JP2002027747A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP2002027747A
JP2002027747A JP2000213389A JP2000213389A JP2002027747A JP 2002027747 A JP2002027747 A JP 2002027747A JP 2000213389 A JP2000213389 A JP 2000213389A JP 2000213389 A JP2000213389 A JP 2000213389A JP 2002027747 A JP2002027747 A JP 2002027747A
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power factor
switching
resonance
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JP2000213389A
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Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a power factor and AC/DC conversion efficiency. SOLUTION: In a switching power supply circuit provided with a power factor improving circuit for a compound resonance converter, voltage resonant pulse voltages generated in a primary side voltage resonance converter are divided by two couples of parallel resonance capacitors, and voltage feedback is performed to a power factor improving rectifier means through capacitance coupling. Consequently, a power factor is improved up to, e.g. about 0.9 and simultaneously improvement of AC/DC conversion efficiency and reduction of ripple component of a DC output voltage are realized. A charging current to a filter means is divided by a first rectifier circuit and a second rectifier circuit, so that the operation range of zero voltage switching is not narrowed when the power factor is improved.

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、力率改善機能を備
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 improving function.

【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8〜図11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
における力率改善回路の各種の例を示す回路図である。
なお、図9、図10、図11は、力率改善回路の部分の
みを示し、他の部分は図8と同様としている。図8はコ
ンデンサ分圧方式の静電容量結合形の力率改善回路20
aの回路例、図9はコンデンサ分圧方式の磁気結合形の
力率改善回路20bの回路例、図10は三次巻線方式の
磁気結合形の力率改善回路20cの回路例、図11は三
次巻線方式のダイオード結合形の力率改善回路20dの
回路例を、それぞれ示している。
FIGS. 8 to 11 are circuit diagrams showing various examples of a power factor improving circuit in a switching power supply circuit constructed based on the invention previously filed by the present applicant.
9, 10, and 11 show only the power factor correction circuit portion, and the other portions are the same as those in FIG. 8. FIG. 8 shows a power factor improving circuit 20 of a capacitive coupling type of a capacitor voltage dividing system.
9 is a circuit example of a magnetic coupling type power factor improvement circuit 20b of a capacitor voltage dividing type, FIG. 10 is a circuit example of a magnetic coupling type power factor improvement circuit 20c of a tertiary winding type, and FIG. Circuit examples of a tertiary winding type diode-coupled power factor correction circuit 20d are shown.

【0004】まず図8によりスイッチング電源回路の全
体の回路例を説明する。この電源回路は自励式による電
圧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20aが設けられた構成とされてい
る。
First, an example of the entire switching power supply circuit will be described with reference to FIG. This power supply circuit has a configuration in which a power factor improving circuit 20a for improving a power factor is provided for a self-excited voltage resonance type switching converter.

【0005】この図に示す電源回路においては、商用交
流電源ACに対してラインフィルタトランスLFTとア
クロスコンデンサCLが設けられている。また商用交流
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。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の両端には整流平滑電
圧Eiが得られることになる。
In the power supply circuit shown in FIG. 1, a line filter transformer LFT and an across capacitor CL are provided for a commercial AC power supply AC. Further, a bridge rectifier circuit Di for performing full-wave rectification of the commercial AC power supply AC is provided. The rectified output rectified by the bridge rectification circuit Di is passed through the power factor correction circuit 20 to the smoothing capacitor Ci.
And a rectified smoothed voltage Ei is obtained across the smoothing capacitor Ci.

【0006】力率改善回路20aの構成については後述
し、先ず電圧共振形コンバータの構成について説明す
る。ここでの電圧共振形コンバータは、1石のスイッチ
ング素子Q1 を備えた自励式の構成を採っている。
The configuration of the power factor improving circuit 20a will be described later, and first, the configuration of the voltage resonance type converter will be described. Here, the voltage resonance type converter employs a self-excited configuration including one switching element Q1.

【0007】スイッチング素子Q1 のベースは、起動抵
抗RS 及びベース電流制限抵抗RBを介して平滑コンデ
ンサCi(整流平滑電圧Ei)の正極側に接続されて、
起動時のベース電流が整流平滑ラインから得られるよう
にしている。また、スイッチング素子Q1 のベースと一
次側アース間には駆動巻線NB,共振コンデンサCB,ベ
ース電流制限抵抗RB の直列接続回路よりなる自励発振
駆動用の共振回路(自励発振駆動回路)が接続される。
また、スイッチング素子Q1 のベースと平滑コンデンサ
Ciの負極(1次側アース)間に挿入されるクランプダ
イオードDD により、スイッチング素子Q1 のオフ時に
流れるクランプ電流の経路を形成するようにされてい
る。スイッチング素子Q1 のコレクタは、一次巻線N1
−検出巻線NDの直列接続を介して平滑コンデンサCi
の正極端子と接続される。エミッタは一次側アースに接
地される。
[0007] The base of the switching element Q1 is connected to the positive electrode of a smoothing capacitor Ci (rectified smoothing voltage Ei) via a starting resistor RS and a base current limiting resistor RB.
The base current at the time of starting is obtained from the rectifying and smoothing line. A self-excited oscillation driving resonance circuit (self-excited oscillation drive circuit) including a series connection circuit of a drive winding NB, a resonance capacitor CB, and a base current limiting resistor RB is provided between the base of the switching element Q1 and the primary side ground. Connected.
The clamp diode DD inserted between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary ground) of the smoothing capacitor Ci forms a path for a clamp current flowing when the switching element Q1 is off. The collector of the switching element Q1 is connected to the primary winding N1.
A smoothing capacitor Ci through a series connection of the detection windings ND
Is connected to the positive electrode terminal. The emitter is grounded to the primary side ground.

【0008】また、上記スイッチング素子Q1 のコレク
タに対しては、並列共振コンデンサCrが接続されてい
る。この並列共振コンデンサCrは、自身のキャパシタ
ンスと、後述する絶縁コンバータトランスPITの一次
巻線N1側のリーケージインダクタンスL1とにより電圧
共振形コンバータの一次側並列共振回路を形成する。そ
して、スイッチング素子Q1 のオフ時には、この並列共
振回路の作用によって共振コンデンサCrの両端電圧
は、実際には正弦波状のパルス波形となって電圧共振形
の動作が得られるようになっている。
A parallel resonance capacitor Cr is connected to the collector of the switching element Q1. The parallel resonance capacitor Cr forms a primary parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter by its own capacitance and a leakage inductance L1 on the primary winding N1 side of the insulating converter transformer PIT described later. When the switching element Q1 is turned off, the operation of the parallel resonance circuit causes the voltage across the resonance capacitor Cr to be actually a sinusoidal pulse waveform, thereby obtaining a voltage resonance type operation.

【0009】直交型制御トランスPRTは、検出巻線N
D,駆動巻線NB,及び制御巻線NCが巻装された可飽和
リアクトルである。この直交型トランスPRTは、スイ
ッチング素子Q1を駆動すると共に、定電圧制御のため
に設けられる。この直交型制御トランスPRTの構造と
しては、4本の磁脚を有する2つのダブルコの字型コア
の互いの磁脚の端部を接合するようにして立体型コアを
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NBを
巻装し、更に制御巻線NCを、上記検出巻線ND,駆動巻
線NBに対して直交する方向に巻装して構成される。
The orthogonal control transformer PRT has a detection winding N
D is a saturable reactor on which a drive winding NB and a control winding NC are wound. The orthogonal transformer PRT drives the switching element Q1 and is provided for constant voltage control. As the structure of the orthogonal control transformer PRT, a three-dimensional core is formed by joining the ends of the two magnetic legs of two double U-shaped cores having four magnetic legs. Then, the detection winding ND and the drive winding NB are wound around the predetermined two magnetic legs of the three-dimensional core in the same winding direction, and the control winding NC is further connected to the detection winding ND, It is configured by being wound in a direction orthogonal to the drive winding NB.

【0010】この場合、直交型制御トランスPRT(周
波数可変手段)の検出巻線NDは、後述する、絶縁コン
バータトランスPITの一次巻線N1と直列に接続され
ていることで、スイッチング素子Q1のスイッチング出
力は、一次巻線N1を介して検出巻線NDに伝達される。
直交型制御トランスPRTにおいては、検出巻線NDに
得られたスイッチング出力がトランス結合を介して駆動
巻線NBに励起されることで、駆動巻線NBにはドライブ
電圧としての交番電圧が発生する。このドライブ電圧
は、自励発振駆動回路を形成する直列共振回路(NB,
CB)からベース電流制限抵抗RBを介して、ドライブ電
流としてスイッチング素子Q1のベースに出力される。
これにより、スイッチング素子Q1は、直列共振回路
(NB,CB)の共振周波数により決定されるスイッチン
グ周波数でスイッチング動作を行うことになる。
In this case, the detection winding ND of the orthogonal control transformer PRT (frequency variable means) is connected in series with a primary winding N1 of an insulation converter transformer PIT, which will be described later, so that the switching of the switching element Q1 is performed. The output is transmitted to the detection winding ND via the primary winding N1.
In the orthogonal control transformer PRT, the switching output obtained on the detection winding ND is excited by the drive winding NB via the transformer coupling, so that an alternating voltage as a drive voltage is generated on the drive winding NB. . This drive voltage is applied to a series resonance circuit (NB,
CB) is output to the base of the switching element Q1 as a drive current via the base current limiting resistor RB.
As a result, the switching element Q1 performs a switching operation at a switching frequency determined by the resonance frequency of the series resonance circuit (NB, CB).

【0011】絶縁コンバ−タトランスPITの一次巻線
N1の一端は、スイッチング素子Q1のコレクタと接続さ
れ、他端側は平滑コンデンサCiの正極(整流平滑電圧
Ei)と接続されている。
One end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected to the positive electrode (rectified smoothing voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci.

【0012】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 insulated 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.

【0013】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”.

【0014】この場合、上記ようにして形成される二次
側の並列共振回路に対しては、整流ダイオードDO1及び
平滑コンデンサCO1を図のように接続することで、半波
整流回路が設けられ、直流出力電圧EO1を生成する。な
お、直流出力電圧EO1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て、スイッチング素子Q1のス
イッチングのための共振周波数を制御することで、定電
圧制御を行う。
In this case, a half-wave rectification circuit is provided for the secondary parallel resonance circuit formed as described above by connecting a rectifier diode DO1 and a smoothing capacitor CO1 as shown in the figure. A DC output voltage EO1 is generated. The DC output voltage EO1 is 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 to control the resonance frequency for switching of the switching element Q1, thereby performing constant voltage control.

【0015】すなわち制御回路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NBのイン
ダクタンスLBを可変制御する。これにより、駆動巻線
NBのインダクタンスLBを含んで形成されるスイッチン
グ素子Q1のための自励発振駆動回路内の直列共振回路
の共振条件が変化する。これは、スイッチング素子Q1
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。
That is, 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 providing the orthogonal control transformer PRT with a control signal. The inductance LB of the wound drive winding NB is variably controlled. Thereby, the resonance condition of the series resonance circuit in the self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q1 formed including the inductance LB of the drive winding NB changes. This is the switching element Q1
This operation has the effect of stabilizing the secondary-side DC output voltage.

【0016】力率改善回路20a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、チョークコイルLs−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。フィル
タコンデンサCNはチョークコイルLs−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
れることで、チョークコイルLs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 20a, a choke coil Ls and a high-speed recovery type diode D1 are inserted in series between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The filter capacitor CN is provided in parallel with the series connection circuit of the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D1, thereby forming a normal mode low-pass filter together with the choke coil Ls.

【0017】また、並列共振コンデンサC10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 並列共振コン
デンサC10は例えばチョークコイルLs等と共に直列共
振回路を形成するようにされる。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。また、力率改善回路20aに対し
ては、チョークコイルLsと、高速リカバリ型ダイオー
ドD1のアノードと、並列共振コンデンサC10との接続
点に対して、上述した並列共振コンデンサCrが接続さ
れて、一次側並列共振回路に得られるスイッチング出力
(電圧共振パルス電圧)が帰還されるようにしている。
即ちこの図に示す力率改善回路20aの構成では、一次
側並列共振回路に得られるスイッチング出力を並列共振
コンデンサCrの静電容量結合を介して、整流電流経路
に帰還している。そして、上述したように一次側の電圧
共振形コンバータの一次側並列共振回路を形成する並列
共振コンデンサCrは、力率改善回路20aの高速リカ
バリ型ダイオードD1のアノードに接続されているた
め、並列共振コンデンサCrと並列共振コンデンサC10
が直列接続された状態となり、つまり並列共振コンデン
サCrの両端電圧としてあらわれる電圧共振パルス電圧
が、並列共振コンデンサCrと並列共振コンデンサC10
の静電容量比によって分圧される。そして高速リカバリ
型ダイオードD1と並列接続されている並列共振コンデ
ンサC10を介して、平滑コンデンサCiに電圧帰還され
る電圧帰還方式としての回路系が形成されている。
The parallel resonance capacitor C10 is provided in parallel with the high speed recovery type diode D1. Although a detailed description is omitted here, for example, the parallel resonance capacitor C10 forms a series resonance circuit together with, for example, the choke coil Ls. This has the effect of suppressing an increase in the rectified smoothed voltage Ei when the load is reduced. In the power factor improving circuit 20a, the above-described parallel resonance capacitor Cr is connected to a connection point between the choke coil Ls, the anode of the high-speed recovery type diode D1, and the parallel resonance capacitor C10, so that the primary The switching output (voltage resonance pulse voltage) obtained in the side parallel resonance circuit is fed back.
That is, in the configuration of the power factor improvement circuit 20a shown in this figure, the switching output obtained in the primary side parallel resonance circuit is fed back to the rectification current path via the capacitive coupling of the parallel resonance capacitor Cr. As described above, the parallel resonance capacitor Cr forming the primary side parallel resonance circuit of the primary side voltage resonance type converter is connected to the anode of the high-speed recovery type diode D1 of the power factor correction circuit 20a. Capacitor Cr and parallel resonance capacitor C10
Are connected in series, that is, the voltage resonance pulse voltage that appears as the voltage across the parallel resonance capacitor Cr is changed between the parallel resonance capacitor Cr and the parallel resonance capacitor C10.
Is divided by the capacitance ratio of. Then, a circuit system is formed as a voltage feedback system in which a voltage is fed back to the smoothing capacitor Ci via a parallel resonance capacitor C10 connected in parallel with the high-speed recovery type diode D1.

【0018】この回路構成により、例えば1次側電圧共
振パルス電圧Vcp=600Vを一次側並列共振コンデン
サCr、C10で3:1程度に分圧して150Vの高周波
の正弦波形のパルス電圧を電圧帰還している。交流入力
電圧VACの正負のピーク近辺の時間では高速リカバリ型
ダイオードD1は導通し、急峻なパルス充電電流が交流
入力電源ACから平滑コンデンサCiを充電する。交流
入力電圧VACの正負のピーク近辺以外の時間では高速リ
カバリ型ダイオードD1は電圧帰還されているパルス電
圧によってスイッチング動作を繰り返し、高速リカバリ
型ダイオードD1のオフ時は並列共振コンデンサCrと
インダクタンスLSとコンデンサCNによる並列共振電流
が流れ、高速リカバリ型ダイオードD1のオン時には、
交流入力電源ACからインダクタンスLSを介して高周
波の充電電流が平滑コンデンサCiに流れる。この動作
によって交流入力電流IACの導通角が拡大し力率改善が
可能となる。
With this circuit configuration, for example, the primary-side voltage resonance pulse voltage Vcp = 600V is divided into about 3: 1 by the primary-side parallel resonance capacitors Cr and C10, and a 150V high-frequency sinusoidal pulse voltage is fed back. ing. At a time near the positive and negative peaks of the AC input voltage VAC, the fast recovery type diode D1 conducts, and a steep pulse charging current charges the smoothing capacitor Ci from the AC input power supply AC. At times other than around the positive and negative peaks of the AC input voltage VAC, the high speed recovery type diode D1 repeats the switching operation by the pulse voltage which is fed back, and when the high speed recovery type diode D1 is off, the parallel resonance capacitor Cr, the inductance LS and the capacitor When a parallel resonance current flows by C N and the fast recovery type diode D1 is on,
A high-frequency charging current flows from the AC input power supply AC to the smoothing capacitor Ci via the inductance LS. With this operation, the conduction angle of the AC input current IAC is increased, and the power factor can be improved.

【0019】図9は、図8と同じくコンデンサ分圧方式
であるが、磁気結合形の力率改善回路20bを示してい
る。力率改善回路20b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、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−チョークコ
イルLsの直列接続回路に対して並列に設けられること
で、チョークコイルLs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。
FIG. 9 shows a magnetic coupling type power factor improving circuit 20b which employs the capacitor voltage dividing system as in FIG. In the power factor correction circuit 20b, a high-speed recovery type diode D1-choke coil Ls is inserted in series between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The filter capacitor CN is provided in parallel with the series connection circuit of the high-speed recovery type diode D1 and the choke coil Ls, thereby forming a normal mode low-pass filter together with the choke coil Ls.

【0020】また、並列共振コンデンサC10は、チョー
クコイルLsに対して並列に設けられ、チョークコイル
Lsと共に並列共振回路を形成する。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。また、力率改善回路20b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と、並列共振コンデンサC10との接続点に対
して、並列共振コンデンサCrが接続されて、一次側並
列共振回路に得られるスイッチング出力(電圧共振パル
ス電圧)が帰還されるようにしている。
The parallel resonance capacitor C10 is provided in parallel with the choke coil Ls, and forms a parallel resonance circuit with the choke coil Ls. This has the effect of suppressing an increase in the rectified smoothed voltage Ei when the load is reduced. Also, for the power factor improvement circuit 20b,
The parallel resonance capacitor Cr is connected to the connection point of the cathode of the high-speed recovery type diode D1, the choke coil Ls, and the parallel resonance capacitor C10, and the switching output (voltage resonance pulse voltage) obtained in the primary side parallel resonance circuit is obtained. ) To be returned.

【0021】即ちこの図に示す力率改善回路20bの構
成では、一次側並列共振回路に得られるスイッチング出
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
している。そして、図8の場合と同様に、並列共振コン
デンサCrと並列共振コンデンサC10が直列接続される
ことで、電圧共振パルス電圧が、並列共振コンデンサC
r、C10の静電容量比によって分圧されて電圧帰還され
る電圧帰還方式としての回路系が形成されている。
That is, in the configuration of the power factor improvement circuit 20b shown in FIG. 2, the switching output obtained in the primary side parallel resonance circuit is supplied to the rectified current via the inductive reactance (magnetic coupling) assumed to be included in the choke coil Ls itself. Returning to the route. 8, the parallel resonance capacitor Cr and the parallel resonance capacitor C10 are connected in series, so that the voltage resonance pulse voltage is reduced by the parallel resonance capacitor C10.
A circuit system is formed as a voltage feedback system in which the voltage is divided and fed back by the capacitance ratio of r and C10.

【0022】この場合、交流入力電圧VACの正負のピー
ク近辺の時間では高速リカバリ型ダイオードD1は導通
し、急峻なパルス充電電流が交流入力電源ACから平滑
コンデンサCiを充電する。交流入力電圧VACが低くな
ると高速リカバリ型ダイオードD1はオフとなり、並列
共振コンデンサCr、C10によって分圧された1次側電
圧共振パルス電圧はチョークコイルLsと並列共振コン
デンサC10の並列共振回路によって電圧共振が生じる。
この電圧共振によって高速リカバリ型ダイオードD1の
カソードの電位V2には正弦波状のパルス電圧が重畳
し、高速リカバリ型ダイオードD1のアノード電位V1
との電位差によって、高速リカバリ型ダイオードD1は
スイッチング動作を繰り返す。そして高速リカバリ型ダ
イオードD1のオン時にコンデンサCNから平滑コンデ
ンサCiへの充電電流が流れる。この動作によって交流
入力電流IACの導通角が拡大し、力率改善が図られる。
In this case, the fast recovery type diode D1 conducts during the time near the positive and negative peaks of the AC input voltage VAC, and a steep pulse charging current charges the smoothing capacitor Ci from the AC input power supply AC. When the AC input voltage VAC becomes low, the high speed recovery type diode D1 is turned off, and the primary side voltage resonance pulse voltage divided by the parallel resonance capacitors Cr and C10 is subjected to voltage resonance by the parallel resonance circuit of the choke coil Ls and the parallel resonance capacitor C10. Occurs.
Due to this voltage resonance, a sine-wave pulse voltage is superimposed on the potential V2 of the cathode of the high-speed recovery diode D1, and the anode potential V1 of the high-speed recovery diode D1 is superimposed.
, The high-speed recovery type diode D1 repeats the switching operation. When the high-speed recovery type diode D1 is turned on, a charging current flows from the capacitor CN to the smoothing capacitor Ci. With this operation, the conduction angle of the AC input current IAC is increased, and the power factor is improved.

【0023】図10は三次巻線方式の磁気結合形の力率
改善回路20cの回路例である。力率改善回路20c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、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、チョークコイルL
s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。
FIG. 10 is a circuit example of a tertiary winding type magnetic coupling type power factor improving circuit 20c. In the power factor correction circuit 20c, a high-speed recovery type diode D1 and a choke coil LS are connected in series and inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The filter capacitor CN is inserted between the anode side of the high-speed recovery type diode D1 and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, so that the choke coil L
A normal mode low-pass filter is formed together with s.

【0024】また、力率改善回路20c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、絶縁コンバータトランスPI
Tの三次巻線N3が直列共振コンデンサC3を介して接
続されているが、これにより、一次側並列共振回路に得
られるスイッチング出力電圧(電圧共振パルス電圧)が
帰還されるようにしている。即ち、絶縁コンバータトラ
ンスPITの1次巻線N1を巻き上げた三次巻線N3を
形成して、負パルスの電圧共振パルス電圧を発生し、直
列共振コンデンサC3を介して磁気結合形の力率改善回
路20cに電圧帰還する。
For the power factor correction circuit 20c, the insulation converter transformer PI is connected to the connection point between the cathode of the high-speed recovery type diode D1 and the choke coil LS.
The tertiary winding N3 of T is connected via the series resonance capacitor C3, so that the switching output voltage (voltage resonance pulse voltage) obtained in the primary side parallel resonance circuit is fed back. That is, a tertiary winding N3 is formed by winding up the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT to generate a negative-pulse voltage resonance pulse voltage, and a magnetic coupling type power factor improvement circuit is connected via the series resonance capacitor C3. The voltage is fed back to 20c.

【0025】この方式では三次巻線N3に発生するパル
ス電圧は、直列共振コンデンサC3とチョークコイルL
sの直列共振回路によって電圧共振が生じる。この電圧
共振によって交流入力電圧VACが高い時に高速リカバリ
型ダイオードD1はスイッチング動作し、高速リカバリ
型ダイオードD1がオンの時にコンデンサCNから平滑
コンデンサCiへの充電電流が流れ、交流入力電流IAC
の導通角が拡大して力率改善が図られる。交流入力電圧
VACが低い時は電圧V1<V2であり、高速リカバリ型
ダイオードD1はオフ状態となって、平滑コンデンサC
iへの充電電流は流れない。
In this method, the pulse voltage generated in the tertiary winding N3 is determined by the series resonance capacitor C3 and the choke coil L
Voltage resonance occurs due to the series resonance circuit of s. Due to this voltage resonance, when the AC input voltage VAC is high, the high-speed recovery type diode D1 performs a switching operation. When the high-speed recovery type diode D1 is on, a charging current flows from the capacitor CN to the smoothing capacitor Ci, and the AC input current IAC
And the power factor is improved. When the AC input voltage VAC is low, the voltage V1 <V2, and the fast recovery type diode D1 is turned off, and the smoothing capacitor C
No charging current flows to i.

【0026】図11は三次巻線方式のダイオード結合形
の力率改善回路20dの回路例である。力率改善回路2
0d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、 チョー
クコイルLS −ショットキーダイオードD1sが直列接
続されて挿入される。フィルタコンデンサCN はチョー
クコイルLS −ショットキーダイオードD1sの直列接
続に対して並列に挿入されることで、チョークコイルL
s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。
FIG. 11 shows an example of a tertiary winding type diode-coupled power factor correction circuit 20d. Power factor improvement circuit 2
At 0d, the choke coil LS and the Schottky diode D1s are inserted in series between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The filter capacitor CN is inserted in parallel with the series connection of the choke coil LS and the Schottky diode D1s, so that the choke coil L
A normal mode low-pass filter is formed together with s.

【0027】また、力率改善回路20dに対しては、シ
ョットキーダイオードD1sのアノードとチョークコイ
ルLSの接続点に対して、絶縁コンバータトランスPI
Tの三次巻線N3が直列共振コンデンサC3を介して接
続されているが、これにより、一次側並列共振回路に得
られるスイッチング出力電圧(電圧共振パルス電圧)が
帰還されるようにしている。
For the power factor improving circuit 20d, an insulation converter transformer PI is connected to a connection point between the anode of the Schottky diode D1s and the choke coil LS.
The tertiary winding N3 of T is connected via the series resonance capacitor C3, so that the switching output voltage (voltage resonance pulse voltage) obtained in the primary side parallel resonance circuit is fed back.

【0028】この場合、交流入力電圧VACの絶対値がピ
ーク時近辺でショットキーダイオードD1sが導通し、
交流入力電源ACから平滑コンデンサCiへの充電流流
I1がチョークコイルLs、ショットキーダイオードD
1sを介して流れるが、同時に3次巻線N3の電圧共振
パルス電圧は直列共振コンデンサC3とショットキーダ
イオードD1sの直列回路に帰還され、ショットキーダ
イオードD1sをスイッチング動作することによって交
流入力電流IACの導通角が拡大して力率改善機能が実現
する。交流入力電圧VACの絶対値が低くなるとショット
キーダイオードD1sは非導通となり3次巻線N3の電
圧共振パルス電圧は直列共振コンデンサC3とチョーク
コイルLsとフィルタコンデンサCNの直列回路で直列
共振回路を構成する。
In this case, when the absolute value of the AC input voltage VAC is near the peak, the Schottky diode D1s conducts,
The charging flow I1 from the AC input power supply AC to the smoothing capacitor Ci is a choke coil Ls and a Schottky diode D
1s, but at the same time, the voltage resonance pulse voltage of the tertiary winding N3 is fed back to the series circuit of the series resonance capacitor C3 and the Schottky diode D1s, and by switching the Schottky diode D1s, the AC input current IAC is reduced. The conduction angle is increased and the power factor improving function is realized. When the absolute value of the AC input voltage VAC decreases, the Schottky diode D1s becomes non-conductive, and the voltage resonance pulse voltage of the tertiary winding N3 forms a series resonance circuit by the series circuit of the series resonance capacitor C3, the choke coil Ls, and the filter capacitor CN. I do.

【0029】以上のように4つの回路例を示したが、こ
れらの中でAC/DC電力変換効率(ηAC/DC)が最も
高いのは図11の構成であり、この場合のAC/DC電
力変換効率(ηAC/DC)及び力率PFの特性を図12,
図13に示す。図12は負荷電力Po=200W〜40
W時の、力率PFとAC/DC電力変換効率
(ηAC/DC)の変化特性であり、図13は 交流入力電
圧VAC=80V〜260V時の力率PFとAC/DC電
力変換効率(ηAC/DC)の変化特性である。
As described above, four circuit examples are shown. Among them, the configuration having the highest AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) is shown in FIG. The characteristics of power conversion efficiency (η AC / DC ) and power factor PF are shown in FIG.
As shown in FIG. FIG. 12 shows load power Po = 200 W to 40
FIG. 13 shows a change characteristic of the power factor PF and the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) at the time of W. FIG. 13 shows the power factor PF and the AC / DC power conversion efficiency at the time of AC input voltage VAC = 80 V to 260 V. η AC / DC ).

【0030】これらの図からわかるように、力率PFは
0.7以上を維持でき、また90%以上のAC/DC電
力変換効率(ηAC/DC)を広範囲で実現できる。
As can be seen from these figures, the power factor PF can be maintained at 0.7 or more, and an AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) of 90% or more can be realized in a wide range.

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような先行技術としての力率改善回路20a〜20dを
備えたスイッチング電源回路には次のような問題があっ
た。
However, the switching power supply circuit provided with the power factor correction circuits 20a to 20d as the prior art as described above has the following problems.

【0032】まず、最大負荷電力の状態において力率改
善回路20への電圧帰還量を増加して力率を0.8以上
に向上させようとすると、一次側電圧共振コンバータの
安定動作条件である零電圧スイッチング動作しない領域
が拡大するために、力率を0.8以上に向上させること
が不可能であった。
First, when the amount of voltage feedback to the power factor improvement circuit 20 is increased to increase the power factor to 0.8 or more in the state of the maximum load power, a stable operation condition of the primary side voltage resonance converter is obtained. Since the region where the zero voltage switching operation is not performed is expanded, it is impossible to improve the power factor to 0.8 or more.

【0033】例えば上記図11の回路例の場合の各部の
動作波形を図14に示すが、交流入力電圧VACの正負の
ピーク値近辺では、インダクタンスLsとショットキー
ダイオードD1sからの電流と、3次巻線N3と直列共
振コンデンサC3の直列共振電流が重畳して流れるた
め、平滑コンデンサCiへの電流I1として過大な充電
電流が流れていた。即ち電流ID1、ILS、IC3、I1は
図14(d)(f)(h)(i)に示すような動作波形
となる。このため、3次巻線N3の巻線数を増加して電
圧帰還量を増やし、力率PFを向上させようとすると、
一次側電圧共振コンバータのスイッチング素子Q1の安
定動作条件である零電圧スイッチングの動作範囲が狭く
なり、交流入力電圧VACや付加電力Poの変動に対して
不安定な動作モードとなる。従って力率を0.8以上に
向上させることができないとされていた。
For example, FIG. 14 shows the operation waveforms of the respective parts in the case of the circuit example shown in FIG. 11. In the vicinity of the positive and negative peak values of the AC input voltage VAC, the inductance Ls, the current from the Schottky diode D1s, Since the series resonance current of the winding N3 and the series resonance capacitor C3 is superimposed and flows, an excessive charging current flows as the current I1 to the smoothing capacitor Ci. That is, the currents ID1, ILS, IC3 and I1 have operation waveforms as shown in FIGS. 14 (d) (f) (h) (i). Therefore, if the number of turns of the tertiary winding N3 is increased to increase the amount of voltage feedback and improve the power factor PF,
The operating range of zero voltage switching, which is a stable operation condition of the switching element Q1 of the primary side voltage resonance converter, becomes narrow, and the operation mode becomes unstable with respect to fluctuations of the AC input voltage VAC and the additional power Po. Therefore, the power factor cannot be improved to 0.8 or more.

【0034】力率改善回路20a、20b、20cの場
合も、並列共振コンデンサCr、C10の分圧比や3次巻
線の巻数を変えることで、電圧帰還量を増やして力率を
向上させようとすると、交流入力電圧VACの正負のピー
ク値近辺で高速リカバリ型ダイオードD1に過大な電流
が流れ、同様に零電圧スイッチングの動作範囲が狭くな
り、従って力率を0.8以上に向上させることができな
かった。
In the case of the power factor improvement circuits 20a, 20b, and 20c, the voltage factor is increased by changing the voltage division ratio of the parallel resonance capacitors Cr and C10 and the number of turns of the tertiary winding to improve the power factor. Then, an excessive current flows through the high-speed recovery type diode D1 in the vicinity of the positive and negative peak values of the AC input voltage VAC, and similarly, the operating range of the zero voltage switching is narrowed, and therefore, the power factor can be improved to 0.8 or more. could not.

【0035】また、力率改善前と、力率を0.8程度に
向上させた場合のAC/DC電力変換効率を比較する
と、例えば上記図11の例の場合は、力率改善前より
0.3%程度向上しているが、高価な大容量ショットキ
ーダイオードD1sが必要となる。なお最大負荷電力が
200W以上、交流入力電圧VACが100V系の場合、
ブリッジ整流ダイオードによる全波整流方式によればA
C/DC電力変換効率は92%程度が限界となってい
た。
Further, comparing the AC / DC power conversion efficiency before the power factor is improved and the AC / DC power conversion efficiency when the power factor is increased to about 0.8, for example, in the example of FIG. Although it is improved by about 3%, an expensive large-capacity Schottky diode D1s is required. When the maximum load power is 200 W or more and the AC input voltage VAC is 100 V,
According to the full-wave rectification method using a bridge rectifier diode, A
The limit of the C / DC power conversion efficiency was about 92%.

【0036】また、最大負荷電力が200W以上、交流
入力電圧VACが100V系の場合、ブリッジ整流ダイオ
ードによる全波整流方式によれば、高速リカバリ型ダイ
オードD1(又はショットキーダイオードD1s)とス
イッチング素子(トランジスタ)Q1に流れる電流が大
きいため、半導体の損失が大きく、発熱が大きいものと
なる。このため高速リカバリ型ダイオードD1(又はシ
ョットキーダイオードD1s)及びスイッチング素子Q
1としてのトランジスタには放熱板が必要となる。また
直流出力電圧Eiの商用電源周期のリップル電圧は力率
改善前と比較してほぼ同等であるため、直流入力電圧平
滑用の平滑コンデンサCi、或いは直流出力電圧平滑用
の平滑コンデンサC01の静電容量の低下は不可能であ
り、小型化ができない。これらのことから、コストダウ
ンや小型化に不利である。
When the maximum load power is 200 W or more and the AC input voltage VAC is 100 V, according to the full-wave rectification method using the bridge rectifier diode, the high-speed recovery type diode D1 (or Schottky diode D1s) and the switching element ( Since the current flowing through the transistor (Q1) is large, the loss of the semiconductor is large and the heat generation is large. Therefore, the fast recovery type diode D1 (or Schottky diode D1s) and the switching element Q
A heat sink is required for the transistor 1. Further, since the ripple voltage of the DC output voltage Ei in the commercial power supply cycle is almost equal to that before the power factor improvement, the electrostatic capacitance of the smoothing capacitor Ci for smoothing the DC input voltage or the smoothing capacitor C01 for smoothing the DC output voltage. The capacity cannot be reduced, and the size cannot be reduced. For these reasons, it is disadvantageous for cost reduction and miniaturization.

【0037】[0037]

【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。即ち、整流電流を直列接続された2組の平滑コン
デンサにより平滑して倍電圧直流入力電圧を出力する平
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、上記倍
電圧直流入力電圧を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、交流電源を整流し、整流電
流を上記平滑手段に供給するとともに、上記一次側共振
回路で得られるスイッチング出力電圧が静電容量結合形
で帰還され、この帰還されたスイッチング出力電圧に基
づいて整流電流を断続することにより力率を改善する力
率改善整流手段と、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、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、を備えてスイッチング電源回路を
構成する。
In view of the above-mentioned problems, the present invention is configured as a switching power supply circuit as follows. That is, a gap is formed between the smoothing means for smoothing the rectified current by two sets of smoothing capacitors connected in series and outputting a doubled DC input voltage, and a gap is formed so as to obtain a required coupling coefficient which is loosely coupled. An insulating converter transformer provided for transmitting the side output to the secondary side, and switching means adapted to intermittently output the doubled voltage DC input voltage by a switching element and to output to the primary winding of the insulating converter transformer, A primary-side resonance circuit formed by at least a leakage inductance component including a primary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a primary-side parallel resonance capacitor and making the operation of the switching means a voltage resonance type, and rectifying an AC power supply. A switch that supplies a rectified current to the smoothing means and is obtained by the primary-side resonance circuit. Power-factor improvement rectifier for improving the power factor by intermittently commutating a rectified current based on the returned switching output voltage, and a secondary winding of the insulating converter transformer. A secondary resonance circuit formed on the secondary side by the leakage inductance component of the wire and the capacitance of the secondary side resonance capacitor; and a secondary winding of the insulating converter transformer formed including the secondary side resonance circuit. DC voltage generating means configured to input the alternating voltage obtained in step (1) and perform a rectification operation to generate a secondary DC output voltage, and a secondary DC output voltage according to the level of the secondary DC output voltage. And a constant voltage control means configured to perform a constant voltage control on the secondary side DC output voltage to constitute a switching power supply circuit.

【0038】ここで上記力率改善整流手段は、直列接続
された2組の高速リカバリ型ダイオードによる第1の整
流回路と、直列接続された2組の低速リカバリ型ダイオ
ードによる第2の整流回路を備えるとともに、上記2組
の高速リカバリ型ダイオードのそれぞれにコンデンサが
並列に接続され、上記2組の高速リカバリ型ダイオード
の接続点に上記一次側並列共振コンデンサが接続されて
上記スイッチング出力電圧が帰還され、上記2組の高速
リカバリ型ダイオードのそれぞれが、帰還されたスイッ
チング出力電圧に基づいて整流電流を断続することによ
り力率を改善するように構成されているようにする。
Here, the power factor improving rectifier includes a first rectifier circuit composed of two sets of high-speed recovery type diodes connected in series and a second rectifier circuit composed of two sets of low-speed recovery type diodes connected in series. A capacitor is connected in parallel to each of the two sets of fast recovery type diodes, and the primary parallel resonance capacitor is connected to a connection point of the two sets of fast recovery type diodes, and the switching output voltage is fed back. Each of the two sets of fast recovery type diodes is configured to improve the power factor by interrupting the rectified current based on the returned switching output voltage.

【0039】又は上記力率改善整流手段は、直列接続さ
れた2組の高速リカバリ型ダイオードによる整流回路を
備えるとともに、上記2組の高速リカバリ型ダイオード
のそれぞれにコンデンサが並列に接続され、上記2組の
高速リカバリ型ダイオードの接続点に上記一次側並列共
振コンデンサが接続されて上記スイッチング出力電圧が
帰還され、上記2組の高速リカバリ型ダイオードのそれ
ぞれが、帰還されたスイッチング出力電圧に基づいて整
流電流を断続することにより力率を改善するように構成
されているようにする。
Alternatively, the power factor improving rectifier includes a rectifier circuit including two sets of high-speed recovery type diodes connected in series, and a capacitor is connected in parallel to each of the two sets of high-speed recovery type diodes. The primary side parallel resonance capacitor is connected to a connection point of the set of fast recovery type diodes, and the switching output voltage is fed back. Each of the two sets of fast recovery type diodes is rectified based on the returned switching output voltage. The power factor is improved by interrupting the current.

【0040】上記構成によれば、スイッチング周波数制
御方式複合共振形コンバータといわれる電源回路におい
て、一次側電圧共振コンバータに発生する電圧共振パル
ス電圧を並列共振コンデンサ2組で分圧して力率改善整
流手段に静電結合形で電圧帰還することで、力率を例え
ば0.9程度に向上させ、同時にAC/DC変換効率の
向上と直流出力電圧のリップル成分の低下を実現でき
る。特に第1の整流回路と第2の整流回路により、平滑
手段への充電電流が分流されることで、力率を向上させ
ても零電圧スイッチングの動作範囲が狭くなることはな
い。
According to the above configuration, in a power supply circuit called a switching frequency control type composite resonance type converter, a voltage resonance pulse voltage generated in a primary side voltage resonance converter is divided by two sets of parallel resonance capacitors to improve power factor rectification means. As a result, the power factor can be improved to, for example, about 0.9, and at the same time, the AC / DC conversion efficiency can be improved and the ripple component of the DC output voltage can be reduced. In particular, since the charging current to the smoothing means is divided by the first rectifier circuit and the second rectifier circuit, the operating range of the zero-voltage switching is not narrowed even if the power factor is improved.

【0041】[0041]

【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。
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(電圧共振型コンバータ)が設けら
れる。そして、この電圧共振型コンバータに対して力率
改善機能を備えた整流回路、即ち力率改善整流回路10
が備えられるものである。また本例は、負荷電力Po=
200W以上、交流入力電圧VAC=100V系の場合に
好適な回路となる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
On the primary side of the power supply circuit shown in this figure, a voltage resonance type switching converter (voltage resonance type converter) is provided. A rectifier circuit having a power factor improving function for this voltage resonance type converter, that is, a power factor improving rectifier circuit 10
Is provided. In this example, the load power Po =
A circuit suitable for a system of 200 W or more and AC input voltage VAC = 100 V system.

【0042】この図に示す電源回路においては、商用交
流電源ACに対してラインフィルタトランスLFTが設
けられる。交流入力電流IACは力率改善整流回路10に
よって整流され、直列接続された2組の平滑コンデンサ
Ci1,Ci2によって平滑されることで、倍電圧整流
方式により全波整流方式の2倍の整流平滑電圧Eiを得
るようにされている。
In the power supply circuit shown in this figure, a line filter transformer LFT is provided for a commercial AC power supply AC. The AC input current IAC is rectified by the power factor improving rectifier circuit 10 and is smoothed by the two sets of smoothing capacitors Ci1 and Ci2 connected in series. Ei.

【0043】力率改善整流回路10の構成については後
述し、先ず電圧共振形コンバータの構成について説明す
る。ここでの電圧共振形コンバータは、1石のスイッチ
ング素子Q1 を備えた自励式の構成を採っている。この
場合、スイッチング素子Q1には、高耐圧のバイポーラ
トランジスタ(BJT;接合型トランジスタ)が採用さ
れている。例えば耐圧は1500V程度のものとされ
る。
The configuration of the power factor improving rectifier circuit 10 will be described later. First, the configuration of the voltage resonance type converter will be described. Here, the voltage resonance type converter employs a self-excited configuration including one switching element Q1. In this case, a high withstand voltage bipolar transistor (BJT; junction transistor) is employed as the switching element Q1. For example, the withstand voltage is about 1500 V.

【0044】スイッチング素子Q1 のベースは、起動抵
抗RS 及びベース電流制限抵抗RBを介して平滑コンデ
ンサCi1(整流平滑電圧Ei)の正極側に接続され
て、起動時のベース電流が整流平滑ラインから得られる
ようにしている。また、スイッチング素子Q1 のベース
と一次側アース間には駆動巻線NB,共振コンデンサC
B,ベース電流制限抵抗RB の直列接続回路よりなる自
励発振駆動用の共振回路(自励発振駆動回路)が接続さ
れる。また、スイッチング素子Q1 のベースと平滑コン
デンサCi2の負極(1次側アース)間に挿入されるク
ランプダイオードDD により、スイッチング素子Q1の
オフ時に流れるクランプ電流の経路を形成するようにさ
れている。スイッチング素子Q1 のコレクタは、一次巻
線N1−検出巻線NDの直列接続を介して平滑コンデンサ
Ci1の正極端子と接続される。エミッタは一次側アー
スに接地される。
The base of the switching element Q1 is connected to the positive electrode of a smoothing capacitor Ci1 (rectified smoothing voltage Ei) via a starting resistor RS and a base current limiting resistor RB, so that a base current at the time of starting is obtained from a rectifying smoothing line. I am trying to be. A drive winding NB and a resonance capacitor C are provided between the base of the switching element Q1 and the primary side ground.
A self-excited oscillation drive resonance circuit (self-excited oscillation drive circuit) composed of a series connection circuit of B and a base current limiting resistor RB is connected. A clamp diode DD inserted between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary ground) of the smoothing capacitor Ci2 forms a path for a clamp current flowing when the switching element Q1 is turned off. The collector of the switching element Q1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 via a series connection of the primary winding N1 and the detection winding ND. The emitter is grounded to the primary side ground.

【0045】また、上記スイッチング素子Q1 のコレク
タに対しては、並列共振コンデンサCrが接続されてい
る。この並列共振コンデンサCrは、自身のキャパシタ
ンスと、後述する絶縁コンバータトランスPITの一次
巻線N1側のリーケージインダクタンスL1とにより電圧
共振形コンバータの一次側並列共振回路を形成する。そ
してスイッチング素子Q1 のオフ時には、この並列共振
回路の作用によって共振コンデンサCrの両端電圧は、
実際には正弦波状のパルス波形となって電圧共振形の動
作が得られるようになっている。
A parallel resonance capacitor Cr is connected to the collector of the switching element Q1. The parallel resonance capacitor Cr forms a primary parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter by its own capacitance and a leakage inductance L1 on the primary winding N1 side of the insulating converter transformer PIT described later. When the switching element Q1 is turned off, the voltage across the resonance capacitor Cr becomes
In practice, a sinusoidal pulse waveform is obtained to obtain a voltage resonance type operation.

【0046】この図に示す直交型制御トランスPRT
は、検出巻線ND,駆動巻線NB,及び制御巻線NCが巻
装された可飽和リアクトルである。この直交型トランス
PRTは、スイッチング素子Q1を駆動すると共に、定
電圧制御のために設けられる。この直交型制御トランス
PRTの構造としては、4本の磁脚を有する2つのダブ
ルコの字型コアの互いの磁脚の端部を接合するようにし
て立体型コアを形成する。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N
D,駆動巻線NBを巻装し、更に制御巻線NCを、上記検
出巻線ND,駆動巻線NBに対して直交する方向に巻装し
て構成される。
The orthogonal control transformer PRT shown in FIG.
Is a saturable reactor on which a detection winding ND, a drive winding NB, and a control winding NC are wound. The orthogonal transformer PRT drives the switching element Q1 and is provided for constant voltage control. As the structure of the orthogonal control transformer PRT, a three-dimensional core is formed by joining the ends of the two magnetic legs of two double U-shaped cores having four magnetic legs. Then, the detection winding N is applied to the predetermined two magnetic legs of the three-dimensional core in the same winding direction.
D, the drive winding NB is wound, and the control winding NC is wound in a direction orthogonal to the detection winding ND and the drive winding NB.

【0047】この場合、直交型制御トランスPRT(周
波数可変手段)の検出巻線NDは、後述する、絶縁コン
バータトランスPITの一次巻線N1と直列に接続され
ていることで、スイッチング素子Q1のスイッチング出
力は、一次巻線N1を介して検出巻線NDに伝達される。
直交型制御トランスPRTにおいては、検出巻線NDに
得られたスイッチング出力がトランス結合を介して駆動
巻線NBに励起されることで、駆動巻線NBにはドライブ
電圧としての交番電圧が発生する。このドライブ電圧
は、自励発振駆動回路を形成する直列共振回路(NB,
CB)からベース電流制限抵抗RBを介して、ドライブ電
流としてスイッチング素子Q1のベースに出力される。
これにより、スイッチング素子Q1は、直列共振回路
(NB,CB)の共振周波数により決定されるスイッチン
グ周波数でスイッチング動作を行うことになる。
In this case, the detection winding ND of the orthogonal control transformer PRT (frequency variable means) is connected in series with the primary winding N1 of the insulation converter transformer PIT, which will be described later, so that the switching of the switching element Q1 is performed. The output is transmitted to the detection winding ND via the primary winding N1.
In the orthogonal control transformer PRT, the switching output obtained on the detection winding ND is excited by the drive winding NB via the transformer coupling, so that an alternating voltage as a drive voltage is generated on the drive winding NB. . This drive voltage is applied to a series resonance circuit (NB,
CB) is output to the base of the switching element Q1 as a drive current via the base current limiting resistor RB.
As a result, the switching element Q1 performs a switching operation at a switching frequency determined by the resonance frequency of the series resonance circuit (NB, CB).

【0048】本実施の形態の絶縁コンバータトランスP
ITは、図2に示すように、例えばフェライト材による
E型コアCR1、CR2を互いの磁脚が対向するように
組み合わせたEE型コアが備えられ、このEE型コアの
中央磁脚に対して、分割ボビンBを利用して一次巻線N
1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。
Insulated converter transformer P of the present embodiment
As shown in FIG. 2, the IT is provided with an EE-type core in which E-type cores CR1 and CR2 made of, for example, a ferrite material are combined so that their magnetic legs face each other. , The primary winding N using the divided bobbin B
1 and the secondary winding N2 are wound separately. As shown in the figure, the gap G
Is formed. As a result, loose coupling with a required coupling coefficient can be obtained. The gap G can be formed by forming the central magnetic legs of the E-shaped cores CR1 and CR2 shorter than the two outer magnetic legs.
The coupling coefficient k is set to a loosely coupled state of, for example, k ≒ 0.85, so that a saturated state is hardly obtained.

【0049】上記絶縁コンバ−タトランスPITの一次
巻線N1の一端は、スイッチング素子Q1 のコレクタと
接続され、他端側は検出巻線NDの直列接続を介して平
滑コンデンサCi1の正極(整流平滑電圧Ei)と接続
されている。
One end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected to the positive electrode (rectified smoothing voltage) of the smoothing capacitor Ci1 through a series connection of the detecting winding ND. Ei).

【0050】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.

【0051】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。つまり本明細書でいう、複合共
振形スイッチングコンバータとして構成される。
That is, in this power supply circuit, the primary side is provided with a parallel resonance circuit for performing a voltage resonance type switching operation, and the secondary side is provided with a parallel resonance circuit for obtaining a voltage resonance operation. . That is, it is configured as a complex resonance type switching converter referred to in this specification.

【0052】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、整流ダイオードDO1及
び平滑コンデンサCO1を図のように接続することで、半
波整流回路が設けられ、直流出力電圧EO1を生成する。
なお、直流出力電圧EO1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E
O1を検出電圧として利用してスイッチング素子Q1のス
イッチングのための共振周波数を制御することで、定電
圧制御を行う。つまり制御回路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。
In this case, a half-wave rectification circuit is provided for the secondary parallel resonance circuit formed as described above by connecting a rectifier diode DO1 and a smoothing capacitor CO1 as shown in the figure. , And generates a DC output voltage EO1.
The DC output voltage EO1 is also branched and input to the control circuit 1. In the control circuit 1, the DC output voltage E
The constant voltage control is performed by controlling the resonance frequency for switching of the switching element Q1 using O1 as the detection voltage. That is, the control circuit 1 uses a DC current whose level is varied in accordance with the level of the DC voltage output E01 on the secondary side as a control current, for example, as the drive transformer PRT.
, The constant voltage control is performed as described later.

【0053】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)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
できる。
By the way, the insulation converter transformer PIT
, The inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L1 of the secondary winding N2 depend on the relationship between the polarity (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 and the connection of the rectifier diode DO (DO1).
In some cases, the mutual inductance M with the inductance L2 is + 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 operation in which the rectified current flows through the rectifier diode DO1 is as follows. It can be regarded as an operation mode (forward mode) of + M.

【0054】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NBのインダクタン
スLBを可変制御する。これにより、駆動巻線NBのイン
ダクタンスLBを含んで形成されるスイッチング素子Q1
のための自励発振駆動回路内の直列共振回路の共振条件
が変化する。これは、スイッチング素子Q1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。
In the control circuit 1, the level of the control current (DC current) flowing through the control winding NC is varied according to the change in the secondary DC output voltage level (EO1), so that the winding is wound around the orthogonal control transformer PRT. The inductance LB of the mounted drive winding NB is variably controlled. Thereby, the switching element Q1 formed including the inductance LB of the drive winding NB is formed.
The resonance condition of the series resonance circuit in the self-excited oscillation driving circuit for the above changes. This is an operation of varying the switching frequency of the switching element Q1, and this operation has an effect of stabilizing the secondary DC output voltage.

【0055】そしてこの図に示す回路においては、スイ
ッチング周波数を可変するのにあたり、スイッチング素
子Q1がオフとなる期間は一定としたうえで、オンとな
る期間を可変制御するようにしている。つまり、この電
源回路では、定電圧制御動作として、スイッチング周波
数を可変制御するように動作することで、スイッチング
出力に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同
時に、スイッチング周期におけるスイッチング素子の導
通角制御(PWM制御)も行っているものと見ることが
出来る。そして、この複合的な制御動作を1組の制御回
路系によって実現している。ここで、スイッチング周波
数制御としては、例えば軽負荷の傾向になるなどして二
次側出力電圧が上昇したときに、スイッチング周波数を
高くすることで、二次側出力を抑制するように制御が行
われるものとされる。
In the circuit shown in this figure, when the switching frequency is varied, the period during which the switching element Q1 is off is fixed, and the period during which the switching element Q1 is on is variably controlled. In other words, in this power supply circuit, as a constant voltage control operation, an operation is performed to variably control the switching frequency, thereby performing resonance impedance control on the switching output, and at the same time, controlling the conduction angle of the switching element in the switching cycle (PWM). Control). This complex control operation is realized by a set of control circuit systems. Here, as the switching frequency control, when the secondary output voltage increases due to, for example, a tendency toward light load, the control is performed so as to suppress the secondary output by increasing the switching frequency. It is supposed to be done.

【0056】続いて、力率改善整流回路10の構成につ
いて説明する。この力率改善整流回路10は、交流入力
電流IACの整流作用を有するとともにその力率改善作用
を有するものとされる。具体的には、コンデンサ分圧方
式静電結合形電圧帰還方式力率改善電源を倍電圧整流方
式で構成する。
Next, the configuration of the power factor improving rectifier circuit 10 will be described. The power factor improving rectifier circuit 10 has a function of rectifying the AC input current IAC and also has a function of improving the power factor. Specifically, the capacitor voltage dividing system, the electrostatic coupling type voltage feedback system, and the power factor improving power source are configured by the voltage doubler rectification system.

【0057】力率改善整流回路10においては、交流ラ
イン間にノーマルモードノイズ抑圧用のコンデンサCN
が配される。またチョークコイル(インダクタンス)L
sを介して2組の高速リカバリ型ダイオードD1A、D1B
が設けられる。高速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bは
直列接続され、平滑コンデンサCi1の正極端子と一次
側アース間に配される。上記チョークコイルLsは高速
リカバリ型ダイオードD1A、D1Bの接続点に接続され
る。また高速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bのそれぞ
れには、並列共振コンデンサC10、C11がそれぞれ並列
に接続されている。
In the power factor improving rectifying circuit 10, a capacitor CN for suppressing normal mode noise is provided between the AC lines.
Is arranged. Also choke coil (inductance) L
two sets of fast recovery type diodes D1A and D1B
Is provided. The high-speed recovery type diodes D1A and D1B are connected in series and arranged between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 and the primary side ground. The choke coil Ls is connected to a connection point between the high-speed recovery type diodes D1A and D1B. Parallel resonance capacitors C10 and C11 are connected in parallel to the high-speed recovery type diodes D1A and D1B, respectively.

【0058】また交流ラインには低速リカバリ型ダイオ
ードDi1,Di2の直列回路が配される。低速リカバ
リ型ダイオードDi1,Di2の直列回路は、平滑コン
デンサCi1の正極端子と一次側アース間に配される。
A series circuit of low-speed recovery type diodes Di1 and Di2 is arranged on the AC line. The series circuit of the slow recovery type diodes Di1 and Di2 is arranged between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 and the primary side ground.

【0059】このような力率改善整流回路10におい
て、まず整流機能を説明する。この力率改善整流回路1
0においては、高速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bが
第1の整流回路として機能し、また、低速リカバリ型ダ
イオードDi1,Di2が第2の整流回路として機能す
る。
First, the rectifying function of the power factor improving rectifier circuit 10 will be described. This power factor improving rectifier circuit 1
At 0, the high speed recovery type diodes D1A and D1B function as a first rectifier circuit, and the low speed recovery type diodes Di1 and Di2 function as a second rectifier circuit.

【0060】即ち交流入力電圧VACの正の期間では、交
流電源AC→ラインフィルタトランスLFT→チョーク
コイルLs→高速リカバリ型ダイオードD1B→平滑コン
デンサCi1→・・・の系で、第1の整流回路による整
流電流が流れて平滑コンデンサCi1へ充電され、また
同時に、交流電源AC→ラインフィルタトランスLFT
→低速リカバリ型ダイオードDi1→平滑コンデンサC
i1→・・・の系で、第2の整流回路による整流電流が
流れて平滑コンデンサCi1へ充電される。また交流入
力電圧VACの負の期間では、交流電源AC→ラインフィ
ルタトランスLFT→平滑コンデンサCi2→一次側ア
ース→高速リカバリ型ダイオードD1A→・・・の系で、
第1の整流回路による整流電流が流れて平滑コンデンサ
Ci2へ充電され、また同時に、交流電源AC→ライン
フィルタトランスLFT→平滑コンデンサCi2→一次
側アース→低速リカバリ型ダイオードDi2→・・・の
系で、第2の整流回路による整流電流が流れて平滑コン
デンサCi2へ充電される。
That is, during the positive period of the AC input voltage VAC, the first rectifier circuit is used in a system of AC power supply AC → line filter transformer LFT → choke coil Ls → high speed recovery type diode D1B → smoothing capacitor Ci1 →. A rectified current flows to charge the smoothing capacitor Ci1, and at the same time, the AC power supply AC → the line filter transformer LFT
→ Low speed recovery type diode Di1 → Smoothing capacitor C
In the system of i1..., a rectified current flows through the second rectifier circuit and charges the smoothing capacitor Ci1. In the negative period of the AC input voltage VAC, the system of AC power supply AC → line filter transformer LFT → smoothing capacitor Ci2 → primary side ground → high speed recovery type diode D1A →.
A rectified current by the first rectifier circuit flows to charge the smoothing capacitor Ci2, and at the same time, in a system of AC power supply AC → line filter transformer LFT → smoothing capacitor Ci2 → primary side ground → low speed recovery type diode Di2 →. Then, a rectified current flows from the second rectifier circuit to charge the smoothing capacitor Ci2.

【0061】つまり、第1,第2の整流回路により、整
流電流は2系統に分流して平滑コンデンサCi1、Ci
2に供給されることになる。そして平滑コンデンサCi
1、Ci2が直列接続され平滑コンデンサCi1の正極
端子側から整流平滑電圧Eiが取り出されることで、倍
電圧整流方式となる。
That is, the rectification current is divided into two systems by the first and second rectification circuits, and the smoothed capacitors Ci1 and Ci
2 will be supplied. And the smoothing capacitor Ci
1 and Ci2 are connected in series, and a rectified smoothed voltage Ei is taken out from the positive terminal side of the smoothing capacitor Ci1, whereby a double voltage rectification method is realized.

【0062】力率改善整流回路10による力率改善機能
は次のようになる。上述のように2組の高速リカバリ型
ダイオードD1A、D1Bのそれぞれには、並列共振コンデ
ンサC10、C11がそれぞれ並列に接続されている。ここ
では詳しい説明は避けるが、例えば 並列共振コンデン
サC10、C11は例えばチョークコイルLs等と共に直列
共振回路を形成するようにされる。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。また、力率改善整流回路10に
対しては、チョークコイルLsと、高速リカバリ型ダイ
オードD1Bのアノードと、高速リカバリ型ダイオードD
1Aのカソードと、並列共振コンデンサC10、C11との接
続点に対して、上述した並列共振コンデンサCrが接続
されて、一次側並列共振回路に得られるスイッチング出
力(電圧共振パルス電圧)が帰還されるようにしてい
る。このような構成により、一次側並列共振回路に得ら
れるスイッチング出力を並列共振コンデンサCrの静電
容量結合を介して、整流電流経路に帰還している。
The power factor improving function of the power factor improving rectifier circuit 10 is as follows. As described above, the parallel resonance capacitors C10 and C11 are connected in parallel to the two sets of the fast recovery type diodes D1A and D1B, respectively. Although detailed description is omitted here, for example, the parallel resonance capacitors C10 and C11 form a series resonance circuit together with, for example, the choke coil Ls. This has the effect of suppressing an increase in the rectified smoothed voltage Ei when the load is reduced. For the power factor improving rectifier circuit 10, the choke coil Ls, the anode of the high-speed recovery type diode D1B, and the high-speed recovery type diode D1B
The above-described parallel resonance capacitor Cr is connected to the connection point between the 1A cathode and the parallel resonance capacitors C10 and C11, and the switching output (voltage resonance pulse voltage) obtained in the primary-side parallel resonance circuit is fed back. Like that. With such a configuration, the switching output obtained in the primary-side parallel resonance circuit is fed back to the rectified current path via the capacitive coupling of the parallel resonance capacitor Cr.

【0063】こ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
D1A(又はD1B)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。また、並列共振コンデンサC10(又は
C11)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、この並列共振コンデンサC10(又はC11)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Ci1(又はCi2)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
i1(又はCi2)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 in this manner 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 D1A ( In D1B), an operation of interrupting the rectified current in the switching cycle is obtained, and the apparent inductance of the choke coil Ls also increases due to the interrupting action. Further, a voltage is generated at both ends of the parallel resonance capacitor C10 (or C11) when a current of a switching period flows, but the level of the rectified smoothed voltage Ei is only the voltage between both ends of the parallel resonance capacitor C10 (or C11). Will be reduced. Thus, the smoothing capacitor C1 is also maintained during the period in which the rectified output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2).
The charging current to i1 (or Ci2) is caused to flow. 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.

【0064】そして上述した構成によれば、一次側の電
圧共振形コンバータの一次側並列共振回路を形成する並
列共振コンデンサCrは、並列共振コンデンサC10と直
列接続された状態となり、また同様に並列共振コンデン
サCrは、並列共振コンデンサC11とも直列接続された
状態となる。つまり並列共振コンデンサCrの両端電圧
としてあらわれる電圧共振パルス電圧が、並列共振コン
デンサCrと並列共振コンデンサC10(又はC11)の静
電容量比によって分圧される。そして高速リカバリ型ダ
イオードD1Aと並列接続されている並列共振コンデンサ
C10を介して(又は高速リカバリ型ダイオードD1Bと並
列接続されている並列共振コンデンサC11を介して)、
平滑コンデンサCi1(又はCi2)に電圧帰還される
電圧帰還方式としての回路系が形成されている。
According to the above-described configuration, the parallel resonance capacitor Cr forming the primary side parallel resonance circuit of the primary side voltage resonance type converter is connected in series with the parallel resonance capacitor C10. The capacitor Cr is connected in series with the parallel resonance capacitor C11. That is, the voltage resonance pulse voltage that appears as the voltage across the parallel resonance capacitor Cr is divided by the capacitance ratio of the parallel resonance capacitor Cr and the parallel resonance capacitor C10 (or C11). Then, via a parallel resonance capacitor C10 connected in parallel with the fast recovery type diode D1A (or via a parallel resonance capacitor C11 connected in parallel with the fast recovery type diode D1B),
A circuit is formed as a voltage feedback system in which voltage is fed back to the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2).

【0065】並列共振コンデンサCr、C10(C11)の
静電容量は、Cr<C10(C11)とされており、特にコ
ンデンサC10(C11)の静電容量を増加させると力率P
Fは向上することになる。そして、交流入力電圧VACが
高い期間では、スイッチング周波数fsは高く制御さ
れ、また交流入力電圧VACが低い期間では、スイッチン
グ周波数fsは低く制御されるため、交流入力電圧VAC
のピーク値近辺では、電圧共振パルス電圧は力率改善整
流回路10に帰還されず、交流入力電圧VACが低くなる
に伴って、電圧共振パルス電圧の力率改善整流回路10
への帰還量が増加する。
The capacitance of the parallel resonance capacitors Cr and C10 (C11) is defined as Cr <C10 (C11). In particular, when the capacitance of the capacitor C10 (C11) is increased, the power factor P
F will improve. The switching frequency fs is controlled to be high during the period when the AC input voltage VAC is high, and the switching frequency fs is controlled to be low during the period when the AC input voltage VAC is low.
In the vicinity of the peak value, the voltage resonance pulse voltage is not fed back to the power factor correction rectifier circuit 10, and as the AC input voltage VAC decreases, the voltage resonance pulse voltage
The amount of return to is increased.

【0066】そして本例の場合は、交流入力電圧VACの
正の期間では、電圧共振パルス電圧は並列共振コンデン
サCr、C11で分圧されて帰還され、高速リカバリ型ダ
イオードD1Bのスイッチングにより整流電流が断続さ
れ、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。また交流入力電圧VACの負の期
間では、電圧共振パルス電圧は並列共振コンデンサC
r、C10で分圧されて帰還され、高速リカバリ型ダイオ
ードD1Aのスイッチングにより整流電流が断続され、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。
In the case of this example, during the positive period of the AC input voltage VAC, the voltage resonance pulse voltage is divided by the parallel resonance capacitors Cr and C11 and fed back, and a rectified current is generated by switching of the high-speed recovery type diode D1B. As a result, the conduction angle of the AC input current is increased and the power factor is improved. Also, during the negative period of the AC input voltage VAC, the voltage resonance pulse voltage
The voltage is divided and fed back by r and C10, the rectified current is intermittently switched by the switching of the high-speed recovery type diode D1A, and the conduction angle of the AC input current is enlarged. As a result, the power factor is improved.

【0067】また、上述した第1、第2の整流回路の作
用により、平滑コンデンサCi1、Ci2への充電電流
は分流されることになる。これは、交流入力電圧VACの
正負のピーク値近辺においてインダクタンスLsと高速
リカバリ型ダイオードD1B又はD1Aに過大な充電電流が
流れることを防止するものとなる。そして高速リカバリ
型ダイオードD1B、D1Aと並列に接続されている並列共
振コンデンサC11、C10に流れる電流が交流入力電圧V
ACのピーク値付近で影響を受けて零電圧スイッチング動
作が制約されることを防止できる。即ち並列共振コンデ
ンサCrと並列共振コンデンサC10、C11による分圧比
を大きくして電圧帰還量を増加させても、交流入力電圧
VACや負荷電力Poの変動に対して全領域で零電圧スイ
ッチングの安定条件を満足する。このため、並列共振コ
ンデンサC10、C11の静電容量を低減して電圧帰還量を
増加させ、力率を例えば0.8以上に向上させることが
問題ないものとなる。
Also, the charging current to the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 is shunted by the operation of the first and second rectifier circuits described above. This prevents an excessive charging current from flowing through the inductance Ls and the high-speed recovery type diode D1B or D1A near the positive and negative peak values of the AC input voltage VAC. The current flowing through the parallel resonance capacitors C11 and C10 connected in parallel with the high-speed recovery type diodes D1B and D1A is changed to the AC input voltage V
It is possible to prevent the zero voltage switching operation from being restricted due to the influence near the peak value of AC. That is, even if the voltage feedback amount is increased by increasing the voltage dividing ratio by the parallel resonance capacitor Cr and the parallel resonance capacitors C10 and C11, the stable condition of the zero voltage switching in the entire region with respect to the fluctuation of the AC input voltage VAC and the load power Po. To be satisfied. Therefore, there is no problem in reducing the capacitance of the parallel resonance capacitors C10 and C11 to increase the amount of voltage feedback and improving the power factor to, for example, 0.8 or more.

【0068】図4,図5,図6に図1のスイッチング電
源回路による実験結果及び動作波形を示す。実験では、
コンデンサCN=1μF、並列共振コンデンサCr=2
400pF、並列共振コンデンサC10=C11=3900
pF、一次巻線N1=90T、インダクタンスLs=7
5μHとした。なお、例えば上記図8で示した先行技術
では、並列共振コンデンサCr=8200pF、並列共
振コンデンサC10=0.027μF、一次巻線N1=4
5T、インダクタンスLs=75μHとしていたことを
付記しておく。
FIGS. 4, 5 and 6 show experimental results and operation waveforms of the switching power supply circuit of FIG. In the experiment,
Capacitor CN = 1 μF, parallel resonance capacitor Cr = 2
400 pF, parallel resonance capacitor C10 = C11 = 3900
pF, primary winding N1 = 90T, inductance Ls = 7
5 μH was set. In the prior art shown in FIG. 8, for example, the parallel resonance capacitor Cr = 8200 pF, the parallel resonance capacitor C10 = 0.027 μF, and the primary winding N1 = 4
Note that 5T and the inductance Ls were set to 75 μH.

【0069】図4は交流入力電圧VAC=100V時にお
ける、負荷電力Po=200W〜40Wの変動に対す
る、力率PFとAC/DC電力変換効率(ηAC/DC)の
変化特性であり、図5は 交流入力電圧VAC=80V〜
140V時の力率PFとAC/DC電力変換効率(η
AC/DC)の変化特性である。
FIG. 4 shows the change characteristics of the power factor PF and the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) with respect to the fluctuation of the load power Po = 200 W to 40 W when the AC input voltage VAC = 100 V. Is AC input voltage VAC = 80V ~
Power factor PF at 140 V and AC / DC power conversion efficiency (η
AC / DC ).

【0070】これらの図5,図6からわかるように、力
率PFは0.9以上に向上させることができ、また同時
にAC/DC電力変換効率(ηAC/DC)も向上させるこ
とができる。上述のように本例は負荷電力Po=200
W以上、交流入力電圧VACが100V系の場合に適用さ
れ、整流平滑電圧Eiは交流入力電圧VACを倍圧整流方
式によって全波整流方式の2倍の電圧を得るようにし、
スイッチング素子Q1の耐圧は1500V品を用いてい
る。このため絶縁コンバータトランスPITの一次巻線
N1に流れる一次電流は先行技術例の1/2に低減する
ため、AC/DC電力変換効率(ηAC/DC)は94%程
度に向上させることができ、さらにスイッチング素子Q
1に対する放熱板も不要となる。例えばAC/DC電力
変換効率(ηAC/DC)は、図8の回路例(全波整流方式
の静電結合形力率改善回路を有する場合)における9
0.9%から、本例の93.4%に向上される。またこ
れによって入力電力は約5.9W低減する。もちろん、
力率PFやAC/DC電力変換効率(ηAC/DC)は負荷
電力Poや交流入力電圧VACの変動に対して広範囲に維
持できる。
As can be seen from FIGS. 5 and 6, the power factor PF can be improved to 0.9 or more, and at the same time, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) can be improved. . As described above, in this example, the load power Po = 200
W or more, is applied when the AC input voltage VAC is a 100 V system, and the rectified smoothed voltage Ei is obtained by doubling the AC input voltage VAC by a voltage doubler rectification method to obtain a voltage twice that of the full-wave rectification method.
The withstand voltage of the switching element Q1 is 1500 V. For this reason, the primary current flowing through the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is reduced to one half of that of the prior art, so that the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) can be improved to about 94%. , And the switching element Q
A heat sink for 1 is also unnecessary. For example, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) is 9 in the circuit example of FIG. 8 (when a full-wave rectification type electrostatic coupling type power factor improvement circuit is provided).
From 0.9%, it is improved to 93.4% in this example. This also reduces the input power by about 5.9W. of course,
The power factor PF and the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) can be maintained in a wide range with respect to variations in the load power Po and the AC input voltage VAC.

【0071】また図6(a)〜(f)は、負荷電力Po
=200W、交流入力電圧VAC=100V時の各部の動
作波形を示している。図6(c)(d)に第2の整流回
路に流れる電流I3と、第1の整流回路に流れる電流I
1を示している。交流入力電圧VACのピーク値付近で
は、例えば10Apの電流が流れるが、本例の場合、電
流I1として4Ap、電流I3として6Apに分流され
ることになる。これは、低速リカバリ型ダイオードDi
1,Di2に流れる電流、及び高速リカバリ型ダイオー
ドD1A、D1Bに流れる電流が、過大にならないことを意
味する。また、図6(d)の電流I3からわかるよう
に、交流入力電圧VACの絶対値が低くなる期間では、高
速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bのスイッチング動作
により力率改善が図られる。
FIGS. 6A to 6F show load power Po.
= 200 W and the AC input voltage VAC = 100 V shows operation waveforms of each unit. FIGS. 6C and 6D show the current I3 flowing through the second rectifier circuit and the current I3 flowing through the first rectifier circuit.
1 is shown. In the vicinity of the peak value of the AC input voltage VAC, for example, a current of 10 Ap flows. In this example, the current I1 is divided into 4 Ap and the current I3 is divided into 6 Ap. This is the slow recovery diode Di
1 and Di2, and the current flowing through the high-speed recovery type diodes D1A and D1B does not become excessive. Further, as can be seen from the current I3 in FIG. 6D, during the period when the absolute value of the AC input voltage VAC is low, the power factor is improved by the switching operation of the high-speed recovery type diodes D1A and D1B.

【0072】そして本例では、高速リカバリ型ダイオー
ドD1A、D1Bに流れる電流が過大にならないことから、
交流入力電圧VACのピーク値付近で零電圧スイッチング
動作が制約されることがなくなる。従って上記のように
並列共振コンデンサCr、C10(及びC11)による分圧
比を変えて電圧帰還量を増加させ、力率を0.9以上に
向上させることが問題ないものとなる。
In this example, since the current flowing through the high-speed recovery type diodes D1A and D1B does not become excessive,
The zero voltage switching operation is not restricted near the peak value of the AC input voltage VAC. Therefore, there is no problem in increasing the voltage feedback amount by changing the voltage dividing ratio by the parallel resonance capacitors Cr and C10 (and C11) as described above, and improving the power factor to 0.9 or more.

【0073】また、低速リカバリ型ダイオードDi1,
Di2及び高速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bとも
に、大電流による発熱が抑えられるため、放熱板が不要
となり、また電流容量が小さいダイオードを選定できる
ことにもなる。また直流出力電圧Eoのリップル電圧は
30mVに低減する。このため平滑コンデンサCi1、
Ci2、C01の静電容量の低減が可能となる。例えば先
行技術の場合は、平滑コンデンサCi=1000μF、
C01=220μFとしていたが、本例の平滑コンデンサ
Ci1(Ci2)及び平滑コンデンサC01は、それぞれ
静電容量を先行技術の場合の1/2程度に低減できる。
これらのことから回路の小型化や低コスト化が可能とな
る。
The low-speed recovery type diode Di1,
Both Di2 and the high-speed recovery type diodes D1A and D1B suppress heat generation due to a large current, so that a heat radiating plate becomes unnecessary and a diode having a small current capacity can be selected. Further, the ripple voltage of the DC output voltage Eo is reduced to 30 mV. Therefore, the smoothing capacitor Ci1,
The capacitance of Ci2 and C01 can be reduced. For example, in the case of the prior art, the smoothing capacitor Ci = 1000 μF,
Although C01 = 220 μF, the capacitance of each of the smoothing capacitor Ci1 (Ci2) and the smoothing capacitor C01 in this example can be reduced to about half that of the prior art.
From these facts, it is possible to reduce the size and cost of the circuit.

【0074】図7に本発明の他の実施の形態の回路を示
す。この図7に示す電源回路も、図1の電源回路と同様
に、複合共振形コンバータとして、一次側に電圧共振形
コンバータを備え、二次側に並列共振回路を備えた構成
を採っている。そしてこの図7のスイッチング電源回路
の力率改善整流回路10は、図1の力率改善整流回路の
構成から低速リカバリ型ダイオードDi1,Di2を削
除したものとなっている。また一次側のスイッチングコ
ンバータとしては他励発振形とした例としている。また
平滑コンデンサCi1、Ci2が直列接続されるととも
に、力率改善整流回路10によって倍電圧整流方式がと
られることは図1と同様である。
FIG. 7 shows a circuit according to another embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in FIG. 7 also has a configuration in which a voltage resonance type converter is provided on the primary side and a parallel resonance circuit is provided on the secondary side as a composite resonance type converter, similarly to the power supply circuit of FIG. The power factor improving rectifier circuit 10 of the switching power supply circuit of FIG. 7 is obtained by removing the low-speed recovery type diodes Di1 and Di2 from the configuration of the power factor improving rectifier circuit of FIG. Also, an example in which a separately excited oscillation type is used as the primary side switching converter is described. Further, the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are connected in series, and the power factor improving rectifier circuit 10 employs the voltage doubler rectification method as in FIG.

【0075】この例では、一次側に1石のMOS−FE
Tをスイッチング素子Q10として採用した他励式の電圧
共振形コンバータが備えられる。スイッチング素子Q10
は、発振回路2とドライブ回路3によりスイッチング駆
動される。発振回路2では、制御回路1の制御に基づい
て所要の周波数の発振信号を発生させてドライブ回路3
に対して出力する。ドライブ回路3では、この発振信号
に基づいて、スイッチング素子Q10を駆動するためのド
ライブ電圧を生成して、スイッチング素子Q10に対して
出力する。制御回路1は2次側の直流出力電圧E01に基
づいて発振回路2の発振周波数を制御する。これにより
スイッチング素子Q10で他励式のスイッチング動作がお
こなわれるとともに、直流出力電圧の安定化作用もなさ
れる。なお、ダンパーダイオードDD、並列共振コンデ
ンサCrの機能は図1の例と同様である。
In this example, one MOS-FE is provided on the primary side.
A separately-excited voltage-resonant converter employing T as the switching element Q10 is provided. Switching element Q10
Are driven by the oscillation circuit 2 and the drive circuit 3 for switching. The oscillating circuit 2 generates an oscillating signal of a required frequency based on the control of the control circuit 1 so that the drive circuit 3
Output to The drive circuit 3 generates a drive voltage for driving the switching element Q10 based on the oscillation signal and outputs the drive voltage to the switching element Q10. The control circuit 1 controls the oscillation frequency of the oscillation circuit 2 based on the DC output voltage E01 on the secondary side. As a result, the switching element Q10 performs a separately-excited switching operation and also has a function of stabilizing the DC output voltage. The functions of the damper diode DD and the parallel resonance capacitor Cr are the same as those in the example of FIG.

【0076】絶縁コンバータトランスPITの二次側と
しては、二次側直列共振コンデンサC2、整流ダイオー
ドDO1,DO2、及び平滑コンデンサCO1を図のように接
続して成る整流回路系を備えるものである。つまり、二
次側直列共振コンデンサC2と二次巻線N2から成る二
次側直列共振回路を含む倍電圧半波整流回路を形成して
いるものである。
The secondary side of the insulating converter transformer PIT is provided with a rectifying circuit system formed by connecting a secondary side series resonance capacitor C2, rectifying diodes DO1, DO2, and a smoothing capacitor CO1 as shown in the figure. That is, a voltage doubled half-wave rectifier circuit including a secondary side series resonance circuit composed of the secondary side series resonance capacitor C2 and the secondary winding N2 is formed.

【0077】力率改善整流回路10においては、図1の
低速リカバリ型ダイオードDi1,Di2、つまり上述
した第2の整流回路としての部位が形成されないことを
除いては、図1と同様である。従って、第1の整流回路
を形成する高速リカバリ型ダイオードD1A、D1Bによっ
て整流が行われるとともに、上述したように力率改善作
用が実現される。この図7の回路の場合は、第2の整流
回路が存在しないことから、交流入力電圧VACのピーク
値近辺であっても、平滑コンデンサCiへの充電電流が
分流されないため、図1の例ように力率を向上させるこ
とについては零電圧スイッチング動作の安定を鑑みると
不適当である。ところが、力率が0.8以下でよい場合
には、AC/DC変換効率の向上やリップル電圧の低減
などから、実用的な回路として利用できるものとなる。
The power factor improving rectifier circuit 10 is the same as that of FIG. 1 except that the low-speed recovery type diodes Di1 and Di2 of FIG. 1, that is, the above-described portion as the second rectifier circuit are not formed. Therefore, the rectification is performed by the high-speed recovery type diodes D1A and D1B forming the first rectifier circuit, and the power factor improving action is realized as described above. In the case of the circuit of FIG. 7, since the second rectifier circuit does not exist, the charging current to the smoothing capacitor Ci is not shunted even near the peak value of the AC input voltage VAC. Improving the power factor is inappropriate in view of the stability of the zero-voltage switching operation. However, when the power factor is 0.8 or less, it can be used as a practical circuit because of the improvement in AC / DC conversion efficiency and the reduction in ripple voltage.

【0078】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全波整流回路、2倍
電圧整流回路、4倍電圧整流回路などを備えた構成も既
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 including a full-wave rectifier circuit using a secondary-side series resonant circuit, a double voltage rectifier circuit, a quadruple voltage rectifier circuit, and the like, as a composite resonant switching converter. Such a configuration can also be realized as a modification of the present embodiment. That is, the present embodiment is not particularly limited as the configuration of the secondary-side resonance circuit and the rectifier circuit.

【0079】また、一次側の電圧共振形コンバータとし
て、1石のスイッチング素子を備えたいわゆるシングル
エンド方式の構成を述べたが、2石のスイッチング素子
を交互にスイッチングさせるいわゆるプッシュプル方式
にも本発明が適用できるものである。
In addition, the so-called single-end type configuration having one switching element has been described as the primary-side voltage resonance type converter, but the present invention is also applicable to the so-called push-pull type in which two switching elements are alternately switched. The invention can be applied.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上の説明からわかるように本発明で
は、力率改善回路に対する電圧帰還量を増加させて力率
を0.90以上に向上させても、一次側電圧共振コンバ
ータの零電圧スイッチング動作領域は確保されるため、
力率の向上が実現できる。
As can be seen from the above description, according to the present invention, even if the power factor is increased to 0.90 or more by increasing the amount of voltage feedback to the power factor improving circuit, the zero-voltage switching of the primary side voltage resonance converter can be performed. Since the operation area is secured,
Power factor can be improved.

【0081】またAC/DCの電力変換効率が向上さ
れ、入力電力の低減による省エネルギーが図られる。ま
た整流平滑電圧及び直流出力電圧の商用電源周期のリッ
プル電圧を低下させることができ、各平滑コンデンサ
(電解コンデンサ)の静電容量の低下が可能であり、各
平滑コンデンサの小型が可能となる。また第1,第2の
整流回路により二つの充電電流経路を構成することで電
流が分流するため、発熱が低下し、従って各ダイオード
は電流容量の小さいものを選定できること、及び放熱板
が不要となることなどにより、回路の小型化やコストダ
ウンが可能となる。
Further, the power conversion efficiency of AC / DC is improved, and energy is saved by reducing the input power. Further, the ripple voltage of the rectified smoothed voltage and the DC output voltage in the commercial power supply cycle can be reduced, the capacitance of each smoothing capacitor (electrolytic capacitor) can be reduced, and the size of each smoothing capacitor can be reduced. In addition, since two charging current paths are formed by the first and second rectifier circuits, current is shunted, thereby reducing heat generation. Therefore, each diode can be selected to have a small current capacity, and a heat sink is not required. As a result, the size and cost of the circuit can be reduced.

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

【図1】本発明の実施の形態のスイッチング電源回路の
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply circuit according to an 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】実施の形態のスイッチング電源回路の力率とA
C/DC変換効率の特性の説明図である。
FIG. 4 shows the power factor and A of the switching power supply circuit according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of C / DC conversion efficiency.

【図5】実施の形態のスイッチング電源回路の力率とA
C/DC変換効率の特性の説明図である。
FIG. 5 shows the power factor and A of the switching power supply circuit according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of C / DC conversion efficiency.

【図6】実施の形態のスイッチング電源回路の動作を示
す波形図である。
FIG. 6 is a waveform chart showing an operation of the switching power supply circuit of the embodiment.

【図7】本発明の他の実施の形態のスイッチング電源回
路の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a switching power supply circuit according to another embodiment of the present invention.

【図8】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. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【図9】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. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【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】先行技術のスイッチング電源回路の力率とA
C/DC変換効率の特性の説明図である。
FIG. 12 shows the power factor and A of the prior art switching power supply circuit.
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of C / DC conversion efficiency.

【図13】先行技術のスイッチング電源回路の力率とA
C/DC変換効率の特性の説明図である。
FIG. 13 shows the power factor and A of the prior art switching power supply circuit.
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of C / DC conversion efficiency.

【図14】先行技術のスイッチング電源回路の動作を示
す波形図である。
FIG. 14 is a waveform chart showing the operation of the switching power supply circuit of the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路、10 力率改善整流回路、Ci 平滑コ
ンデンサ、D1A,D1B高速リカバリ型ダイオード、Di
1,Di2 低速リカバリ型ダイオード、Cr,C10,
C11 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,Q10 スイッチング素子
1 control circuit, 10 power factor improvement rectifier circuit, Ci smoothing capacitor, D1A, D1B high speed recovery type diode, Di
1, Di2 low speed recovery type diode, Cr, C10,
C11 parallel resonance capacitor, C2 secondary parallel resonance capacitor, PRT orthogonal control transformer, PIT isolation converter transformer, Q1, Q10 switching element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 整流電流を直列接続された2組の平滑コ
ンデンサにより平滑して倍電圧直流入力電圧を出力する
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、 上記倍電圧直流入力電圧を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、 交流電源を整流し、整流電流を上記平滑手段に供給する
とともに、上記一次側共振回路で得られるスイッチング
出力電圧が静電容量結合形で帰還され、この帰還された
スイッチング出力電圧に基づいて整流電流を断続するこ
とにより力率を改善する力率改善整流手段と、 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、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 smoothing means for smoothing a rectified current by two sets of smoothing capacitors connected in series and outputting a doubled DC input voltage, and a gap formed so as to obtain a required coupling coefficient which is loosely coupled. An insulating converter transformer provided for transmitting a primary output to a secondary side; and a switching device for intermittently outputting the doubled DC input voltage by a switching element and outputting the doubled DC input voltage to a primary winding of the insulating converter transformer. Means, a primary resonance circuit formed by at least a leakage inductance component including a primary winding of the insulating converter transformer, and a capacitance of a primary side parallel resonance capacitor to make the operation of the switching means a voltage resonance type; The AC power supply is rectified, a rectified current is supplied to the smoothing means, and the AC power is Power factor improving rectifying means for improving a power factor by intermittently commutating a rectified current based on the returned switching output voltage, and a secondary of the insulating converter transformer. A secondary resonance circuit formed on the secondary side by the leakage inductance component of the winding and the capacitance of the secondary resonance capacitor; and a secondary resonance circuit formed including the secondary resonance circuit, DC output voltage generating means configured to input an alternating voltage obtained to the winding and perform a rectification operation to generate a secondary DC output voltage, and according to a level of the secondary DC output voltage. And a constant-voltage control means configured to perform constant-voltage control on the secondary-side DC output voltage.
【請求項2】 上記力率改善整流手段は、直列接続され
た2組の高速リカバリ型ダイオードによる第1の整流回
路と、直列接続された2組の低速リカバリ型ダイオード
による第2の整流回路を備えるとともに、 上記2組の高速リカバリ型ダイオードのそれぞれにコン
デンサが並列に接続され、上記2組の高速リカバリ型ダ
イオードの接続点に上記一次側並列共振コンデンサが接
続されて上記スイッチング出力電圧が帰還され、上記2
組の高速リカバリ型ダイオードのそれぞれが、帰還され
たスイッチング出力電圧に基づいて整流電流を断続する
ことにより力率を改善するように構成されていることを
特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
2. The power factor improving rectifier includes: a first rectifier circuit including two sets of high-speed recovery type diodes connected in series; and a second rectifier circuit including two sets of low-speed recovery type diodes connected in series. A capacitor is connected in parallel to each of the two sets of fast recovery type diodes, and the primary side parallel resonance capacitor is connected to a connection point of the two sets of fast recovery type diodes, and the switching output voltage is fed back. , 2 above
The switching power supply of claim 1, wherein each of the sets of fast-recovery diodes is configured to improve the power factor by interrupting a rectified current based on the returned switching output voltage. circuit.
【請求項3】 上記力率改善整流手段は、直列接続され
た2組の高速リカバリ型ダイオードによる整流回路を備
えるとともに、 上記2組の高速リカバリ型ダイオードのそれぞれにコン
デンサが並列に接続され、上記2組の高速リカバリ型ダ
イオードの接続点に上記一次側並列共振コンデンサが接
続されて上記スイッチング出力電圧が帰還され、上記2
組の高速リカバリ型ダイオードのそれぞれが、帰還され
たスイッチング出力電圧に基づいて整流電流を断続する
ことにより力率を改善するように構成されていることを
特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
3. The power factor improving rectifier includes a rectifier circuit including two sets of high-speed recovery type diodes connected in series, and a capacitor is connected in parallel to each of the two sets of high-speed recovery type diodes. The primary side parallel resonance capacitor is connected to the connection point of the two sets of fast recovery type diodes, and the switching output voltage is fed back.
The switching power supply of claim 1, wherein each of the sets of fast-recovery diodes is configured to improve the power factor by interrupting a rectified current based on the returned switching output voltage. circuit.
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