JP2002034254A - Switching power supply apparatus - Google Patents

Switching power supply apparatus

Info

Publication number
JP2002034254A
JP2002034254A JP2000216849A JP2000216849A JP2002034254A JP 2002034254 A JP2002034254 A JP 2002034254A JP 2000216849 A JP2000216849 A JP 2000216849A JP 2000216849 A JP2000216849 A JP 2000216849A JP 2002034254 A JP2002034254 A JP 2002034254A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
power supply
transformer
smoothing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000216849A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3421305B2 (en
Inventor
Hiroshi Yamazaki
浩 山▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd, Nagano Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2000216849A priority Critical patent/JP3421305B2/en
Publication of JP2002034254A publication Critical patent/JP2002034254A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3421305B2 publication Critical patent/JP3421305B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the dimensional reduction, cost reduction, the conversion gain improvement and noise suppression of an apparatus while a high input power factor is maintained. SOLUTION: This switching power supply apparatus has 1st and 2nd transformers 3 and 2 having respective primary windings and secondary windings, two rectifier circuits rectifying an AC input voltage VAC to generate ripple voltages VR, a smoothing circuit 13 smoothing the ripple voltage generated by one rectifier circuit (11 and 12) to generate a DC voltage VDC, and a switching device 4. A series circuit comprising the primary winding 3a of the 1st transformer 3 and the switching device 4 is connected between the positive polarity output terminal and negative polarity output terminal of the other rectifier circuit 21, and the primary winding 2a of the 2nd transformer 2 is connected between the smoothing circuit 13 and the positive polarity output terminal of the other rectifier circuit 21. By turning on/off the switching device 4, voltages induced in the respective secondary windings 2a and 3a of both the transformers 2 and 3 are rectified and synthesized to generate an output voltage V0.

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、平滑された直流電
圧と脈流電圧とに基づいて出力電圧を生成するスイッチ
ング電源装置に関し、詳しくは、高力率で電圧変換が可
能なスイッチング電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply for generating an output voltage based on a smoothed DC voltage and a pulsating voltage, and more particularly to a switching power supply capable of converting a voltage at a high power factor. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、コンデンサインプット形のス
イッチング電源装置では、入力電流がパルス状に流れ込
むことによって入力電流高調波が発生する。したがっ
て、スイッチング電源装置の生成電力が大きい場合や複
数を同時に使用する場合は、この有害な高調波成分が商
用電力系に及ぼす影響が大きく、高調波誘導障害の発生
や電圧波形歪みによる電力機器の加熱等種々の支障をき
たす。このため、近年、入力電流高調波の低減が要請さ
れており、この入力電流高調波を低減可能な力率改善型
の各種スイッチング電源装置が提案されている。この種
のスイッチング電源装置として、出願人は、図6に示す
電源装置41を既に開発している。
2. Description of the Related Art Generally, in a capacitor-input type switching power supply, input current harmonics are generated when an input current flows in a pulse shape. Therefore, when the power generated by the switching power supply is large or when a plurality of power supplies are used at the same time, this harmful harmonic component has a large effect on the commercial power system. It causes various problems such as heating. For this reason, in recent years, reduction of input current harmonics has been demanded, and various power factor improving switching power supply devices capable of reducing the input current harmonics have been proposed. As a switching power supply of this type, the applicant has already developed a power supply 41 shown in FIG.

【0003】この電源装置41は、コンデンサインプッ
ト形の昇降圧コンバータ回路46と、力率改善用の昇降
圧コンバータ回路47とを備え、両コンバータ回路4
6,47で1つのスイッチング素子を共通使用するフラ
イバック形の構成が採用されている。具体的には、電源
装置41は、トランス42,43を備え、両トランス4
2,43の一次回路側に、昇降圧コンバータ回路46の
一部を構成する回路として、ダイオード11,12、コ
ンデンサ13およびダイオード44が配設されている。
また、一次回路側には、昇降圧コンバータ回路47の一
部を構成する回路として、ダイオードスタック21と、
コンデンサ23,24およびチョークコイル25で構成
されたノイズフィルタ22と、ダイオード45と、例え
ばFETで構成されたスイッチ4とが配設されている。
一方、トランス42,43の二次回路側には、ダイオー
ド31,32およびコンデンサ33が配設されている。
The power supply device 41 includes a capacitor input type buck-boost converter circuit 46 and a buck-boost converter circuit 47 for power factor improvement.
6, 47 employs a flyback configuration in which one switching element is commonly used. Specifically, the power supply device 41 includes transformers 42 and 43,
The diodes 11, 12, the capacitor 13, and the diode 44 are provided on the primary circuit side of the circuits 2, 43 as circuits constituting a part of the buck-boost converter circuit 46.
On the primary circuit side, a diode stack 21 as a circuit constituting a part of the buck-boost converter circuit 47,
A noise filter 22 composed of capacitors 23 and 24 and a choke coil 25, a diode 45, and a switch 4 composed of, for example, an FET are provided.
On the other hand, diodes 31, 32 and a capacitor 33 are provided on the secondary circuit side of the transformers 42, 43.

【0004】この電源装置41では、ダイオード11,
12およびコンデンサ13が入力交流VACを整流平滑す
ることにより直流電圧VDCを生成し、ダイオードスタッ
ク21が入力交流VACを整流して脈流電圧VR を生成す
る。この場合、脈流電圧VRの高電圧期間(山の期間)
においては、昇降圧コンバータ回路47が出力電圧VO
を生成する。具体的には、スイッチ4のオン期間では、
ダイオードスタック21、ノイズフィルタ22、トラン
ス43の一次巻線43a、ダイオード45およびスイッ
チ4からなる経路を電流I11が流れ、これにより、トラ
ンス43にエネルギーが蓄積される。次いで、スイッチ
4のオフ期間に、ダイオード32およびコンデンサ33
が、トランス43の二次巻線43bに誘起した電圧を整
流平滑することにより出力電圧VO を生成する。
In this power supply device 41, a diode 11,
The DC voltage VDC is generated by rectifying and smoothing the input AC VAC by the capacitor 12 and the capacitor 13, and the diode stack 21 rectifies the input AC VAC to generate a pulsating voltage VR. In this case, the high voltage period of the pulsating voltage VR (the period of the mountain)
, The buck-boost converter circuit 47 outputs the output voltage VO
Generate Specifically, during the ON period of the switch 4,
A current I11 flows through a path composed of the diode stack 21, the noise filter 22, the primary winding 43a of the transformer 43, the diode 45, and the switch 4, whereby energy is stored in the transformer 43. Next, during the OFF period of the switch 4, the diode 32 and the capacitor 33
Generates the output voltage VO by rectifying and smoothing the voltage induced in the secondary winding 43b of the transformer 43.

【0005】一方、脈流電圧VR の電圧が徐々に低下す
ると、昇降圧コンバータ回路47が出力電圧VO として
の電力を生成するための入力電力が不足する。したがっ
て、昇降圧コンバータ回路46が、出力電圧VO の生成
に徐々に寄与することになり、脈流電圧VR が最も低下
する期間においては、昇降圧コンバータ回路46のみが
出力電圧VO を生成する。この際には、スイッチ4のオ
ン期間では、コンデンサ13の正極端子、トランス42
の一次巻線42a、ダイオード44、スイッチ4、およ
びコンデンサ13の負極端子からなる経路を電流I12が
流れ、これにより、トランス42にエネルギーが蓄積さ
れる。次いで、スイッチ4のオフ期間では、ダイオード
31およびコンデンサ33が、トランス42の二次巻線
42bに誘起した電圧を整流平滑することにより出力電
圧VO を生成する。この結果、入力交流VACの1サイク
ルに亘って出力電圧VO が安定的に生成される。また、
この電源装置41では、入力交流VACに基づく入力電流
が入力交流VACのほぼ1サイクル全域に亘って流れ込む
ため、良好な力率改善効果を得ることができ、しかも1
コンバータ方式のため、高効率で出力電圧VO を生成す
ることができる。
On the other hand, when the voltage of the pulsating voltage VR gradually decreases, the input power for the buck-boost converter circuit 47 to generate power as the output voltage VO becomes insufficient. Therefore, the step-up / step-down converter circuit 46 gradually contributes to the generation of the output voltage VO, and only the step-up / step-down converter circuit 46 generates the output voltage VO during the period when the pulsating voltage VR is the lowest. In this case, during the ON period of the switch 4, the positive terminal of the capacitor 13 and the transformer 42
A current I12 flows through a path composed of the primary winding 42a, the diode 44, the switch 4, and the negative terminal of the capacitor 13, whereby energy is stored in the transformer 42. Next, during the OFF period of the switch 4, the diode 31 and the capacitor 33 generate an output voltage VO by rectifying and smoothing the voltage induced in the secondary winding 42b of the transformer 42. As a result, the output voltage VO is stably generated over one cycle of the input AC VAC. Also,
In the power supply device 41, since the input current based on the input AC VAC flows over almost the entire cycle of the input AC VAC, a good power factor improving effect can be obtained.
Because of the converter system, the output voltage VO can be generated with high efficiency.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この電源装
置41には、以下の改善すべき点がある。すなわち、電
源装置41では、スイッチ4のオン期間において、電流
I11(またはI12)がダイオード45(または44)を
流れるため、ダイオード45(または44)による電力
損失が常時発生している。このため、その分変換効率が
低下しており、これを改善するのが好ましい。また、ス
イッチ4のオフ期間では、電流I11または電流I12と同
じ向きの電流がスイッチ4に内蔵されている寄生容量5
に流れ込むため、その寄生容量5が充電される。この場
合、寄生容量5に蓄積されたエネルギーは、ダイオード
44,45によって放出が阻止されている。したがっ
て、スイッチ4がオン状態に移行する際には、寄生容量
5の両端がスイッチ4によって短絡されるため、寄生容
量5の蓄積エネルギーが損失される。このため、変換利
得の低下やノイズの発生を招くおそれがある結果、この
点を改善するのが好ましい。この場合、ダイオード4
4,45を配設せずに、一次巻線42aの巻始め側端子
と一次巻線43aの巻き終わり側端子を直接的に接続す
ることも考えられる。しかし、かかる場合、一方の一次
巻線42a(または43a)に電圧が誘起した際に、他
方の一次巻線43a(または42a)を介してコンデン
サ24(または13)に電流が流れ込むという短絡現象
が発生し、かかる場合には、さらに多くの電力を損失す
るという課題が生じる。
However, the power supply device 41 has the following points to be improved. That is, in the power supply device 41, the current I11 (or I12) flows through the diode 45 (or 44) during the ON period of the switch 4, so that the power loss due to the diode 45 (or 44) always occurs. For this reason, the conversion efficiency is reduced accordingly, and it is preferable to improve this. In the off period of the switch 4, a current in the same direction as the current I 11 or the current I 12 is supplied to the parasitic capacitance 5 built in the switch 4.
, The parasitic capacitance 5 is charged. In this case, the energy stored in the parasitic capacitance 5 is prevented from being released by the diodes 44 and 45. Therefore, when the switch 4 is turned on, both ends of the parasitic capacitance 5 are short-circuited by the switch 4, so that the stored energy of the parasitic capacitance 5 is lost. For this reason, the conversion gain may be reduced or noise may be generated. As a result, it is preferable to improve this point. In this case, diode 4
It is also conceivable to directly connect the winding start side terminal of the primary winding 42a and the winding end side terminal of the primary winding 43a without disposing the 4, 45. However, in such a case, when a voltage is induced in one primary winding 42a (or 43a), a short-circuit phenomenon occurs that a current flows into the capacitor 24 (or 13) via the other primary winding 43a (or 42a). Occurs, and in such a case, there is a problem that more power is lost.

【0007】さらに、電源装置41では、脈流電圧VR
の高電圧期間においては、昇降圧コンバータ回路47が
出力電圧VO を生成し、脈流電圧VR の低電圧期間(谷
の期間)においては、昇降圧コンバータ回路46が出力
電圧VO を生成する。このため、両トランス42,43
が装置の出力電力に見当たった容量をそれぞれ有する必
要があるため、同程度の容量を有するスイッチング用の
トランスが2つ必要となる。したがって、電源装置41
の部品コストが高騰すると共に装置の大型化を招いてお
り、これを改善するのが好ましい。
Further, in the power supply device 41, the pulsating voltage VR
During the high voltage period, the buck-boost converter circuit 47 generates the output voltage VO, and during the low voltage period (valley period) of the pulsating voltage VR, the buck-boost converter circuit 46 generates the output voltage VO. Therefore, both transformers 42, 43
Need to have respective capacities corresponding to the output power of the device, so that two switching transformers having the same capacity are required. Therefore, the power supply 41
In addition, the cost of parts increases and the size of the apparatus is increased. It is preferable to improve this.

【0008】また、技術的に関連する電源装置として、
特開平7−222447号に開示されたスイッチング電
源装置も従来から知られているが、このスイッチング電
源装置にも、スイッチ素子(24)に内蔵されている寄
生容量の両端がスイッチ素子(24)によって短絡され
るため、上記した電源装置41と同様にして、変換利得
の低下やノイズの発生を招くという課題がある。また、
このスイッチング電源装置では、電源装置41における
トランス42,43を1つのトランス(20)で構成し
た点が電源装置41とは異なっている。しかし、このス
イッチング電源装置では、逆流防止用のダイオード(1
1)を直流電圧の供給経路中に配設しているため、その
ダイオード(11)を直流電流が流れることに起因し
て、常に損失が発生する。このため、このスイッチング
電源装置には、効率が悪いという問題点がある。また、
このスイッチング電源装置では、脈流電圧の低電圧期間
において、全波整流器(3)、並びに第1および第2の
ダイオード(8),(9)のいずれにも入力電流IINが
流れていないいわゆる不連続期間te(同公報の図2
(d)参照)が存在するため、入力力率が低く、高調波
規制を満足しにくいという問題点もある。
Further, as a technically related power supply device,
A switching power supply disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-22247 is also conventionally known. In this switching power supply, both ends of the parasitic capacitance built in the switch element (24) are switched by the switch element (24). Because of the short-circuit, there is a problem that the conversion gain is reduced and noise is generated as in the case of the power supply device 41 described above. Also,
This switching power supply device is different from the power supply device 41 in that the transformers 42 and 43 in the power supply device 41 are configured by one transformer (20). However, in this switching power supply device, a diode (1
Since 1) is disposed in the DC voltage supply path, a loss always occurs due to the DC current flowing through the diode (11). For this reason, this switching power supply has a problem that efficiency is poor. Also,
In this switching power supply device, during the low voltage period of the pulsating voltage, a so-called non-current state in which the input current IIN does not flow through any of the full-wave rectifier (3) and the first and second diodes (8) and (9). Continuous period te (see FIG. 2 of the publication)
(D), there is also a problem that the input power factor is low and it is difficult to satisfy the harmonic regulation.

【0009】本発明は、かかる課題を解決すべくなされ
たものであり、高い入力力率を維持しつつ、装置の小型
・低価格化、変換利得の向上およびノイズの低減を図り
得るスイッチング電源装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a switching power supply device capable of reducing the size and cost of the device, improving the conversion gain, and reducing noise while maintaining a high input power factor. The purpose is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のスイッチング電源装置は、一次巻線および
二次巻線をそれぞれ有する第1および第2のトランス
と、入力交流を整流して脈流電圧をそれぞれ生成する2
つの整流回路と、一方の整流回路によって生成された脈
流電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑回路と、スイ
ッチング素子とを備え、第1のトランスの一次巻線とス
イッチング素子との直列回路が他方の整流回路の正極出
力端子および負極出力端子の間に接続され、第2のトラ
ンスの一次巻線が平滑回路と他方の整流回路の正極出力
端子との間に接続され、スイッチング素子をスイッチン
グさせることにより、両トランスの各二次巻線に誘起し
た電圧を整流して合成することにより出力電圧を生成す
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device comprising: a first and a second transformer having a primary winding and a secondary winding; To generate pulsating voltage respectively 2
A rectifying circuit, a smoothing circuit for smoothing a pulsating voltage generated by one of the rectifying circuits to generate a DC voltage, and a switching element; and a series circuit of a primary winding of the first transformer and the switching element. Is connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the other rectifier circuit, the primary winding of the second transformer is connected between the smoothing circuit and the positive output terminal of the other rectifier circuit, and the switching element is switched. Thus, an output voltage is generated by rectifying and combining voltages induced in each secondary winding of both transformers.

【0011】また、請求項2記載のスイッチング電源装
置は、一次巻線および二次巻線をそれぞれ有する第1お
よび第2のトランスと、入力交流を整流して脈流電圧を
生成する整流回路と、脈流電圧を平滑して直流電圧を生
成する平滑回路と、整流回路と平滑回路との間に接続さ
れて整流回路から平滑回路に向けての電流のみを導通さ
せる一方向性素子と、スイッチング素子とを備え、第1
のトランスの一次巻線とスイッチング素子との直列回路
が整流回路の正極出力端子および負極出力端子の間に接
続され、第2のトランスの一次巻線が平滑回路と整流回
路の正極出力端子との間に接続され、スイッチング素子
をスイッチングさせることにより、両トランスの各二次
巻線に誘起した電圧を整流して合成することにより出力
電圧を生成することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device comprising: a first and a second transformer each having a primary winding and a secondary winding; and a rectifying circuit for rectifying an input AC to generate a pulsating voltage. A smoothing circuit for smoothing a pulsating voltage to generate a DC voltage, a one-way element connected between the rectifying circuit and the smoothing circuit for conducting only a current from the rectifying circuit to the smoothing circuit, and a switching circuit. And a first element.
A series circuit of the primary winding of the transformer and the switching element is connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the rectifier circuit, and the primary winding of the second transformer is connected to the smoothing circuit and the positive output terminal of the rectifier circuit. An output voltage is generated by rectifying and combining the voltages induced in the respective secondary windings of the two transformers by switching the switching elements.

【0012】また、請求項3記載のスイッチング電源装
置は、一次巻線および二次巻線をそれぞれ有する第1お
よび第2のトランスと、入力交流を整流して脈流電圧を
生成する整流回路と、第2のトランスにおける一次巻線
を介して整流回路から供給される脈流電圧を平滑して直
流電圧を生成する平滑回路と、スイッチング素子とを備
え、第1のトランスの一次巻線とスイッチング素子との
直列回路が整流回路の正極出力端子および負極出力端子
の間に接続され、第2のトランスの一次巻線が平滑回路
と整流回路の正極出力端子との間に接続され、スイッチ
ング素子をスイッチングさせることにより、両トランス
の各二次巻線に誘起した電圧を整流して合成することに
より出力電圧を生成することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device including a first and a second transformer having a primary winding and a secondary winding, respectively, and a rectifying circuit for rectifying an input AC to generate a pulsating voltage. A smoothing circuit for smoothing the pulsating voltage supplied from the rectifier circuit through the primary winding of the second transformer to generate a DC voltage, and a switching element. A series circuit with the element is connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the rectifier circuit, a primary winding of the second transformer is connected between the smoothing circuit and the positive output terminal of the rectifier circuit, and a switching element is connected. By switching, the output voltage is generated by rectifying and combining the voltages induced in the respective secondary windings of both transformers.

【0013】さらに、請求項4記載のスイッチング電源
装置は、請求項1から3のいずれかに記載のスイッチン
グ電源装置において、ノイズフィルタと、ノイズフィル
タから直列回路に向けての電流のみを導通させる一方向
性素子とが整流回路の正極出力端子と直列回路との間に
接続されていることを特徴とする。
Further, a switching power supply according to a fourth aspect of the present invention is the switching power supply according to any one of the first to third aspects, wherein only the noise filter and a current flowing from the noise filter to the series circuit are conducted. The directional element is connected between the positive output terminal of the rectifier circuit and the series circuit.

【0014】また、請求項5記載のスイッチング電源装
置は、請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング
電源装置において、フォワード型スイッチング電源装置
であって、両トランスにおける各二次巻線の高電位端子
にアノードがそれぞれ接続されると共にカソード同士が
接続された整流用の第1および第2のダイオードと、両
ダイオードのカソードと高電位出力部との間に接続され
た平滑用チョークコイルと、チョークコイルにおける高
電位出力部側の一端と低電位出力部との間に接続された
平滑用コンデンサと、各二次巻線の低電位端子および低
電位出力部にアノードが接続されると共にそのカソード
が両ダイオードのカソードに接続された転流用のダイオ
ードとを備えていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the switching power supply device is a forward type switching power supply device, wherein the height of each secondary winding in both transformers is high. First and second rectifying diodes each having an anode connected to a potential terminal and a cathode connected to each other; a smoothing choke coil connected between the cathodes of both diodes and a high potential output unit; A smoothing capacitor connected between one end of the choke coil on the high potential output side and the low potential output portion, and an anode connected to the low potential terminal and the low potential output portion of each secondary winding and the cathode thereof. And a commutating diode connected to the cathodes of both diodes.

【0015】また、請求項6記載のスイッチング電源装
置は、請求項1から5のいずれかに記載のスイッチング
電源装置において、スイッチング素子は、スイッチング
素子に対して等価的に並列接続されている容量性素子に
蓄積されたエネルギーが両一次巻線を介して平滑回路側
に回生された後にオン状態に制御されることを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the switching element is capacitively connected in parallel to the switching element. The energy stored in the element is controlled to the ON state after being regenerated to the smoothing circuit side via both primary windings.

【0016】[0016]

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

【0017】図1に示すように、電源装置1は、フライ
バック型のスイッチング電源装置であって、スイッチン
グ用のトランス2(第2のトランス)およびトランス3
(第1のトランス)を備えている。この場合、トランス
2における一次巻線2aの巻き終わり側端子は、コンデ
ンサ13の正極端子に接続され、一次巻線2aの巻始め
側端子は、トランス3における一次巻線3aの巻終わり
側端子およびダイオードスタック21(他方の整流回
路、整流回路)の正極出力端子に接続されている。一
方、トランス3の一次巻線3aの巻始め側端子は、スイ
ッチ4を介して、ダイオードスタック21の負極出力端
子に接続されている。
As shown in FIG. 1, a power supply 1 is a flyback type switching power supply, and includes a switching transformer 2 (second transformer) and a transformer 3.
(First transformer). In this case, the winding end side terminal of the primary winding 2a in the transformer 2 is connected to the positive terminal of the capacitor 13, and the winding start side terminal of the primary winding 2a is connected to the winding end side terminal of the primary winding 3a in the transformer 3. It is connected to the positive output terminal of the diode stack 21 (the other rectifier circuit, rectifier circuit). On the other hand, the winding start side terminal of the primary winding 3 a of the transformer 3 is connected to the negative output terminal of the diode stack 21 via the switch 4.

【0018】また、電源装置1は、電源装置41と同様
にして2つの昇降圧コンバータ回路6,7を備えてい
る。昇降圧コンバータ6は、入力交流VACを整流するダ
イオード11,12、整流された電圧を平滑して直流電
圧VDCを生成する平滑用のコンデンサ13、トランス
2,3、およびスイッチング素子としてのスイッチ4で
構成され、力率改善用の昇降圧コンバータ7は、ダイオ
ードスタック21、トランス3、およびスイッチ4で構
成されている。すなわち、この電源装置1でも、スイッ
チ4は、両昇降圧コンバータ6,7によって共通的に使
用される。なお、ダイオード11,12が本発明におけ
る一方の整流回路を構成し、コンデンサ13が本発明に
おける平滑回路を構成する。一方、トランス2の二次巻
線2b側およびトランス3の二次巻線3b側には、整流
用のダイオード31,32および平滑用のコンデンサ3
3が配設されている。
The power supply device 1 includes two buck-boost converter circuits 6 and 7 in the same manner as the power supply device 41. The buck-boost converter 6 includes diodes 11 and 12 for rectifying the input AC VAC, a smoothing capacitor 13 for smoothing the rectified voltage to generate a DC voltage VDC, transformers 2 and 3, and a switch 4 as a switching element. The step-up / step-down converter 7 for power factor improvement includes a diode stack 21, a transformer 3, and a switch 4. That is, also in the power supply device 1, the switch 4 is commonly used by both the buck-boost converters 6 and 7. The diodes 11 and 12 constitute one rectifier circuit of the present invention, and the capacitor 13 constitutes a smoothing circuit of the present invention. On the other hand, diodes 31 and 32 for rectification and a capacitor 3 for smoothing are provided on the secondary winding 2b side of the transformer 2 and the secondary winding 3b side of the transformer 3.
3 are provided.

【0019】この電源装置1では、ダイオード11,1
2およびコンデンサ13が、図2(a)に示す入力交流
VACを整流平滑することにより直流電圧VDCを生成し、
ダイオードスタック21が、入力交流VACを整流するこ
とにより、その最高電圧VMAX が直流電圧VDCの電圧に
ほぼ等しい脈流電圧VR (同図(b)参照)を生成す
る。そして、脈流電圧VR の高電圧期間(例えば同図
(b)に示す電圧VS を超える期間)においては、主と
して、昇降圧コンバータ7が出力電圧VO を生成する。
つまり、この電源装置1では、スイッチ4のオン期間で
は、トランス2の一次巻線2aとトランス3の一次巻線
3aとの間に脈流電圧VR の最高電圧VMAXとほぼ等し
い電圧の直流電圧VDCが印加され、かつトランス3の一
次巻線3aの両端に脈流電圧VR が印加される。このた
め、トランス2の一次巻線2aの両端には、直流電圧V
DCと脈流電圧VR の電圧差が印加される。したがって、
その電圧差が小さいときほど、昇降圧コンバータ7が電
力を生成する寄与度が大きく、その電圧差が大きいほ
ど、昇降圧コンバータ6が電力を生成する寄与度が大き
くなる。したがって、脈流電圧VR の高電圧期間では、
スイッチ4がオン状態に制御されると、主として、電流
I1 が、ダイオードスタック21の正極出力端子、トラ
ンス3の一次巻線3a、スイッチ4、およびダイオード
スタック21の負極出力端子からなる経路を流れ、これ
により、トランス3にエネルギーが蓄積される。次い
で、スイッチ4のオフ期間において、ダイオード32お
よびコンデンサ33が、トランス3の二次巻線3bに誘
起した電圧を整流平滑することにより出力電圧VO を生
成する。
In the power supply device 1, the diodes 11, 1
2 and a capacitor 13 generate a DC voltage VDC by rectifying and smoothing the input AC VAC shown in FIG.
By rectifying the input AC VAC, the diode stack 21 generates a pulsating voltage VR (see FIG. 3B) whose maximum voltage VMAX is substantially equal to the DC voltage VDC. During a high voltage period of the pulsating voltage VR (for example, a period exceeding the voltage VS shown in FIG. 3B), the buck-boost converter 7 mainly generates the output voltage VO.
That is, in the power supply device 1, during the ON period of the switch 4, the DC voltage VDC between the primary winding 2a of the transformer 2 and the primary winding 3a of the transformer 3 is substantially equal to the maximum voltage VMAX of the pulsating voltage VR. And a pulsating voltage VR is applied to both ends of the primary winding 3a of the transformer 3. Therefore, the DC voltage V is applied across the primary winding 2a of the transformer 2.
A voltage difference between DC and pulsating voltage VR is applied. Therefore,
The smaller the voltage difference, the greater the contribution of the buck-boost converter 7 to generate power, and the greater the voltage difference, the greater the contribution of the buck-boost converter 6 to generate power. Therefore, during the high voltage period of the pulsating voltage VR,
When the switch 4 is turned on, the current I1 mainly flows through a path composed of the positive output terminal of the diode stack 21, the primary winding 3a of the transformer 3, the switch 4, and the negative output terminal of the diode stack 21, Thereby, energy is stored in the transformer 3. Next, during the OFF period of the switch 4, the diode 32 and the capacitor 33 generate an output voltage VO by rectifying and smoothing the voltage induced in the secondary winding 3b of the transformer 3.

【0020】次いで、脈流電圧VR の電圧が徐々に低下
し、脈流電圧VR の電圧が電圧VSよりも低下する低電
圧期間においては、主として、昇降圧コンバータ6が出
力電圧VO を生成する。具体的には、この期間では、ス
イッチ4のオン期間において、電流I2 が、コンデンサ
13の正極端子、トランス2の一次巻線2a、トランス
3の一次巻線3a、スイッチ4、ダイオードスタック2
1、およびコンデンサ13の負極端子からなる電流経路
を流れ、これにより、トランス2,3にエネルギーが蓄
積される。なお、この際には、ダイオードスタック21
内のダイオードが一方向性素子として機能して、トラン
ス2の一次巻線2aから正極出力端子への電流の流入を
阻止する。次いで、スイッチ4のオフ期間において、ダ
イオード31,32およびコンデンサ33が、トランス
2,3の各二次巻線2b,3bにそれぞれ誘起した電圧
を整流平滑することにより出力電圧VO を生成する。
Next, during a low voltage period in which the voltage of the pulsating voltage VR gradually decreases and the voltage of the pulsating voltage VR becomes lower than the voltage VS, the buck-boost converter 6 mainly generates the output voltage VO. More specifically, in this period, during the ON period of the switch 4, the current I2 flows through the positive terminal of the capacitor 13, the primary winding 2a of the transformer 2, the primary winding 3a of the transformer 3, the switch 4, and the diode stack 2.
1 and a current path composed of the negative terminal of the capacitor 13, whereby energy is stored in the transformers 2 and 3. In this case, the diode stack 21
Function as a one-way element to prevent current from flowing from the primary winding 2a of the transformer 2 to the positive output terminal. Next, during the OFF period of the switch 4, the diodes 31, 32 and the capacitor 33 rectify and smooth the voltages induced in the secondary windings 2b, 3b of the transformers 2, 3, respectively, to generate an output voltage VO.

【0021】なお、上記した脈流電圧VR の高電圧期間
および低電圧期間の境界を規定する電圧VS の電圧値
は、トランス2における一次巻線2aのインダクタンス
およびトランス3における一次巻線3aのインダクタン
スをそれぞれ「L2」および「L3」とし、直流電圧V
DCの電圧値を「VMAX 」とした場合、インダクタンスL
2とインダクタンスL3との加算値でインダクタンスL
3を除した値に電圧値VMAX を乗算することによって求
められる。また、インダクタンスL2をインダクタンス
L3よりも大きく規定する(例えば5:3)。この場
合、インダクタンスL2をインダクタンスL3よりも大
きくすればする程、電圧VS の電圧値が低下するため、
昇降圧コンバータ回路6の出力電圧VO の生成に対する
寄与度が少なくなる。さらに、各トランス2,3に必要
とされる容量は、トランス3については、装置の出力電
力と同程度の容量であって、トランス2については、イ
ンダクタンスL2とインダクタンスL3との加算値でイ
ンダクタンスL2を除した値にトランス3の容量を乗算
することによって求められる。したがって、両トランス
2,3全体としては、上記の例(例えば5:3)では、
装置の出力電力に対して1.37倍(1+3/8倍)の
容量となる。このため、従来の電源装置41(2倍程
度)と比較して、トランス2を小型化することができる
ため、装置の小型化を図ることができると共に、部品コ
ストの低減、ひいては装置のコストダウンを図ることが
できる。
The voltage value of the voltage VS defining the boundary between the high voltage period and the low voltage period of the pulsating voltage VR is determined by the inductance of the primary winding 2a in the transformer 2 and the inductance of the primary winding 3a in the transformer 3. Are “L2” and “L3”, respectively, and the DC voltage V
When the DC voltage value is “VMAX”, the inductance L
The inductance L is the sum of the inductance 2 and the inductance L3.
It is obtained by multiplying the value obtained by dividing 3 by the voltage value VMAX. Further, the inductance L2 is defined to be larger than the inductance L3 (for example, 5: 3). In this case, as the inductance L2 is made larger than the inductance L3, the voltage value of the voltage VS decreases.
The contribution of the buck-boost converter circuit 6 to the generation of the output voltage VO is reduced. Further, the capacity required for each of the transformers 2 and 3 is about the same as the output power of the device for the transformer 3, and for the transformer 2, the inductance L2 is obtained by adding the inductance L2 and the inductance L3. Is multiplied by the capacity of the transformer 3. Therefore, in the above example (for example, 5: 3), the transformers 2 and 3 as a whole are:
The capacity is 1.37 times (1 + 3/8 times) the output power of the device. For this reason, the transformer 2 can be reduced in size as compared with the conventional power supply device 41 (about twice), so that the size of the device can be reduced, and the cost of parts and the cost of the device can be reduced. Can be achieved.

【0022】以上の動作により、図2(c),(d)に
それぞれ示すように、脈流電圧VRの電圧が電圧VS よ
りも高い期間においては、主としてトランス3の一次巻
線3aに電流I1 が流れることによって出力電圧VO が
生成され、脈流電圧VR の電圧が電圧VS よりも低い期
間においては、主として両一次巻線2a,3aに電流I
2 が流れることによって出力電圧VO が生成される。一
方、ダイオード11,12には、図2(e)に示すよう
に、脈流電圧VR の電圧値が最高電圧VMAX の近傍のと
きに、入力電流I1IN がパルス状に流れ込む。このた
め、電源装置1に流れ込む入力電流IINは、同図(c)
に示す電流I1 と、同図(e)に示す入力電流I1IN と
の合成となるため、同図(f)に示す電流波形となる。
したがって、電流IINが入力交流VACのほぼ1サイクル
全域に亘って流れ込む結果、入力力率が0.85〜0.
9程度の良好な力率改善効果が得ることができる。した
がって、不連続期間を有する特開平7−222447号
に開示されたスイッチング電源装置と比較して、入力力
率を十分に改善することができる。
With the above operation, as shown in FIGS. 2C and 2D, during the period when the pulsating voltage VR is higher than the voltage VS, the current I1 is mainly supplied to the primary winding 3a of the transformer 3. Flows, the output voltage VO is generated, and during the period when the voltage of the pulsating voltage VR is lower than the voltage VS, the current I is mainly supplied to both the primary windings 2a and 3a.
2 flows to generate an output voltage VO. On the other hand, as shown in FIG. 2E, when the pulsating voltage VR is near the maximum voltage VMAX, the input current I1IN flows into the diodes 11 and 12 in a pulsed manner. Therefore, the input current IIN flowing into the power supply device 1 is as shown in FIG.
(E) and the input current I1IN shown in (e) of the figure, the current waveform is as shown in (f) of the figure.
Therefore, the current IIN flows over almost the entire cycle of the input AC VAC, and as a result, the input power factor becomes 0.85-0.
A good power factor improvement effect of about 9 can be obtained. Therefore, the input power factor can be sufficiently improved as compared with the switching power supply disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-2222447 having a discontinuous period.

【0023】一方、スイッチ4がオフ状態に移行した際
には、電流I1または電流I2と同じ向きの電流が寄生
容量5に流れ込むため、寄生容量5が充電される。この
場合、この電源装置1では、スイッチ4からコンデンサ
13に向かう経路内に電流の流出を阻止するダイオード
などの半導体素子が配設されていないため、寄生容量
5、トランス3の一次巻線3a、トランス2の一次巻線
2a、およびコンデンサ13からなる経路で、電流1 と
逆向きの電流が流れる。これにより、寄生容量5の蓄積
エネルギーが回生されて、寄生容量5の充電電圧が低下
する。そして、その後に電流が流れ込んで寄生容量5を
再度充電するという充放電が繰り返される共振現象が生
じる。したがって、図外のスイッチング制御回路が、寄
生容量5の充電電圧が0ボルトまたは0V近辺にまで低
下した時点で、スイッチ4をオン状態に制御する。これ
により、いわゆるゼロボルトスイッチが行われる。な
お、共振周波数fは、寄生容量5の容量値を「COSS 」
とした場合、下記の式で表される。 f=1/(2×π×√((L2+L3)×COSS ))・・・式
On the other hand, when the switch 4 is turned off, a current in the same direction as the current I1 or the current I2 flows into the parasitic capacitance 5, so that the parasitic capacitance 5 is charged. In this case, in the power supply device 1, since no semiconductor element such as a diode for preventing the outflow of current is provided in the path from the switch 4 to the capacitor 13, the parasitic capacitance 5, the primary winding 3 a of the transformer 3, A current in a direction opposite to the current 1 flows through a path including the primary winding 2a of the transformer 2 and the capacitor 13. Thereby, the energy stored in the parasitic capacitance 5 is regenerated, and the charging voltage of the parasitic capacitance 5 decreases. Then, a resonance phenomenon occurs in which charge and discharge are repeated, that is, a current flows thereafter to charge the parasitic capacitance 5 again. Therefore, a switching control circuit (not shown) controls the switch 4 to be turned on when the charging voltage of the parasitic capacitance 5 decreases to 0 volts or near 0 volts. Thereby, a so-called zero volt switch is performed. Note that the resonance frequency f is determined by setting the capacitance value of the parasitic capacitance 5 to “COSS”.
Is represented by the following equation. f = 1 / (2 × π × √ ((L2 + L3) × COSS)) formula

【0024】したがって、寄生容量5の蓄積エネルギー
の一部または全部がコンデンサ13に回生されるため、
スイッチ4がオン状態に移行する際の短絡を回避でき
る。この結果、電力損失を低減することができるため装
置の変換利得を向上させることができると共に、短絡ノ
イズを低減することができる。また、電源装置41や、
特開平7−222447号に開示されたスイッチング電
源装置とは異なり、トランス2の一次巻線2aとスイッ
チ4との間、およびトランス3の一次巻線3aとスイッ
チ4との間にダイオードが接続されていないため、ダイ
オードによる電力損失を回避することができ、その分、
変換効率を向上させることができる。
Therefore, part or all of the stored energy of the parasitic capacitance 5 is regenerated to the capacitor 13,
A short circuit when the switch 4 is turned on can be avoided. As a result, since the power loss can be reduced, the conversion gain of the device can be improved, and the short-circuit noise can be reduced. Also, the power supply device 41,
Unlike the switching power supply disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-22247, diodes are connected between the primary winding 2a of the transformer 2 and the switch 4 and between the primary winding 3a of the transformer 3 and the switch 4. Power loss due to the diode can be avoided,
Conversion efficiency can be improved.

【0025】次に、他の実施の形態に係る電源装置1A
について、図3を参照して説明する。同図に示すよう
に、この電源装置1Aは、電源装置1とは異なり、本発
明における他方の整流回路に相当するダイオードスタッ
ク(全波整流器)21が、本発明における一方の整流回
路としての機能を兼用する構成が採用されている。ま
た、ダイオードスタック21の正極出力端子と、本発明
における平滑回路に相当するコンデンサ13との間に、
ダイオードスタック21からコンデンサ13に向けての
電流のみを導通させるダイオード14(一方向性素子)
が接続されている。したがって、この電源装置1Aによ
れば、1つの整流器で2つの整流回路を構成することが
できるため、その分、装置の小型・低価格化を達成する
ことができる。なお、ダイオード14を後述するダイオ
ード26のアノードとコンデンサ13の正極端子との間
に接続することもできる。
Next, a power supply device 1A according to another embodiment is described.
Will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the power supply device 1A differs from the power supply device 1 in that a diode stack (full-wave rectifier) 21 corresponding to the other rectifier circuit of the present invention functions as one rectifier circuit of the present invention. Is adopted. Further, between the positive electrode output terminal of the diode stack 21 and the capacitor 13 corresponding to the smoothing circuit in the present invention,
Diode 14 (unidirectional element) for conducting only current from diode stack 21 to capacitor 13
Is connected. Therefore, according to the power supply device 1A, two rectifier circuits can be configured with one rectifier, and accordingly, the size and cost of the device can be reduced. The diode 14 may be connected between an anode of a diode 26 described later and a positive terminal of the capacitor 13.

【0026】さらに、電源装置1Aは、電源装置1とは
異なり、ノイズフィルタ22と本発明における一方向性
素子に相当するダイオード26とが配設されている。ノ
イズフィルタ22は、ダイオードスタック21の正極出
力端子およびトランス2,3における各一次巻線2a,
3aの接続部位の間に接続されている。また、ノイズフ
ィルタ22は、例えば、2つのコンデンサ23,24お
よびチョークコイル25で構成される。一方、ダイオー
ド26は、ノイズフィルタ22およびトランス2,3の
一次巻線2a,3aの接続部位の間に接続されると共に
ノイズフィルタ22から一次巻線2a,3aの接続部位
に向けての電流のみを導通させ、トランス2の一次巻線
2aおよびトランス3の一次巻線3aからノイズフィル
タ22への電流の逆流を阻止する。この構成を採用する
ことで、ノイズフィルタ22が、スイッチ4によるスイ
ッチングの際に発生するスイッチングノイズを除去する
ため、入力交流VACが供給される入力部側へのノイズの
漏洩量を低減することができる。この電源装置1Aで
は、基本的に電源装置1と同様に作動するため、同図に
おいて電源装置1と同一の構成要素には同一の符号を付
して、その動作説明を省略する。
Further, unlike the power supply 1, the power supply 1A includes a noise filter 22 and a diode 26 corresponding to a one-way element in the present invention. The noise filter 22 includes a positive output terminal of the diode stack 21 and the primary windings 2a,
It is connected between the connection portions 3a. The noise filter 22 includes, for example, two capacitors 23 and 24 and a choke coil 25. On the other hand, the diode 26 is connected between the connection portion between the noise filter 22 and the primary windings 2a and 3a of the transformers 2 and 3, and only the current flowing from the noise filter 22 to the connection portion between the primary windings 2a and 3a. To prevent the current from flowing back from the primary winding 2a of the transformer 2 and the primary winding 3a of the transformer 3 to the noise filter 22. By adopting this configuration, the noise filter 22 removes switching noise generated at the time of switching by the switch 4, so that the amount of noise leakage to the input unit side to which the input AC VAC is supplied can be reduced. it can. In this power supply device 1A, basically, it operates in the same manner as the power supply device 1. Therefore, in FIG.

【0027】次いで、さらに他の実施の形態に係る電源
装置1Bについて、図4を参照して説明する。同図に示
すように、この電源装置1Bは、電源装置1Aと同様に
して、本発明における他方の整流回路に相当するダイオ
ードスタック21が、本発明における一方の整流回路と
しての機能を兼用する構成が採用され、平滑回路として
のコンデンサ13が、トランス2における一次巻線2a
の巻き終わり側端子に接続されると共に一次巻線2aを
介してダイオードスタック21から供給される脈流電圧
VR を平滑して直流電圧VDCを生成する。
Next, a power supply device 1B according to still another embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in the power supply device 1B, similarly to the power supply device 1A, a diode stack 21 corresponding to the other rectifier circuit of the present invention also functions as one rectifier circuit of the present invention. Is employed, and the capacitor 13 as a smoothing circuit is connected to the primary winding 2a in the transformer 2.
And a pulsating voltage VR supplied from the diode stack 21 through the primary winding 2a to generate a DC voltage VDC.

【0028】この電源装置1Bでは、入力電流I1IN
が、ダイオードスタック21の正極出力端子、トランス
2の一次巻線2a、およびコンデンサ13からなる経路
を流れることにより、コンデンサ13が、脈流電圧VR
を平滑すると共に充電される。この構成によれば、整流
回路として機能する2つのダイオード11,12を省く
ことができるため、その分、装置の小型・低価格化を達
成することができる。なお、この電源装置1Bでも、基
本的に電源装置1と同様に作動するため、同図において
電源装置1と同一の構成要素には同一の符号を付して、
その動作説明を省略する。
In the power supply device 1B, the input current I1IN
Flows through a path including the positive output terminal of the diode stack 21, the primary winding 2a of the transformer 2, and the capacitor 13, so that the capacitor 13
And is charged. According to this configuration, since the two diodes 11 and 12 functioning as rectifier circuits can be omitted, the size and cost of the device can be reduced accordingly. In addition, since the power supply device 1B basically operates in the same manner as the power supply device 1, the same components as those of the power supply device 1 are denoted by the same reference numerals in FIG.
The description of the operation is omitted.

【0029】さらに、本発明に係るスイッチング電源装
置は、図5に示すように、フォワード形の電源装置1C
にも適用することもできる。電源装置1Cは、両トラン
ス2,3の二次巻線2b,3b側の二次回路に、ダイオ
ード31(第2のダイオード)、ダイオード32(第1
のダイオード)、転流用のダイオード(フライホイール
ダイオード)34、平滑用のコンデンサ33、および平
滑用のチョークコイル35が配設されている。この場
合、この二次回路では、トランス3の二次巻線3bの巻
き終わり側端子(高電位端子)と高電位出力部(+電圧
出力端子)との間に、ダイオード32およびチョークコ
イル35が接続されると共に、トランス2の二次巻線2
bの巻き終わり側端子(高電位端子)と高電位出力部と
の間に、ダイオード31およびチョークコイル35が接
続されている。また、コンデンサ33が高電位出力部お
よび低電位出力部(アース電位端子)間に接続されてい
る。さらに、ダイオード34は、アノードがトランス
2,3の各二次巻線2b,3bの巻き始め側端子(低電
位端子)、および低電位出力部に接続され、かつカソー
ドがダイオード31,32のカソードに接続されてい
る。
Further, as shown in FIG. 5, the switching power supply according to the present invention comprises a forward power supply 1C.
It can also be applied to The power supply device 1C includes a diode 31 (second diode) and a diode 32 (first diode) in the secondary circuits on the secondary windings 2b and 3b sides of both transformers 2 and 3.
, A commutation diode (flywheel diode) 34, a smoothing capacitor 33, and a smoothing choke coil 35. In this case, in this secondary circuit, the diode 32 and the choke coil 35 are connected between the winding end side terminal (high potential terminal) of the secondary winding 3b of the transformer 3 and the high potential output section (+ voltage output terminal). Connected and the secondary winding 2 of the transformer 2
The diode 31 and the choke coil 35 are connected between the winding end side terminal (high potential terminal) of b and the high potential output section. Further, a capacitor 33 is connected between the high potential output section and the low potential output section (earth potential terminal). Further, the diode 34 has an anode connected to a winding start terminal (low potential terminal) of each of the secondary windings 2b and 3b of the transformers 2 and 3, and a low potential output section, and a cathode connected to the cathodes of the diodes 31 and 32. It is connected to the.

【0030】この電源装置1Cは、基本的には、通常の
フォワード型電源装置と同様にして、スイッチ4のオン
期間において、両ダイオード31,32が、各二次巻線
2b,3bに誘起した電圧を整流し、かつチョークコイ
ル35およびコンデンサ33が、整流された直流電圧を
平滑することによって出力電圧VO を生成する。また、
ダイオード34がチョークコイル35に蓄積されたエネ
ルギーに基づくフライホイール電流を導通させる。この
電源装置1Cによれば、1つのダイオード34がフライ
ホイールダイオードとして機能するため、フォワード型
のスイッチング電源装置の二次回路を簡易に構成するこ
とができる。
In the power supply device 1C, basically, as in a normal forward type power supply device, both diodes 31, 32 are induced in each of the secondary windings 2b, 3b during the ON period of the switch 4. The voltage is rectified, and the choke coil 35 and the capacitor 33 generate the output voltage VO by smoothing the rectified DC voltage. Also,
A diode conducts a flywheel current based on the energy stored in the choke coil. According to the power supply device 1C, since one diode 34 functions as a flywheel diode, the secondary circuit of the forward-type switching power supply device can be easily configured.

【0031】なお、本発明におけるスイッチング電源
は、上記した電源装置1〜1Cの構成に限らず、適宜変
更が可能である。例えば、電源装置1、1B,1Cにノ
イズフィルタ22とダイオード26とを設けることがで
きるのは勿論である。また、本発明は、トランス2,3
の各一次巻線2a,3aおよび二次巻線2b,3bの巻
数は特に限定されず、適宜変更が可能である。また、ス
イッチ4としては、FETに限らず、トランジスタなど
の各種スイッチング素子を採用することもできる。さら
に、スイッチ4をトランス3の一次巻線3aにおける巻
き終わり側端子とトランス2の一次巻線2aにおける巻
始め側端子との間に接続してもよい。加えて、フォワー
ド型電源に適用する場合、電源装置1Cと同等の機能が
実現できる限り、ダイオード31,32や、チョークコ
イル35の接続位置は適宜変更することができるのは勿
論である。例えば、チョークコイル35については、各
二次巻線2b,3bの巻始め側端子と、低電位出力部と
の間に接続することもできる。また、ダイオード31,
32については、各二次巻線2b,3bの巻始め側端子
と低電位出力部との間に接続することもできる。
The switching power supply according to the present invention is not limited to the configuration of the power supply devices 1 to 1C described above, and can be appropriately changed. For example, the power supply devices 1, 1B, and 1C can be provided with the noise filter 22 and the diode 26, of course. Further, the present invention relates to transformers 2 and 3
The number of turns of each of the primary windings 2a and 3a and the secondary windings 2b and 3b is not particularly limited, and can be appropriately changed. Further, the switch 4 is not limited to an FET, and various switching elements such as a transistor can be employed. Further, the switch 4 may be connected between the winding end side terminal of the primary winding 3a of the transformer 3 and the winding start side terminal of the primary winding 2a of the transformer 2. In addition, when applied to a forward-type power supply, the connection positions of the diodes 31 and 32 and the choke coil 35 can be changed as appropriate as long as a function equivalent to that of the power supply device 1C can be realized. For example, the choke coil 35 can be connected between the winding start terminals of the secondary windings 2b and 3b and the low potential output section. Also, a diode 31,
32 can be connected between the winding start terminal of each of the secondary windings 2b and 3b and the low potential output section.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載のスイッチ
ング電源装置によれば、第1のトランスの一次巻線とス
イッチング素子との直列回路を他方の整流回路の正極出
力端子および負極出力端子の間に接続し、かつ第2のト
ランスの一次巻線を平滑回路および一方の整流回路の正
極出力端子の間に接続し、スイッチング素子をスイッチ
ングし、両トランスの各二次巻線に誘起した電圧を整流
および合成して出力電圧を生成することにより、ダイオ
ードなどの半導体が両一次巻線に直列接続されていない
分、電力損失を低減することができ、これにより、変換
利得を向上させることができる。また、電源装置41と
比較して、第2のトランスを小型化することができるた
め、装置の小型化を図ることができると共に、部品コス
トの低減、ひいては装置の低価格化を図ることができ
る。さらに、入力交流のほぼ1サイクル全域に亘って電
流を装置内に流れ込ませることができる結果、不連続期
間を有する特開平7−222447号に開示されたスイ
ッチング電源装置と比較して、入力力率を十分に改善す
ることができる。加えて、スイッチング素子に等価的に
並列接続される容量の蓄積エネルギーが両トランスの一
次巻線側で生じる共振現象によって回生されるため、ス
イッチング素子がオン状態に移行する際の電力損失を低
減することができ、これにより、装置の変換利得を向上
させることができると共に短絡ノイズを低減することが
できる。
As described above, according to the switching power supply device of the first aspect, the series circuit of the primary winding of the first transformer and the switching element is connected to the positive output terminal and the negative output terminal of the other rectifier circuit. And the primary winding of the second transformer is connected between the smoothing circuit and the positive output terminal of one of the rectifier circuits, the switching elements are switched, and induced in each secondary winding of both transformers. By rectifying and combining voltages to generate an output voltage, power loss can be reduced because a semiconductor such as a diode is not connected in series to both primary windings, thereby improving conversion gain. Can be. Further, since the second transformer can be reduced in size as compared with the power supply device 41, the size of the device can be reduced, and the cost of parts and the price of the device can be reduced. . Furthermore, as a result of allowing the current to flow into the device over substantially the entire cycle of the input AC, the input power factor is lower than that of the switching power supply device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-2222447 having a discontinuous period. Can be sufficiently improved. In addition, the stored energy of the capacitance equivalently connected in parallel to the switching element is regenerated by a resonance phenomenon occurring on the primary winding side of both transformers, so that the power loss when the switching element is turned on is reduced. As a result, the conversion gain of the device can be improved and the short-circuit noise can be reduced.

【0033】また、請求項2,3記載のスイッチング電
源装置によれば、両トランスの各一次巻線に供給する脈
流電圧および直流電圧を1つの整流回路が生成するた
め、2つの整流回路を用いる構成と比較して、装置の小
型・低価格化を達成することができる。
According to the switching power supply device of the present invention, since one rectifier circuit generates the pulsating voltage and the DC voltage to be supplied to each primary winding of both transformers, two rectifier circuits are used. As compared with the configuration used, the size and cost of the device can be reduced.

【0034】さらに、請求項4記載のスイッチング電源
装置によれば、ノイズフィルタおよび一方向性素子を整
流回路の正極出力端子と直列回路との間に接続したこと
により、第2のトランスの一次巻線からノイズフィルタ
への電流の逆流を阻止しつつ、スイッチングの際に発生
するスイッチングノイズがノイズフィルタによって除去
されるため、交流入力部側へのノイズの漏洩量を低減す
ることができる。
Further, according to the switching power supply device of the fourth aspect, the noise filter and the one-way element are connected between the positive output terminal of the rectifier circuit and the series circuit, so that the primary winding of the second transformer is connected. Since the switching noise generated at the time of switching is removed by the noise filter while the backflow of the current from the line to the noise filter is prevented, the amount of noise leakage to the AC input unit side can be reduced.

【0035】加えて、請求項5記載のスイッチング電源
装置によれば、フォワード型のスイッチング電源装置の
二次回路を簡易に構成することができる。
In addition, according to the switching power supply of the fifth aspect, the secondary circuit of the forward-type switching power supply can be simply configured.

【0036】また、請求項6記載のスイッチング電源装
置によれば、スイッチング素子に等価的に並列接続され
た容量性素子に蓄積されたエネルギーが両トランスの各
一次巻線を介して直流電圧の供給ライン側に回生された
ときにスイッチング素子をオン状態に制御することによ
り、スイッチング素子のオン時における損失を確実に低
減することができる。
According to the switching power supply of the sixth aspect, the energy stored in the capacitive element equivalently connected to the switching element in parallel is supplied to the DC voltage through the primary windings of both transformers. By controlling the switching element to be in the ON state when the switching element is regenerated to the line side, loss when the switching element is turned on can be reliably 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に係る電源装置1の回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】電源装置1の動作を説明するための波形図であ
って、(a)は入力交流VACの電圧波形図、(b)は脈
流電圧VR の電圧波形図、(c)は電流I1 の電流波形
図、(d)は電流I2 の電流波形図、(e)は入力電流
I1IN の電流波形図、(f)は入力電流IINの電流波形
図である。
FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams for explaining the operation of the power supply device 1. FIG. 2A is a voltage waveform diagram of an input AC VAC, FIG. 2B is a voltage waveform diagram of a pulsating voltage VR, and FIG. The current waveform diagram of I1, the current waveform diagram of the current I2, the waveform diagram of the input current I1IN, and the current waveform diagram of the input current IIN are shown in FIG.

【図3】本発明の他の実施の形態に係る電源装置1Aの
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device 1A according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明のさらに他の実施の形態に係る電源装置
1Bの回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device 1B according to still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のさらに他の実施の形態に係る電源装置
1Cの回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device 1C according to still another embodiment of the present invention.

【図6】出願人が既に開発している電源装置41の回路
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device 41 already developed by the applicant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A〜1C 電源装置 2,3 トランス 2a,3a 一次巻線 2b,3b 二次巻線 4 スイッチ 5 寄生容量 11,12,14,31,32,34 ダイオード 13,33 コンデンサ 21 ダイオードスタック 22 ノイズフィルタ 26 ダイオード 35 チョークコイル VDC 直流電圧 VO 出力電圧 VP 脈流 1, 1A to 1C Power supply device 2, 3 Transformer 2a, 3a Primary winding 2b, 3b Secondary winding 4 Switch 5 Parasitic capacitance 11, 12, 14, 31, 32, 34 Diode 13, 33 Capacitor 21 Diode stack 22 Noise Filter 26 Diode 35 Choke coil VDC DC voltage VO Output voltage VP Ripple

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一次巻線および二次巻線をそれぞれ有す
る第1および第2のトランスと、入力交流を整流して脈
流電圧をそれぞれ生成する2つの整流回路と、当該一方
の整流回路によって生成された前記脈流電圧を平滑して
直流電圧を生成する平滑回路と、スイッチング素子とを
備え、前記第1のトランスの前記一次巻線と前記スイッ
チング素子との直列回路が他方の前記整流回路の正極出
力端子および負極出力端子の間に接続され、前記第2の
トランスの前記一次巻線が前記平滑回路と前記他方の整
流回路の前記正極出力端子との間に接続され、前記スイ
ッチング素子をスイッチングさせることにより、前記両
トランスの各二次巻線に誘起した電圧を整流して合成す
ることにより出力電圧を生成することを特徴とするスイ
ッチング電源装置。
1. A first and a second transformer having a primary winding and a secondary winding, two rectifier circuits for rectifying an input AC to generate pulsating voltages, respectively, and one of the rectifier circuits. A smoothing circuit for smoothing the generated pulsating voltage to generate a DC voltage, and a switching element, wherein a series circuit of the primary winding and the switching element of the first transformer is the other rectifier circuit And the primary winding of the second transformer is connected between the smoothing circuit and the positive output terminal of the other rectifier circuit, and the switching element A switching power supply unit that generates an output voltage by rectifying and combining voltages induced in respective secondary windings of the two transformers by switching.
【請求項2】 一次巻線および二次巻線をそれぞれ有す
る第1および第2のトランスと、入力交流を整流して脈
流電圧を生成する整流回路と、脈流電圧を平滑して直流
電圧を生成する平滑回路と、前記整流回路と前記平滑回
路との間に接続されて当該整流回路から当該平滑回路に
向けての電流のみを導通させる一方向性素子と、スイッ
チング素子とを備え、前記第1のトランスの前記一次巻
線と前記スイッチング素子との直列回路が前記整流回路
の正極出力端子および負極出力端子の間に接続され、前
記第2のトランスの前記一次巻線が前記平滑回路と前記
整流回路の前記正極出力端子との間に接続され、前記ス
イッチング素子をスイッチングさせることにより、前記
両トランスの各二次巻線に誘起した電圧を整流して合成
することにより出力電圧を生成することを特徴とするス
イッチング電源装置。
2. A first and a second transformer each having a primary winding and a secondary winding, a rectifier circuit for rectifying an input AC to generate a pulsating voltage, and a DC voltage for smoothing the pulsating voltage. A smoothing circuit that generates a current, a unidirectional element that is connected between the rectifier circuit and the smoothing circuit and that conducts only a current from the rectifier circuit to the smoothing circuit, and a switching element. A series circuit of the primary winding of the first transformer and the switching element is connected between a positive output terminal and a negative output terminal of the rectifier circuit, and the primary winding of the second transformer is connected to the smoothing circuit. The rectifier circuit is connected between the positive output terminal and the rectifier circuit, and by switching the switching element, rectifies and combines the voltages induced in the respective secondary windings of the transformers, and outputs the rectified voltage. A switching power supply device for generating a voltage.
【請求項3】 一次巻線および二次巻線をそれぞれ有す
る第1および第2のトランスと、入力交流を整流して脈
流電圧を生成する整流回路と、前記第2のトランスにお
ける前記一次巻線を介して前記整流回路から供給される
前記脈流電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑回路
と、スイッチング素子とを備え、前記第1のトランスの
前記一次巻線と前記スイッチング素子との直列回路が前
記整流回路の正極出力端子および負極出力端子の間に接
続され、前記第2のトランスの前記一次巻線が前記平滑
回路と前記整流回路の正極出力端子との間に接続され、
前記スイッチング素子をスイッチングさせることによ
り、前記両トランスの各二次巻線に誘起した電圧を整流
して合成することにより出力電圧を生成することを特徴
とするスイッチング電源装置。
3. A first and a second transformer each having a primary winding and a secondary winding, a rectifier circuit for rectifying an input AC to generate a pulsating voltage, and the primary winding in the second transformer. A smoothing circuit for smoothing the pulsating voltage supplied from the rectifier circuit via a line to generate a DC voltage, and a switching element, wherein the primary winding of the first transformer and the switching element A series circuit is connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the rectifier circuit, the primary winding of the second transformer is connected between the smoothing circuit and the positive output terminal of the rectifier circuit,
A switching power supply device that generates an output voltage by rectifying and combining voltages induced in respective secondary windings of the two transformers by switching the switching element.
【請求項4】 ノイズフィルタと、当該ノイズフィルタ
から前記直列回路に向けての電流のみを導通させる一方
向性素子とが前記整流回路の前記正極出力端子と前記直
列回路との間に接続されていることを特徴とする請求項
1から3のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
4. A noise filter, and a one-way element for conducting only a current from the noise filter to the series circuit is connected between the positive output terminal of the rectifier circuit and the series circuit. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 フォワード型スイッチング電源装置であ
って、前記両トランスにおける各二次巻線の高電位端子
にアノードがそれぞれ接続されると共にカソード同士が
接続された整流用の第1および第2のダイオードと、当
該両ダイオードのカソードと高電位出力部との間に接続
された平滑用チョークコイルと、当該チョークコイルに
おける前記高電位出力部側の一端と低電位出力部との間
に接続された平滑用コンデンサと、前記各二次巻線の低
電位端子および前記低電位出力部にアノードが接続され
ると共にそのカソードが前記両ダイオードのカソードに
接続された転流用のダイオードとを備えていることを特
徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチン
グ電源装置。
5. A rectifying first and second rectifying power supply, wherein an anode is connected to a high-potential terminal of each secondary winding in each of the transformers and a cathode is connected to each other. A diode, a smoothing choke coil connected between the cathodes of the two diodes and the high-potential output portion, and connected between one end of the choke coil on the high-potential output portion side and the low-potential output portion. A smoothing capacitor and a commutation diode having an anode connected to the low potential terminal and the low potential output section of each of the secondary windings and a cathode connected to the cathodes of the two diodes. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】 前記スイッチング素子は、当該スイッチ
ング素子に対して等価的に並列接続されている容量性素
子に蓄積されたエネルギーが前記両一次巻線を介して前
記平滑回路側に回生された後にオン状態に制御されるこ
とを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のスイ
ッチング電源装置。
6. The switching element, after the energy stored in a capacitive element equivalently connected in parallel to the switching element is regenerated to the smoothing circuit side through the two primary windings. The switching power supply according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching power supply is controlled to an on state.
JP2000216849A 2000-07-18 2000-07-18 Switching power supply Expired - Fee Related JP3421305B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000216849A JP3421305B2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Switching power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000216849A JP3421305B2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Switching power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002034254A true JP2002034254A (en) 2002-01-31
JP3421305B2 JP3421305B2 (en) 2003-06-30

Family

ID=18712042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000216849A Expired - Fee Related JP3421305B2 (en) 2000-07-18 2000-07-18 Switching power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3421305B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110164339A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Nxp B.V. Surge protection circuit
US8441237B2 (en) 2009-12-31 2013-05-14 Nxp B.V. Power factor correction (PFC) circuit and method therefor
KR20200050661A (en) * 2018-11-02 2020-05-12 엘지전자 주식회사 Power converting apparatus and hair conditioner including the same
CN116633169A (en) * 2023-07-24 2023-08-22 四川虹锐电工有限责任公司 System for supplying power in isolation mode and control method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110164339A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Nxp B.V. Surge protection circuit
US9007730B2 (en) 2009-12-30 2015-04-14 Nxp B.V. Surge protection circuit
US8441237B2 (en) 2009-12-31 2013-05-14 Nxp B.V. Power factor correction (PFC) circuit and method therefor
KR20200050661A (en) * 2018-11-02 2020-05-12 엘지전자 주식회사 Power converting apparatus and hair conditioner including the same
KR102135085B1 (en) 2018-11-02 2020-07-17 엘지전자 주식회사 Power converting apparatus and hair conditioner including the same
CN116633169A (en) * 2023-07-24 2023-08-22 四川虹锐电工有限责任公司 System for supplying power in isolation mode and control method
CN116633169B (en) * 2023-07-24 2023-10-20 四川虹锐电工有限责任公司 System for supplying power in isolation mode and control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3421305B2 (en) 2003-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Soft-switching zeta–flyback converter with a buck–boost type of active clamp
WO2009128373A1 (en) Bidirectional dc/dc converter and power conditioner
JP5693820B2 (en) Power supply
KR100427703B1 (en) Switching power supply unit
KR20030052989A (en) Switching power supply
JP3274431B2 (en) Switching power supply
JP3528921B2 (en) Switching power supply
JP3528920B2 (en) Switching power supply
US20210408898A1 (en) Power regeneration snubber circuit and power supply device
JPH0956161A (en) Power factor improving circuit
JP4577030B2 (en) Switching power supply
JP3421305B2 (en) Switching power supply
JP3496069B2 (en) AC-DC converter
JP4093116B2 (en) Power factor converter
JP2006211878A (en) Switching power unit
JP3096211B2 (en) Switching regulator
JP3350270B2 (en) Switching power supply
JP2003164149A (en) Switching power source unit
JP3996440B2 (en) Switching power supply
Ismail et al. Single-stage single-switch PFC converter with extreme step-down voltage conversion ratio
JP3590153B2 (en) Switching power supply
JP3263709B2 (en) Switching power supply
JP2005192285A (en) Switching power supply unit
JP3427238B2 (en) Inverter device
Jang et al. A new, two-switch, isolated, three-phase AC-DC converter

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080418

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090418

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100418

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120418

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140418

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees