JP2002218765A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たな部品を追加せずにノイズ低減効果の高
いスイッチング電源回路を提供することを課題とする。 【解決手段】 トランス1には一次側巻線2および二次
側巻線3が設けられている。一次側巻線2のセンタタッ
プ4には直流電源5の一端が接続されている。一次側巻
線2の両端は、それぞれスイッチング素子を構成するト
ランジスタQ1,Q2のドレインに接続されている。ま
た、トランジスタQ1,Q2のソースは、直流電源5の
他端に接続されている。トランジスタQ1,Q2のゲー
トは、それぞれゲート抵抗R1,R2の一端に接続され
ている。ゲート抵抗R1,R2の他端は、制御回路6に
接続され、ゲート抵抗R2の抵抗値がゲート抵抗R1の
抵抗値に比べて大きくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スイッチング電
源回路に係り、特にプッシュプル型スイッチング電源回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スイッチング電源回路において、
プッシュプル型スイッチング電源回路が一般的に用いら
れている。このプッシュプル型スイッチング電源回路に
おいて、他の構成のスイッチング電源回路と同様に、ラ
ジオ等(例えばAM帯)に影響を与えるノイズが発生す
る。したがって、プッシュプル型スイッチング電源回路
では、このノイズの発生を防止するための種々の対応策
が用いられてきた。例えば、スイッチング電源回路にノ
イズフィルタを追加した構成にすることによりノイズの
発生を防止している。また、特開平7−67334号公
報に開示されているようにLC共振回路からなる共振型
の構成にすることにより、あるいは特開平9−2243
75号公報に開示されているように2次整流回路及び3
次整流回路を追加することによりノイズの発生を防止し
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの構成のプッシュプル型スイッチング電源回路
であっても、新たな部品を追加する必要があり、スイッ
チング電源回路はコストの高いものになってしまうとい
う問題点がある。この発明は、このような課題を解決す
るためになされたもので、新たな部品を追加せずにノイ
ズ低減効果の高いスイッチング電源回路を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係るスイッチ
ング電源回路は、スイッチング周波数で交互にオン、オ
フするスイッチング動作を行うスイッチング素子からな
る一組以上のスイッチング手段を備え、一組のスイッチ
ング手段のそれぞれのスイッチング素子が互いに異なる
スイッチング動作を行うことによりスイッチング電流の
スペクトル分布において、スイッチング周波数の2倍の
周波数の成分がスイッチング周波数の成分以下の大きさ
になるようにしてスペクトル分布全体としてのノイズレ
ベルを低減するものである。また、この発明に係るスイ
ッチング電源回路は、一組のスイッチング手段のそれぞ
れのスイッチング素子に、抵抗値が異なる抵抗がそれぞ
れ接続され、これらの抵抗値の相違によりスイッチング
素子が異なるスイッチング動作を行ってもよい。さら
に、この発明に係るスイッチング電源回路は、トランス
を備え、このトランスの一次側巻線にスイッチング手段
が接続されていてもよい。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図1に示されるように、この
発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路におい
て、トランス1には一次側巻線2および二次側巻線3が
設けられている。一次側巻線2のセンタタップ4には直
流電源5の一端が接続されている。一次側巻線2の両端
は、それぞれ一組のスイッチング手段を構成するスイッ
チング素子としてのトランジスタQ1,Q2のドレイン
に接続されている。また、トランジスタQ1,Q2のソ
ースは、直流電源5の他端に接続されている。トランジ
スタQ1,Q2のゲートは、それぞれゲート抵抗R1,
R2の一端に接続されている。ゲート抵抗R1,R2の
他端は、制御回路6に接続されている。ここで、ゲート
抵抗R1,R2の抵抗値については、R1の抵抗値が3
0Ωで、R2の抵抗値が100Ωであり、R2の抵抗値
がR1の抵抗値に比べて大きくなっている。
【0006】次に、実施の形態に係るスイッチング電源
回路の動作の説明の便宜のため、このように構成された
スイッチング電源回路において、ゲート抵抗R2の抵抗
値をゲート抵抗R1の抵抗値と同じにした場合の動作を
説明する。このスイッチング電源回路は、図2に示され
るように、制御回路6がトランジスタQ1,Q2を交互
にオン、オフさせる動作を繰り返す。トランジスタQ1
をオンしてから次にオンするまでの周期をT=0.01
25msecとして、スイッチング周波数f=1/T=80k
HzでトランジスタQ1,Q2が交互にオン、オフされ
る。この際、直流電源5からの電流I0が、センタタッ
プ4から一次側巻線2の各端へ交互に流れるスイッチン
グ電流として、一次側巻線2に流れる。ゲート抵抗R
1,R2の抵抗値が同じ場合は、トランジスタQ1,Q
2のスイッチング動作は同じになるため、トランス1の
一次側巻線2に流れる電流I0の波形S0は、すべてほ
ぼ同じになる。その波形S0は、スイッチング周波数f
の2倍の周波数2fで繰り返して発生する。図3に示さ
れるように、この電流I0の波形S0のスペクトル分布
は、スイッチング周波数fの2倍の周波数2f及びその
整数倍(4f,6f,…)の成分の値が大きくなってい
る。一方、スイッチング周波数f及びその奇数倍(3
f,5f,…)の成分の値が非常に小さくなっている。
スイッチング周波数fの2倍の周波数2fの成分の値が
大きいため、これに連動してその整数倍(4f,6f,
…)の成分の値も大きく、電流I0は全体としてノイズ
レベルが大きく、AMラジオ等に影響を与えるようなノ
イズが発生する。
【0007】次に、ゲート抵抗R2の抵抗値がゲート抵
抗R1の抵抗値に比べて大きくなっている実施の形態に
係るスイッチング電源回路の動作を説明する。このスイ
ッチング電源回路は、図4に示されるように、制御回路
6がスイッチング周波数fでトランジスタQ1,Q2を
交互にオン、オフさせる動作を繰り返す。トランジスタ
Q1がオンされた場合、一次側巻線2に流れる電流Iの
波形S1は、ほぼ垂直な立ち上がり波形SS1を描く。
一方、トランジスタQ2がオンされた場合、一次側巻線
2に流れる電流Iの波形S2は、垂直に対して傾斜した
立ち上がり波形SS2を描く。このように、ゲート抵抗
R2の抵抗値がゲート抵抗R1の抵抗値に比べて大きく
なっているので、トランジスタQ1,Q2のスイッチン
グ動作が互いに異なったものになり、波形S1と波形S
2とは異なった波形になる。その波形S1,S2は、ス
イッチング周波数fでそれぞれ繰り返して発生する。
【0008】図5に示されるように、電流Iの波形S
1,S2のスペクトル分布は、スイッチング周波数の2
倍の周波数2fの成分の値がスイッチング周波数fの成
分の値以下になっている。また、スイッチング周波数f
の2倍の周波数2fの整数倍(4f,6f,…)の成分
の値が図3に比べて小さくなっていて電流Iのスペクト
ル分布全体としてのノイズレベルが下がっている。した
がって、この実施の形態に係るスイッチング電源回路を
車載した場合、ラジオ等に影響を与えるようなノイズが
ゲート抵抗R1の抵抗値とゲート抵抗R2の抵抗値とが
同じ場合に比べ小さくなる。
【0009】このように、トランス1の一次側巻線2に
流れる電流Iの成分のうち、スイッチング周波数の2倍
の周波数2fの成分の値がスイッチング周波数fの成分
の値以下になるまで、ゲート抵抗R2の抵抗値をゲート
抵抗R1の抵抗値に比べて大きくして、トランジスタQ
1,Q2のスイッチング動作をアンバランスさせること
によって、電流Iのスペクトル分布全体としてのノイズ
レベルを下げることができる。
【0010】なお、上述した実施の形態のように、ゲー
ト抵抗R1,R2の抵抗値をわずかに異なるものにする
もののほか、トランジスタQ1,Q2のスイッチング動
作をアンバランスさせる方法として、トランジスタQ
1,Q2自体の特性を異なるものしてもよい。また、ト
ランジスタQ1,Q2のドライブ回路の特性を異なるも
のにしてもよい。さらに、制御回路6によりトランジス
タQ1,Q2のドライブ信号を異なったものにしてもよ
い。さらに、図1に示すようなプッシュプル型スイッチ
ング電源回路について説明したが、そのほか、フルブリ
ッジ回路やハーフブリッジ回路によって、スイッチング
周波数の2倍の周波数2fの成分の値がスイッチング周
波数fの成分の値以下になるようにしてもよい。
【0011】
【発明の効果】この発明によれば、スイッチング周波数
で交互にオン、オフするスイッチング動作を行うスイッ
チング素子からなる一組以上のスイッチング手段を備
え、一組のスイッチング手段のそれぞれのスイッチング
素子が互いに異なるスイッチング動作を行うことにより
スイッチング電流のスペクトル分布において、スイッチ
ング周波数の2倍の周波数の成分がスイッチング周波数
の成分以下の大きさになるようにしているので、新たな
部品を追加せずにノイズ低減効果の高いスイッチング電
源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係るスイッチング電
源回路の構成を示す図である。
【図2】 図1のスイッチング電源回路において、二つ
のゲート抵抗値を同じにした場合の、トランジスタの動
作及び1次巻線に発生する電流の波形を示すタイムチャ
ートである。
【図3】 図1のスイッチング電源回路において、二つ
のゲート抵抗値を同じにした場合の、1次巻線に発生す
る電流のスペクトル分布を示すチャートである。
【図4】 実施の形態に係るスイッチング電源回路にお
いて、トランジスタの動作及び1次巻線に発生する電流
の波形を示すタイムチャートである。
【図5】 実施の形態に係るスイッチング電源回路にお
いて、1次巻線に発生する電流のスペクトル分布を示す
チャートである。
【符号の説明】
1…トランス、2…一次側巻線、5…直流電源、f…ス
イッチング周波数、Q1,Q2…トランジスタ、R1,
R2…ゲート抵抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング周波数で交互にオン、オフ
    するスイッチング動作を行うスイッチング素子からなる
    一組以上のスイッチング手段を備え、 一組のスイッチング手段のそれぞれのスイッチング素子
    が互いに異なるスイッチング動作を行うことによりスイ
    ッチング電流のスペクトル分布において、スイッチング
    周波数の2倍の周波数の成分がスイッチング周波数の成
    分以下の大きさになるようにしてスペクトル分布全体と
    してのノイズレベルを低減することを特徴としたスイッ
    チング電源回路。
  2. 【請求項2】 一組のスイッチング手段のそれぞれのス
    イッチング素子に、抵抗値が異なる抵抗がそれぞれ接続
    され、 これらの抵抗値の相違によりスイッチング素子が異なる
    スイッチング動作を行う請求項1に記載のスイッチング
    電源回路。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング電源回路は、トランス
    を備え、このトランスの一次側巻線に前記スイッチング
    手段が接続される請求項1または2に記載のスイッチン
    グ電源回路。
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