整流平滑電圧を生成する全波整流回路を備
えて構成されることになる。
According to the above configuration, the primary side is provided with a resonance type converter for performing a push-pull operation by two sets of switching elements while providing a parallel resonance circuit for performing a voltage resonance type switching operation. Thus, the isolation converter transformer is loosely coupled. Then, on the secondary side, a secondary-side DC output voltage is generated by a full-wave rectifier circuit to supply power to a load. That is, in the present embodiment, the resonance circuit is provided on the primary side and the secondary side, and for a required load condition, the electromagnetic energy obtained by the series resonance operation on the primary side and the resonance operation on the secondary side is obtained. Utilizing this, a direct-current output voltage is generated by a full-wave rectifier circuit to cope with the situation. Accordingly, the primary side is not a voltage doubler rectifier circuit, but has an AC input voltage level of 1.
The configuration includes a full-wave rectifier circuit that generates a rectified smoothed voltage corresponding to twice.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】図1の回路図は、本発明の第1の
実施の形態としての電源回路の構成を示している。この
図に示す電源回路は、後述するようにして2石のスイッ
チング素子を備えてプッシュプル動作を行う電圧共振形
スイッチングコンバータが備えられる。なお、この図に
おいて、図6〜図8と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit according to a first embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in this figure is provided with a voltage resonance type switching converter which includes two switching elements and performs a push-pull operation as described later. In this figure, the same parts as those in FIGS. 6 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0036】この図に示す本実施の形態としての電源回
路においては、交流入力電圧VACを入力して直流入力電
圧を得るための整流平滑回路として、ブリッジ整流回路
Di及び平滑コンデンサCiからなる全波整流回路が備
えられ、交流入力電圧VACの1倍のレベルに対応する整
流平滑電圧Eiを生成するようにされる。つまり、本実
施の形態においては、従来のように倍電圧整流回路は備
えられないものである。なお、本明細書においては、図
1に示すようにして、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を生成する整流回路を「等
倍電圧整流回路」ともいうことにする。
In the power supply circuit according to the present embodiment shown in this figure, as a rectifying and smoothing circuit for inputting an AC input voltage VAC and obtaining a DC input voltage, a full-wave circuit comprising a bridge rectifier circuit Di and a smoothing capacitor Ci. A rectifier circuit is provided to generate a rectified smoothed voltage Ei corresponding to a level that is one-time the AC input voltage VAC. That is, in the present embodiment, a voltage doubler rectifier circuit is not provided as in the related art. In this specification, a rectifier circuit that generates a rectified smoothed voltage Ei corresponding to one time of the level of the AC input voltage VAC as shown in FIG. 1 is also referred to as an “equal voltage rectifier circuit”. .

【0037】また、この図に示す電源回路においては、
後述する2組のスイッチング素子Q1,Q2をプッシュプ
ル動作によりスイッチング駆動すると共に、スイッチン
グ素子Q1,Q2のスイッチング周波数を可変制御するた
めに、直交型ドライブトランスPRTが設けられる。直
交型ドライブトランスPRTの構造としては、例えば4
本の磁脚を有する2つのダブルコの字型コアの互いの磁
脚の端部を接合するようにして立体型コアを形成する。
そして、この立体型コアの所定の2本の磁脚に対して、
同じ巻回方向に検出巻線ND,駆動巻線NB1,NB2を巻
装し、更に制御巻線NCを、上記検出巻線ND,駆動巻線
NB1,NB2に対して直交する方向に巻装することで可飽
和リアクトルとして構成される。
In the power supply circuit shown in FIG.
An orthogonal drive transformer PRT is provided for switchingly driving two sets of switching elements Q1 and Q2 to be described later by a push-pull operation and variably controlling the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2. The structure of the orthogonal drive transformer PRT is, for example, 4
A three-dimensional core is formed by joining the ends of the two magnetic legs of two double U-shaped cores having two magnetic legs.
Then, for two predetermined magnetic legs of the three-dimensional core,
The detection winding ND and the drive windings NB1 and NB2 are wound in the same winding direction, and the control winding NC is wound in a direction orthogonal to the detection winding ND and the drive windings NB1 and NB2. This constitutes a saturable reactor.

【0038】この場合、検出巻線NDは、一次巻線N1A
の端部とスイッチング素子Q1のコレクタ間に対して直
列に挿入される。
In this case, the detection winding ND is connected to the primary winding N1A.
And the collector of the switching element Q1 are inserted in series.

【0039】また、駆動巻線NB1,NB2は、この場合に
は、1つの巻線をアースに対してセンタータップさせて
2分割することで形成されている。駆動巻線NB1の端部
は、ベース電流制限抵抗RB1−共振コンデンサCB1の直
列接続を介してスイッチング素子Q1のベースに接続さ
れる。また、駆動巻線NB2の端部は、ベース電流制限抵
抗RB2−共振コンデンサCB2を介してスイッチング素子
Q2のベースに接続される。つまり、駆動巻線NB1−ベ
ース電流制限抵抗RB1−共振コンデンサCB1によりスイ
ッチング素子Q1のための自励発振駆動回路を形成し、
駆動巻線NB2−ベース電流制限抵抗RB2−共振コンデン
サCB2によりスイッチング素子Q2のための自励発振駆
動回路を形成する。検出巻線NDでは、後述するスイッ
チング動作によってスイッチング出力に応じた交番電圧
が検出される。駆動巻線NB1,NB2では、上記共振電流
検出巻線NDにより検出されたスイッチング出力に応じ
て、互いに180°位相が異なる逆極性の交番電圧が得
られるようになっている。
In this case, the driving windings NB1 and NB2 are formed by dividing one winding by center tapping the ground with respect to the ground. The end of the drive winding NB1 is connected to the base of the switching element Q1 via a series connection of the base current limiting resistor RB1 and the resonance capacitor CB1. The end of the drive winding NB2 is connected to the base of the switching element Q2 via the base current limiting resistor RB2 and the resonance capacitor CB2. That is, a self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q1 is formed by the drive winding NB1-base current limiting resistor RB1-resonance capacitor CB1,
The drive winding NB2-base current limiting resistor RB2-resonant capacitor CB2 forms a self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q2. In the detection winding ND, an alternating voltage corresponding to a switching output is detected by a switching operation described later. In the drive windings NB1 and NB2, alternating voltages of opposite polarities 180 ° out of phase with each other are obtained in accordance with the switching output detected by the resonance current detection winding ND.

【0040】本実施の形態では、プッシュプル動作のた
めに2本のスイッチング素子Q1、Q2が備えられる。ス
イッチング素子Q1には、上記駆動回路(駆動巻線NB1
−ベース電流制限抵抗RB1−共振コンデンサCB1)、及
びクランプダイオードDD1、並列共振コンデンサCr1
が図のように接続され、スイッチング素子Q2には、駆
動回路(駆動巻線NB2−ベース電流制限抵抗RB2−共振
コンデンサCB2)、及びクランプダイオードDD2、並列
共振コンデンサCr2が図のように接続される。
In this embodiment, two switching elements Q1 and Q2 are provided for the push-pull operation. The switching element Q1 includes the drive circuit (drive winding NB1
-Base current limiting resistor RB1-Resonant capacitor CB1), clamp diode DD1, parallel resonant capacitor Cr1
Are connected as shown in the figure, and a drive circuit (drive winding NB2-base current limiting resistor RB2-resonance capacitor CB2), a clamp diode DD2, and a parallel resonance capacitor Cr2 are connected to the switching element Q2 as shown in the figure. .

【0041】この場合、絶縁コンバータトランスPIT
における一次側巻線は、センタータップによって一次巻
線N1A,N1Bに分割され、一次巻線N1Aの端部はスイッ
チング素子Q1のコレクタと接続される。一次巻線N1B
の端部は、前述のようにしてスイッチング素子Q2のコ
レクタに対して接続される。一次巻線N1A,N1Bのタッ
プはチョークコイルCHのインダクタンス巻線Lcの直
列接続を介して平滑コンデンサCiの正極と接続され
る。また、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子
Q2のエミッタは一次側アースに接続される。
In this case, the insulation converter transformer PIT
Is divided into primary windings N1A and N1B by a center tap, and an end of the primary winding N1A is connected to a collector of the switching element Q1. Primary winding N1B
Is connected to the collector of the switching element Q2 as described above. The taps of the primary windings N1A and N1B are connected to the positive electrode of the smoothing capacitor Ci via a series connection of the inductance winding Lc of the choke coil CH. The emitters of the switching elements Q1 and Q2 are connected to the primary side ground.

【0042】この場合、上記した並列共振コンデンサC
r1は、一次巻線N1Aの漏洩インダクタンス成分(L1
A)とインダクタンス巻線Lcとの合成インダクタンス
(L1A+Lc)とによってスイッチング素子Q1を電圧
共振形の動作とするための並列共振回路を形成する。同
様にして、並列共振コンデンサCr2は、一次巻線N1B
のの漏洩インダクタンス成分(L1B)とインダクタンス
巻線Lcとの合成インダクタンス(L1A+Lc)とによ
ってスイッチング素子Q2を電圧共振形の動作とするた
めの並列共振回路を形成する。
In this case, the above-described parallel resonance capacitor C
r1 is the leakage inductance component of the primary winding N1A (L1
A) and the combined inductance (L1A + Lc) of the inductance winding Lc form a parallel resonance circuit for causing the switching element Q1 to operate in a voltage resonance type. Similarly, the parallel resonance capacitor Cr2 is connected to the primary winding N1B.
By using the leakage inductance component (L1B) and the combined inductance (L1A + Lc) of the inductance winding Lc, a parallel resonance circuit for making the switching element Q2 operate in a voltage resonance type is formed.

【0043】このような一次側の構成では、駆動巻線N
B1,駆動巻線NB2において互いに逆極性の交番電圧が得
られることで、駆動巻線NB1を備える自励発振駆動回路
と、駆動巻線NB2を備える自励発振駆動回路のそれぞれ
によって、互いに逆極性の交番電流としての駆動電流
(ベース電流)が、スイッチング素子Q1、Q2の各ベー
スに流される。これによって、スイッチング素子Q1、
Q2は、自励発振駆動回路の定数により決定されるスイ
ッチング周波数により交互にオン/オフを行う動作が得
られる。即ち、電圧共振形で、かつ、プッシュプルによ
るスイッチング動作が得られる。スイッチング素子Q1
のスイッチング出力は、検出巻線NDを介して一次巻線
N1Aに供給され、スイッチング素子Q2のスイッチング
出力は一次巻線N1Bに供給される。そして、チョークコ
イルCHのインダクタンス巻線Lcを介して平滑コンデ
ンサCiに流れる。このようにしてプッシュプル動作を
行う電圧共振形コンバータを設けることで、本実施の形
態としては、例えば、200W以上の最大負荷電力に対
応することが可能となる。
In such a configuration on the primary side, the driving winding N
Since alternating voltages of opposite polarities are obtained in B1 and the driving winding NB2, the self-excited oscillation driving circuit including the driving winding NB1 and the self-excited oscillation driving circuit including the driving winding NB2 respectively have opposite polarities. , A drive current (base current) as an alternating current flows through each base of the switching elements Q1 and Q2. Thereby, the switching element Q1,
As for Q2, an operation of alternately turning on / off at a switching frequency determined by a constant of the self-excited oscillation driving circuit is obtained. That is, a switching operation by push-pull is obtained in a voltage resonance type. Switching element Q1
Is supplied to the primary winding N1A via the detection winding ND, and the switching output of the switching element Q2 is supplied to the primary winding N1B. Then, the current flows to the smoothing capacitor Ci via the inductance winding Lc of the choke coil CH. By providing the voltage resonance type converter that performs the push-pull operation in this manner, the present embodiment can cope with a maximum load power of, for example, 200 W or more.

【0044】また、この図に示す電源回路に備えられる
絶縁コンバータトランスPITは、図2に示すように、
例えばフェライト材によるE型コアCR1、CR2を互
いの磁脚が対向するように組み合わせたEE型コアが備
えられ、このEE型コアの中央磁脚に対して、一次側と
二次側とで巻装部が分割された分割ボビンBを利用して
一次巻線N1と、二次巻線N2(N2A,N2B)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。このギャップGは、E型コアCR
1、CR2の中央磁脚を、2本の外磁脚よりも短く形成
することで形成することが出来る。また、本実施の形態
では、ギャップGのギャップ幅は1mm以上の所要の間
隔を有するものとされる。これによって、例えば従来例
として図9に示した絶縁コンバータトランスPITより
も小さな結合係数による疎結合となるようにして、その
分、飽和状態が得られにくいようにしている。この場合
の結合係数kとしては、例えばk≒0.85とされる。
The insulating converter transformer PIT provided in the power supply circuit shown in FIG.
For example, there is provided an EE-type core in which E-type cores CR1 and CR2 made of a ferrite material are combined so that their magnetic legs face each other. The EE-type core is wound around a central magnetic leg on a primary side and a secondary side. The primary winding N1 and the secondary winding N2 (N2A, N2B) are wound in a state of being divided using the divided bobbin B in which the mounting portion is divided. In the present embodiment, a gap G is formed for the center magnetic leg as shown in the figure. This gap G is the E type core CR
1. The center magnetic leg of CR2 can be formed by forming it shorter than the two outer magnetic legs. In the present embodiment, the gap G has a required gap of 1 mm or more. As a result, for example, a loose coupling is achieved by a coupling coefficient smaller than that of the insulating converter transformer PIT shown in FIG. 9 as a conventional example, so that a saturated state is hardly obtained. The coupling coefficient k in this case is, for example, k ≒ 0.85.

【0045】また、本実施の形態では、絶縁コンバータ
トランスPITの二次側においては、先に図8により説
明したのと同様の構成が採られている。つまり、[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組のセンタータップ方式による全波整流
回路が設けられる。また、二次巻線N2の漏洩インダク
タンス成分L2と二次側並列共振コンデンサC2のキャパ
シタンスとによって二次側並列共振回路が形成される。
ここで、一次側の並列共振回路(N1A+Lc//Cr、
N1B+Lc//Cr)の各直列共振周波数をfo1と
し、上記二次側の並列共振回路の並列共振周波数をfo
2とすると、fo1≒fo2なるように、二次側の直列
共振コンデンサCsのキャパシタンスが選定される。
In the present embodiment, the same configuration as that described above with reference to FIG. 8 is employed on the secondary side of the insulating converter transformer PIT. In other words, a set of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1]
There are provided two sets of center-tap full-wave rectifier circuits including a set of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2]. The secondary parallel resonance circuit is formed by the leakage inductance component L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C2.
Here, the primary side parallel resonance circuit (N1A + Lc // Cr,
N1B + Lc // Cr) is the series resonance frequency of fo1, and the parallel resonance frequency of the secondary side parallel resonance circuit is fo1.
Assuming that 2, fo1 ≒ fo2, the capacitance of the secondary-side series resonance capacitor Cs is selected.

【0046】そして、本実施の形態のようにして、直交
型ドライブトランスPRTを備えた場合には、次のよう
な動作が得られる。この場合にも、制御回路1は、負荷
電力や一次側直流入力電圧の変動に起因する二次側直流
出力電圧レベル変化に応じて、制御巻線NCに流す制御
電流(直流電流)レベルを可変するように動作すること
で、直交型ドライブトランスPRTに巻装された駆動巻
線NB1,NB2の各インダクタンスLB1,LB2が可変制御
されることになる。従って、この場合には、駆動巻線N
B1のインダクタンスLB1を含んで形成されるスイッチン
グ素子Q1のための自励発振駆動回路内の直列共振回路
の共振条件と、駆動巻線NB2のインダクタンスLB2を含
んで形成されるスイッチング素子Q2のための自励発振
駆動回路内の直列共振回路の共振条件が共に変化する。
この結果、プッシュプル動作によるスイッチング素子Q
1,Q2のスイッチング周波数を可変する動作が得られる
が、この動作によって二次側直流出力電圧を安定化する
ものである。
When the orthogonal drive transformer PRT is provided as in the present embodiment, the following operation is obtained. Also in this case, the control circuit 1 varies the level of the control current (DC current) flowing through the control winding NC according to a change in the secondary DC output voltage level caused by a change in the load power or the primary DC input voltage. By doing so, the inductances LB1 and LB2 of the drive windings NB1 and NB2 wound on the orthogonal drive transformer PRT are variably controlled. Therefore, in this case, the driving winding N
The resonance condition of the series resonance circuit in the self-excited oscillation driving circuit for the switching element Q1 formed including the inductance LB1 of B1 and the switching condition for the switching element Q2 formed including the inductance LB2 of the driving winding NB2 are shown. The resonance conditions of the series resonance circuit in the self-excited oscillation drive circuit change together.
As a result, the switching element Q
An operation of varying the switching frequency of Q1 and Q2 is obtained, and this operation stabilizes the secondary DC output voltage.

【0047】このようにして、本実施の形態の電源回路
は、一次側には、スイッチング動作を電圧共振形とする
ための並列共振回路が備えられ、二次側には、並列共振
回路が接続された全波整流回路が備えられる。そして、
定電圧制御動作としては、一次側の電圧共振形コンバー
タのスイッチング周波数を可変制御するように構成され
る。なお、本明細書では、このように一次側及び二次側
に対して共振回路が備えられて動作する構成のスイッチ
ングコンバータについては、「複合共振形スイッチング
コンバータ」ともいうことにする。
As described above, in the power supply circuit of the present embodiment, the primary side is provided with the parallel resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type, and the secondary side is connected with the parallel resonance circuit. Provided full-wave rectifier circuit. And
The constant voltage control operation is configured to variably control the switching frequency of the primary-side voltage resonance type converter. In the present specification, such a switching converter configured to operate with a resonance circuit provided on the primary side and the secondary side is also referred to as a “composite resonance type switching converter”.

【0048】これまで説明した電源回路の構成による
と、二次側の全波整流回路としては、相互インダクタン
スが+Mと−Mの動作モードとなる状態を利用して全波
整流を行うようにされる。そしてこの整流動作は、疎結
合(結合係数k=0.85)とされた絶縁コンバータト
ランスPITの一次巻線から二次巻線に伝送される電磁
エネルギーを、一次側の並列共振回路(電圧共振回路)
と二次側の並列共振回路(電圧共振回路)間で結合して
いるものと見ることができ、これによって、一次側と二
次側とでの共振回路の共振インピーダンスを低くして二
次側共振電流を増幅するようにも動作する。そして、こ
の二次側共振電流の増幅作用によって負荷側に供給され
る電力も増加して、最大負荷電力の増加が図られること
になる。つまり、本実施の形態では、一次側の電圧共振
形コンバータのプッシュプル動作と、上記した複合共振
形コンバータとしての動作を併用することで、大幅な最
大負荷電力の増加を実現するものである。
According to the configuration of the power supply circuit described so far, the full-wave rectifier circuit on the secondary side performs full-wave rectification utilizing the state where the mutual inductance is in the operation mode of + M and -M. You. This rectifying operation is performed by transmitting electromagnetic energy transmitted from the primary winding to the secondary winding of the isolated converter transformer PIT, which has been loosely coupled (coupling coefficient k = 0.85), to a primary-side parallel resonance circuit (voltage resonance). circuit)
And a parallel resonance circuit (voltage resonance circuit) on the secondary side, thereby reducing the resonance impedance of the resonance circuit between the primary side and the secondary side to reduce the secondary side. It also operates to amplify the resonance current. Then, the power supplied to the load side also increases due to the amplifying action of the secondary side resonance current, thereby increasing the maximum load power. That is, in the present embodiment, the push-pull operation of the voltage resonance type converter on the primary side and the operation as the above-described composite resonance type converter are used in combination to realize a large increase in the maximum load power.

【0049】また、上記のようにして最大負荷電力の増
加を図ることで、本実施の形態では、直流入力電圧を生
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い。このため、図1にて説
明したように、例えばブリッジ整流回路による通常の等
倍電圧整流回路の構成を採ることができる。これによ
り、例えば交流入力電圧VAC=144V時における整流
平滑電圧Eiは200Vよりも低くなる。例えば、スイ
ッチング素子Q1//二次側並列共振コンデンサCrの
並列接続回路の両端に得られる共振電圧Vcrは、整流
平滑電圧Eiに対して一次側の並列共振回路が作用する
ことで、スイッチング素子Q1がオフ時に発生するが、
本実施の形態では、上記のように整流平滑電圧Eiが倍
電圧整流時の約1/2とされていることで、共振電圧V
crは、先に図6〜図8に示した従来例としての電源回
路にて発生する共振電圧Vcr(1800V)の約1/
2程度に抑えられることになる。つまり、共振電圧Vc
rはピークで700V程度にまで抑えられることにな
る。従って、本実施の形態においては、スイッチング素
子Q1と並列共振コンデンサCrについては、例えば9
00V程度の耐圧品を選定すればよいことになる。
Also, by increasing the maximum load power as described above, in the present embodiment, the rectifying and smoothing circuit for generating the DC input voltage needs to adopt the double voltage rectification method to cover the load power. There is no. For this reason, as described with reference to FIG. 1, for example, the configuration of a normal equal-voltage rectifier circuit using a bridge rectifier circuit can be employed. Thereby, for example, the rectified smoothed voltage Ei when the AC input voltage VAC = 144 V becomes lower than 200 V. For example, the resonance voltage Vcr obtained at both ends of the parallel connection circuit of the switching element Q1 // secondary-side parallel resonance capacitor Cr changes the switching element Q1 by the action of the primary-side parallel resonance circuit on the rectified smoothed voltage Ei. Occurs when off,
In this embodiment, the resonance voltage V
cr is about 1/1 of the resonance voltage Vcr (1800 V) generated in the power supply circuit of the conventional example shown in FIGS.
It will be suppressed to about 2. That is, the resonance voltage Vc
r is suppressed to about 700 V at the peak. Therefore, in the present embodiment, the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor Cr are, for example, 9
What is necessary is to select a withstand voltage product of about 00V.

【0050】また、二次側においては、二次巻線N2Aの
励起電圧が正負の両期間において整流動作を行う全波整
流回路を設けたことで、本実施の形態では、例えば二次
側整流ダイオードに印加する両端電圧は、二次側直流出
力電圧EOのレベルにまでクランプされるという動作が
得られる。これにより、二次側の整流回路を形成する整
流ダイオードとしては、二次側直流出力電圧EOのレベ
ルに対応する耐圧品を選定すればよいことになる。
Also, on the secondary side, a full-wave rectifier circuit that performs a rectification operation during both the positive and negative periods of the excitation voltage of the secondary winding N2A is provided. An operation is obtained in which the voltage applied to both ends of the diode is clamped to the level of the secondary DC output voltage EO. As a result, as the rectifier diode forming the rectifier circuit on the secondary side, a withstand voltage product corresponding to the level of the secondary side DC output voltage EO may be selected.

【0051】更に本実施の形態では、先にも述べたよう
にして、スイッチング素子Q1、並列共振コンデンサC
r,二次側の整流ダイオードについて、従来備えられる
べきものよりも低耐圧品を用いることができるため、素
子としてはそれだけ安価となる。このため、特にコスト
アップを考慮することなく、例えばスイッチング素子Q
1及び二次側の整流ダイオードについて特性の向上され
たもの(スイッチング素子Q1であれば、飽和電圧VCE
(SAT)、蓄積時間tSTG、下降時間tf、電流増幅率hFE
等の特性の良好なもの、また、整流ダイオードであれば
順方向電圧降下VF、逆回復時間trr等の特性の良好
なもの)を選定することができる。このような特性の向
上によって、本実施の形態では、従来よりもスイッチン
グ周波数を高く設定できることになり、それだけ電力損
失の低減、及び各種部品の小型・軽量化が促進されるこ
とにもなる。つまり、従来よりも電力変換効率など諸特
性の向上を図ることが可能になると共に、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。実際におい
ては、最大負荷電力から最小負荷電力までの範囲で、9
0%以上の高効率が得られている。
Further, in the present embodiment, as described above, the switching element Q1 and the parallel resonance capacitor C
As for the rectifier diode on the secondary side, a low breakdown voltage product can be used as compared with a conventional rectifier diode, so that the element is less expensive. Therefore, for example, the switching element Q
1 and secondary side rectifier diodes having improved characteristics (the switching element Q1 can be used to obtain the saturation voltage VCE
(SAT), accumulation time tSTG, fall time tf, current amplification factor hFE
A rectifier diode having good characteristics such as a forward voltage drop VF and a reverse recovery time trr can be selected. Due to such improvement in characteristics, in the present embodiment, the switching frequency can be set higher than in the conventional case, and accordingly, reduction of power loss and reduction in size and weight of various components are promoted. That is, it is possible to improve various characteristics such as power conversion efficiency as compared with the related art, and to promote reduction in size, weight, and cost. In actuality, the range from the maximum load power to the minimum load power is 9
High efficiency of 0% or more is obtained.

【0052】更に、電源回路の小型・軽量化の観点から
すれば、従来のように直流入力電圧の生成のために倍電
圧整流回路を備える構成では、それぞれ2組の整流ダイ
オードと平滑コンデンサが必要とされたのであるが、本
実施の形態では、例えば通常のブリッジ整流回路による
全波整流回路とされるため、1組のブロック型の平滑コ
ンデンサとブリッジ整流ダイオードを採用することがで
きるので、それだけ、コストの削減及び部品の小型化が
図られるものである。
Further, from the viewpoint of reducing the size and weight of the power supply circuit, the conventional configuration including the voltage doubler rectifier circuit for generating the DC input voltage requires two sets of rectifier diodes and a smoothing capacitor. However, in the present embodiment, for example, 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. Therefore, cost reduction and downsizing of parts can be achieved.

【0053】また、一次側の整流回路が等倍電圧整流回
路とされたことで、従来よりも一次巻線N1の巻数が削
減されるため、結果的に、直交型ドライブトランスPR
Tによるインダクタンス可変範囲を従来よりも狭くして
も安定して定電圧制御が行われることになる。これによ
り直交型ドライブトランスPRTに巻装される制御巻線
NC等の巻数を削減して、直交型ドライブトランスPR
Tの小型軽量化及び低コスト化を図ることが出来る。
Further, since the primary side rectifier circuit is the same-size voltage rectifier circuit, the number of turns of the primary winding N1 is reduced as compared with the conventional case, and as a result, the orthogonal drive transformer PR
Even if the variable range of the inductance by T is narrower than in the past, the constant voltage control is performed stably. As a result, the number of windings of the control winding NC and the like wound around the orthogonal drive transformer PRT is reduced, and the orthogonal drive transformer PR is reduced.
T can be reduced in size and weight and cost can be reduced.

【0054】更には、一次側における定電圧制御動作と
してスイッチング周波数を可変制御する結果、一次側の
並列共振回路の共振インピーダンスと二次側の2組の並
列共振回路の共振インピーダンスと同時に制御するとい
う動作が得られる。このため、従来よりも定電圧制御の
ための制御感度が向上し、例えば従来と同一のスイッチ
ング周波数可変幅(制御電流可変幅)の条件下であって
も、交流入力電圧と負荷電力の変動に対する制御範囲が
拡大される。これによっても、上記した制御巻線NC等
の巻数の削減が可能となって、直交型ドライブトランス
PRTの小型化に寄与できる。
Further, as a result of variably controlling the switching frequency as a constant voltage control operation on the primary side, the resonance impedance of the parallel resonance circuit on the primary side and the resonance impedance of the two parallel resonance circuits on the secondary side are controlled simultaneously. Operation is obtained. Therefore, the control sensitivity for the constant voltage control is improved as compared with the conventional case, and for example, even under the condition of the same switching frequency variable width (control current variable width) as in the conventional case, the variation in the AC input voltage and the load power is suppressed. The control range is expanded. This also makes it possible to reduce the number of turns of the control winding NC and the like, thereby contributing to downsizing of the orthogonal drive transformer PRT.

【0055】図3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り、図1と同一部分
については同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.

【0056】本実施の形態において、一次側の構成は図
1の回路と同様であり、また、絶縁コンバータトランス
PITも、先に図2により説明したのと同様の構造を有
するものとされる。但し、この場合には、絶縁コンバー
タトランスPITに巻装される二次側巻線としては、二
次巻線N2A,N2Bがそれぞれ独立して巻装されている。
In the present embodiment, the structure of the primary side is the same as that of the circuit of FIG. 1, and the insulating converter transformer PIT has the same structure as that described above with reference to FIG. However, in this case, the secondary windings N2A and N2B are independently wound as secondary windings wound around the insulating converter transformer PIT.

【0057】二次巻線N2Aの一端は二次側アースに接続
され、他端は直列共振コンデンサCsの直列接続を介し
て整流ダイオードDO1のアノードと整流ダイオードDO2
のカソードの接続点に対して接続される。整流ダイオー
ドDO1のカソードは平滑コンデンサCO1の正極と接続さ
れ、整流ダイオードDO2のアノードは二次側アースに対
して接続される。平滑コンデンサCO1の負極側は二次側
アースに対して接続される。このような接続形態では、
[二次巻線N2A,直列共振コンデンサCs,整流ダイオ
ードDO1,DO2、平滑コンデンサCO1]の組から成る倍
電圧全波整流回路が設けられることになる。ここで、直
列共振コンデンサCsは、自身のキャパシタンスと二次
巻線N2Aの漏洩インダクタンス成分とによって、整流ダ
イオードDO1,DO2のオン/オフ動作に対応する直列共振
回路を形成する。また、ここでも、一次側の並列共振回
路(N1A+Lc//Cr、N1B+Lc//Cr)の各直
列共振周波数をfo1とし、上記二次側の直列共振回路
の並列共振周波数をfo2とすると、fo1≒fo2な
るように、二次側の直列共振コンデンサCsのキャパシ
タンスが選定される。
One end of the secondary winding N2A is connected to the secondary side ground, and the other end is connected to the anode of the rectifier diode DO1 and the rectifier diode DO2 via a series connection of a series resonance capacitor Cs.
Is connected to the connection point of the cathode. The cathode of the rectifier diode DO1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor CO1, and the anode of the rectifier diode DO2 is connected to the secondary side ground. The negative side of the smoothing capacitor CO1 is connected to the secondary side ground. In such a connection form,
A voltage doubler full-wave rectifier circuit comprising a set of [secondary winding N2A, series resonance capacitor Cs, rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] is provided. Here, the series resonance capacitor Cs forms a series resonance circuit corresponding to the on / off operation of the rectifier diodes DO1 and DO2 by its own capacitance and the leakage inductance component of the secondary winding N2A. Also here, assuming that each series resonance frequency of the primary-side parallel resonance circuit (N1A + Lc // Cr, N1B + Lc // Cr) is fo1, and that the parallel resonance frequency of the secondary-side series resonance circuit is fo2, fo1 ≒ The capacitance of the secondary-side series resonance capacitor Cs is selected so as to be fo2.

【0058】なお、二次巻線N2Bにおいては、この二次
巻線N2Bに設けたセンタータップを接地した上で、整流
ダイオードD05,D06、及び平滑コンデンサCO2からな
る通常の全波整流回路が形成されることで二次側直流出
力電圧EO2を得るようにされている。
In the secondary winding N2B, a normal full-wave rectifier circuit composed of rectifier diodes D05 and D06 and a smoothing capacitor CO2 is formed with the center tap provided on the secondary winding N2B grounded. As a result, the secondary side DC output voltage EO2 is obtained.

【0059】このように、本実施の形態の電源回路は、
一次側にはスイッチング動作を電流共振形とするための
直列共振回路が備えられ、二次側には、倍電圧全波整流
動作を得るための直列共振回路が備えられた、複合共振
形スイッチングコンバータとして構成される。
As described above, the power supply circuit of the present embodiment
A composite resonance type switching converter in which a primary side is provided with a series resonance circuit for making a switching operation a current resonance type, and a secondary side is provided with a series resonance circuit for obtaining a voltage doubled full-wave rectification operation. Is configured as

【0060】上記[二次巻線N2A,直列共振コンデンサ
Cs1,整流ダイオードDO1,DO2,平滑コンデンサCO
1]の組による倍電圧全波整流動作としては次のように
なる。一次側のスイッチング動作により一次巻線N1に
スイッチング出力が得られると、このスイッチング出力
は二次巻線N2Aに励起される。そして、整流ダイオード
DO1がオフとなり、整流ダイオードDO2がオンとなる期
間においては、一次巻線N1と二次巻線N2Aとの極性が
−Mとなる減極性モードで動作して、二次巻線N2Aの漏
洩インダクタンスと直列共振コンデンサCs1による直
列共振作用によって、整流ダイオードDO2により整流し
た整流電流IC2を直列共振コンデンサCs1に対して充
電する動作が得られる。そして、整流ダイオードDO2が
オフとなり、整流ダイオードDO1がオンとなって整流動
作を行う期間においては、一次巻線N1と二次巻線N2と
の極性が+Mとなる加極性モードとなり、二次巻線N2A
に誘起された電圧に直列共振コンデンサCs1の電位が
加わるという直列共振が生じる状態で平滑コンデンサC
O1に対して充電が行われる動作となる。上記のようにし
て、加極性モード(+M;フォワード動作)と減極性モ
ード(−M;フライバック動作)との両者のモードを利
用して整流動作が行われることで、平滑コンデンサCO1
においては、二次巻線N2の誘起電圧のほぼ2倍に対応
する直流出力電圧EO1が得られる。
[Second winding N2A, series resonance capacitor Cs1, rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO]
The double voltage full-wave rectification operation by the set [1] is as follows. When a switching output is obtained on the primary winding N1 by the switching operation on the primary side, this switching output is excited by the secondary winding N2A. During the period when the rectifier diode DO1 is turned off and the rectifier diode DO2 is turned on, the primary winding N1 and the secondary winding N2A operate in the depolarization mode in which the polarity is -M, and the secondary winding N2A is operated. The operation of charging the series resonance capacitor Cs1 with the rectified current IC2 rectified by the rectifier diode DO2 is obtained by the series resonance effect of the leakage inductance of N2A and the series resonance capacitor Cs1. During the period in which the rectifier diode DO2 is turned off and the rectifier diode DO1 is turned on to perform the rectification operation, the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 becomes + M, and the secondary polarity winding is performed. Line N2A
In the state where the series resonance occurs in which the potential of the series resonance capacitor Cs1 is added to the voltage induced in the smoothing capacitor C
This is an operation for charging O1. As described above, the rectifying operation is performed by using both the polarity adding mode (+ M; forward operation) and the depolarizing mode (-M; flyback operation), so that the smoothing capacitor CO1 is obtained.
In this case, a DC output voltage EO1 corresponding to almost twice the induced voltage of the secondary winding N2 is obtained.

【0061】上記した倍電圧全波整流動作を得るための
構成は、先に図2にて説明したように、絶縁コンバータ
トランスPITに対してギャップGを形成して所要の結
合係数による疎結合としたことによって、絶縁コンバー
タトランスPITが更に飽和状態となりにくい状態を得
たことで実現されるものである。例えば、従来のように
絶縁コンバータトランスPITに対してギャップGが設
けられない場合には、フライバック動作時において絶縁
コンバータトランスPITが飽和状態となって動作が異
常となる可能性が高く、本実施の形態のような倍電圧整
流動作が適正に行われるのを望むのは難しい。
As described above with reference to FIG. 2, the configuration for obtaining the above-mentioned voltage doubler full-wave rectifying operation is to form a gap G with respect to the insulating converter transformer PIT to achieve loose coupling by a required coupling coefficient. This is achieved by obtaining a state in which the isolated converter transformer PIT is more difficult to be saturated. For example, when the gap G is not provided for the insulating converter transformer PIT as in the related art, there is a high possibility that the insulating converter transformer PIT becomes saturated during flyback operation and the operation becomes abnormal. It is difficult to desirably perform the voltage doubling rectification operation as described in the first embodiment.

【0062】図4の波形図は、上記図3に示した電源回
路の要部の動作をスイッチング周期により示している。
この図において、図4(a)〜図4(g)には、最大負
荷電力240W時の各部の動作波形が示され、図4
(h)〜図4(n)には、それぞれ、最小負荷電力60
W時における図4(a)〜図4(g)と同一部の動作波
形が示されている。
The waveform diagram of FIG. 4 shows the operation of the main part of the power supply circuit shown in FIG. 3 by the switching cycle.
4 (a) to 4 (g) show the operation waveforms of the respective components when the maximum load power is 240W.
(H) to FIG. 4 (n) show the minimum load power 60
4A to 4G show operation waveforms at the time of W.

【0063】最大負荷電力240W時の場合、スイッチ
ング素子Q1,Q2は、スイッチング周波数制御範囲のほ
ぼ下限に対応するスイッチング周波数によりスイッチン
グ動作を行う。このときのスイッチング素子Q1,Q2の
スイッチング動作は、図4(a)〜図4(d)に示され
る。この図に依れば、スイッチング素子Q1は期間T1
にオフとなって、期間T2にオンとなるように動作する
が、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間電圧
Vc1は、図4(a)に示すようにして期間T1に正弦
波状のパルスとなる波形が得られ、また、一次巻線N1A
から検出巻線NDを介してスイッチング素子Q1のコレク
タに流れるスイッチング電流I1は、図4(b)に示す
ようにして、期間T1(オフ期間)に正レベルから負レ
ベルに逆転し、スイッチング素子Q1のターンオン時に
対応して負レベルから正レベルに逆転するようにして変
化する、正弦波に近い滑らかな波形が得られる。
In the case of the maximum load power of 240 W, the switching elements Q1 and Q2 perform the switching operation at the switching frequency substantially corresponding to the lower limit of the switching frequency control range. The switching operations of the switching elements Q1 and Q2 at this time are shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). According to this figure, the switching element Q1 is in the period T1
To turn on during the period T2, and the voltage Vc1 between the collector and the emitter of the switching element Q1 becomes a sinusoidal pulse in the period T1 as shown in FIG. And the primary winding N1A
As shown in FIG. 4 (b), the switching current I1 flowing from the switching element Q1 through the detection winding ND to the collector of the switching element Q1 reverses from the positive level to the negative level during the period T1 (off-period). , A smooth waveform close to a sine wave, which changes so as to reverse from the negative level to the positive level in response to the turn-on, is obtained.

【0064】また、スイッチング素子Q2は期間T3に
オフとなって、期間T4にオンとなるように動作する。
この期間T3、T4は、それぞれ上記スイッチング素子
Q1のオン/オフタイミングに対応する期間T1、T2
に対して、180°の位相差を有するタイミングで得ら
れている。従って、図4(c)に示すスイッチング素子
Q2のコレクタ−エミッタ間電圧Vc2と、図4(d)に
示す、一次巻線N1Bからスイッチング素子Q2のコレク
タに流れるスイッチング電流I2は、それぞれ、図4
(a)(b)に示した波形と同一波形形状とされた上
で、図4(a)(b)に示した波形に対して180°位
相差を有するものとなる。これら図4(a)〜(d)の
波形図によっても分かるように、スイッチング素子Q
1,Q2は交互にオン/オフするタイミングによってスイ
ッチング動作を行っている。即ち、プッシュプル動作が
得られている。
The switching element Q2 operates so as to be turned off in the period T3 and turned on in the period T4.
The periods T3 and T4 correspond to the periods T1 and T2 corresponding to the on / off timing of the switching element Q1, respectively.
Is obtained at a timing having a phase difference of 180 °. Therefore, the collector-emitter voltage Vc2 of the switching element Q2 shown in FIG. 4C and the switching current I2 flowing from the primary winding N1B to the collector of the switching element Q2 shown in FIG.
4A and 4B have the same waveform shape as the waveforms shown in FIGS. 4A and 4B, and have a 180 ° phase difference with respect to the waveforms shown in FIGS. As can be seen from the waveform diagrams of FIGS. 4A to 4D, the switching element Q
1 and Q2 perform a switching operation at alternately on / off timings. That is, a push-pull operation is obtained.

【0065】また、最小負荷電力60W時の場合、スイ
ッチング素子Q1,Q2は、スイッチング周波数制御範囲
のほぼ上限に対応するスイッチング周波数によりスイッ
チング動作を行うのであるが、このときには、図4
(h)〜(k)に示すスイッチング素子Q1、Q2の各コ
レクタ−エミッタ間電圧Vc1,Vc2と、スイッチング
電流I1,I2からも分かるように、オフ期間(T1,T
3)は固定とされた上で、オン期間(T2,T4)が短
縮されるようにしてスイッチング周波数が引き上げられ
る。
When the minimum load power is 60 W, the switching elements Q1 and Q2 perform the switching operation at the switching frequency corresponding to substantially the upper limit of the switching frequency control range.
As can be seen from the collector-emitter voltages Vc1 and Vc2 of the switching elements Q1 and Q2 and the switching currents I1 and I2 shown in FIGS.
3) is fixed, and the switching frequency is raised so that the ON period (T2, T4) is shortened.

【0066】また、一次巻線N1A,N1Bから平滑コンデ
ンサCiに流れるスイッチング出力電流I0は、最大負
荷電力時には図4(e)に示す波形が得られ、最小負荷
電力時には図4(l)に示す波形が得られる。図4
(e)に示すスイッチング出力電流I0は、図4(b)
(d)に示すスイッチング電流I1,I2が合成されて得
られる波形とされており、図4(l)に示すスイッチン
グ出力電流I0は、図4(i)(k)に示すスイッチン
グ電流I1,I2が合成された波形となっている。
The switching output current I0 flowing from the primary windings N1A and N1B to the smoothing capacitor Ci has the waveform shown in FIG. 4 (e) at the maximum load power and shown in FIG. 4 (l) at the minimum load power. A waveform is obtained. FIG.
The switching output current I0 shown in FIG.
4D has a waveform obtained by synthesizing the switching currents I1 and I2. The switching output current I0 shown in FIG. 4L is the switching current I1 and I2 shown in FIGS. Is a synthesized waveform.

【0067】また、この場合の二次側の直列共振回路の
動作として、二次側直列共振コンデンサを流れる直列共
振電流I3は、最大負荷電力時には図4(f)、最小負
荷電力時には図4(m)に示されるように、スイッチン
グ周波数の2倍の周波数による正弦波状の交番電流が得
られる。この直列共振電流I3は、期間T5において整
流ダイオードDO2によって整流され、期間T6において
整流ダイオードDO1によって整流されることで、先に説
明した倍電圧動作が得られる。また、整流ダイオードD
O2の両端電圧V2は、最大負荷電力時には図4(g)、
最小負荷電力時には図4(n)に示されるようにして、
整流ダイオードDO2がオンとなる期間T5においては0
レベルで、オフとなる期間T6においてパルスが得られ
る波形となる。なお、この整流ダイオードDO2の両端電
圧V2としては、実際には、二次側直流出力電圧EO(E
O1)のレベルでクランプされた波形とされる。また、整
流ダイオードDO1側では、図4(g)(n)に対して1
80°の位相差を有するほぼ同一の波形が得られてい
る。
In this case, as the operation of the secondary side series resonance circuit, the series resonance current I3 flowing through the secondary side series resonance capacitor is as shown in FIG. 4 (f) at the maximum load power and FIG. As shown in m), a sinusoidal alternating current with a frequency twice the switching frequency is obtained. The series resonance current I3 is rectified by the rectifier diode DO2 in the period T5 and rectified by the rectifier diode DO1 in the period T6, whereby the above-described voltage-doubling operation is obtained. The rectifier diode D
The voltage V2 between both ends of O2 is shown in FIG.
At the time of the minimum load power, as shown in FIG.
During the period T5 when the rectifier diode DO2 is on, 0
At the level, a waveform is obtained in which a pulse is obtained in the off period T6. Note that the voltage V2 across the rectifier diode DO2 is actually the secondary-side DC output voltage EO (E0
The waveform is clamped at the level of O1). On the rectifier diode DO1 side, 1 in FIG.
Almost the same waveform having a phase difference of 80 ° is obtained.

【0068】ここで、本実施の形態としては、図1の電
源回路の場合と同様に、ブリッジ整流回路を備えた通常
の等倍電圧整流回路の構成により一次側の直流入力電圧
を得るようにしていることで、例えば図4(a)(c)
に示した最大負荷電力時におけスイッチング素子Q1,
Q2のコレクタ−エミッタ間電圧Vc1,Vc2は、70
0Vのピークレベルに抑制される。そして、最小負荷電
力時においては、図4(h)(j)に示すようにして、
500Vのピークレベルにまで抑制される。これは、図
4(a)→図4(h)及び図4(c)→図4(j)の遷
移として示すようにして、制御回路1の制御による直交
型ドライブトランスPRTでの動作によってスイッチン
グ周波数制御を制御することで、スイッチング素子Q
1,Q2のオン期間、即ち導通角を制御するという、複合
的な制御動作が得られていることに依るものである。こ
れにより、スイッチング素子Q1,Q2、及び並列共振コ
ンデンサCrについては、例えば900Vの耐圧品を選
定すればよいことになる。
Here, in the present embodiment, as in the case of the power supply circuit of FIG. 1, a DC input voltage on the primary side is obtained by the configuration of a normal unity voltage rectification circuit having a bridge rectification circuit. That is, for example, FIGS. 4 (a) and 4 (c)
The switching element Q1,
The collector-emitter voltages Vc1 and Vc2 of Q2 are 70
It is suppressed to the peak level of 0V. Then, at the time of the minimum load power, as shown in FIGS.
It is suppressed to a peak level of 500V. The switching is performed by the operation of the orthogonal drive transformer PRT under the control of the control circuit 1 as shown as the transition from FIG. 4 (a) → FIG. 4 (h) and FIG. 4 (c) → FIG. 4 (j). By controlling the frequency control, the switching element Q
This is due to the fact that a complex control operation of controlling the ON period of Q1 and the conduction angle is obtained. Thus, for the switching elements Q1, Q2 and the parallel resonance capacitor Cr, for example, a 900V withstand voltage product may be selected.

【0069】また、先にも述べたように、二次側整流ダ
イオードの両端電圧は、二次側直流出力電圧EOと同等
のレベルにまで抑制されるため、本実施の形態において
も、二次側の倍電圧整流回路を形成する整流ダイオード
としては、二次側直流出力電圧EOのレベルに対応する
耐圧品を選定すればよい。
Further, as described above, the voltage across the secondary-side rectifier diode is suppressed to a level equivalent to the secondary-side DC output voltage EO. As the rectifier diode forming the doubler voltage rectifier circuit, a withstand voltage product corresponding to the level of the secondary side DC output voltage EO may be selected.

【0070】更に本実施の形態の場合、倍電圧全波整流
回路によって二次側直流出力電圧を得るようにしている
ことで、例えば等倍電圧整流回路によって得られる二次
側直流出力電圧と同等のレベルを得ようとすれば、本実
施の形態の二次巻線N2Aとしては、従来の1/2の巻数
で済むことになる。この巻数の削減は、絶縁コンバータ
トランスPITの小型軽量化、及び低コスト化につなが
る。
Further, in the case of the present embodiment, the secondary-side DC output voltage is obtained by the voltage doubler full-wave rectifier circuit, which is equivalent to, for example, the secondary-side DC output voltage obtained by the equal-voltage rectifier circuit. In order to obtain the above level, the secondary winding N2A of the present embodiment requires only half the number of turns of the conventional winding. This reduction in the number of turns leads to a reduction in the size and weight of the insulating converter transformer PIT and a reduction in cost.

【0071】そして、この場合にも、スイッチング素子
Q1,Q2、及び二次側の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、第1の実施の形態の場合
と同様、小型軽量化及び低コスト化が図られると共に、
スイッチング周波数を高く設定できることになる。実際
のスイッチング周波数としては、例えば従来50KHz
程度であったものが、本実施の形態では、100KHz
程度にまで高くすることができる。
Also in this case, since low-voltage products can be used for the switching elements Q1 and Q2 and the rectifier diode on the secondary side, as in the case of the first embodiment, reduction in size and weight and reduction in power consumption can be achieved. Along with cost reduction,
The switching frequency can be set higher. The actual switching frequency is, for example, 50 KHz conventionally.
However, in this embodiment, the frequency is about 100 KHz.
Can be as high as that.

【0072】更に、第2の実施の形態の電源回路におい
ては、一次側における定電圧制御動作としてスイッチン
グ周波数を可変制御する結果、一次側の直列共振回路の
共振インピーダンスと二次側の直列共振回路の共振イン
ピーダンスとの両者を同時に制御するという動作が得ら
れる。従って、この場合にも、定電圧制御のための制御
感度が向上し、例えば負荷た直流入力電圧の変動に対す
る定電圧制御範囲が拡大され、最小負荷電力も拡大され
る。
Further, in the power supply circuit of the second embodiment, the switching frequency is variably controlled as the constant voltage control operation on the primary side, so that the resonance impedance of the primary side series resonance circuit and the secondary side series resonance circuit The operation of controlling both the resonance impedance and the resonance impedance at the same time is obtained. Therefore, also in this case, the control sensitivity for the constant voltage control is improved, and for example, the constant voltage control range with respect to the fluctuation of the load DC input voltage is expanded, and the minimum load power is also expanded.

【0073】図5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している。この図に示す電源回路
もプッシュプル方式による電圧共振形コンバータが一次
側に備えられる。なお、この図において図1及び図3と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 shows a configuration of a power supply circuit according to a third embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in this figure is also provided with a push-pull voltage resonance type converter on the primary side. In this figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0074】この図に示す電源回路においては、先ず、
スイッチング素子Q1,Q2として、それぞれバイポーラ
トランジスタ(BJT)Q11,Q12、ダンパーダイオー
ド(ツェナーダイオード)DD1,ダンパーダイオードD
D2、抵抗R11,R12を図のように接続して形成されるダ
ーリントン回路が備えられる。この場合の、上記ダーリ
ントン回路の接続形態としては、トランジスタQ11のコ
レクタとトランジスタQ12のコレクタを接続し、トラン
ジスタQ11のエミッタをトランジスタQ12のエミッタと
接続し、トランジスタQ12のエミッタをアースに接地し
ている。また、ダンパーダイオードDD1のアノードをト
ランジスタQ11のエミッタと接続し、ダンパーダイオー
ドDD1のカソードを抵抗R11を介してトランジスタQ11
のベースに接続している。ダンパーダイオードDD2のア
ノードは、トランジスタQ12のエミッタに接続され、カ
ソードはトランジスタQ12のコレクタに接続されてい
る。抵抗R12は、トランジスタQ12のベース−エミッタ
間に対して並列に接続されている。このようにして形成
したダーリントン回路においては、トランジスタQ11の
ベースが先の各実施の形態に示したスイッチング素子Q
1のベースと等価となり、トランジスタQ11,Q12のコ
レクタ接点がスイッチング素子Q1のコレクタと等価と
なる。また、トランジスタQ12のエミッタがスイッチン
グ素子Q1のエミッタと等価となる。
In the power supply circuit shown in FIG.
As switching elements Q1 and Q2, bipolar transistors (BJT) Q11 and Q12, damper diodes (Zener diodes) DD1 and damper diodes D, respectively.
A Darlington circuit formed by connecting D2 and resistors R11 and R12 as shown in the figure is provided. In this case, as the connection mode of the Darlington circuit, the collector of the transistor Q11 is connected to the collector of the transistor Q12, the emitter of the transistor Q11 is connected to the emitter of the transistor Q12, and the emitter of the transistor Q12 is grounded. . Further, the anode of the damper diode DD1 is connected to the emitter of the transistor Q11, and the cathode of the damper diode DD1 is connected to the transistor Q11 via the resistor R11.
Connected to the base. The anode of the damper diode DD2 is connected to the emitter of the transistor Q12, and the cathode is connected to the collector of the transistor Q12. The resistor R12 is connected in parallel between the base and the emitter of the transistor Q12. In the Darlington circuit thus formed, the base of the transistor Q11 is connected to the switching element Q shown in each of the above embodiments.
1 and the collector contacts of the transistors Q11 and Q12 become equivalent to the collector of the switching element Q1. Further, the emitter of the transistor Q12 is equivalent to the emitter of the switching element Q1.

【0075】また、この場合には、スイッチング素子を
自励式により駆動するための自励発振回路は省略され、
代わりに発振・ドライブ回路2を備えた、他励式による
スイッチング駆動が行われる構成を採る。このため、本
実施の形態においては、絶縁コンバータトランスPIT
において巻線N4A,N4Bが設けられる。そして、巻線N
4A,整流ダイオードD1,コンデンサCAから成る半波整
流回路によって例えば+12Vの直流電圧を生成すると
共に、巻線N4B,整流ダイオードD2,コンデンサCBか
ら成る半波整流回路によって例えば−12Vの直流電圧
を生成するようにされる。そして、発振・ドライブ回路
22に対しては、上記+12V及び−12Vの直流電圧
が動作電源として供給される。なお、本実施の形態とし
ての絶縁コンバータトランスPITの構造は、先に図2
に示したコアと同様の構造が採られればよい。但し、第
1の実施の形態とは、巻線N4A,N4Bが追加的に一次側
に巻装される点が異なる。
In this case, the self-excited oscillation circuit for driving the switching element in a self-excited manner is omitted.
Instead, a configuration in which the oscillation / drive circuit 2 is provided and switching driving by separately excited is performed is employed. For this reason, in the present embodiment, the isolated converter transformer PIT
Are provided with windings N4A and N4B. And winding N
A DC voltage of, for example, +12 V is generated by a half-wave rectifier circuit including 4A, rectifier diode D1, and capacitor CA, and a DC voltage of, for example, -12V is generated by a half-wave rectifier circuit including winding N4B, rectifier diode D2, and capacitor CB. To be. The DC voltage of +12 V and −12 V is supplied to the oscillation / drive circuit 22 as an operation power supply. The structure of the insulating converter transformer PIT according to the present embodiment is first described in FIG.
A structure similar to the core shown in FIG. The difference from the first embodiment is that the windings N4A and N4B are additionally wound on the primary side.

【0076】発振・ドライブ回路2は、起動抵抗RSに
より起動されるようになっており、所要のスイッチング
周波数fsを有する周期の発振信号を生成する。そし
て、+12V/−12Vの動作電源を利用することで、
上記発振信号をスイッチング周期ごとに正(オン)/負
(オフ)となるスイッチング駆動電流に変換してスイッ
チング素子Q1のベース端子に出力する。これによりス
イッチング素子Q1は所要のスイッチング周波数でもっ
てスイッチング動作を行うように駆動される。本実施の
形態のように、スイッチング素子Q1についてダーリン
トン回路を採用した場合には、例えばスイッチング素子
Q1が1石のバイポーラトランジスタとされる場合より
も更に高い電力変換効率が得られることになる。
The oscillation / drive circuit 2 is activated by an activation resistor RS, and generates an oscillation signal having a cycle having a required switching frequency fs. And, by using the operating power supply of + 12V / -12V,
The oscillating signal is converted into a positive (on) / negative (off) switching drive current for each switching cycle and output to the base terminal of the switching element Q1. As a result, the switching element Q1 is driven to perform a switching operation at a required switching frequency. When a Darlington circuit is employed for the switching element Q1 as in the present embodiment, higher power conversion efficiency can be obtained than when the switching element Q1 is a single bipolar transistor, for example.

【0077】この図に示す制御回路1では、例えば、検
出入力である二次側直流出力電圧EO1のレベルに応じて
可変されたレベルの直流信号(検出信号)を発振・ドラ
イブ回路2に対して供給するようにしている。ここで、
発振・ドライブ回路2においては、制御回路1から入力
された検出信号に応じて、スイッチング素子Q1のオフ
期間は一定として、オン期間を可変制御することによっ
てスイッチング周波数を可変するように構成すれば、図
4に示したのと同様の動作が得られることになり、先に
示した各実施の形態の電源回路と同様の効果が得られる
ことになる。
In the control circuit 1 shown in this figure, for example, a DC signal (detection signal) of a level varied according to the level of the secondary DC output voltage EO1 as a detection input is sent to the oscillation / drive circuit 2. I am trying to supply. here,
In the oscillation / drive circuit 2, if the off-period of the switching element Q1 is made constant and the on-period is variably controlled to vary the switching frequency in accordance with the detection signal input from the control circuit 1, The same operation as that shown in FIG. 4 is obtained, and the same effects as those of the power supply circuit of each embodiment described above are obtained.

【0078】また、本実施の形態の絶縁コンバータトラ
ンスPITにおいては、二次巻線N2A,N2Bが設けられ
る。本実施の形態の二次巻線N2Aは、後述するようにし
て従来とは異なる巻数により巻装される。この二次巻線
N2Aの一端は、直列共振コンデンサCs1の直列接続を
介して、整流ダイオードDO1のアノードと整流ダイオー
ドDO2のカソードの接続点に対して接続されると共に、
直列共振コンデンサCs2の直列接続を介して整流ダイ
オードDO3のアノードと整流ダイオードDO4のカソード
の接続点に対して接続される。二次巻線N2Aの他端は、
平滑コンデンサCO10の負極と平滑コンデンサCO11の正
極の接続点に対して接続される。また、整流ダイオード
DO2のアノードと整流ダイオードDO3のカソードは、平
滑コンデンサCO10の負極と平滑コンデンサCO11の正極
の接続点に対して接続される。平滑コンデンサCO10と
平滑コンデンサCO11は、平滑コンデンサCO10の負極と
平滑コンデンサCO11の正極とを接続するようにして直
列接続したうえで、平滑コンデンサCO10の正極を整流
ダイオードDO1のカソードに接続し、平滑コンデンサと
CO11の負極を二次側アースに対して接続するように設
けられる。
Further, in the isolated converter transformer PIT of the present embodiment, secondary windings N2A and N2B are provided. The secondary winding N2A of the present embodiment is wound with a different number of turns from the conventional one as described later. One end of the secondary winding N2A is connected to a connection point between the anode of the rectifier diode DO1 and the cathode of the rectifier diode DO2 via a series connection of a series resonance capacitor Cs1, and
It is connected to the connection point between the anode of the rectifier diode DO3 and the cathode of the rectifier diode DO4 via the series connection of the series resonance capacitor Cs2. The other end of the secondary winding N2A is
It is connected to the connection point between the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11. The anode of the rectifier diode DO2 and the cathode of the rectifier diode DO3 are connected to a connection point between the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11. The smoothing capacitor CO10 and the smoothing capacitor CO11 are connected in series such that the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11 are connected, and then the positive electrode of the smoothing capacitor CO10 is connected to the cathode of the rectifier diode DO1, And the negative electrode of CO11 are connected to the secondary side ground.

【0079】このような接続形態では、結果的には、
[直列共振コンデンサCs1,整流ダイオードDO1,DO
2、平滑コンデンサCO10]の組から成る第1の倍電圧全
波整流回路と、[直列共振コンデンサCs2,整流ダイ
オードDO3,DO4,平滑コンデンサCO11]の組から成
る第2の倍電圧全波整流回路とが形成され、これら第1
及び第2の倍電圧整流回路の出力(平滑コンデンサCO1
0,CO11)が直列に接続されて設けられることになる。
そして、この第1及び第2の倍電圧整流回路を組み合わ
せた整流回路全体としては、直列接続された平滑コンデ
ンサCO10−平滑コンデンサCO11の両端には、二次巻線
N2Aに得られた交番電圧の4倍に対応する二次側出力電
圧が得られる。つまり、この第1及び第2の倍電圧整流
回路を組み合わせた整流回路全体としては、4倍電圧整
流回路を形成する。なお、この4倍電圧整流回路の整流
動作については後述する。
In such a connection form, as a result,
[Series resonant capacitor Cs1, rectifier diodes DO1, DO
2. A first voltage doubler full-wave rectifier circuit composed of a set of [smoothing capacitor CO10] and a second voltage doubler full-wave rectifier circuit composed of a set of [series resonance capacitor Cs2, rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO11]. Are formed, and these first
And the output of the second voltage doubler rectifier circuit (smoothing capacitor CO1
0, CO11) are connected in series and provided.
As a whole rectifier circuit combining the first and second voltage doubler rectifier circuits, both ends of a series-connected smoothing capacitor CO10-smoothing capacitor CO11 have an alternating voltage of the secondary winding N2A. A secondary output voltage corresponding to four times is obtained. That is, a quadruple voltage rectifier circuit is formed as an entire rectifier circuit combining the first and second voltage doubler rectifier circuits. The rectifying operation of the quadruple voltage rectifier circuit will be described later.

【0080】直列共振コンデンサCs1は、自身のキャ
パシタンスと二次巻線N2Aの漏洩インダクタンス成分
(L2)とによって、第1の倍電圧整流回路における整
流ダイオードDO1,DO2のオン/オフ動作に対応する直
列共振回路を形成する。同様に、直列共振コンデンサC
s2は、自身のキャパシタンスと二次巻線N2Aの漏洩イ
ンダクタンス成分(L2)とによって、第2の倍電圧整
流回路における整流ダイオードDO3,DO4のオン/オフ
動作に対応する直列共振回路を形成する。また、これら
直列共振回路の共振周波数としては、、一次側の並列共
振回路(N1,Cr)の並列共振周波数をfo1とし、
二次側の直列共振回路(N2A,Cs1)の直列共振周波
数をfo2、同じ二次側の直列共振回路(N2A,Cs
2)の直列共振周波数をfo3とすると、fo1≒fo
2≒fo3となるように、二次側の直列共振コンデンサ
Cs1,Cs2のキャパシタンスが選定される。
The series resonant capacitor Cs1 is connected in series with the on / off operation of the rectifier diodes DO1 and DO2 in the first voltage doubler rectifier circuit by its own capacitance and the leakage inductance component (L2) of the secondary winding N2A. Form a resonance circuit. Similarly, the series resonance capacitor C
s2 forms a series resonance circuit corresponding to the on / off operation of the rectifier diodes DO3 and DO4 in the second voltage doubler rectifier circuit by its own capacitance and the leakage inductance component (L2) of the secondary winding N2A. As the resonance frequency of these series resonance circuits, the parallel resonance frequency of the primary side parallel resonance circuit (N1, Cr) is fo1,
The series resonance frequency of the secondary side series resonance circuit (N2A, Cs1) is fo2, and the same secondary side series resonance circuit (N2A, Cs1).
Assuming that the series resonance frequency in 2) is fo3, fo1 ≒ fo
The capacitance of the secondary side series resonance capacitors Cs1 and Cs2 is selected so that 2 ≒ fo3.

【0081】このようにして、本実施の形態の電源回路
は、一次側にはスイッチング動作を電圧共振形とするた
めの並列共振回路が備えられ、二次側には、4倍電圧整
流回路、及びこの4倍電圧整流回路を形成する2組の倍
電圧整流回路において、それぞれ電流共振動作を得るた
めの2組の直列共振回路が備えられる。つまり、本実施
の形態としても複合共振形スイッチングコンバータとし
ての構成を採る。
As described above, the power supply circuit according to the present embodiment is provided with a parallel resonance circuit on the primary side for making the switching operation a voltage resonance type, and a quadruple voltage rectification circuit on the secondary side. And two sets of voltage doubler rectifier circuits forming the quadruple voltage rectifier circuit are provided with two sets of series resonance circuits for obtaining current resonance operation. That is, this embodiment also adopts a configuration as a composite resonance type switching converter.

【0082】続いて、先に述べた4倍電圧整流回路の動
作について説明する。一次側のスイッチング動作により
一次巻線N1にスイッチング出力が得られると、このス
イッチング出力は二次巻線N2Aに励起される。4倍電圧
整流回路は、この二次巻線N2Aに得られた交番電圧を入
力して整流動作を行うが、このときの[直列共振コンデ
ンサCs1,整流ダイオードDO1,DO2、平滑コンデン
サCO10]から成る第1の倍電圧整流回路の動作を以下
に記す。先ず、整流ダイオードDO1がオフとなり、整流
ダイオードDO2がオンとなる期間T1においては、一次
巻線N1と二次巻線N2Aとの極性が−Mとなる減極性モ
ードで動作して、二次巻線N2Aの漏洩インダクタンスと
直列共振コンデンサCs1による直列共振作用によっ
て、整流ダイオードDO2により整流した整流電流I2を
直列共振コンデンサCs1に対して充電する動作が得ら
れる。そして、整流ダイオードDO2がオフとなり、整流
ダイオードDO1がオンとなって整流動作を行う期間T2
においては、一次巻線N1と二次巻線N2Aとの極性が+
Mとなる加極性モードとなり、二次巻線N2Aに誘起され
た電圧に直列共振コンデンサCs1の電位が加わるとい
う直列共振が生じる状態で平滑コンデンサCO10に対し
て充電が行われる動作となる。上記のようにして、加極
性モード(+M;フォワード動作)と減極性モード(−
M;フライバック動作)との両者のモードを利用して整
流動作が行われることで、平滑コンデンサCO10におい
ては、二次巻線N2Aの誘起電圧のほぼ2倍に対応する直
流電圧(整流平滑電圧)が得られる。また、[直列共振
コンデンサCs2,整流ダイオードDO3,DO4、平滑コ
ンデンサCO11]の組とから成る第2の倍電圧全波整流
回路によっても同様の動作によって、平滑コンデンサC
O11の両端には、二次巻線N2Aの誘起電圧のほぼ2倍に
対応する直流電圧が得られることになる。
Next, the operation of the aforementioned quadruple voltage rectifier circuit will be described. When a switching output is obtained on the primary winding N1 by the switching operation on the primary side, this switching output is excited by the secondary winding N2A. The quadruple voltage rectifier circuit performs the rectification operation by inputting the obtained alternating voltage to the secondary winding N2A, and comprises a [series resonance capacitor Cs1, rectifier diodes DO1, DO2, and a smoothing capacitor CO10]. The operation of the first voltage doubler rectifier circuit is described below. First, during a period T1 in which the rectifier diode DO1 is turned off and the rectifier diode DO2 is turned on, the secondary winding N1 operates in the depolarized mode in which the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2A is -M. Due to the series resonance effect of the leakage inductance of the line N2A and the series resonance capacitor Cs1, an operation of charging the series resonance capacitor Cs1 with the rectified current I2 rectified by the rectifier diode DO2 is obtained. Then, the rectifier diode DO2 is turned off, the rectifier diode DO1 is turned on, and a period T2 for performing the rectification operation
, The polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2A is +
The operation becomes an additional polarity mode of M, and the smoothing capacitor CO10 is charged in a state where series resonance occurs in which the potential of the series resonance capacitor Cs1 is added to the voltage induced in the secondary winding N2A. As described above, the positive polarity mode (+ M; forward operation) and the negative polarity mode (−
M; flyback operation), the rectification operation is performed in the smoothing capacitor CO10, so that the DC voltage (rectified smoothing voltage) corresponding to almost twice the induced voltage of the secondary winding N2A is obtained in the smoothing capacitor CO10. ) Is obtained. The same operation is performed by the second voltage doubler full-wave rectifier circuit composed of a set of [series resonance capacitor Cs2, rectifier diodes DO3, DO4, and smoothing capacitor CO11].
At both ends of O11, a DC voltage corresponding to approximately twice the induced voltage of the secondary winding N2A is obtained.

【0083】そして、上記のようにして第1,第2の倍
電圧整流回路の各々によって倍電圧整流動作が行われる
結果、直列接続された平滑コンデンサCO10−平滑コン
デンサCO11の両端には、二次巻線N2Aの誘起電圧のほ
ぼ4倍に対応する二次側直流出力電圧EO1が得られるこ
とになる。
The voltage doubler rectification operation is performed by each of the first and second voltage doubler rectifier circuits as described above. As a result, a secondary capacitor is connected across both ends of the series-connected smoothing capacitor CO10 and smoothing capacitor CO11. A secondary side DC output voltage EO1 corresponding to approximately four times the induced voltage of the winding N2A is obtained.

【0084】なお、二次巻線N2Bにおいては、この二次
巻線N2Bに設けたセンタータップを接地した上で、整流
ダイオードD05,D06、及び平滑コンデンサCO2からな
る通常の全波整流回路が形成されることで二次側直流出
力電圧EO2を得るようにされている。
In the secondary winding N2B, after a center tap provided on the secondary winding N2B is grounded, an ordinary full-wave rectifier circuit composed of rectifier diodes D05 and D06 and a smoothing capacitor CO2 is formed. As a result, the secondary side DC output voltage EO2 is obtained.

【0085】このように、本実施の形態においても、二
次側の4倍電圧整流回路の動作としては、2組の倍電圧
全波整流回路が相互インダクタンスが+Mと−Mの動作
モードとなる状態を利用して倍電圧全波整流を行う。こ
れは、疎結合(結合係数k=0.85)とされた絶縁コ
ンバータトランスPITの一次巻線から二次巻線に伝送
される電磁エネルギーを、一次側の並列共振回路(電圧
共振回路)と二次側の直列共振回路(電流共振回路)間
で結合している動作と見ることができる。従って、この
実施の形態においても、一次側と二次側とでの共振回路
の共振インピーダンスを低くして二次側共振電流を増幅
するように動作が行われることで、最大負荷電力の大幅
な増加が図られることになる。
As described above, also in the present embodiment, as the operation of the quadruple voltage rectifier circuit on the secondary side, the two sets of voltage doubler full-wave rectifier circuits are in the operation mode in which the mutual inductance is + M and -M. Double voltage full-wave rectification is performed using the state. This is because electromagnetic energy transmitted from the primary winding to the secondary winding of the isolated converter transformer PIT, which has been loosely coupled (coupling coefficient k = 0.85), is transmitted to the primary side parallel resonance circuit (voltage resonance circuit). It can be seen that the operation is coupled between the secondary-side series resonance circuits (current resonance circuits). Therefore, also in this embodiment, the operation is performed such that the resonance impedance of the resonance circuit on the primary side and the secondary side is reduced to amplify the secondary side resonance current, so that the maximum load power is greatly increased. The increase will be achieved.

【0086】また、本実施の形態においては、上記のよ
うにして二次側に4倍電圧整流回路を設けたことで、例
えば各二次側整流ダイオードに印加する両端電圧は、二
次側直流出力電圧EO1の1/2相当のレベルにまでクラ
ンプされることになる。これにより、二次側の4倍電圧
整流回路を形成する整流ダイオードとしては、二次側直
流出力電圧EO1の1/2相当のレベルに対応する耐圧品
を選定すればよいことになる。
In this embodiment, the quadruple voltage rectifier circuit is provided on the secondary side as described above. For example, the voltage applied to each secondary side rectifier diode is reduced by the secondary DC voltage. The output voltage EO1 is clamped to a level equivalent to 1/2. As a result, as the rectifier diode forming the quadruple voltage rectifier circuit on the secondary side, a withstand voltage product corresponding to a level equivalent to 1/2 of the secondary side DC output voltage EO1 may be selected.

【0087】また、4倍電圧整流回路によって二次側直
流出力電圧を得るようにしていることで、例えば等倍電
圧整流回路によって得られる二次側直流出力電圧と同等
のレベルを得ようとすれば、本実施の形態の二次巻線N
2Aとしては、従来の1/4の巻数で済むことになる。こ
の巻数の削減は、絶縁コンバータトランスPITの小型
軽量化、及び低コスト化につながる。
Further, since the secondary side DC output voltage is obtained by the quadruple voltage rectifier circuit, for example, a level equivalent to the secondary side DC output voltage obtained by the unity voltage rectifier circuit can be obtained. For example, the secondary winding N of the present embodiment
For 2A, the number of turns is only 1/4 of the conventional number. This reduction in the number of turns leads to a reduction in the size and weight of the insulating converter transformer PIT and a reduction in cost.

【0088】更には、一次側における定電圧制御動作と
してスイッチング周波数を可変制御する結果、本実施の
形態においても、一次側の並列共振回路の共振インピー
ダンスと二次側の2組の直列共振回路の共振インピーダ
ンスと同時に制御するという動作が得られ、従来よりも
定電圧制御のための制御感度が向上し、また、交流入力
電圧と負荷電力の変動に対する制御範囲が拡大される。
Further, as a result of variably controlling the switching frequency as a constant voltage control operation on the primary side, in the present embodiment, the resonance impedance of the primary side parallel resonance circuit and the resonance impedance of the two sets of series resonance circuits on the secondary side are also obtained. An operation of controlling at the same time as the resonance impedance is obtained, control sensitivity for constant voltage control is improved as compared with the related art, and a control range for fluctuations in AC input voltage and load power is expanded.

【0089】なお、本発明の電源回路としては、一次側
の並列共振回路に対する二次側の共振回路及び整流回路
の組み合わせは、図1、図3及び図5に示したものに限
定されるものではなく、任意に組み合わせて構成するこ
とができる。1つ具体例を挙げるとすれば、例えば図1
に示した一次側の構成に対して、例えば図3に示した直
列共振回路と倍電圧整流回路から成る二次側の構成を組
み合わせても良いものである。
In the power supply circuit of the present invention, the combination of the secondary side resonance circuit and the rectifier circuit with respect to the primary side parallel resonance circuit is limited to those shown in FIGS. 1, 3 and 5. Instead, they can be configured in any combination. As one specific example, for example, FIG.
May be combined with, for example, the secondary-side configuration including the series resonance circuit and the voltage doubler rectifier circuit shown in FIG.

【0090】また、本発明の電源回路としては、図1、
図3及び図5に示した構成以外にも、実際の使用条件に
対応して適宜変更されて構わないものであり、例えば、
スイッチング素子としても、バイポーラトランジスタや
MOS−FETの以外の他の部品素子が採用されて構わ
ないものである。
FIG. 1 shows a power supply circuit according to the present invention.
In addition to the configuration shown in FIGS. 3 and 5, the configuration may be appropriately changed in accordance with actual use conditions.
As the switching element, other component elements other than the bipolar transistor and the MOS-FET may be employed.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、スイッチ
ング電源回路として、一次側に対してはプッシュプル動
作による電圧共振形コンバータ(一次側並列共振回路)
を備える。また、絶縁コンバータトランスを疎結合とす
ることで、一次巻線と二次巻線の相互インダクタンスが
互いに逆極性となる動作モード(+M/−M)が得られ
るようにしている。そして、二次側においては、二次巻
線に対して二次側並列共振回路、又は二次側直列共振回
路を形成して、この共振回路を利用した全波整流回路を
備えることで二次側直流出力電圧を得るようにされる。
As described above, according to the present invention, as a switching power supply circuit, a voltage resonance type converter (primary side parallel resonance circuit) by a push-pull operation is used for a primary side.
Is provided. Further, by making the insulating converter transformer loosely coupled, an operation mode (+ M / -M) in which the mutual inductances of the primary winding and the secondary winding have polarities opposite to each other is obtained. On the secondary side, a secondary-side parallel resonance circuit or a secondary-side series resonance circuit is formed with respect to the secondary winding, and the secondary wave is provided by providing a full-wave rectifier circuit using this resonance circuit. A side DC output voltage is obtained.

【0092】上記したように、一次側の電圧共振形コン
バータをプッシュプル動作の構成とし、かつ、二次側で
は共振出力を全波整流する構成によって負荷に電力供給
をする結果、本発明では、対応可能な最大負荷電力を従
来よりも大幅に向上させることが可能になる。そしてこ
れに伴い、例えばAC100V系時で比較的重負荷の条
件に対応する場合にも、一次側は倍電圧整流回路ではな
く、通常の全波整流回路により交流入力電圧レベルに対
応するレベルの整流平滑電圧を入力するように構成する
ことができることになる。
As described above, the primary side voltage resonance type converter is configured to perform the push-pull operation, and the secondary side is configured to perform the full-wave rectification of the resonance output to supply power to the load. It is possible to greatly increase the maximum load power that can be handled as compared with the related art. Accordingly, for example, even in the case of accommodating a relatively heavy load condition in the AC 100 V system, the primary side is not a voltage doubler rectifier circuit but a rectifier of a level corresponding to the AC input voltage level by a normal full-wave rectifier circuit. It can be configured to input a smoothing voltage.

【0093】そして、以上の構成から次のようなことも
言える。例えば従来においては、上記の条件に対応する
場合には、倍電圧整流回路により交流入力電圧レベルの
2倍に対応する整流平滑電圧を得る必要があり、このた
め、スイッチング素子や一次側の並列共振コンデンサに
は、整流平滑電圧レベルに応じて発生するスイッチング
電圧に応じた耐圧品を選定する必要があった。
The following can be said from the above configuration. For example, conventionally, in order to meet the above condition, it is necessary to obtain a rectified smoothed voltage corresponding to twice the AC input voltage level by a voltage doubler rectifier circuit. As the capacitor, it is necessary to select a withstand voltage product corresponding to the switching voltage generated according to the rectified smoothing voltage level.

【0094】これに対して本発明では、整流平滑電圧レ
ベルに依存するスイッチング電圧が従来の1/2程度と
なることから、スイッチング素子や一次側の共振コンデ
ンサについて、従来の1/2程度の耐圧品を用いること
ができる。
On the other hand, in the present invention, since the switching voltage depending on the rectified smoothing voltage level is about 1/2 of the conventional one, the withstand voltage of the switching element and the primary side resonance capacitor is about 1/2 of the conventional one. Goods can be used.

【0095】また、二次側においては、交番電圧が正/
負の両期間で整流動作を行う全波整流動作である結果、
整流ダイオードに印加される電圧は整流平滑電圧レベル
とほぼ同等に抑制される。また、二次側整流回路が4倍
電圧整流回路である場合には、整流ダイオードに印加さ
れる電圧は整流平滑電圧レベルの約1/2程度にまで抑
制される。これによって、二次側の整流ダイオードにつ
いても、従来より耐圧の低いものを選定することができ
る。これによって、先ずスイッチング素子、一次側の並
列共振コンデンサ、及び二次側整流ダイオード等にかか
るコストを削減することができる。また、スイッチング
素子及び二次側整流ダイオードの特性の向上したものを
選定して、スイッチング周波数を高く設定することも容
易に可能となり、これによって、電力変換効率の向上が
図られることになる。また、スイッチング素子周辺の回
路部品の小型・軽量化を図ることも可能になるものであ
る。また、前述のように、商用交流電源から整流平滑電
圧を得る回路が通常の等倍電圧整流回路とされたこと
で、例えば通常の1組のブロック型の平滑コンデンサと
ブリッジ整流ダイオードを採用することができるので、
この点でも、コストの削減及び回路規模の縮小が図られ
る。
On the secondary side, the alternating voltage is positive /
As a result of the full-wave rectification operation performing the rectification operation in both negative periods,
The voltage applied to the rectifier diode is suppressed substantially equal to the rectified smoothed voltage level. When the secondary side rectifier circuit is a quadruple voltage rectifier circuit, the voltage applied to the rectifier diode is suppressed to about の of the rectified smoothed voltage level. As a result, a secondary rectifier diode having a lower withstand voltage than the conventional rectifier diode can be selected. As a result, it is possible to reduce costs for the switching element, the primary-side parallel resonance capacitor, the secondary-side rectifier diode, and the like. In addition, it is also possible to easily select a switching element and a secondary rectifier diode having improved characteristics and set a high switching frequency, thereby improving the power conversion efficiency. Also, it is possible to reduce the size and weight of circuit components around the switching element. Further, as described above, since the circuit for obtaining the rectified smoothed voltage from the commercial AC power supply is a normal equal-voltage rectifier circuit, for example, a normal set of a block-type smoothing capacitor and a bridge rectifier diode may be used. So you can
Also in this respect, the cost and the circuit scale can be reduced.

【0096】更に本発明では、二次側に設けられる全波
整流回路として、倍電圧整流回路を採用した場合には、
例えば等倍電圧整流回路が備えられる場合と同等レベル
の直流出力電圧を得ようとすれば、二次巻線の巻数を従
来の1/2程度にまで削減することが可能になる。ま
た、4倍電圧整流回路を採用した場合には、二次巻線の
巻数は1/4程度にまで削減することができる。
Further, according to the present invention, when a voltage doubler rectifier circuit is employed as the full-wave rectifier circuit provided on the secondary side,
For example, if a DC output voltage of the same level as that of the case where the equal-voltage rectifier circuit is provided is to be obtained, the number of turns of the secondary winding can be reduced to about 1 / of the conventional case. When a quadruple voltage rectifier circuit is employed, the number of turns of the secondary winding can be reduced to about 1/4.

【0097】また、本発明の回路構成では、一次側にお
いてはスイッチング周波数を可変制御することで定電圧
制御を行うように動作するのであるが、この際、スイッ
チング周波数が可変されるのに応じて、一次側直列共振
回路の共振インピーダンスと、二次側の共振回路(直列
共振回路又は並列共振回路)の共振インピーダンスを同
時に制御する動作が得られるため、定電圧制御範囲が拡
大される。また、これによって、例えば本発明の電源回
路が自励式であれば、直交型トランスにおける制御巻線
等の巻数を削減して小型軽量化及び低コスト化を図るこ
とができる。また、一次側の整流回路が等倍電圧整流回
路とされたことで、従来よりも一次巻線N1の巻数が削
減されることによっても巻線の巻数削減が可能になって
直交型トランスの小型化が図られる。
Further, in the circuit configuration of the present invention, the primary side operates so as to perform the constant voltage control by variably controlling the switching frequency. At this time, according to the switching frequency being varied, Since the operation of simultaneously controlling the resonance impedance of the primary-side series resonance circuit and the resonance impedance of the secondary-side resonance circuit (series resonance circuit or parallel resonance circuit) is obtained, the constant voltage control range is expanded. Further, thereby, for example, if the power supply circuit of the present invention is a self-excited type, it is possible to reduce the number of windings of the control winding and the like in the orthogonal transformer, thereby achieving reduction in size, weight, and cost. In addition, since the primary side rectifier circuit is a unity voltage rectifier circuit, the number of turns of the primary winding N1 can be reduced as compared with the conventional case, so that the number of turns of the winding can be reduced. Is achieved.

【0098】このように本発明では、共振形電源回路の
低コスト化、小型軽量化、及び電力変換効率や定電圧制
御範囲等の諸特性の向上が促進されるものである。
As described above, according to the present invention, the cost, the size and the weight of the resonance type power supply circuit, and the improvement of various characteristics such as the power conversion efficiency and the constant voltage control range are promoted.

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

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

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

【図3】第2の実施の形態として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;

【図4】図3に示す電源回路の要部の動作を示す波形図
である。
FIG. 4 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit shown in FIG.

【図5】第3の実施の形態としての電源回路の構成例を
示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a power supply circuit according to a third embodiment;

【図6】従来例としての電源回路の構成を示す回路図で
ある。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a conventional example.

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

【図8】従来例としての電源回路の構成を示す回路図で
ある。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a conventional example.

【図9】従来例としての絶縁コンバータトランスの構成
を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of an insulating converter transformer as a conventional example.

【図10】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. 10 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / −M.

【図11】図6及び図7に示す電源回路の要部の動作を
示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit shown in FIGS. 6 and 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路、2 発振・ドライブ回路、Ci 平滑コ
ンデンサ、C2 二次側並列共振コンデンサ、Cs1,C
s2 二次側直列共振コンデンサ、Di ブリッジ整流
回路、DO1,DO2,DO3,DO4 整流ダイオード、PR
T 直交型ドライブトランス、PIT 絶縁コンバータ
トランス、NC 制御巻線、Q1,Q2スイッチング素子
1 control circuit, 2 oscillation / drive circuit, Ci smoothing capacitor, C2 secondary parallel resonance capacitor, Cs1, C
s2 Secondary-side series resonance capacitor, Di bridge rectifier circuit, DO1, DO2, DO3, DO4 rectifier diode, PR
T orthogonal drive transformer, PIT isolated converter transformer, NC control winding, Q1, Q2 switching element

フロントページの続き Fターム(参考) 5G065 AA00 AA08 DA06 DA07 EA06 FA02 GA06 GA07 HA04 JA01 LA01 MA01 MA03 MA10 NA01 NA03 NA04 NA09 5H730 AA02 AA14 AA15 BB23 BB25 BB52 BB57 BB76 BB77 BB80 BB94 DD02 DD23 EE02 EE06 EE07 EE73 EE74 FD01 FG07Continued on the front page F term (reference) 5G065 AA00 AA08 DA06 DA07 EA06 FA02 GA06 GA07 HA04 JA01 LA01 MA01 MA03 MA10 NA01 NA03 NA04 NA09 5H730 AA02 AA14 AA15 BB23 BB25 BB52 BB57 BB76 BB77 BB80 BB94 DD02 EE07 EE07 EE07

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用交流電源を入力して、この商用交流
電源レベルの等倍に対応するレベルの整流平滑電圧を生
成して直流入力電圧として出力する整流平滑手段と、 疎結合とされる所要の結合係数が得られるようにギャッ
プが形成され、一次側出力を二次側に伝送するために設
けられる絶縁コンバータトランスと、 2組のスイッチング素子を備え、上記直流入力電圧をプ
ッシュプル動作により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構成されたスイッチン
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
含む漏洩インダクタンス成分と並列共振コンデンサのキ
ャパシタンスと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並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線の漏洩インダク
タンス成分と、二次側に挿入されるキャパシタンスとに
よって形成される二次側共振回路と、 上記二次側共振回路を含んで形成され、上記絶縁コンバ
ータトランスの二次巻線に得られる交番電圧を入力し
て、全波整流動作を行って二次側直流出力電圧を生成す
るように構成された直流出力電圧生成手段と、 上記二次側直流出力電圧のレベルに応じて、上記スイッ
チング手段のスイッチング周波数を可変制御することに
よって定電圧制御を行うようにされた定電圧制御手段
と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
A rectifying / smoothing means for receiving a commercial AC power supply, generating a rectified smoothed voltage having a level corresponding to the same level as the commercial AC power supply level, and outputting the rectified smoothed voltage as a DC input voltage; A gap is formed so as to obtain the coupling coefficient of the above, an insulating converter transformer provided for transmitting the primary side output to the secondary side, and two sets of switching elements, and the DC input voltage is intermittently operated by a push-pull operation. Switching means configured to output to the primary winding of the insulated converter transformer, and at least a leakage inductance component including the primary winding of the insulated converter transformer and a capacitance of a parallel resonance capacitor, A primary-side parallel resonance circuit in which the operation of the switching means is a voltage resonance type; A secondary resonance circuit formed by a leakage inductance component of a secondary winding of the capacitor and a capacitance inserted on the secondary side; and a secondary resonance circuit formed by including the secondary resonance circuit. DC output voltage generating means configured to input an alternating voltage obtained to the secondary winding and perform a full-wave rectification operation to generate a secondary DC output voltage; and a level of the secondary DC output voltage. And a constant voltage control means for performing a constant voltage control by variably controlling a switching frequency of the switching means according to the above.
【請求項2】 上記二次側共振回路は、上記二次巻線に
対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続して形成
される二次側並列共振回路とされ、 上記直流出力電圧生成手段は、上記二次側並列共振回路
の共振動作によって得られる交番電圧を入力して、この
入力電圧のほぼ等倍に対応する二次側直流出力電圧を生
成するように構成されていることを特徴とする請求項1
に記載のスイッチング電源回路。
2. The secondary-side resonance circuit is a secondary-side parallel resonance circuit formed by connecting a secondary-side parallel resonance capacitor to the secondary winding in parallel. The means is configured to input an alternating voltage obtained by the resonance operation of the secondary parallel resonance circuit, and to generate a secondary DC output voltage corresponding to substantially equal to the input voltage. Claim 1.
3. The switching power supply circuit according to item 1.
【請求項3】 上記二次側共振回路は、上記二次巻線に
対して二次側直列共振コンデンサを直列に接続して形成
される二次側直列共振回路とされ、 上記直流出力電圧生成手段は、二次側整流電流経路に対
して上記二次側直列共振コンデンサが挿入されると共
に、上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に得られる
交番電圧を入力して、入力電圧レベルのほぼ2倍に対応
する二次側直流出力電圧を得るように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回
路。
3. The secondary-side resonance circuit is a secondary-side series resonance circuit formed by connecting a secondary-side series resonance capacitor to the secondary winding in series. The means includes inserting the secondary side series resonance capacitor into the secondary side rectified current path, and inputting an alternating voltage obtained in the secondary winding of the insulating converter transformer, and setting the input voltage level to approximately 2%. 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching power supply circuit is configured to obtain a secondary side DC output voltage corresponding to the doubled output voltage.
【請求項4】 上記二次側共振回路は、上記二次巻線に
対して二次側直列共振コンデンサを直列に接続して形成
される二次側直列共振回路とされ、 上記直流出力電圧生成手段は、二次側整流電流経路に対
して上記二次側直列共振コンデンサが挿入されると共
に、上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に得られる
交番電圧を入力して、入力電圧レベルのほぼ4倍に対応
する二次側直流出力電圧を得るように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回
路。
4. The secondary-side resonance circuit is a secondary-side series resonance circuit formed by connecting a secondary-side series resonance capacitor to the secondary winding in series. Means are such that the secondary side series resonance capacitor is inserted into the secondary side rectified current path, and the alternating voltage obtained in the secondary winding of the insulating converter transformer is inputted, so that the input voltage level is approximately 4%. 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching power supply circuit is configured to obtain a secondary side DC output voltage corresponding to the doubled output voltage.
【請求項5】 上記スイッチング手段は、自励式により
スイッチング動作を行うための自励発振駆動回路を備え
ていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング
電源回路。
5. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means includes a self-excited oscillation drive circuit for performing a switching operation in a self-excited manner.
【請求項6】 上記定電圧制御手段は、 少なくとも、上記自励発振駆動回路を形成する駆動巻線
と、この駆動巻線に対して直交する方向に巻回され、二
次側直流出力電圧の変動に応じて可変されたレベルの制
御電流が供給される制御巻線とが巻装された可飽和リア
クトルとしての直交型トランスが設けられることを特徴
とする請求項5に記載のスイッチング電源回路。
6. The constant voltage control means comprises: at least a driving winding forming the self-excited oscillation driving circuit; and a winding wound in a direction orthogonal to the driving winding, and 6. The switching power supply circuit according to claim 5, further comprising: a quadrature transformer as a saturable reactor wound with a control winding to which a control current of a level varied according to the fluctuation is supplied.
【請求項7】 上記スイッチング手段は、他励式により
スイッチング動作を行うための駆動回路を備えているこ
とを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回
路。
7. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means includes a drive circuit for performing a switching operation by a separately excited system.
【請求項8】 上記スイッチング手段は、バイポーラト
ランジスタを備えて形成されるダーリントン回路を1つ
のスイッチング素子として用いるように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回
路。
8. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein said switching means is configured to use a Darlington circuit formed with a bipolar transistor as one switching element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112243A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Fidelix Y.K. Switching power supply device
JP2015114577A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 株式会社リコー Induction heating device, fixing device, and image forming apparatus
CN116707318A (en) * 2023-08-08 2023-09-05 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 Soft switching bidirectional converter topology and control method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112243A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Fidelix Y.K. Switching power supply device
US7272019B2 (en) 2004-05-17 2007-09-18 Fidelix Y.K. Switching power supply apparatus
JP2015114577A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 株式会社リコー Induction heating device, fixing device, and image forming apparatus
CN116707318A (en) * 2023-08-08 2023-09-05 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 Soft switching bidirectional converter topology and control method
CN116707318B (en) * 2023-08-08 2024-01-26 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 Soft switching bidirectional converter topology and control method

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