JP2003009526A - Switching power unit - Google Patents
Switching power unitInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路負荷の電
力が少ない洗濯機、食器洗い機その他小電力負荷に使用
されるRCC方式のスイッチング電源装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、RCC方式のスイッチング電源装
置は、図2に示すように構成していた。以下、その構成
に付いて説明する。
【0003】図2に示すように、スイッチングトランス
1は、メイン巻線1a、制御巻線1bと2次巻線1cに
より構成している。このスイッチングトランス1の巻線
の極性はRCC方式スイッチング電源装置の極性であ
り、メイン巻線1aと制御巻線1bは同相で動作し、メ
イン巻線1aと2次巻線1cは逆相で動作する。
【0004】コンデンサ2は、スイッチング電源装置の
大元の直流電源装置となっている。スイッチングトラン
ジスタ3は、エミッタに抵抗4を接続し、この抵抗4に
並列にトランジスタのベースエミッタ間を接続し、抵抗
4に流れる電流がトランジスタ5のベースエミッタ間オ
ン電圧まで上昇するとトランジスタ5はオンする。
【0005】ダイオード6は、スイッチングトランジス
タ3とスイッチングトランス1の制御巻線1bの間に接
続し、制御巻線電圧が上昇するとこのダイオード6を通
ってスイッチングトランジスタ3にバイアス電流を供給
する。コンデンサ7は、ダイオード6に並列に接続して
おり、このコンデンサ6によりスイッチングのスピード
アップを図っている。
【0006】抵抗8は、ダイオード6と直列に接続し、
スイッチングトランジスタ3へのバイアス電流を制限す
るものである。トランジスタ5のコレクタおよびエミッ
タは、一端を抵抗8とスイッチングトランジスタ3のベ
ースの接続点に接続し、他端を制御巻線1bの基準電位
側および抵抗4の接続点に接続している。
【0007】コンデンサ10と抵抗11は直列接続し
て、スナバ回路(以下、CRスナバ回路という)を構成
し、その一端はスイッチングトランジスタ3のコレクタ
とスイッチングトランス1のメイン巻線1aの接続点に
接続し、他端はコンデンサ2の高電位側に接続してい
る。
【0008】フォトカプラ12はフォトトランジスタ1
2aとフォトダイオード12bとで構成し、フォトトラ
ンジスタ12aのコレクタはダイオード6のカソードに
接続し、エミッタはトランジスタ5のベースに接続して
いる。ダイオード13とコンデンサ14はスイッチング
トランジスタ1の2次巻線に接続し、2次整流回路を形
成している。定電圧ダイオード15はフォトダイオード
12bと直列接続し、コンデンサ14に並列に接続して
いる。抵抗16は、コンデンサ2の高電位側とスイッチ
ングトランジスタ3のベースに接続している。
【0009】上記構成において動作を説明する。コンデ
ンサ2に電圧が与えられると、起動用の抵抗16により
スイッチングトランジスタ3がオンする。スイッチング
トランジスタ3がオンすると、スイッチングトランジス
タ1のメイン巻線1aに電圧が発生し、これにより制御
巻線bにも電圧が発生し、スイッチングトランジスタ3
にバイアスが与えられ、さらに電流が増加する。
【0010】この電流がエミッタ抵抗4に流れ、その電
圧がトランジスタ5のベースエミッタ間オン電圧に到達
すると、トランジスタ5がオンし、スイッチングトラン
ジスタ3のベースバイアス電流を引き込んで、スイッチ
ングトランジスタ3はオフとなる。
【0011】スイッチングトランジスタ3がオフする
と、スイッチングトランス1の2次巻線1cに電圧が発
生し、ダイオード13およびコンデンサ14の整流回路
により2次直流電圧が発生する。この状態が繰り返し、
2次出力電圧が定電圧ダイオード15の動作電圧とフォ
トダイオード12bのオン電圧の和に到達するとフォト
カプラが動作を始め、これにより2次出力電圧を安定化
するように動作を始める。
【0012】すなわち、2次電圧が上昇しようとすると
フォトダイオード12bに電流が流れ、これによりフォ
トトランジスタ12aが動作し、トランジスタ5のベー
スにバイアス電流を供給し、これによりトランジスタ5
がオンして、スイッチングトランジスタ3をオフにする
という帰還動作を行う。以上はRCC方式のスイッチン
グ電源装置の動作である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、CRスナバ回路に蓄積された電荷
により、スイッチングトランジスタ3がオンのとき、ス
パイク状の電流が流れ、ノイズ源となり、また損失の発
生源となっていた。
【0014】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流
を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子
電圧を減少し、スイッチングトランジスタの損失すなわ
ち温度上昇を低減することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、スイッチングトランスの制御巻線とスイッ
チングトランジスタのベースとの間に、抵抗とこの抵抗
に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデン
サを接続し、スイッチングトランジスタのベースとスイ
ッチングトランスの制御巻線の基準電位との間にコンデ
ンサを接続し、スイッチングトランスのコレクタに抵抗
とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を接続したも
のである。
【0016】これにより、スイッチングトランジスタが
オン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失
を減少させ、雑音端子電圧を減少でき、スイッチングト
ランジスタの損失すなわち温度上昇を低減することがで
きる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングト
ランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に
直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサ
と、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチ
ングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコ
ンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接
続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を
備えたものであり、スイッチングトランジスタのベース
のオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコンデ
ンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスその他
パターンなどによるインダクタンスとの共振によるスナ
バ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレクタ電
圧が一定値低下したところでオンさせることにより、ス
パイク電流を低減し、ノイズの発生とトランジスタによ
る損失とを低減することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは
同一符号を付して説明を省略する。
【0019】図1に示すように、コンデンサ9は、一端
を抵抗8とスイッチングトランジスタ3のベースの接続
点に接続し、他端を制御巻線1bの基準電位側および抵
抗4の接続点に接続している。トランジスタ5のコレク
タおよびエミッタはコンデンサ9と並列に接続してい
る。他の構成は従来例と同じである。
【0020】上記構成において動作を説明する。なお、
RCC方式のスイッチング電源装置の基本的な動作は従
来例の動作と同じであるので説明を省略する。
【0021】コンデンサ7は、スイッチングトランジス
タ3のベースバイアス回路にダイオード6と並列に接続
し、ベースバイアス電圧に急峻な変化を与えるものであ
り、これによりスピードアップを図り、スイッチングの
高速化を行うものである。一方、コンデンサ9は、抵抗
8との組合せにより時定数回路を構成するものであり、
時間遅れと電圧変化の鈍りを発生させるものである。
【0022】ここで、スイッチングトランジスタ3のス
イッチングオンとスイッチングオフのときの動作を説明
する。
【0023】スイッチングオフ時には、抵抗11、コン
デンサ10の直列接続によるスナバ回路により、コレク
タ電圧の上昇を遅らせることにより損失を減少すること
ができる。
【0024】スイッチングオン時には、コンデンサ7に
よりダイオード6のカソード電圧は制御巻線1bの電圧
発生と同時に急峻に上昇する。この急峻に上昇した電圧
を抵抗8とコンデンサ9により時間遅れを発生させ、電
圧上昇の速度を遅らせている。
【0025】電圧上昇の速度鈍化は、スイッチング速度
を遅らせることとなり、スイッチングオン時の損失が増
える。しかしながらスイッチング時間が遅れることによ
り、スイッチングオン時のコレクタ電圧を低下させ、ま
た、オンタイミングを遅らせている間にスナバ回路とメ
イン巻線1aその他のインダクタンスとの共振によりエ
ネルギーロスを発生させることとなり、コレクタ電圧が
一定値低下したところでオンさせることにより、抵抗8
とコンデンサ9によりオン時のスイッチングスピードは
遅くなるが、総合的に見るとコンデンサ3がないときの
動作に比べ、スパイク電流の減少および電圧電流によ
り、スイッチングトランジスタ3の損失を減少すること
ができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1に記載の
発明によれば、スイッチングトランスの制御巻線とスイ
ッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗と
この抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のための
コンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベース
とスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に
接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコ
レクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるス
ナバ回路を備えたから、スイッチングトランジスタのベ
ースのオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコ
ンデンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスそ
の他パターンなどによるインダクタンスとの共振による
スナバ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレク
タ電圧が一定値低下したところでオンさせることによ
り、スイッチングオン時のスイッチング速度は下がる
が、オンタイミングを遅らせることによりこの間のスナ
バ回路のエネルギー放出と、コレクタ電圧の低下を待っ
てオンさせることができ、スパイク電流を低減し、スイ
ッチングトランジスタのオン時の損失を低減することが
でき、雑音端子電圧およびスイッチングトランジスタの
温度上昇を低減することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an RCC type switching power supply used in a washing machine, a dishwasher and other small power loads having a small electric circuit load. is there. 2. Description of the Related Art Conventionally, an RCC type switching power supply has been configured as shown in FIG. Hereinafter, the configuration will be described. As shown in FIG. 2, the switching transformer 1 includes a main winding 1a, a control winding 1b, and a secondary winding 1c. The polarity of the winding of the switching transformer 1 is the polarity of the RCC switching power supply, the main winding 1a and the control winding 1b operate in the same phase, and the main winding 1a and the secondary winding 1c operate in the opposite phases. I do. [0004] The capacitor 2 is the main DC power supply of the switching power supply. The switching transistor 3 has a resistor 4 connected to the emitter, and connects the base and the emitter of the transistor in parallel with the resistor 4. When the current flowing through the resistor 4 rises to the base-emitter ON voltage of the transistor 5, the transistor 5 is turned on. . The diode 6 is connected between the switching transistor 3 and the control winding 1b of the switching transformer 1. When the control winding voltage increases, a bias current is supplied to the switching transistor 3 through the diode 6. The capacitor 7 is connected in parallel with the diode 6 to speed up switching. [0006] The resistor 8 is connected in series with the diode 6,
This limits the bias current to the switching transistor 3. One end of the collector and the emitter of the transistor 5 is connected to a connection point between the resistor 8 and the base of the switching transistor 3, and the other end is connected to a connection point between the reference potential side of the control winding 1 b and the resistance 4. The capacitor 10 and the resistor 11 are connected in series to form a snubber circuit (hereinafter referred to as a CR snubber circuit), and one end thereof is connected to a connection point between the collector of the switching transistor 3 and the main winding 1a of the switching transformer 1. The other end is connected to the high potential side of the capacitor 2. The photocoupler 12 is a phototransistor 1
2a and a photodiode 12b. The collector of the phototransistor 12a is connected to the cathode of the diode 6, and the emitter is connected to the base of the transistor 5. The diode 13 and the capacitor 14 are connected to the secondary winding of the switching transistor 1 to form a secondary rectifier circuit. The constant voltage diode 15 is connected in series with the photodiode 12b, and is connected in parallel with the capacitor 14. The resistor 16 is connected to the high potential side of the capacitor 2 and the base of the switching transistor 3. The operation of the above configuration will be described. When a voltage is applied to the capacitor 2, the switching transistor 3 is turned on by the starting resistor 16. When the switching transistor 3 is turned on, a voltage is generated in the main winding 1a of the switching transistor 1, and a voltage is also generated in the control winding b.
Is biased and the current further increases. When this current flows through the emitter resistor 4 and the voltage reaches the base-emitter on-voltage of the transistor 5, the transistor 5 is turned on to draw in the base bias current of the switching transistor 3, and the switching transistor 3 is turned off. Become. When the switching transistor 3 is turned off, a voltage is generated in the secondary winding 1c of the switching transformer 1, and a secondary DC voltage is generated by the rectifier circuit of the diode 13 and the capacitor 14. This state repeats,
When the secondary output voltage reaches the sum of the operating voltage of the constant voltage diode 15 and the ON voltage of the photodiode 12b, the photocoupler starts operating, and thereby starts operating to stabilize the secondary output voltage. That is, when the secondary voltage is about to rise, a current flows through the photodiode 12b, thereby activating the phototransistor 12a, supplying a bias current to the base of the transistor 5, and thereby the transistor 5a.
Is turned on and the feedback operation of turning off the switching transistor 3 is performed. The above is the operation of the RCC switching power supply. However, in such a conventional configuration, when the switching transistor 3 is turned on, a spike-shaped current flows due to the electric charge accumulated in the CR snubber circuit, and becomes a noise source. , And a source of loss. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems. The spike current when the switching transistor is turned on is reduced, the loss at the time of turning on is reduced, the noise terminal voltage is reduced, and the loss of the switching transistor, that is, the temperature rise is reduced. The aim is to reduce it. According to the present invention, in order to achieve the above object, there is provided a resistor between a control winding of a switching transformer and a base of a switching transistor, and a switching high speed connected in series with the resistor. A capacitor between the base of the switching transistor and the reference potential of the control winding of the switching transformer, and a snubber circuit with a series connection of a resistor and a capacitor connected to the collector of the switching transformer. It is. Thus, the spike current when the switching transistor is turned on can be reduced, and the loss at the time of turning on can be reduced, the noise terminal voltage can be reduced, and the loss of the switching transistor, that is, the temperature rise can be reduced. The invention according to claim 1 of the present invention is directed to a resistor connected between a control winding of a switching transformer and a base of a switching transistor and a switching high speed connected in series with the resistor. A switching capacitor, a capacitor connected between a base of the switching transistor and a reference potential of a control winding of a switching transformer, and a snubber circuit formed by a resistor and a capacitor connected in series to a collector of the switching transformer. By shifting the ON timing of the base of the switching transistor, the energy of the snubber circuit consisting of a resistor and a capacitor and the resonance of the snubber circuit due to resonance with the inductance of a switching transformer and other patterns is consumed, and the collector voltage is reduced. By turning on when the constant value decreases, spike current can be reduced, and noise generation and transistor loss can be reduced. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Components having the same configuration as the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 1, one end of the capacitor 9 is connected to the connection point between the resistor 8 and the base of the switching transistor 3, and the other end is connected to the reference potential side of the control winding 1b and the connection point of the resistor 4. are doing. The collector and the emitter of the transistor 5 are connected in parallel with the capacitor 9. Other configurations are the same as the conventional example. The operation of the above configuration will be described. In addition,
The basic operation of the switching power supply of the RCC system is the same as that of the conventional example, and the description is omitted. The capacitor 7 is connected in parallel with the diode 6 to the base bias circuit of the switching transistor 3 and gives a steep change to the base bias voltage, thereby increasing the speed and increasing the switching speed. It is. On the other hand, the capacitor 9 forms a time constant circuit in combination with the resistor 8.
This causes a time delay and a dull voltage change. Here, the operation when the switching transistor 3 is switched on and off will be described. At the time of switching off, the loss can be reduced by delaying the rise of the collector voltage by the snubber circuit by connecting the resistor 11 and the capacitor 10 in series. At the time of switching on, the capacitor 7 causes the cathode voltage of the diode 6 to rise sharply simultaneously with the generation of the voltage of the control winding 1b. The steeply rising voltage is time-delayed by the resistor 8 and the capacitor 9 to slow down the voltage rising speed. The slowing down of the voltage rise slows down the switching speed and increases the switching-on loss. However, since the switching time is delayed, the collector voltage at the time of switching on is reduced, and while the on-timing is delayed, energy loss occurs due to resonance between the snubber circuit and the main winding 1a and other inductances. By turning on when the collector voltage drops by a certain value, the resistance 8
Although the switching speed at the time of ON is slowed down by the capacitor 9 and the capacitor 9, the loss of the switching transistor 3 can be reduced by the reduction of the spike current and the voltage current as compared with the operation when the capacitor 3 is not provided. As described above, according to the first aspect of the present invention, the resistor connected between the control winding of the switching transformer and the base of the switching transistor and the resistor connected in series with the resistor. A connected capacitor for speeding up the switching, a capacitor connected between the base of the switching transistor and a reference potential of a control winding of the switching transformer, and a series connection of a resistor and a capacitor connected to the collector of the switching transformer. Since the snubber circuit is provided, by shifting the ON timing of the base of the switching transistor, the snubber circuit consisting of a resistor and a capacitor and the energy of the snubber circuit due to resonance with the inductance of the switching transformer and other patterns are consumed, and the collector current By turning on when the pressure drops by a certain value, the switching speed at the time of switching on decreases, but by delaying the on timing, it is possible to turn on after waiting for energy release of the snubber circuit during this period and a decrease in the collector voltage, The spike current can be reduced, the loss when the switching transistor is turned on can be reduced, and the noise terminal voltage and the temperature rise of the switching transistor can be reduced.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回
路図
【図2】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
1 スイッチングトランス
1b 制御巻線
3 スイッチングトランジスタ
7 コンデンサ
8 抵抗
9 コンデンサ
10 コンデンサ
11 抵抗BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional switching power supply. [Description of References] 1 Switching transformer 1b Control winding 3 Switching Transistor 7 Capacitor 8 Resistor 9 Capacitor 10 Capacitor 11 Resistance
Claims (1)
ッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗と
この抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のための
コンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベース
とスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に
接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコ
レクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるス
ナバ回路を備えたRCC方式のスイッチング電源装置。Claims: 1. A resistor connected between a control winding of a switching transformer and a base of a switching transistor, a capacitor connected in series with the resistor for high-speed switching, and a capacitor connected to the switching transistor. An RCC switching power supply device comprising: a capacitor connected between a base and a reference potential of a control winding of a switching transformer; and a snubber circuit formed by connecting a resistor and a capacitor connected in series to a collector of the switching transformer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001187716A JP2003009526A (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Switching power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001187716A JP2003009526A (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Switching power unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003009526A true JP2003009526A (en) | 2003-01-10 |
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ID=19026969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001187716A Pending JP2003009526A (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Switching power unit |
Country Status (1)
Country | Link |
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2001
- 2001-06-21 JP JP2001187716A patent/JP2003009526A/en active Pending
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