JP2001186763A - Switching power source circuit - Google Patents

Switching power source circuit

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JP2001186763A
JP2001186763A JP36484199A JP36484199A JP2001186763A JP 2001186763 A JP2001186763 A JP 2001186763A JP 36484199 A JP36484199 A JP 36484199A JP 36484199 A JP36484199 A JP 36484199A JP 2001186763 A JP2001186763 A JP 2001186763A
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JP
Japan
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winding
switching
voltage
circuit
power supply
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JP36484199A
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Japanese (ja)
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Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure a power-factor capable of coping with a practical usage condition to a load and AC input voltage change, and suppress ripple component. SOLUTION: This switching power source circuit is provided with a power- factor improving circuit having a magnetic coupling transformer MCT to a switching frequency control system complex resonance type converter of a divided voltage push-pull type. A switching output obtained in a primary side resonance circuit is fed back by a magnetic coupling system via a primary side parallel resonance capacitor.

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、力率改善回路を備
えた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 having a power factor correction circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】先に本出願人は、一次側に共振形コンバ
ータを備えた電源回路を各種提案している。また、共振
形コンバータに対して力率改善を図るための力率改善回
路を備えて構成した電源回路も各種提案している。
2. Description of the Related Art The applicant has previously proposed various power supply circuits having a resonance type converter on the primary side. Further, various power supply circuits including a power factor improving circuit for improving the power factor of the resonant converter have been proposed.

【0003】図10は、先に本出願人により出願された
発明に基づいて構成されるスイッチング電源回路の一例
を示す回路図である。この電源回路は自励式による電流
共振形のスイッチングコンバータに対して力率改善のた
めの力率改善回路が設けられた構成とされている。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit constructed based on the invention previously filed by the present applicant. This power supply circuit has a configuration in which a power factor improvement circuit for improving a power factor is provided for a self-excited current resonance type switching converter.

【0004】この図に示す電源回路においては、商用交
流電源ACを全波整流するブリッジ整流回路Diが備え
られている。この場合、ブリッジ整流回路Diにより整
流された整流出力は、力率改善回路20を介して平滑コ
ンデンサCiに充電され、平滑コンデンサCiの両端に
は、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が得られることになる。また、この整流平滑
回路(Di,Ci)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 power supply circuit shown in FIG. 1 includes a bridge rectifier circuit Di for full-wave rectification of a commercial AC power supply AC. In this case, the rectified output rectified by the bridge rectification circuit Di is charged to the smoothing capacitor Ci via the power factor correction circuit 20, and both ends of the smoothing capacitor Ci correspond to the level of one time of the AC input voltage VAC. The rectified smoothed voltage Ei is obtained. Also, in the rectifying / smoothing circuit (Di, Ci), an inrush current limiting resistor Ri is inserted in the rectification current path so as to suppress an inrush current flowing into the smoothing capacitor when the power is turned on, for example. ing.

【0005】この図に示す力率改善回路20において
は、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデ
ンサCiの正極端子間に対して、フィルタチョークコイ
ルLN−高速リカバリ型ダイオードD1 −チョークコイ
ルLS が直列接続されて挿入される。フィルタコンデン
サCN は高速リカバリ型ダイオードD1 のアノード側と
平滑コンデンサCiの正極端子間に対して挿入されるこ
とで、フィルタチョークコイルLN と共にノーマルモー
ドのローパスフィルタを形成している。
In the power factor correction circuit 20 shown in FIG. 1, a filter choke coil LN, a high-speed recovery type diode D1 and a choke coil LS are provided between a positive output terminal of a bridge rectifier circuit Di and a positive terminal of a smoothing capacitor Ci. They are connected in series and inserted. The filter capacitor CN is inserted between the anode side of the high-speed recovery diode D1 and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci to form a normal mode low-pass filter together with the filter choke coil LN.

【0006】また、力率改善回路20に対しては、高速
リカバリ型ダイオードD1 のカソードとチョークコイル
LSの接続点に対して、後述する一次側の直列共振回路
の端部が接続されて、この直列共振回路に得られるスイ
ッチング出力が帰還されるようにしている。なお、力率
改善回路20による力率改善動作については後述する。
In the power factor correction circuit 20, an end of a primary side series resonance circuit, which will be described later, is connected to a connection point between the cathode of the high-speed recovery type diode D1 and the choke coil LS. The switching output obtained in the series resonance circuit is fed back. The power factor improving operation by the power factor improving circuit 20 will be described later.

【0007】この電源回路には、平滑コンデンサCiの
両端電圧である整流平滑電圧Eiを動作電源とする自励
式の電流共振形コンバータが備えられる。この電流共振
形コンバータにおいては、図のように2つのバイポーラ
トランジスタによるスイッチング素子Q1 、Q2 をハー
フブリッジ結合したうえで、平滑コンデンサCiの正極
側の接続点とアース間に対して挿入するようにして接続
されている。これらスイッチング素子Q1 、Q2 の各コ
レクタ−ベース間には、それぞれ起動抵抗RS1、RS2が
挿入されている。また、スイッチング素子Q1 、Q2 の
各ベースに対して接続される抵抗RB1、RB2は、スイッ
チング素子Q1 、Q2 のベース電流(ドライブ電流)を
設定する。また、スイッチング素子Q1 、Q2 の各ベー
ス−エミッタ間にはそれぞれクランプダイオードDD1,
DD2が挿入される。クランプダイオードDD1,DD2は、
それぞれスイッチング素子Q1,Q2がオフとされる期間
に、ベース−エミッタを介して流れるクランプ電流の電
流経路を形成する。そして、共振用コンデンサCB1,C
B2は次に説明するドライブトランスPRTの駆動巻線N
B1、NB2と共に、自励発振用の直列共振回路(自励発振
駆動回路)を形成しており、スイッチング素子Q1 、Q
2 のスイッチング周波数を決定する。
This power supply circuit includes a self-excited current resonance type converter using a rectified smoothed voltage Ei, which is a voltage across a smoothing capacitor Ci, as an operating power supply. In this current resonance type converter, as shown in the figure, switching elements Q1 and Q2 of two bipolar transistors are half-bridge-coupled and then inserted between the connection point on the positive side of the smoothing capacitor Ci and ground. It is connected. Starting resistors RS1 and RS2 are inserted between the collectors and the bases of the switching elements Q1 and Q2, respectively. The resistors RB1 and RB2 connected to the bases of the switching elements Q1 and Q2 set the base current (drive current) of the switching elements Q1 and Q2. Further, clamp diodes DD1 and Q2 are connected between the base and the emitter of the switching elements Q1 and Q2, respectively.
DD2 is inserted. The clamp diodes DD1 and DD2 are
A current path for a clamp current flowing through the base-emitter is formed during a period in which the switching elements Q1 and Q2 are turned off. And the resonance capacitors CB1, C
B2 is a drive winding N of a drive transformer PRT described below.
A series resonance circuit (self-excited oscillation drive circuit) for self-excited oscillation is formed together with B1 and NB2, and the switching elements Q1, Q2
Determine the switching frequency of 2.

【0008】ドライブトランスPRT (Power Regulati
ng Transformer)はスイッチング素子Q1 、Q2 を駆動
すると共に、スイッチング周波数を可変制御することに
より定電圧制御を行うために設けられるもので、この図
の場合には駆動巻線NB1、NB2及び共振電流検出巻線N
D が巻回され、更にこれらの各巻線に対して制御巻線N
C が直交する方向に巻回された直交型の可飽和リアクト
ルとされている。このドライブトランスPRTの駆動巻
線NB1の一端は、抵抗RB1−共振用コンデンサ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、他端はスイッチング素子Q1 のエミッタに接続され
る。また、駆動巻線NB2の一端はアースに接地されると
共に、他端は抵抗RB2−共振用コンデンサCB2の直列接
続を介してスイッチング素子Q2 のベースと接続されて
いる。駆動巻線NB1と駆動巻線NB2は互いに逆極性の電
圧が発生するように巻装されている。
[0008] Drive transformer PRT (Power Regulati
ng Transformer) is provided to drive the switching elements Q1 and Q2 and to perform constant voltage control by variably controlling the switching frequency. In this case, the drive windings NB1 and NB2 and the resonance current detection are performed. Winding N
D is wound, and a control winding N is provided for each of these windings.
C is an orthogonal saturable reactor wound in the orthogonal direction. One end of the drive winding NB1 of the drive transformer PRT is connected to the base of the switching element Q1 via a series connection of the resistor RB1 and the resonance capacitor CB1, and the other end is connected to the emitter of the switching element Q1. One end of the drive winding NB2 is grounded, and the other end is connected to the base of the switching element Q2 via a series connection of a resistor RB2 and a resonance capacitor CB2. The drive winding NB1 and the drive winding NB2 are wound so that voltages of opposite polarities are generated.

【0009】絶縁コンバータトランスPIT (Power Is
olation Transformer)は、スイッチング素子Q1 、Q2
のスイッチング出力を二次側に伝送する。この絶縁コン
バータトランスPITの一次巻線N1 の一端は、共振電
流検出巻線ND を介してスイッチング素子Q1 のエミッ
タとスイッチング素子Q2 のコレクタの接点(スイッチ
ング出力点)に接続されることで、スイッチング出力が
得られるようにされる。
Insulated converter transformer PIT (Power Is
olation Transformer) is the switching element Q1, Q2
Is transmitted to the secondary side. One end of the primary winding N1 of the insulation converter transformer PIT is connected to the contact point (switching output point) between the emitter of the switching element Q1 and the collector of the switching element Q2 via the resonance current detection winding ND, thereby providing a switching output. Is obtained.

【0010】また、一次巻線N1 の他端は、直列共振コ
ンデンサC1 を介するようにして、力率改善回路20内
の高速リカバリ型ダイオードD1 のカソードとチョーク
コイルLS の接続点に対して接続されている。
The other end of the primary winding N1 is connected to a connection point between the cathode of the high-speed recovery type diode D1 and the choke coil LS in the power factor correction circuit 20 via the series resonance capacitor C1. ing.

【0011】この場合、上記直列共振コンデンサC1 及
び一次巻線N1 は直列に接続されているが、この直列共
振コンデンサC1 のキャパシタンス及び一次巻線N1
(直列共振巻線)を含む絶縁コンバータトランスPIT
の漏洩インダクタンス(リーケージインダクタンス)成
分により、スイッチングコンバータの動作を電流共振形
とするための一次側直列共振回路を形成している。
In this case, the series resonance capacitor C1 and the primary winding N1 are connected in series, but the capacitance of the series resonance capacitor C1 and the primary winding N1 are connected.
Converter transformer PIT including (series resonance winding)
The primary side series resonance circuit for making the operation of the switching converter a current resonance type is formed by the leakage inductance (leakage inductance) component.

【0012】また、この図における絶縁コンバータトラ
ンスPITの二次側では、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,D
O3,DO4及び平滑コンデンサCO1,CO2を図のように接
続することで、[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コン
デンサCO1]の組と、[整流ダイオードDO3,DO4,平
滑コンデンサCO2]の組とによる、2組の全波整流回路
が設けられる。[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コン
デンサCO1]から成る全波整流回路は直流出力電圧EO1
を生成し、[整流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデン
サCO2]から成る全波整流回路は直流出力電圧EO2を生
成する。なお、この場合には、直流出力電圧EO1及び直
流出力電圧EO2は制御回路1に対しても分岐して入力さ
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 insulated converter transformer PIT shown in FIG. 1, a center tap is provided for the secondary winding N2, and the rectifier diodes DO1, DO2, D
By connecting O3, DO4 and smoothing capacitors CO1, CO2 as shown in the figure, a set of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] and a set of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] are obtained. Two sets of full wave rectifier circuits are provided. The full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] has a DC output voltage EO1.
And a full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] generates a DC output voltage EO2. 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.

【0013】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、制御電流としてドライブトランスPRTの制御巻
線NC に供給することにより後述するようにして定電圧
制御を行う。
The control circuit 1 supplies a DC current whose level varies in accordance with the level of the DC voltage output EO1 on the secondary side to the control winding NC of the drive transformer PRT as a control current, as will be described later. The constant voltage control is performed as described above.

【0014】上記構成による電源回路のスイッチング動
作としては、先ず商用交流電源が投入されると、例えば
起動抵抗RS1、RS2を介してスイッチング素子Q1 、Q
2 のベースに起動電流が供給されることになるが、例え
ばスイッチング素子Q1 が先にオンとなったとすれば、
スイッチング素子Q2 はオフとなるように制御される。
そしてスイッチング素子Q1 の出力として、共振電流検
出巻線ND →一次巻線N1 →直列共振コンデンサC1 に
共振電流が流れるが、この共振電流が0となる近傍でス
イッチング素子Q2 がオン、スイッチング素子Q1 がオ
フとなるように制御される。そして、スイッチング素子
Q2 を介して先とは逆方向の共振電流が流れる。以降、
スイッチング素子Q1 、Q2 が交互にオンとなる自励式
のスイッチング動作が開始される。このように、平滑コ
ンデンサCiの端子電圧を動作電源としてスイッチング
素子Q1 、Q2 が交互に開閉を繰り返すことによって、
絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1 に共振電
流波形に近いドライブ電流を供給し、二次巻線N2に交
番出力を得る。
The switching operation of the power supply circuit according to the above configuration is as follows. First, when a commercial AC power supply is turned on, the switching elements Q1, Q2 are activated via, for example, start-up resistors RS1, RS2.
2 is supplied with a starting current. For example, if the switching element Q1 is turned on first,
The switching element Q2 is controlled to be turned off.
Then, as an output of the switching element Q1, a resonance current flows through the resonance current detection winding ND → the primary winding N1 → the series resonance capacitor C1. When the resonance current becomes zero, the switching element Q2 is turned on, and It is controlled to be off. Then, a resonance current flows in the opposite direction through the switching element Q2. Or later,
A self-excited switching operation in which the switching elements Q1 and Q2 are turned on alternately is started. As described above, by using the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci as the operating power source, the switching elements Q1 and Q2 alternately open and close,
A drive current close to the resonance current waveform is supplied to the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT, and an alternating output is obtained at the secondary winding N2.

【0015】また、ドライブトランスPRTによる定電
圧制御は次のようにして行われる。例えば、交流入力電
圧レベルや負荷変動等に伴って二次側出力電圧EO1 が
上昇するように変動したとすると、前述のように制御巻
線NC に流れる制御電流のレベルも二次側出力電圧EO1
の上昇に応じて高くなるように制御される。この制御
電流によりドライブトランスPRTに発生する磁束の影
響で、ドライブトランスPRTにおいては飽和状態に近
付く傾向となって、駆動巻線NB1,NB2のインダクタン
スを低下させるように作用するが、これにより自励発振
回路の条件が変化してスイッチング周波数は高くなるよ
うに制御される。この電源回路では、直列共振コンデン
サC1 及び一次巻線N1 の直列共振回路の共振周波数よ
りも高い周波数領域でスイッチング周波数を設定してい
る(アッパーサイド制御)が、上記のようにしてスイッ
チング周波数が高くなると、直列共振回路の共振周波数
に対してスイッチング周波数が離れていくことになる。
これにより、スイッチング出力に対する直列共振回路の
共振インピーダンスは高くなる。
The constant voltage control by the drive transformer PRT is performed as follows. For example, assuming that the secondary output voltage EO1 fluctuates so as to increase with the AC input voltage level or load fluctuation, the level of the control current flowing through the control winding NC as described above is also changed to the secondary output voltage EO1.
Is controlled so as to increase in accordance with the rise of. Under the influence of the magnetic flux generated in the drive transformer PRT by this control current, the drive transformer PRT tends to approach a saturation state, and acts to reduce the inductance of the drive windings NB1 and NB2. The switching frequency is controlled so as to increase by changing the condition of the oscillation circuit. In this power supply circuit, the switching frequency is set in a frequency region higher than the resonance frequency of the series resonance circuit of the series resonance capacitor C1 and the primary winding N1 (upper side control). Then, the switching frequency is separated from the resonance frequency of the series resonance circuit.
Thereby, the resonance impedance of the series resonance circuit with respect to the switching output increases.

【0016】このようにして共振インピーダンスが高く
なることで、一次側直列共振回路の一次巻線N1 に供給
されるドライブ電流が抑制される結果、二次側出力電圧
が抑制されることになって、定電圧制御が図られること
になる。なお、以降は上記のような方法による定電圧制
御方式を「スイッチング周波数制御方式」ということに
する。
By increasing the resonance impedance in this way, the drive current supplied to the primary winding N1 of the primary series resonance circuit is suppressed, and as a result, the secondary output voltage is suppressed. , Constant voltage control is achieved. Hereinafter, the constant voltage control method using the above method will be referred to as “switching frequency control method”.

【0017】また、力率改善回路20による力率改善動
作は次のようになる。この図に示す力率改善回路20の
構成では、直列共振回路(N1,C1)に供給されたスイ
ッチング出力をチョークコイルLS 自体が有するとされ
る誘導性リアクタンス(磁気結合)を介して整流電流経
路に帰還するようにされる。
The power factor improving operation by the power factor improving circuit 20 is as follows. In the configuration of the power factor correction circuit 20 shown in this figure, the switching output supplied to the series resonance circuit (N1, C1) has a rectified current path via an inductive reactance (magnetic coupling) assumed to be included in the choke coil LS itself. It is made to return to.

【0018】上記のようにして帰還されたスイッチング
出力により、整流電流経路にはスイッチング周期の交番
電圧が重畳されることになるが、このスイッチング周期
の交番電圧の重畳分によって、高速リカバリ型ダイオー
ドD1 では整流電流をスイッチング周期で断続する動作
が得られることになり、この断続作用により見掛け上の
フィルタチョークコイルLN,チョークコイルLS のイ
ンダクタンスも上昇することになる。これにより、整流
出力電圧レベルが平滑コンデンサCiの両端電圧よりも
低いとされる期間にも平滑コンデンサCiへの充電電流
が流れるようにされる。この結果、交流入力電流の平均
的な波形が交流入力電圧の波形に近付くようにされて交
流入力電流の導通角が拡大される結果、力率改善が図ら
れることになる。
The switching output fed back as described above causes the alternating voltage of the switching cycle to be superimposed on the rectified current path. The superimposed voltage of the switching cycle causes the high speed recovery type diode D1 to be superimposed. In this case, an operation of interrupting the rectified current in the switching cycle is obtained, and the apparent inductance of the filter choke coil LN and choke coil LS also increases due to the intermittent action. This allows the charging current to flow to the smoothing capacitor Ci even during a period in which the rectified output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci. As a result, the average waveform of the AC input current is made closer to the waveform of the AC input voltage, and the conduction angle of the AC input current is increased. As a result, the power factor is improved.

【0019】図11は、先に本出願人により提案された
発明に基づいて構成することのできるスイッチング電源
回路の他の構成例を示す回路図である。この電源回路も
2本のスイッチング素子がハーフブリッジ結合された電
流共振形コンバータが備えられるが、その駆動方式につ
いては他励式とされている。また、この場合にも力率改
善を図るための力率改善回路が備えられた構成とされて
いる。なお、図10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. 11 is a circuit diagram showing another example of the configuration of a switching power supply circuit that can be configured based on the invention previously proposed by the present applicant. This power supply circuit is also provided with a current resonance type converter in which two switching elements are half-bridge-coupled, and the drive system is separately excited. Also in this case, a power factor improving circuit for improving the power factor is provided. Note that the same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0020】この図に示す一次側の電流共振形コンバー
タとしては、例えばMOS−FETとされる2石のスイ
ッチング素子Q11、Q12が備えられている。ここでは、
スイッチング素子Q11のドレインを整流平滑電圧Eiの
ラインと接続し、スイッチング素子Q11のソースとスイ
ッチング素子Q12のドレインを接続し、スイッチング
素子Q12のソースを一次側アースに接続することで、他
励式に対応したハーフブリッジ結合を得ている。これら
スイッチング素子Q11、Q12は、発振ドライブ回路2に
よって交互にオン/オフ動作が繰り返されるようにスイ
ッチング駆動されて、整流平滑電圧Eiを断続してスイ
ッチング出力とする。また、この場合には、各スイッチ
ング素子Q11、Q12のドレイン−ソース間に対して、図
に示す方向によって接続されるクランプダイオードDD
1、DD2が設けられる。
The primary-side current resonance type converter shown in FIG. 1 includes two switching elements Q11 and Q12, for example, MOS-FETs. here,
By connecting the drain of the switching element Q11 to the line of the rectified and smoothed voltage Ei, connecting the source of the switching element Q11 and the drain of the switching element Q12, and connecting the source of the switching element Q12 to the primary side ground, it is compatible with the separately excited type. A half-bridge connection is obtained. These switching elements Q11 and Q12 are switching-driven by the oscillation drive circuit 2 so that on / off operations are alternately repeated, and intermittently output the rectified smoothed voltage Ei as a switching output. In this case, a clamp diode DD connected between the drain and source of each of the switching elements Q11 and Q12 in the direction shown in FIG.
1, DD2 are provided.

【0021】また、この場合には、スイッチング素子Q
11、Q12のソース−ドレインの接続点(スイッチング出
力点)に対して、絶縁コンバータトランスPITの一次
巻線N1 の一端を接続することで、一次巻線N1 に対し
てスイッチング出力を供給するようにされる。一次巻線
N1 の他端は、直列共振コンデンサC1を介して、次に
述べる力率改善回路21のフィルタチョークコイルLN
と高速リカバリ型ダイオードD1 のアノードとの接続点
に対して接続される。
In this case, the switching element Q
11. By connecting one end of the primary winding N1 of the isolated converter transformer PIT to the source-drain connection point (switching output point) of Q12, the switching output is supplied to the primary winding N1. Is done. The other end of the primary winding N1 is connected via a series resonance capacitor C1 to a filter choke coil LN of a power factor improving circuit 21 described below.
And the anode of the high speed recovery type diode D1.

【0022】この場合にも、直列共振コンデンサC1 の
キャパシタンス及び一次巻線N1 を含む絶縁コンバータ
トランスPITの漏洩インダクタンス成分により、スイ
ッチング電源回路を電流共振形とするための直列共振回
路を形成している。
Also in this case, a series resonance circuit for making the switching power supply circuit a current resonance type is formed by the capacitance of the series resonance capacitor C1 and the leakage inductance component of the insulating converter transformer PIT including the primary winding N1. .

【0023】この場合の制御回路1は、例えば直流出力
電圧EO1 の変動に対応したレベルの制御信号を発振ド
ライブ回路2に出力する。発振ドライブ回路2では制御
回路1から供給された制御信号に基づいて、発振ドライ
ブ回路2からスイッチング素子Q11,Q12の各ゲートに
供給するスイッチング駆動信号の周波数を変化させて、
スイッチング周波数を可変するようにしている。そし
て、この図11に示す電源回路においても、図10に示
した電源回路と同様に、スイッチング周波数は直列共振
周波数よりも高い領域として設定されている。そして、
例えば直流出力電圧EO1 が上昇すると、そのレベルに
応じて、制御回路1はスイッチング周波数を高くするよ
うに発振ドライブ回路2に対する制御を行う。これによ
り、図10にて説明したのと同様にして定電圧制御が行
われる。起動回路3は、電源投入直後に整流平滑ライン
に得られる電圧あるいは電流を検出して、発振ドライブ
回路2を起動させるために設けられるもので、絶縁コン
バータトランスPITに追加的に巻装した巻線を整流し
て得られる低レベルの直流電圧を動作電源として入力し
ている。
In this case, the control circuit 1 outputs a control signal having a level corresponding to the fluctuation of the DC output voltage EO1 to the oscillation drive circuit 2, for example. The oscillation drive circuit 2 changes the frequency of the switching drive signal supplied from the oscillation drive circuit 2 to each gate of the switching elements Q11 and Q12 based on the control signal supplied from the control circuit 1,
The switching frequency is made variable. In the power supply circuit shown in FIG. 11, as in the power supply circuit shown in FIG. 10, the switching frequency is set as a region higher than the series resonance frequency. And
For example, when the DC output voltage EO1 rises, the control circuit 1 controls the oscillation drive circuit 2 to increase the switching frequency according to the level. Thus, the constant voltage control is performed in the same manner as described with reference to FIG. The starting circuit 3 is provided for detecting the voltage or current obtained on the rectifying / smoothing line immediately after the power is turned on, and for starting the oscillation drive circuit 2. Is input as an operation power supply.

【0024】この図に示す力率改善回路21では、ブリ
ッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデンサCi
の正極端子間に対して、フィルタチョークコイルLN −
高速リカバリ型ダイオードD1 が直列接続されて挿入さ
れる。ここで、フィルタコンデンサCN はフィルタチョ
ークコイルLN −高速リカバリ型ダイオードD1 の直列
接続回路に対して並列に設けられる。そして、このよう
な接続形態によっても、フィルタコンデンサCN はフィ
ルタチョークコイルLN と共にノーマルモードのローパ
スフィルタを形成している。また、共振コンデンサC3
は、高速リカバリ型ダイオードD1 に対して並列に設け
られる。ここでは詳しい説明は省略するが、例えば共振
コンデンサC3 は例えばフィルタチョークコイルLN 等
と共に並列共振回路を形成するようにされ、その共振周
波数は後述する直列共振回路の共振周波数とほぼ同等と
なるように設定される。これにより、負荷が軽くなった
ときの整流平滑電圧Eiの上昇を抑制する作用を有する
ものである。この力率改善回路21に対しては、先にも
述べたようにして、フィルタチョークコイルLN と高速
リカバリ型ダイオードD1 のアノードとの接続点に対し
て直列共振回路(N1,C1)の端部が接続される。
In the power factor correction circuit 21 shown in this figure, the positive output terminal of the bridge rectification circuit Di and the smoothing capacitor Ci
Of the filter choke coil LN−
A fast recovery diode D1 is inserted in series. Here, the filter capacitor CN is provided in parallel with the series connection circuit of the filter choke coil LN and the high-speed recovery type diode D1. Also in this connection form, the filter capacitor CN forms a normal mode low-pass filter together with the filter choke coil LN. The resonance capacitor C3
Are provided in parallel with the high-speed recovery type diode D1. Although a detailed description is omitted here, for example, the resonance capacitor C3 forms a parallel resonance circuit together with, for example, the filter choke coil LN and the like, so that its resonance frequency is substantially equal to the resonance frequency of the series resonance circuit described later. Is set. This has the effect of suppressing an increase in the rectified smoothed voltage Ei when the load is reduced. As described above, the power factor improving circuit 21 is connected to the end of the series resonance circuit (N1, C1) with respect to the connection point between the filter choke coil LN and the anode of the fast recovery type diode D1. Is connected.

【0025】このような接続形態では、一次巻線N1 に
得られるスイッチング出力は、直列共振コンデンサC1
の静電容量結合を介して、スイッチング出力を整流電流
経路に帰還されることになる。この場合には、フィルタ
チョークコイルLN と高速リカバリ型ダイオードD1 の
アノードとの接続点に対して、一次巻線N1に得られた
共振電流が流れるように帰還されて、スイッチング出力
が印加されることになる。
In such a connection form, the switching output obtained on the primary winding N1 is connected to the series resonance capacitor C1.
The switching output is fed back to the rectified current path through the capacitive coupling of the switch. In this case, the switching output is applied to the connection point between the filter choke coil LN and the anode of the high speed recovery type diode D1 so that the resonance current obtained in the primary winding N1 flows. become.

【0026】上記のようにしてスイッチング出力が帰還
されることで、整流電流経路にはスイッチング周期の交
番電圧が重畳されることになるが、このスイッチング周
期の交番電圧の重畳分によって、高速リカバリ型ダイオ
ードD1 では整流電流をスイッチング周期で断続する動
作が得られることになり、この断続作用により見掛け上
のフィルタチョークコイルLN のインダクタンスも上昇
することになる。また、共振コンデンサC3にはスイッ
チング周期の電流が流れることでその両端に電圧が発生
するが、整流平滑電圧Eiのレベルは、この共振コンデ
ンサC3の両端電圧だけ引き下げられることになる。こ
れにより、整流出力電圧レベルが平滑コンデンサCiの
両端電圧よりも低いとされる期間にも平滑コンデンサC
iへの充電電流が流れるようにされる。この結果、交流
入力電流の平均的な波形が交流入力電圧の波形に近付く
ようにされて交流入力電流の導通角が拡大され、やはり
力率改善が図られることになる。
As the switching output is fed back as described above, the alternating voltage of the switching cycle is superimposed on the rectified current path. In the diode D1, an operation of interrupting the rectified current in the switching cycle is obtained, and the apparent inductance of the filter choke coil LN also increases due to the interrupting action. Further, a voltage is generated at both ends of the resonance capacitor C3 when a current of a switching period flows through the resonance capacitor C3. However, the level of the rectified smoothed voltage Ei is reduced by the voltage across the resonance capacitor C3. Accordingly, even during the period when the rectified output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci, the smoothing capacitor C
The charging current to i flows. As a result, the average waveform of the AC input current is made closer to the waveform of the AC input voltage, the conduction angle of the AC input current is expanded, and the power factor is also improved.

【0027】このように、上記図10及び図11に示し
た電源回路では力率改善回路(20,21)を備えるこ
とで、力率改善を図ることが出来るが、これらの図に示
した力率改善回路は、少ない部品点数によって形成され
ているため、高効率、低ノイズ、小型軽量、低コストに
より、力率改善を図ることができるというメリットを有
している。
As described above, in the power supply circuits shown in FIGS. 10 and 11, the power factor can be improved by providing the power factor improvement circuits (20, 21). Since the power factor improving circuit is formed with a small number of components, it has the advantage that the power factor can be improved with high efficiency, low noise, small size, light weight, and low cost.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】ここで、図12に、上
記図10及び図11に示した電源回路についての、負荷
電力Poと力率PFとの関係を示す。なお、ここでは、
交流入力電圧VAC=230V時の条件が示されている。
この図によれば、力率PFは、負荷電力Poが減少する
のに応じて、低下していくという特性が得られているこ
とが分かる。
FIG. 12 shows the relationship between the load power Po and the power factor PF of the power supply circuit shown in FIGS. Here,
The condition when the AC input voltage VAC is 230 V is shown.
According to this figure, it can be seen that the characteristic that the power factor PF decreases as the load power Po decreases.

【0029】また、図13には、交流入力電圧VACと力
率PFとの関係が示されている。ここでは、最大負荷電
力Pomax=200W時と、最小負荷電力Pomin=50
W時の各条件での下での特性が示されている。この図に
示されるように、力率PFは、交流入力電圧VACが上昇
するのに応じて、力率PFは比例的に低下していくこと
が分かる。また、最小負荷電力Pomin=50W時の条
件での力率PFとしては、最大負荷電力Pomax=20
0Wよりも低い力率となっている。つまり、上記図11
によっても述べたように、負荷電力が小さい場合のほう
が、力率PFとしては低くなるという特性がここでも得
られている。
FIG. 13 shows the relationship between the AC input voltage VAC and the power factor PF. Here, the maximum load power Pomax = 200 W and the minimum load power Pomin = 50
The characteristics under each condition at the time of W are shown. As shown in this figure, it can be seen that the power factor PF decreases proportionally as the AC input voltage VAC increases. Further, as the power factor PF under the condition of the minimum load power Pomin = 50 W, the maximum load power Pomax = 20
The power factor is lower than 0W. That is, FIG.
As described above, the characteristic that the power factor PF is lower when the load power is smaller is also obtained here.

【0030】また、上記図13に示した特性に対応する
動作波形図としては、図14に示すようなものとなる。
ここで、図14(a)(b)には、交流入力電圧VAC=
230Vで最大負荷電力Pomax=200W時の交流入
力電圧VAC、交流入力電流IACが示され、図14(c)
(d)には、交流入力電圧VAC=230Vで最小負荷電
力Pomin=50W時の交流入力電圧VAC、交流入力電
流IACが示されている。ここで、交流入力電圧VACの半
周期が10msであるとして、最大負荷電力Pomax=
200W時には、交流入力電流IACの導通期間τは実際
には5ms程度とされて、力率としてはPF=0.85
となる。これに対して、最小負荷電力Pomin=50W
時には、交流入力電流IACの導通期間τは2.5ms程
度にまで短くなり、力率としてはPF=0.65程度に
まで低下する。この最小負荷電力Pomin=50W時に
得られる力率PFの値では、実用上要求される力率とし
ての値を満足しない場合がある。
An operation waveform diagram corresponding to the characteristic shown in FIG. 13 is as shown in FIG.
Here, FIGS. 14A and 14B show that the AC input voltage VAC =
FIG. 14C shows the AC input voltage VAC and the AC input current IAC when the maximum load power Pomax = 200 W at 230 V.
(D) shows the AC input voltage VAC and the AC input current IAC when the AC input voltage VAC is 230 V and the minimum load power Pomin is 50 W. Here, assuming that the half cycle of the AC input voltage VAC is 10 ms, the maximum load power Pomax =
At 200 W, the conduction period τ of the AC input current IAC is actually about 5 ms, and the power factor is PF = 0.85
Becomes On the other hand, the minimum load power Pomin = 50W
At times, the conduction period τ of the AC input current IAC is reduced to about 2.5 ms, and the power factor is reduced to about PF = 0.65. The value of the power factor PF obtained when the minimum load power Pomin = 50 W may not satisfy the value as the power factor required for practical use.

【0031】このように、交流入力電圧の変動や負荷電
力の変動によって力率が低下してしまうことは、逆に言
えば、これらの電源回路に対する交流入力電圧や負荷条
件が制限されてしまうことになる。つまり、電源回路と
して採用可能な機器が制限されるという問題がある。具
体的には、例えば交流入力電圧と負荷条件が指定されて
いるカラーテレビジョン受像機では採用可能であるが、
事務機器や情報機器では採用できないといったこととな
る。
As described above, the fact that the power factor is reduced by the fluctuation of the AC input voltage and the fluctuation of the load power means that the AC input voltage and the load conditions for these power supply circuits are limited. become. That is, there is a problem that devices that can be used as the power supply circuit are limited. Specifically, for example, it can be adopted in a color television receiver in which an AC input voltage and a load condition are specified,
Office equipment and information equipment cannot be adopted.

【0032】また、図10及び図11に示した力率改善
のための構成では、一次側の直列共振回路が商用交流電
源の整流電流経路と接続される形態を採るために、直列
共振回路に対して商用交流電源周期(50Hz/60H
z)のリップルが重畳することが分かっている。このリ
ップル成分の重畳レベルは、負荷電力の増加に従って大
きくなる。そして、例えば、実用性に対応する所定の測
定条件のもとでPF=0.8程度の力率が維持できるよ
うに所要の部品の選定を行って構成したとすると、力率
改善回路が備えられない場合と比較して、最大負荷電力
時の二次側直流出力電圧に表れるリップル電圧レベルと
しては約3倍〜4倍程度にまで増加してしまうことが分
かっている。
In the configuration for improving the power factor shown in FIGS. 10 and 11, the series resonance circuit on the primary side is connected to the rectified current path of the commercial AC power supply. On the other hand, the commercial AC power supply cycle (50Hz / 60H
It has been found that the ripples of z) overlap. The superimposed level of the ripple component increases as the load power increases. If, for example, required components are selected so as to maintain a power factor of about PF = 0.8 under predetermined measurement conditions corresponding to practicality, the power factor improving circuit is provided. It is known that the ripple voltage level appearing on the secondary side DC output voltage at the time of maximum load power increases to about 3 to 4 times as compared with the case where it is not possible.

【0033】上記のようなリップル成分の増加を抑制す
るために、例えば図10及び図11に示した電源回路の
実際においては、制御回路1の利得の向上や、一次側の
平滑コンデンサCiのキャパシタンスの増加などの対策
をとることになるのであるが、この場合には、部品素子
のコストアップを招くと共に、スイッチング動作が異常
発振しやすくなるという問題を招く。
In order to suppress the increase of the ripple component as described above, for example, in the actual power supply circuit shown in FIGS. 10 and 11, the gain of the control circuit 1 is improved, and the capacitance of the primary-side smoothing capacitor Ci is increased. However, in this case, the cost of the component element is increased, and the switching operation is liable to abnormally oscillate.

【0034】さらに図10及び図11に示した電源回路
では、電流共振形コンバータの一次側直列共振回路にチ
ョークコイルLSや共振コンデンサC3のインピーダンス
が挿入されることになるため、最大負荷電力Pomaxが
低下する。このため、絶縁コンバータトランスPITの
一次巻線N1や直列共振コンデンサC1の再設計が必要
となるという欠点がある。
Further, in the power supply circuit shown in FIGS. 10 and 11, the impedance of the choke coil LS and the resonance capacitor C3 is inserted into the primary side series resonance circuit of the current resonance type converter, so that the maximum load power Pomax is reduced. descend. Therefore, there is a disadvantage that the primary winding N1 and the series resonance capacitor C1 of the insulating converter transformer PIT need to be redesigned.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記課題
を考慮してスイッチング電源回路として次のように構成
する。すなわち、入力された商用交流電源を整流すると
ともに、直列接続された2つの平滑コンデンサの両端に
得られる平滑電圧を分圧して第1及び第2の直流入力電
圧を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、上記第1及び第2の直流入力電圧を、それ
ぞれスイッチング素子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された第1及び
第2の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
分と一次側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、上記第1及び第2のスイッチング手段
の動作を電圧共振形とする一次側共振回路とを備える。
また、力率改善回路としては、上記一次巻線と接続され
る第1巻線と、整流電流経路に挿入される第2巻線とを
磁気結合する磁気結合トランスと、整流電流経路に挿入
されるスイッチング用素子とを少なくとも備えることと
する。そして、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、二次側共振コンデンサの
キャパシタンスとによって二次側において形成される二
次側共振回路と、上記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、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
で、二次側直流出力電圧に対する定電圧制御を行うよう
に構成された定電圧制御手段とを備えた構成することと
した。
In view of the above-mentioned problems, the present invention is configured as a switching power supply circuit as follows. That is, rectifying and smoothing means for rectifying the input commercial AC power supply, dividing the smoothed voltage obtained between both ends of two smoothing capacitors connected in series to output first and second DC input voltages, and A gap is formed so as to obtain a required coupling coefficient to be coupled, an insulating converter transformer provided for transmitting a primary output to a secondary side, and the first and second DC input voltages, respectively. First and second switching means intermittently output by a switching element to the primary winding of the insulating converter transformer, and at least a leakage inductance component including the primary winding of the insulating converter transformer and a primary parallel circuit The operation of the first and second switching means is formed as a voltage resonance type by being formed by the capacitance of a resonance capacitor. And a primary-side resonant circuit.
Further, as the power factor improving circuit, a magnetic coupling transformer for magnetically coupling a first winding connected to the primary winding, a second winding inserted to the rectification current path, and a magnetic coupling transformer inserted to the rectification current path. And at least a switching element. A secondary resonance circuit formed on the secondary side by a leakage inductance component of a secondary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a secondary resonance capacitor, and a secondary resonance circuit formed including the secondary resonance circuit. DC output voltage generation means configured to input an alternating voltage obtained to a secondary winding of the insulating converter transformer and perform a rectification operation to generate a secondary DC output voltage; and Constant voltage control means configured to perform constant voltage control on the secondary DC output voltage by variably controlling the switching frequency of the switching means according to the level of the side DC output voltage. And

【0036】上記構成によれば、いわゆる分電圧プッシ
ュプル方式の複合共振形コンバータといわれる電源回路
に、磁気結合トランスを備えた力率改善回路を備えるこ
とで、一次側共振回路に得られるスイッチング出力が、
磁気結合方式により整流電流経路に帰還されることにな
る。
According to the above configuration, the power supply circuit, which is a so-called composite resonant converter of the voltage dividing push-pull system, is provided with the power factor improving circuit having the magnetic coupling transformer, so that the switching output obtained in the primary side resonant circuit is obtained. But,
It is fed back to the rectified current path by the magnetic coupling method.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態とし
てのスイッチング電源回路の構成を示す回路図である。
なお、この図において図10又は図11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 switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
In this figure, the same parts as those in FIG. 10 or FIG.

【0038】この図に示す電源回路の一次側には、電圧
共振形のスイッチングコンバータ(電圧共振形コンバー
タ)が設けられる。そして、この電圧共振形コンバータ
に対して力率改善回路10が備えられるものである。ま
たこの図に示す電源回路は、例えば交流入力電圧Vac
=150V以上(いわゆるAC200V系)の条件に対
応するものとされる。
A voltage resonance type switching converter (voltage resonance type converter) is provided on the primary side of the power supply circuit shown in FIG. A power factor improving circuit 10 is provided for the voltage resonance type converter. The power supply circuit shown in FIG.
= 150V or more (so-called AC200V system).

【0039】この図に示す電源回路にあっては、いわゆ
る分電圧プッシュプル方式を採用している。このため、
整流平滑電圧を得るための平滑コンデンサとしては、2
本の平滑コンデンサCi1,Ci2が備えられる。これら
平滑コンデンサCi1,Ci2は、図示するようにブリッ
ジ整流回路Diの正極出力ラインと、一次側アース間に
対して直列に接続されるようにして備えられる。なお、
破線で囲んで示す平滑コンデンサCi1と平滑コンデン
サCi2の直列接続回路は整流平滑電圧Eiを生成する
1つの平滑回路とみることができるので、この平滑コン
デンサCi1と平滑コンデンサCi2の直列接続回路につ
いては、単に平滑コンデンサCiということとする。
The power supply circuit shown in this figure employs a so-called voltage division push-pull system. For this reason,
As a smoothing capacitor for obtaining a rectified smoothed voltage, 2
The smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are provided. These smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are provided so as to be connected in series between the positive output line of the bridge rectifier circuit Di and the primary side ground as shown in the figure. In addition,
Since the series connection circuit of the smoothing capacitor Ci1 and the smoothing capacitor Ci2 shown by the broken line can be regarded as one smoothing circuit for generating the rectified smoothing voltage Ei, the series connection circuit of the smoothing capacitor Ci1 and the smoothing capacitor Ci2 is as follows. It is simply referred to as a smoothing capacitor Ci.

【0040】この場合には、平滑コンデンサCi1の正
極側に対して一次巻線N1Aの一端が力率改善回路10の
磁気結合トランスMCTを介して接続される。また、平
滑コンデンサCi1の負極と平滑コンデンサCi2の正極
との接続点に対しては、チョークコイルCHを介して一
次巻線N1Bの端部とスイッチング素子Q1のエミッタの
接続点が接続される。
In this case, one end of the primary winding N1A is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci1 via the magnetic coupling transformer MCT of the power factor improvement circuit 10. The connection point between the negative electrode of the smoothing capacitor Ci1 and the positive electrode of the smoothing capacitor Ci2 is connected via a choke coil CH to the connection point between the end of the primary winding N1B and the emitter of the switching element Q1.

【0041】また、この電源回路としては、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が設けられている。
As this power supply circuit, a quadrature drive transformer PRT is used to drive two sets of switching elements Q1 and Q2 by a push-pull operation and variably control the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2. Is provided.

【0042】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。
As the structure of the orthogonal drive transformer PRT, for example, a three-dimensional core is formed by joining the ends of the magnetic legs of two double U-shaped cores having four magnetic legs. The detection winding ND and the drive windings NB1 and NB2 are wound around the predetermined two magnetic legs of the three-dimensional core in the same winding direction, and the control winding NC is connected to the detection winding. By winding in the direction orthogonal to ND and the drive windings NB1 and NB2, a saturable reactor is formed.

【0043】また、この場合の駆動巻線NB1,NB2は、
図のように互いに独立して直交型制御トランスPRTに
巻装されている。そして、駆動巻線NB1の一端は平滑コ
ンデンサCi1−Ci2の接続点に対してチョークコイル
CHを介して接続され、その他端が共振コンデンサCB1
−ベース電流制限抵抗RB1を介してスイッチング素子Q
1のベースに接続される。また、駆動巻線NB2の一端は
一次側アースに接地され、その他端は共振コンデンサC
B2−ベース電流制限抵抗RB2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−共
振コンデンサCB1−ベース電流制限抵抗RB1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−共振コンデンサCB2−ベース電流制限抵
抗RB2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。
In this case, the driving windings NB1 and NB2 are
As shown in the figure, they are wound independently on the orthogonal control transformer PRT. One end of the drive winding NB1 is connected to a connection point between the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 via the choke coil CH, and the other end is connected to the resonance capacitor CB1.
The switching element Q via the base current limiting resistor RB1
Connected to the base of one. One end of the driving winding NB2 is grounded to the primary side ground, and the other end is a resonance capacitor C.
B2--connected to the base of switching element Q2 via base current limiting resistor RB2. That is, a self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q1 is formed by the drive winding NB1-the resonance capacitor CB1-the base current limiting resistor RB1.
The drive winding NB2-the resonance capacitor CB2-the base current limiting resistor RB2 forms a self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q2.

【0044】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、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 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 having opposite polarities different from each other by 180 ° can be obtained in accordance with the switching output detected by the detection winding ND.

【0045】プッシュプル動作のために設けられる2本
のスイッチング素子Q1、Q2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。
As the two switching elements Q1 and Q2 provided for the push-pull operation, a high breakdown voltage bipolar transistor (BJT: junction type transistor) is employed.

【0046】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。
The drive circuit (drive winding NB1-base current limiting resistor RB1-resonance capacitor CB1), clamp diode DD1, and parallel resonance capacitor Cr1 are connected to the switching element Q1 as shown in FIG. Is connected to a drive circuit (drive winding NB2-base current limiting resistor RB2-resonance capacitor CB2), clamp diode DD2, and parallel resonance capacitor Cr2 as shown in the figure.

【0047】ここで、クランプダイオードDD1,DD2
は、それぞれスイッチング素子Q1,Q2のベース−コレ
クタ間に対して並列に接続される。また並列共振コンデ
ンサCr1はスイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ
間に対して接続される。同じく並列共振コンデンサCr
2はスイッチング素子Q2のコレクタ−エミッタ間に対し
て接続される。また、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。
Here, the clamp diodes DD1, DD2
Are connected in parallel with each other between the base and collector of the switching elements Q1 and Q2. The parallel resonance capacitor Cr1 is connected between the collector and the emitter of the switching element Q1. Also the parallel resonance capacitor Cr
2 is connected between the collector and the emitter of the switching element Q2. Further, the emitter of the switching element Q2 is connected to the primary side ground.

【0048】起動抵抗Rsは平滑コンデンサCi2の正
極とスイッチング素子Q2間に対して接続されるように
なっている。この起動抵抗Rsは、起動時において、ス
イッチング動作を起動させるための起動電流をスイッチ
ング素子Q2に対して供給するために挿入されるもので
ある。
The starting resistor Rs is connected between the positive electrode of the smoothing capacitor Ci2 and the switching element Q2. The starting resistor Rs is inserted to supply a starting current for starting a switching operation to the switching element Q2 at the time of starting.

【0049】絶縁コンバ−タトランスPITは、スイッ
チング素子Q1,Q2のスイッチング出力を二次側に伝送
す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、分割
ボビンBを利用して一次巻線N1(N1A,N1B) と、二
次巻線N2をそれぞれ分割した状態で巻装している。そ
して、中央磁脚に対しては図のようにギャップGを形成
するようにしている。これによって、所要の結合係数に
よる疎結合が得られるようにしている。ギャップGは、
E型コアCR1,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、
結合係数kとしては、例えばk≒0.85という疎結合
の状態を得るようにしており、その分、飽和状態が得ら
れにくいようにしている。
The insulating converter transformer PIT for transmitting the switching outputs of the switching elements Q1 and Q2 to the secondary side is, as shown in FIG. 2, an E-shaped core CR1, CR2 made of, for example, a ferrite material.
An EE-type core is provided so that the magnetic legs of the EE-type core are opposed to each other. A primary winding N1 (N1A, N1B) The secondary winding N2 is wound in a divided state. A gap G is formed for the center magnetic leg as shown in the figure. As a result, loose coupling with a required coupling coefficient can be obtained. Gap G is
The E-shaped cores CR1 and CR2 can be formed by forming the central magnetic legs shorter than the two outer magnetic legs. Also,
As the coupling coefficient k, for example, a loosely coupled state of k ≒ 0.85 is obtained, so that a saturated state is hardly obtained.

【0050】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、一次巻線N1A,N1Bに分割さ
れ、一次巻線N1Aの一端はスイッチング素子Q1のコレ
クタと接続され、他端は力率改善回路10の磁気結合ト
ランスMCTを介して平滑コンデンサCi1の正極側に
接続される。一次巻線N1Bの一端は、検出巻線NDを介
してスイッチング素子Q2のコレクタに対して接続さ
れ、他端はチョークコイルCHのインダクタンス巻線L
cの直列接続を介して平滑コンデンサCi2の正極と接
続される。
In this case, the insulation converter transformer PIT
Is divided into primary windings N1A and N1B, one end of the primary winding N1A is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is smoothed via the magnetic coupling transformer MCT of the power factor improvement circuit 10. Connected to the positive electrode side of capacitor Ci1. One end of primary winding N1B is connected to the collector of switching element Q2 via detection winding ND, and the other end is inductance winding L of choke coil CH.
c is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor Ci2 via a series connection.

【0051】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(L1B+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。またここでは詳しい説明を
省略するが、スイッチング素子Q1、Q2 の各オフ時に
は、これらの並列共振回路の作用によって共振コンデン
サCr1、Cr2の両端電圧は、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。
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.
And the combined inductance (L1B + Lc) of the inductance winding Lc and the leakage inductance component (L1B), form a parallel resonance circuit for causing the switching element Q2 to operate in a voltage resonance type. Although not described in detail here, when each of the switching elements Q1 and Q2 is turned off, the voltage across the resonance capacitors Cr1 and Cr2 actually becomes a sinusoidal pulse waveform due to the action of these parallel resonance circuits. A resonance type operation is obtained.

【0052】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。
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.

【0053】また、スイッチング素子Q1,Q2がプッシ
ュプル動作を行うのにあたり、スイッチング素子Q1
は、平滑コンデンサCi1の両端電圧を入力してスイッ
チング動作を行い、スイッチング素子Q2は、平滑コン
デンサCi2の両端電圧を入力してスイッチング動作を
行うようにされる。つまり、スイッチング素子Q1,Q2
は、それぞれ1/2Eiのレベルの直流電圧を入力して
スイッチングを行うようにされる。そして、スイッチン
グ素子Q1側のスイッチング動作によっては、平滑コン
デンサCi1→一次巻線N1A→スイッチング素子Q1のコ
レクタ→スイッチング素子Q1のエミッタ→チョークコ
イルCHの経路でスイッチング出力電流が流れ、スイッ
チング素子Q2側のスイッチング動作によっては、平滑
コンデンサCi2→チョークコイルCH→一次巻線N1B
→スイッチング素子Q2のコレクタ→スイッチング素子
Q2のエミッタの経路でスイッチング出力電流が流れ
る。このような動作が得られるように構成することで、
例えばAC200V系の条件であっても、AC100V
系と同様の条件でプッシュプルによるスイッチング動作
を行うことが可能になるものである。
When the switching elements Q1 and Q2 perform the push-pull operation, the switching element Q1
Performs the switching operation by inputting the voltage between both ends of the smoothing capacitor Ci1, and the switching element Q2 performs the switching operation by inputting the voltage between both ends of the smoothing capacitor Ci2. That is, the switching elements Q1, Q2
Are switched by inputting a DC voltage having a level of 1/2 Ei, respectively. Then, depending on the switching operation on the switching element Q1, the switching output current flows through the path of the smoothing capacitor Ci1, the primary winding N1A, the collector of the switching element Q1, the emitter of the switching element Q1, and the choke coil CH. Depending on the switching operation, the smoothing capacitor Ci2 → the choke coil CH → the primary winding N1B
A switching output current flows through a path from the collector of the switching element Q2 to the emitter of the switching element Q2. By configuring so that such an operation can be obtained,
For example, even under the condition of AC200V system, AC100V
The switching operation by push-pull can be performed under the same conditions as those of the system.

【0054】絶縁コンバ−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、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。
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, 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. With this parallel resonance circuit,
The alternating voltage excited by the secondary winding N2 becomes a resonance voltage.
That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side.

【0055】即ち、この電源回路では、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、二次側にも、電圧共振動作を得るための並列
共振回路が備えられる。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。
That is, in this power supply circuit, the primary side is provided with a parallel resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type, and the secondary side is also provided with a parallel resonance circuit for obtaining the voltage resonance operation. . 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”.

【0056】この場合、上記の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
タップを設けた上で、整流ダイオードDO1,DO2,DO
3,DO4及び平滑コンデンサCO1,CO2を図のように接
続することで、[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コン
デンサCO1]の組と、[整流ダイオードDO3,DO4,平
滑コンデンサCO2]の組とによる、2組の全波整流回路
が設けられる。[整流ダイオードDO1,DO2,平滑コン
デンサCO1]から成る全波整流回路は直流出力電圧EO1
を生成し、[整流ダイオードDO3,DO4,平滑コンデン
サCO2]から成る全波整流回路は直流出力電圧EO2を生
成する。なお、この場合には、直流出力電圧EO1及び直
流出力電圧EO2は制御回路1に対しても分岐して入力さ
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。
In this case, for the secondary parallel resonance circuit formed as described above, a tap is provided for the secondary winding N2, and the rectifier diodes DO1, DO2, DO are provided.
3, DO4 and the smoothing capacitors CO1, CO2 are connected as shown in the figure, so that a set of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] and a set of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] are obtained. Two sets of full wave rectifier circuits are provided. The full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO1] has a DC output voltage EO1.
And a full-wave rectifier circuit composed of [rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO2] generates a DC output voltage EO2. 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.

【0057】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、制御電流としてドライブトランスPRTの制御巻
線NC に供給することにより、後述のように定電圧制御
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 drive transformer PRT as a control current, as will be described later. The constant voltage control is performed as follows.

【0058】ところで、絶縁コンバータトランスPIT
においては、一次巻線N1 、二次巻線N2 の極性(巻方
向)と整流ダイオードDO (DO1、DO2、DO3、DO4)
の接続との関係によって、一次巻線N1 のインダクタン
スL1と二次巻線N2 のインダクタンスL2 との相互イ
ンダクタンスMについて、+Mとなる場合と−Mとなる
場合とがある。例えば、図3(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(加極性:フォワー
ド方式)となり、図3(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(減極性:フライバック方
式)となる。これを、図1に示す電源回路の二次側の動
作に対応させてみると、例えば二次巻線N2 に得られる
交番電圧が正極性のときに整流ダイオードDO1(DO3)
に整流電流が流れる動作は、+Mの動作モード(フォワ
ード方式)とみることができ、逆に、二次巻線N2 に得
られる交番電圧が負極性のときに整流ダイオードDO2
(DO4)に整流電流が流れる動作は、−Mの動作モード
(フライバック方式)であるとみることができる。即
ち、この電源回路では、二次巻線に得られる交番電圧が
正/負となるごとに、相互インダクタンスが+M/−M
のモードで動作することになる。
Incidentally, the insulation converter transformer PIT
, The polarity (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 and the rectifier diode DO (DO1, DO2, DO3, DO4)
, The mutual inductance M between the inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L2 of the secondary winding N2 may be + M or -M. For example, when the connection configuration shown in FIG. 3A is adopted, the mutual inductance is + M (additive polarity: forward method), and when the connection configuration shown in FIG. 3B is employed, the mutual inductance is −M (depolarization: Flyback method). If this is made to correspond to the operation of the secondary side of the power supply circuit shown in FIG. 1, for example, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a positive polarity, the rectifier diode DO1 (DO3)
Can be regarded as an operation mode of + M (forward system). Conversely, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a negative polarity, the rectifier diode DO2
The operation in which the rectified current flows through (DO4) can be regarded as the -M operation mode (flyback method). That is, in this power supply circuit, each time the alternating voltage obtained in the secondary winding becomes positive / negative, the mutual inductance becomes + M / -M
Mode.

【0059】制御回路1では、二次側直流出力電圧レベ
ル(EO1)の変化に応じて、制御巻線NCに流す制御電
流(直流電流)レベルを可変することで、直交型制御ト
ランスPRTに巻装された駆動巻線NB1、NB2のインダ
クタンスLB1、LB2を可変制御する。これにより、駆動
巻線NB1、NB2のインダクタンスLB1、LB2を含んで形
成されるスイッチング素子Q1、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変化する。これ
は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を
可変する動作となるが、この動作によって二次側直流出
力電圧を安定化する作用を有する。
The control circuit 1 varies the level of the control current (DC current) flowing through the control winding NC according to the change in the secondary-side DC output voltage level (EO1), thereby winding the control coil PRT on the orthogonal control transformer PRT. The inductances LB1 and LB2 of the mounted drive windings NB1 and NB2 are variably controlled. Thereby, the resonance condition of the series resonance circuit in the self-excited oscillation drive circuit for the switching elements Q1 and Q2 formed including the inductances LB1 and LB2 of the drive windings NB1 and NB2 changes. This is an operation of changing the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2. This operation has an effect of stabilizing the secondary-side DC output voltage.

【0060】続いて、力率改善回路10の構成について
説明する。この図に示す力率改善回路10は、フィルタ
コンデンサCN、高速リカバリ型ダイオードD1、及び磁
気結合トランスMCTを備えて成る。ここで、磁気結合
トランスMCTは一次巻線(第1巻線)Npと二次巻線
(第2巻線)Nsを例えば密結合の状態となるようにし
て巻装して構成される。また、本実施の形態にあって
は、一次巻線NpのインダクタンスLpと二次巻線Nsの
インダクタンスLsとについて、インダクタンスLpに対
してインダクタンスLsのほうが大きい値を取ることを
前提として、それぞれ、所定のインダクタンス値が選定
される。このためには、例えば一次巻線Npと二次巻線
Nsの巻数(巻線比)を実際に選定すべきインダクタン
ス値に応じて設定することになる。
Next, the configuration of the power factor correction circuit 10 will be described. The power factor correction circuit 10 shown in FIG. 1 includes a filter capacitor CN, a high speed recovery type diode D1, and a magnetic coupling transformer MCT. Here, the magnetic coupling transformer MCT is configured by winding a primary winding (first winding) Np and a secondary winding (second winding) Ns in a tightly coupled state, for example. Further, in the present embodiment, on the assumption that the inductance Ls of the primary winding Np and the inductance Ls of the secondary winding Ns are larger than the inductance Lp, A predetermined inductance value is selected. For this purpose, for example, the number of turns (turn ratio) of the primary winding Np and the secondary winding Ns is set according to the inductance value to be actually selected.

【0061】磁気結合トランスMCTの一次巻線Npの
巻始め端部は、絶縁コンバータトランスPITの一次巻
線N1Aと接続され、巻終わり端部は平滑コンデンサCi
1の正極端子に対して接続される。つまり、一次巻線N1
Aと直列に接続される。これにより、磁気結合トランス
MCTの一次巻線Npに対しては、スイッチング素子Q1
のスイッチング出力が、一次巻線N1Aを介して伝達され
ることになる。
The winding start end of the primary winding Np of the magnetic coupling transformer MCT is connected to the primary winding N1A of the insulating converter transformer PIT, and the winding end is a smoothing capacitor Ci.
Connected to one positive terminal. That is, the primary winding N1
Connected in series with A. Thereby, the switching element Q1 is connected to the primary winding Np of the magnetic coupling transformer MCT.
Is transmitted via the primary winding N1A.

【0062】磁気結合トランスMCTの二次巻線Nsの
巻始め端部は、高速リカバリ型ダイオードD1のカソー
ドに対して接続される。ここで、高速リカバリ型ダイオ
ードD1のアノードは、ブリッジ整流回路Diの正極出
力端子に接続される。また、二次巻線Nsの巻終わり端
部は、平滑コンデンサCi1の正極端子に対して接続さ
れる。つまり、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と
平滑コンデンサCi1の正極端子間(即ち整流電流経
路)に対して、高速リカバリ型ダイオードD1−二次巻
線Nsの直列接続回路が挿入される。また、この図に示
す磁気結合トランスMCTの一次巻線Npと二次巻線Ns
の巻方向の関係を見た場合には、図3(a)と同様とな
り、従ってその動作は、加極性(+M)モードとされる
ことになる。
The winding start end of the secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT is connected to the cathode of the high-speed recovery type diode D1. Here, the anode of the fast recovery diode D1 is connected to the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di. The winding end of the secondary winding Ns is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1. In other words, a series connection circuit of the high-speed recovery type diode D1 and the secondary winding Ns is inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 (that is, a rectified current path). The primary winding Np and the secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT shown in FIG.
3 (a), the operation is in the polarity (+ M) mode.

【0063】また、この場合のフィルタコンデンサCN
は、高速リカバリ型ダイオードD1のアノード側と一次
側アース間に対して挿入されることで、例えば磁気結合
トランスMCTの二次巻線Nsと共にノーマルモードの
ローパスフィルタを形成している。
In this case, the filter capacitor CN
Is inserted between the anode side of the high-speed recovery type diode D1 and the primary side ground to form, for example, a normal mode low-pass filter together with the secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT.

【0064】このような構成の力率改善回路10による
力率改善動作としては、基本的に、次のようになる。力
率改善回路10では、先ず、絶縁コンバータトランスP
ITの一次巻線N1Aに得られるスイッチング素子Q1の
スイッチング出力が、磁気結合トランスMCTの一次巻
線Npに伝達されることになる。そして、磁気結合トラ
ンスMCTにおける磁気結合を介して、一次巻線Npに
得られたスイッチング出力は、二次巻線Nsに対して励
起される。つまり、磁気結合トランスMCTの磁気結合
によってスイッチング出力が整流電流経路に帰還され
る。
The power factor improving operation of the power factor improving circuit 10 having such a configuration is basically as follows. In the power factor correction circuit 10, first, the isolation converter transformer P
The switching output of switching element Q1 obtained in IT primary winding N1A is transmitted to primary winding Np of magnetically coupled transformer MCT. Then, via the magnetic coupling in the magnetic coupling transformer MCT, the switching output obtained in the primary winding Np is excited with respect to the secondary winding Ns. That is, the switching output is fed back to the rectified current path by the magnetic coupling of the magnetic coupling transformer MCT.

【0065】このようにして帰還されたスイッチング出
力により、高速リカバリ型ダイオードD1 では整流電流
をスイッチング周期で断続するように動作する。この断
続動作により、チョークコイルとして機能する二次巻線
NsのインダクタンスLSも上昇し、整流出力電圧レベル
が平滑コンデンサCiの両端電圧よりも低いとされる期
間にも平滑コンデンサCiへの充電電流が流れる。従っ
て、この場合にも、結果的に、交流入力電流の導通角が
拡大されて力率改善が図られる。
By the switching output thus fed back, the fast recovery type diode D1 operates so that the rectified current is intermittently switched in the switching cycle. Due to this intermittent operation, the inductance LS of the secondary winding Ns functioning as a choke coil also increases, and the charging current to the smoothing capacitor Ci also increases during the period when the rectified output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci. Flows. Therefore, also in this case, as a result, the conduction angle of the AC input current is enlarged, and the power factor is improved.

【0066】図4に、上記図1に示す電源回路の動作波
形を示す。ここで、図4(a)〜(e)は、各部の商用
電源周期での動作が示され、図4(f)〜(j)は、各
部のスイッチング周期での動作が示される。また、この
動作は、交流入力電圧VAC=230V、最大負荷電力2
00W時の動作となる。
FIG. 4 shows operation waveforms of the power supply circuit shown in FIG. Here, FIGS. 4A to 4E show the operation of each unit in the commercial power supply cycle, and FIGS. 4F to 4J show the operation of each unit in the switching cycle. This operation is performed under the condition that the AC input voltage VAC = 230 V and the maximum load power 2
The operation at the time of 00W is performed.

【0067】ここでは、商用電源の周波数は50Hzと
され、交流入力電圧VACは図4(a)に示すように、半
周期が10msとなる正弦波状の波形が得られている。
そして、ブリッジ整流回路Diに流れる整流電流として
は、交流入力電流IACが図4(b)に示すようにして流
れると、高速リカバリ型ダイオードD1ではこれを断続
するようにスイッチングすることで、図4(c)に示す
波形によるスイッチング電流IDが流れることになる。
Here, the frequency of the commercial power supply is 50 Hz, and the AC input voltage VAC has a sinusoidal waveform having a half cycle of 10 ms as shown in FIG. 4A.
As the rectified current flowing through the bridge rectifier circuit Di, when the AC input current IAC flows as shown in FIG. 4B, the high-speed recovery type diode D1 switches so as to intermittently switch the current. The switching current ID having the waveform shown in FIG.

【0068】ここで、交流入力電圧VACが高いとされて
交流入力電流IACが流れる期間におけるスイッチング周
期の動作としては次のようになる。例えば、この期間に
おいてスイッチング素子Q2がスイッチング動作を行っ
たとすると、並列共振コンデンサCr2の両端には、図
4(f)に示すようにして、スイッチング素子Q2がオ
フとなる期間Toff(3μs)において正弦波状のパル
スとなる並列共振電圧Vcpが発生する。そして、スイ
ッチング素子Q1がオンとなる期間Ton(7μs)に
は、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間に、
図4(g)に示すようにしてスイッチング出力電流Ic
pが流れるが、このスイッチング出力電流Icpは、力
率改善回路10内のフィルタコンデンサCNから、高速
リカバリ型ダイオードD1→二次巻線Nsを介して平滑コ
ンデンサCiに流れる。このとき、高速リカバリ型ダイ
オードD1を流れるスイッチング電流IDは、図4(h)
に示すように、略正弦波上で11Apのレベルを有する
波形となる。
Here, the operation of the switching cycle during the period when the AC input voltage VAC is high and the AC input current IAC flows is as follows. For example, assuming that the switching element Q2 performs a switching operation during this period, a sine wave is applied to both ends of the parallel resonance capacitor Cr2 in a period Toff (3 μs) during which the switching element Q2 is turned off as shown in FIG. A parallel resonance voltage Vcp that becomes a wave-like pulse is generated. Then, during a period Ton (7 μs) during which the switching element Q1 is turned on, a voltage between the collector and the emitter of the switching element Q1 is
As shown in FIG. 4 (g), the switching output current Ic
Although p flows, the switching output current Icp flows from the filter capacitor CN in the power factor correction circuit 10 to the smoothing capacitor Ci via the high speed recovery type diode D1 → secondary winding Ns. At this time, the switching current ID flowing through the high-speed recovery type diode D1 is as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the waveform has a level of 11 Ap on a substantially sine wave.

【0069】また、スイッチング周期における二次巻線
Nsの両端電圧VLは、図4(i)に示すようにして、期
間Toffにおいては、正方向に100Vpとなる正弦波
状の波形となり、期間Tonにおいてはその開始期間にお
いて負方向に60Vpとなる波形が得られる。また、図
4(j)は、スイッチング周期における、二次巻線Ns
−平滑コンデンサCiの直列接続回路の両端電圧V1を
示しているが、この電圧V1は、期間Toffにおいては、
460Vpとなる正弦波状の波形となり、期間Tonにお
いては、その開始期間において300Vpとなる逆方向
の正弦波状の波形が得られ、この後、350Vが維持さ
れる。図1に示す構成では、この電圧V1が直流入力電
圧として一次側スイッチングコンバータの動作電源とし
て供給される。
Further, as shown in FIG. 4 (i), the voltage VL across the secondary winding Ns in the switching cycle becomes a sinusoidal waveform of 100 Vp in the positive direction during the period Toff, and during the period Ton. In the start period, a waveform of 60 Vp in the negative direction is obtained. FIG. 4 (j) shows the secondary winding Ns in the switching cycle.
-The voltage V1 across the series connection circuit of the smoothing capacitor Ci is shown, and this voltage V1 is
A sinusoidal waveform of 460 Vp is obtained. In the period Ton, a sinusoidal waveform of 300 Vp in the reverse direction is obtained in the start period, and thereafter, 350 V is maintained. In the configuration shown in FIG. 1, this voltage V1 is supplied as an operating power supply for the primary-side switching converter as a DC input voltage.

【0070】そして、商用電源周期による動作として、
交流入力電圧VACが低いとされて、交流入力電流IACが
流れない期間(高速リカバリ型ダイオードD1がスイッ
チング動作を行わない期間)においては、磁気結合トラ
ンスの一次巻線Npに対して、絶縁コンバータトランス
PITの一次巻線N1に流れる一次側スイッチング電流
I1が流れ、これによって磁気結合トランスMCTの二
次巻線Nsには、励起電圧が発生する。これにより、商
用電源周期で見た場合の二次巻線Nsの両端電圧VLは、
図4(d)に示すものとなり、定常的にほぼ一定の電圧
レベルが得られていることになる。そして、この二次巻
線Nsの両端電圧VLが整流平滑電圧Ei(平滑コンデン
サCiの両端電圧)に重畳されることで、二次巻線Ns
−平滑コンデンサCiの直列接続回路の両端電圧V1
は、商用電源周期において図4(e)に示す波形が得ら
れる。この図4(e)に示す波形から分かるように、本
実施の形態では、磁気結合トランスMCTの二次巻線N
sに励起される電圧により、整流平滑電圧Ei(直流入
力電圧)のレベルを増加させるように動作しているもの
である。この動作は、前述したようにして、磁気結合ト
ランスMCTの一次巻線NpのインダクタンスLpと、二
次巻線NsのインダクタンスLsについて、インダクタン
スLsのほうがインダクタンスLpよりも大きくなるよう
に設定されていることによって得られるものである。
Then, as an operation based on the commercial power supply cycle,
In a period in which the AC input voltage VAC is low and the AC input current IAC does not flow (a period in which the high-speed recovery type diode D1 does not perform a switching operation), the isolation converter transformer is connected to the primary winding Np of the magnetic coupling transformer. A primary-side switching current I1 flowing through the primary winding N1 of the PIT flows, thereby generating an excitation voltage in the secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT. Thereby, the voltage VL across the secondary winding Ns as viewed in the commercial power supply cycle is
FIG. 4D shows that a substantially constant voltage level is constantly obtained. The voltage VL across the secondary winding Ns is superimposed on the rectified and smoothed voltage Ei (the voltage across the smoothing capacitor Ci), so that the secondary winding Ns
A voltage V1 across the series connection circuit of the smoothing capacitor Ci;
In the commercial power cycle, a waveform shown in FIG. 4E is obtained. As can be seen from the waveform shown in FIG. 4E, in the present embodiment, the secondary winding N of the magnetic coupling transformer MCT
It operates to increase the level of the rectified and smoothed voltage Ei (DC input voltage) by the voltage excited by s. As described above, this operation is set such that the inductance Ls of the primary winding Np of the magnetic coupling transformer MCT and the inductance Ls of the secondary winding Ns are larger than the inductance Lp. It is obtained by doing.

【0071】上記のようにして、直流入力電圧のレベル
を増加させていることで、例えば、高速リカバリ型ダイ
オードD1のカソード電位V1が、力率改善回路への入力
電圧(高速リカバリ型ダイオードD1のアノード側電
位)よりも低いとされる期間においても、高速リカバリ
型ダイオードD1のスイッチング動作を継続するように
動作する。つまり、商用電源周期の半周期ごとにおい
て、高速リカバリ型ダイオードD1がスイッチングを行
う期間が延長されるものである。このような動作によっ
て、10msの商用電源の半周期に対して、例えば図4
(b)に示すように交流入力電流IACの導通角は6ms
程度にまで拡大されることになり、図9及び図10に示
した回路と比較して、より高い力率が得られるようにさ
れる。
As described above, by increasing the level of the DC input voltage, for example, the cathode potential V1 of the high-speed recovery type diode D1 is changed to the input voltage (the high-speed recovery type diode D1 of the high-speed recovery type diode D1). The high-speed recovery diode D1 operates so as to continue the switching operation even during a period that is lower than the anode side potential). In other words, the switching period of the high-speed recovery type diode D1 is extended every half cycle of the commercial power supply cycle. By such an operation, for example, for a half cycle of the commercial power supply of 10 ms, FIG.
As shown in (b), the conduction angle of the AC input current IAC is 6 ms.
Thus, a higher power factor can be obtained as compared with the circuits shown in FIGS. 9 and 10.

【0072】ここで、図5、図6、及び図7に、上記図
1に示した電源回路についての実験結果を示す。なお、
これらの図に示す実験結果を得るのにあたっては、磁気
結合トランスMCTについてはEI−25のEI型コア
を用い、一次巻線NpについてはインダクタンスLp=2
5μH、二次巻線NsについてはインダクタンスLs=
210μHとしている。そして、フィルタコンデンサC
N=1μF、並列共振コンデンサCr(Cr1、Cr2)
=2700pF、スイッチング素子Q1、Q2はVCBO>
800Vを選定している。また、動作条件としては、負
荷電力Po=200W〜0W、交流入力電圧VAC=16
0V〜288V時とされる。
Here, FIGS. 5, 6 and 7 show experimental results of the power supply circuit shown in FIG. In addition,
In obtaining the experimental results shown in these figures, the EI type core of EI-25 was used for the magnetic coupling transformer MCT, and the inductance Lp = 2 for the primary winding Np.
5 μH, the inductance Ls =
It is 210 μH. And the filter capacitor C
N = 1μF, parallel resonance capacitor Cr (Cr1, Cr2)
= 2700 pF, switching elements Q1 and Q2 are VCBO>
800V is selected. The operating conditions are as follows: load power Po = 200 W to 0 W, AC input voltage VAC = 16
0 V to 288 V.

【0073】まず図5には、交流入力電圧VAC=230
Vで一定とした条件の下での、負荷と力率との関係を示
している。この図に示されるように、本実施の形態で
は、負荷電力Po=40W程度以上から、力率PFにつ
いて0.75程度以上が維持される。そして、負荷電力
Po=200Wにおいて力率PF=0.8程度となるま
で、力率が緩やかに上昇する特性が得られている。この
ようにして、本実施の形態では、広範囲の負荷条件にわ
たって高力率が得られるものである。
First, FIG. 5 shows that the AC input voltage VAC = 230
7 shows the relationship between the load and the power factor under the condition that V is constant. As shown in the figure, in the present embodiment, the load power Po is about 40 W or more, and the power factor PF is kept about 0.75 or more. Then, the characteristic that the power factor gradually increases until the power factor PF becomes approximately 0.8 at the load power Po = 200 W is obtained. Thus, in the present embodiment, a high power factor can be obtained over a wide range of load conditions.

【0074】また、図6には、負荷電力Po=200W
で一定とした条件の下での、交流入力電圧VACと力率と
の関係が示されている。この図から分かるように、力率
PFとしては、交流入力電圧VAC=160V付近におい
て既にPF=0.9程度以上の高力率が得られており、
交流入力電圧VACが上昇するように変動していくのに従
って、力率PFが低くはなっていくものの、交流入力電
圧VAC=280Vにあっても、PF=0.8に近い値を
維持しているものである。
FIG. 6 shows that the load power Po = 200 W
2 shows the relationship between the AC input voltage VAC and the power factor under the condition that is constant. As can be seen from this figure, as the power factor PF, a high power factor of about PF = about 0.9 or more has already been obtained near the AC input voltage VAC = 160 V.
As the AC input voltage VAC fluctuates so as to increase, the power factor PF decreases, but even at the AC input voltage VAC = 280 V, a value close to PF = 0.8 is maintained. Is what it is.

【0075】このように、本実施の形態の電源回路で
は、交流入力電圧、負荷の変動に対しても高力率を維持
できる。このために、交流入力電圧や負荷条件が指定さ
れるテレビジョン受像機などに限定されず、例えば負荷
条件が変動する事務機器やパーソナルコンピュータなど
の事務機器に対して本実施の形態の電源回路を搭載する
ことが実用上充分に可能となるものである。
As described above, in the power supply circuit of the present embodiment, a high power factor can be maintained even when the AC input voltage and the load fluctuate. For this reason, the power supply circuit according to the present embodiment is not limited to a television receiver or the like in which the AC input voltage or the load condition is specified, and is applied to office equipment such as an office equipment or a personal computer in which the load condition varies. It is practically possible to mount it.

【0076】また、本実施の形態の電源回路では、交流
入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200W時に
おいて直流入力電圧(図1の場合では、実際には電圧V
1となる)として、384V程度が得られるのである
が、これは、図1の回路において力率改善回路10を備
えない場合の直流入力電圧が320Vであるのに対し
て、64V程度増加しているものである。これにより、
本実施の形態では電力変換効率が上昇し、例えば力率改
善回路10を備えない場合が90.5%であるのに対し
て、本実施の形態では、91.8%にまで向上してい
る。また、交流入力電力としては、力率改善回路10を
備えない場合よりも3.5W低減している。
Further, in the power supply circuit of the present embodiment, when the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W, the DC input voltage (in the case of FIG.
As a result, about 384 V can be obtained. This is because the DC input voltage when the power factor correction circuit 10 is not provided in the circuit of FIG. Is what it is. This allows
In the present embodiment, the power conversion efficiency increases, for example, 90.5% in the case where the power factor improvement circuit 10 is not provided, whereas in the present embodiment, it is improved to 91.8%. . Further, the AC input power is reduced by 3.5 W as compared with the case where the power factor improvement circuit 10 is not provided.

【0077】また、実験結果として、磁気結合トランス
MCTの巻線(Np,Ns)間のインダクタンス値の比を
変更して、一次巻線Npから二次巻線Ns側へのスイッチ
ング電流I1の帰還量を変更することで、力率特性を変
えられることが確認されている。つまり、本実施の形態
としては、磁気結合トランスMCTにおける巻線(N
p,Ns)のインダクタンス値を変更してやることで、実
使用に適った条件の力率特性が得られるように調整を行
うことができるものである。このように磁気結合トラン
スMCTの一次巻線Np/二次巻線Nsのインダクタンス
値の比を変更するのには、例えば一次巻線Np/二次巻
線Nsの巻数比を変更してやればよいものである。
As an experimental result, feedback of the switching current I1 from the primary winding Np to the secondary winding Ns by changing the ratio of the inductance values between the windings (Np, Ns) of the magnetic coupling transformer MCT. It has been confirmed that the power factor characteristics can be changed by changing the amount. That is, in the present embodiment, the winding (N
By changing the inductance value of (p, Ns), the adjustment can be performed so that the power factor characteristics under conditions suitable for actual use can be obtained. In order to change the ratio of the inductance value of the primary winding Np / secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT as described above, for example, the winding ratio of the primary winding Np / secondary winding Ns may be changed. It is.

【0078】ここで、磁気結合トランスMCTにおける
一次巻線Np/二次巻線Nsのインダクタンス値として、
一次巻線NpについてはインダクタンスLp=13μH、
二次巻線NsについてはインダクタンスLs=160μ
Hとなるように、その巻数比を設定した場合に得られた
各部の動作波形を図7に示す。
Here, as the inductance value of the primary winding Np / secondary winding Ns in the magnetic coupling transformer MCT,
For the primary winding Np, the inductance Lp = 13 μH,
For the secondary winding Ns, the inductance Ls = 160 μ
FIG. 7 shows operation waveforms of the respective parts obtained when the turns ratio is set so as to be H.

【0079】図7(a)に示すように、例えば50Hの
商用電源周期により交流入力電圧VACが入力されている
として、高速リカバリ型ダイオードD1では、図7
(c)のスイッチング電流IDに示されるようにしてス
イッチング動作を行う。また、このときの磁気結合トラ
ンスMCTの二次巻線Nsの両端電圧VLは、図7(d)
に示すようにして、交流入力電圧VACが低いとされるτ
期間以外の期間にほぼ対応して、スイッチング周期に応
じた交番波形が得られるものとなり、二次巻線Ns−平
滑コンデンサCiの直列接続回路に得られる両端電圧
(直流入力電圧)V1は、交流入力電圧VACが高いとさ
れるτ期間に330Vpで、τ期間以外の期間において
は240Vとなる電圧レベルに対して、電圧VLとほぼ
同一の波形が重畳されるものとなる。
As shown in FIG. 7A, assuming that the AC input voltage VAC is input at a commercial power supply cycle of, for example, 50H, the high-speed recovery type diode D1
The switching operation is performed as indicated by the switching current ID in (c). The voltage VL across the secondary winding Ns of the magnetic coupling transformer MCT at this time is as shown in FIG.
As shown in, the AC input voltage VAC is assumed to be low.
The alternating waveform corresponding to the switching cycle is obtained substantially corresponding to the period other than the period, and the voltage (DC input voltage) V1 obtained in the series connection circuit of the secondary winding Ns and the smoothing capacitor Ci is the AC voltage. The waveform substantially the same as the voltage VL is superimposed on the voltage level of 330 Vp during the τ period in which the input voltage VAC is assumed to be high, and 240 V during periods other than the τ period.

【0080】また、上記のようにして磁気結合トランス
MCTの巻線比を変更した場合の、交流入力電圧VAC=
230Vで一定とした条件の下での、負荷と力率との関
係を図8に示す。例えば図5と比較すると、図8の場合
には、負荷電力Po=50W以上では、力率PFの値は
低くはなるものの、負荷電力の変動に関わらずほぼPF
=0.75程度で一定に維持され、負荷電力Po=25
W程度以下では、逆に力率が上昇するという特性が得ら
れる。
Further, when the winding ratio of the magnetic coupling transformer MCT is changed as described above, the AC input voltage VAC =
FIG. 8 shows the relationship between the load and the power factor under a condition where the voltage is constant at 230 V. For example, in comparison with FIG. 5, in the case of FIG. 8, when the load power Po = 50 W or more, the value of the power factor PF becomes lower, but the power factor PF is almost irrespective of the fluctuation of the load power.
= 0.75, and the load power Po = 25
Below about W, the characteristic that the power factor increases is obtained.

【0081】図9は、同じく磁気結合トランスMCTの
巻線比を変更した構成における、負荷電力Po=200
Wで一定とした条件の下での、交流入力電圧VACと力率
との関係が示されている。この場合にも、力率PFとし
ては、交流入力電圧VAC=200V程度以上では、力率
PF=0.75程度でほぼ一定となり、VAC=200V
程度以下で力率PFが高くなるという特性が得られる。
FIG. 9 shows a load power Po = 200 in a configuration in which the winding ratio of the magnetic coupling transformer MCT is also changed.
The relationship between the AC input voltage VAC and the power factor under the condition where the power is constant at W is shown. Also in this case, as for the power factor PF, when the AC input voltage VAC is about 200 V or more, the power factor PF becomes almost constant at about 0.75, and VAC = 200 V
The characteristic that the power factor PF becomes higher when the power factor is lower than the level is obtained.

【0082】なお、図1に示すスイッチング電源回路の
構成において、磁気結合トランスMCTの一次巻線N
p、二次巻線Nsの巻方向の関係として、図3(b)に示
した関係、すなわち磁気結合トランスMCTが減極性
(−M:フライバック方式)で動作するように構成した
場合でも、図5、図6、図8、図9に示した特性を得る
ことができる。この場合、スイッチング素子Q1がオフ
となるときに高速リカバリ型ダイオードD1にスイッチ
ング電流IDが流れ、両端電圧VLと両端電圧V1の高周
波波形の位相が逆になる。
In the configuration of the switching power supply circuit shown in FIG. 1, primary winding N of magnetically coupled transformer MCT
Regarding the relationship between p and the winding direction of the secondary winding Ns, the relationship shown in FIG. 3B, that is, even when the magnetic coupling transformer MCT is configured to operate with a reduced polarity (−M: flyback method), The characteristics shown in FIGS. 5, 6, 8, and 9 can be obtained. In this case, when the switching element Q1 is turned off, the switching current ID flows through the high-speed recovery type diode D1, and the phases of the high-frequency waveforms of the voltage VL and the voltage V1 are opposite.

【0083】以上、実施の形態について説明してきた
が、本発明はさらに多様な変形例が考えられる。例えば
本出願人は、複合共振形スイッチングコンバータとし
て、二次側直列共振回路を利用した4倍電圧整流回路を
備えた構成も既に提案しているが、このような構成も本
実施の形態の変形例として成立し得る。つまり、本実施
の形態としては二次側の共振回路及び整流回路の構成と
して特に限定されるものではない。
Although the embodiments have been described above, the present invention may have various modifications. For example, the present applicant has already proposed a configuration provided with a quadruple voltage rectifier circuit using a secondary-side series resonance circuit as a composite resonance type switching converter, but such a configuration is also a modification of the present embodiment. It can be established as an example. That is, the present embodiment is not particularly limited as the configuration of the secondary-side resonance circuit and the rectifier circuit.

【0084】なお、上記実施の形態ではスイッチング素
子Q1のスイッチング出力が力率改善回路10に帰還さ
れる構成を例に挙げて説明したが、スイッチング素子Q
2のスイッチング出力を力率改善回路10に帰還させる
ように構成することも考えられる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the switching output of switching element Q1 is fed back to power factor correction circuit 10 has been described as an example.
It is conceivable that the switching output of No. 2 is fed back to the power factor correction circuit 10.

【0085】また、本実施の形態においては、一次側に
対して自励式による共振コンバータを備えた構成の下で
定電圧制御を行うための制御トランスとして直交形制御
トランスが用いられているが、この直交形制御トランス
の代わりに、先に本出願人により提案された斜交形制御
トランスを採用することができる。上記斜交形制御トラ
ンスの構造としては、ここでの図示は省略するが、例え
ば直交形制御トランスの場合と同様に、4本の磁脚を有
する2組のダブルコの字形コアを組み合わせることで立
体型コアを形成する。そして、この立体形コアに対して
制御巻線NCと駆動巻線NBを巻装するのであるが、この
際に、制御巻線と駆動巻線の巻方向の関係が斜めに交差
する関係となるようにされる。具体的には、制御巻線N
Cと駆動巻線NBの何れか一方の巻線を、4本の磁脚のう
ちで互いに隣り合う位置関係にある2本の磁脚に対して
巻装し、他方の巻線を対角の位置関係にあるとされる2
本の磁脚に対して巻装するものである。そして、このよ
うな斜交形制御トランスを備えた場合には、駆動巻線を
流れる交流電流が負の電流レベルから正の電流レベルと
なった場合でも駆動巻線のインダクタンスが増加すると
いう動作傾向が得られる。これにより、スイッチング素
子をターンオフするための負方向の電流レベルは増加し
て、スイッチング素子の蓄積時間が短縮されることにな
るので、これに伴ってスイッチング素子のターンオフ時
の下降時間も短くなり、スイッチング素子の電力損失を
より低減することが可能になるものである。
In the present embodiment, the orthogonal control transformer is used as a control transformer for performing constant voltage control under a configuration having a self-excited resonance converter for the primary side. Instead of the orthogonal control transformer, an oblique control transformer previously proposed by the present applicant can be employed. Although the illustration of the structure of the oblique control transformer is omitted here, for example, as in the case of the orthogonal control transformer, a three-dimensional structure is obtained by combining two sets of double U-shaped cores having four magnetic legs. Form a mold core. Then, the control winding NC and the driving winding NB are wound around the three-dimensional core. At this time, the winding directions of the control winding and the driving winding obliquely intersect. To be. Specifically, the control winding N
C and one of the drive windings NB are wound around two magnetic legs adjacent to each other among the four magnetic legs, and the other winding is wound diagonally. It is assumed that there is a positional relationship 2
It is wound around the magnetic legs of the book. When such an oblique control transformer is provided, even when the AC current flowing through the drive winding changes from a negative current level to a positive current level, the operation tendency that the inductance of the drive winding increases. Is obtained. Thereby, the current level in the negative direction for turning off the switching element increases, and the accumulation time of the switching element is shortened.Accordingly, the fall time at the time of turning off the switching element is also shortened, The power loss of the switching element can be further reduced.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、分電圧
プッシュプル方式の複合共振形コンバータに対して力率
改善回路を備えたスイッチング電源回路として、力率改
善回路においては、磁気結合トランスを設けて、磁気結
合トランスの一次巻線(第1巻線)に供給されるスイッ
チング出力を、磁気結合トランスの二次巻線(第2巻
線)に伝達することで、スイッチング出力を整流電流経
路に電力帰還するようにしている。そして、この整流電
流経路に帰還されたスイッチング出力によって、高速リ
カバリ型ダイオード(スイッチング用素子)が整流電流
を断続するスイッチング動作を行うことで、力率の改善
を図るようにされる。これにより、分電圧プッシュプル
方式の電源回路で力率の改善を図ることができる。つま
り、AC200V系に対応し、かつ力率改善が図られる
電源回路として有用なものを提供することができる。
As described above, the present invention relates to a switching power supply circuit provided with a power factor improvement circuit for a complex resonance type converter of a divided voltage push-pull type. Is provided, and the switching output supplied to the primary winding (first winding) of the magnetic coupling transformer is transmitted to the secondary winding (second winding) of the magnetic coupling transformer, so that the switching output is rectified current. Power is fed back to the route. The switching output fed back to the rectified current path causes the high-speed recovery diode (switching element) to perform a switching operation for interrupting the rectified current, thereby improving the power factor. As a result, the power factor can be improved in the power supply circuit of the divided voltage push-pull system. That is, it is possible to provide a power supply circuit that is compatible with the AC 200 V system and that has an improved power factor.

【0087】また、磁気結合トランスにおいては、第1
巻線のインダクタンスよりも第2巻線のインダクタンス
が大きくなるように設定されていることで、直流入力電
圧が増加するのであるが、これにより、結果的には、交
流入力電圧、及び負荷電力の変動に対しても、実用性に
足るだけの力率が得られるように維持されるものであ
る。したがって、例えばAC200V系の電源回路とし
て負荷変動が大きい事務機器、情報機器用の力率改善電
源回路として好適なものとなる。また、力率の特性とし
ては、例えば第1巻線のインダクタンスと第2巻線のイ
ンダクタンスとの比を調整することで、交流入力電圧、
負荷電力の変動に対してほぼ一定とすることもできるた
めに、リップル成分の抑制を図ることも可能となる。ま
た、直流入力電圧の増加によって、電力変換効率の向上
が図られるものである。
In the magnetic coupling transformer, the first
By setting the inductance of the second winding to be larger than the inductance of the winding, the DC input voltage increases. As a result, as a result, the AC input voltage and the load power are reduced. Even with fluctuations, a power factor sufficient for practical use is maintained. Therefore, for example, it is suitable as a power factor improving power supply circuit for office equipment and information equipment having a large load variation as an AC200V power supply circuit. The characteristics of the power factor include, for example, adjusting the ratio between the inductance of the first winding and the inductance of the second winding to obtain an AC input voltage,
Since it can be made substantially constant with respect to the fluctuation of the load power, it is possible to suppress the ripple component. In addition, the power conversion efficiency is improved by increasing the DC input voltage.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態としてのスイッチン
グ電源回路の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching 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に採用される絶縁コン
バータトランスの構造を示す側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing a structure of an insulating converter transformer employed in the power supply circuit of the present embodiment.

【図3】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. 3 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / -M.

【図4】図1に示すスイッチング電源回路の動作を示す
波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart showing an operation of the switching power supply circuit shown in FIG.

【図5】図1に示すスイッチング電源回路について、負
荷電力と力率との関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between load power and power factor for the switching power supply circuit shown in FIG.

【図6】図1に示すスイッチング電源回路について、交
流入力電圧と力率との関係を示す特性図である。
6 is a characteristic diagram showing a relationship between an AC input voltage and a power factor for the switching power supply circuit shown in FIG.

【図7】磁気結合トランスの巻線比を変更した場合の図
1に示すスイッチング電源回路の動作を示す波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform chart showing an operation of the switching power supply circuit shown in FIG. 1 when the winding ratio of the magnetic coupling transformer is changed.

【図8】磁気結合トランスの巻線比を変更した場合の図
1に示すスイッチング電源回路の負荷電力と力率との関
係を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between load power and power factor of the switching power supply circuit shown in FIG. 1 when the winding ratio of the magnetic coupling transformer is changed.

【図9】磁気結合トランスの巻線比を変更した場合の図
1に示すスイッチング電源回路の交流入力電圧と力率と
の関係を示す特性図である。
9 is a characteristic diagram showing a relationship between an AC input voltage and a power factor of the switching power supply circuit shown in FIG. 1 when a winding ratio of a magnetic coupling transformer is changed.

【図10】先行技術としての電源回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【図11】先行技術としての電源回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【図12】先行技術の電源回路について、負荷電力と力
率との関係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between load power and power factor for a power supply circuit of the prior art.

【図13】先行技術の電源回路について、交流入力電圧
と力率との関係を示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an AC input voltage and a power factor in a power supply circuit according to the related art.

【図14】先行技術の電源回路について、負荷電力に応
じた商用交流電源の入力に対する動作を示す波形図であ
る。
FIG. 14 is a waveform diagram showing the operation of a prior art power supply circuit with respect to the input of a commercial AC power supply according to load power.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路、10 力率改善回路、Di ブリッジ整
流回路、Ci 平滑コンデンサ、D1 高速リカバリ型
ダイオード、MCT 磁気結合トランス、Cr1,Cr
2 並列共振コンデンサ、C3 並列共振コンデンサ、
C2 二次側並列共振コンデンサ、PRT 直交型制御
トランス、PIT 絶縁コンバータトランス、Q1,Q2
スイッチング素子
1 control circuit, 10 power factor improvement circuit, Di bridge rectifier circuit, Ci smoothing capacitor, D1 high speed recovery type diode, MCT magnetic coupling transformer, Cr1, Cr
2 parallel resonance capacitor, C3 parallel resonance capacitor,
C2 Secondary parallel resonance capacitor, PRT orthogonal control transformer, PIT isolation converter transformer, Q1, Q2
Switching element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力された商用交流電源を整流するとと
もに、直列接続された2つの平滑コンデンサの両端に得
られる平滑電圧を分圧して第1及び第2の直流入力電圧
を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、 上記第1及び第2の直流入力電圧を、それぞれスイッチ
ング素子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された第1及び第2のスイッ
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一次側並列共振コンデン
サのキャパシタンスとによって形成されて、上記第1及
び第2のスイッチング手段の動作を電圧共振形とする一
次側共振回路と、 上記一次巻線と接続される第1巻線と、整流電流経路に
挿入される第2巻線とを磁気結合する磁気結合トランス
と、整流電流経路に挿入されるスイッチング用素子とを
少なくとも備えることで力率改善動作を行なう力率改善
手段と、 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、二次側共振コンデンサのキャパシタンス
とによって二次側において形成される二次側共振回路
と、 上記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、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で、
二次側直流出力電圧に対する定電圧制御を行うように構
成された定電圧制御手段と、 を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
1. A rectifying / smoothing means for rectifying an inputted commercial AC power supply, dividing a smoothed voltage obtained between both ends of two series-connected smoothing capacitors, and outputting first and second DC input voltages. An insulating converter transformer provided with a gap so as to obtain a required coupling coefficient that is loosely coupled, and provided to transmit a primary output to a secondary side; and the first and second DC input voltages. First and second switching means, each of which is intermittently output by a switching element to output to the primary winding of the insulating converter transformer, and at least a leakage inductance component including the primary winding of the insulating converter transformer. And the capacitance of the primary side parallel resonance capacitor, and controls the operation of the first and second switching means in a voltage resonance type. A magnetic coupling transformer that magnetically couples a primary winding connected to the primary winding, a first winding connected to the primary winding, a second winding inserted into the rectifying current path, and a magnetic coupling transformer inserted into the rectifying current path A power factor improving means for performing a power factor improving operation by including at least a switching element; a leakage inductance component of a secondary winding of the insulating converter transformer; and a capacitance of a secondary side resonance capacitor, formed on a secondary side. A secondary-side resonance circuit, which is formed including the secondary-side resonance circuit, receives an alternating voltage obtained in a secondary winding of the insulated converter transformer, performs a rectification operation, and performs a secondary-side DC output. DC output voltage generating means configured to generate a voltage; and variably controlling a switching frequency of the switching means according to a level of the secondary DC output voltage. And
A switching power supply circuit comprising: constant voltage control means configured to perform constant voltage control on a secondary-side DC output voltage.
【請求項2】 上記磁気結合トランスは、上記第2巻線
が上記第1巻線よりも大きな所定のインダクタンスを有
して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 switching power supply circuit according to claim 1, wherein in the magnetic coupling transformer, the second winding has a predetermined inductance larger than that of the first winding. .
【請求項3】 上記磁気結合トランスの上記第1巻線と
上記第2巻線のインダクタンス値の各々について所要の
値が得られるように、上記第1巻線と上記第2巻線の巻
数比が変更設定可能と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. A turns ratio between the first winding and the second winding so that a required value is obtained for each of the inductance values of the first winding and the second winding of the magnetic coupling transformer. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching power supply can be changed and set.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013544067A (en) * 2010-11-09 2013-12-09 ウン パク,チャン Magnetic energy transfer element for canceling electrical noise and power supply device

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