JP2003102179A - Power supply device - Google Patents

Power supply device

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JP2003102179A
JP2003102179A JP2001291649A JP2001291649A JP2003102179A JP 2003102179 A JP2003102179 A JP 2003102179A JP 2001291649 A JP2001291649 A JP 2001291649A JP 2001291649 A JP2001291649 A JP 2001291649A JP 2003102179 A JP2003102179 A JP 2003102179A
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紳司 牧村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply circuit which operates at a high efficiency rate, without using complex means. SOLUTION: Serial circuits of switching elements Q1 and Q2 are connected to a dc supply E, and a high-frequency signal from a high-frequency oscillating circuit OSC is inputted to their control terminals. The output voltage of the circuit OSC is applied to a primary winding n1. Secondary windings n21 and n22 are connected so that connection polarities of the control terminal of the switching elements Q1 and Q2 become mutually reverse in polarities. A series circuit of a resonance circuit RS1 and a load circuit LD are connected in parallel with the switching element Q2, on the side of a negative pole of the dc supply E. A serial resonance circuit RS2 is connected to the secondary winding n21 in parallel, and a serial resonance circuit RS3 is connected to the secondary winding n22 in parallel. An output waveform of the circuit OSC is made substantially a sine wave, and the resonance frequencies of the serial resonance circuits RS2 and RS3 are set higher than the drive frequency of the circuit OSC.

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、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 power supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電源装置として、特開平9-149649
号公報に示すものがある。この電源装置は、図7に示す
ように、2個のスイッチング素子Q1,Q2の直列回路
が直流電源Eに接続されている。スイッチング素子Q
1,Q2は、高周波発振回路OSCより出力される矩形
波状の高周波信号がトランスTを介して制御端子に入力
されることによってオンオフ制御される。トランスTは
2個の2次巻線n21,n22を備え、駆動回路としての高
周波発振回路OSCの出力電圧が1次巻線n1に印加され
る。また、2次巻線n21,n22は、スイッチング素子Q
1,Q2の制御端子への接続極性が互いに逆極性となる
ように制御端子に接続されている。従って、高周波発振
回路OSCの出力によって、スイッチング素子Q1,Q
2は交互にオンオフされる。
2. Description of the Related Art As a conventional power supply device, JP-A-9-149649
There is one shown in the publication. In this power supply device, as shown in FIG. 7, a series circuit of two switching elements Q1 and Q2 is connected to a DC power supply E. Switching element Q
ON / OFF control of 1 and Q2 is performed by inputting a rectangular wave-shaped high frequency signal output from the high frequency oscillation circuit OSC to a control terminal via a transformer T. The transformer T includes two secondary windings n21 and n22, and the output voltage of the high frequency oscillation circuit OSC as a drive circuit is applied to the primary winding n1. The secondary windings n21 and n22 are connected to the switching element Q.
The connection terminals 1 and Q2 are connected to the control terminal so that the connection polarities thereof are opposite to each other. Therefore, according to the output of the high frequency oscillation circuit OSC, the switching elements Q1, Q
2 is alternately turned on and off.

【0003】また、直流電源Eの負極側のスイッチング
素子Q2には、インダクタL1及びコンデンサC1から
成る直列共振回路RS1と負荷回路LDとの直列回路が
並列に接続されている。
Further, a series circuit of a series resonance circuit RS1 composed of an inductor L1 and a capacitor C1 and a load circuit LD is connected in parallel to the switching element Q2 on the negative side of the DC power source E.

【0004】そして、トランスTの2次巻線n21とスイ
ッチング素子Q1の制御端子との接続点と直流電源Eの
負極側との間にインダクタL7とコンデンサC9とから
成る高周波成分増加要素としての直列共振回路RS4が
接続され、トランスTの2次巻線n22とスイッチング素
子Q2の制御端子との接続点と直流電源Eの負極側との
間にインダクタL8とコンデンサC10とから成る高周
波成分増加要素としての直列共振回路RS5が接続され
ている。ここで、直列共振回路RS4,RS5は、駆動
周波数に対して高インピーダンスであり、かつ、リンギ
ング周波数に対しては低インピーダンスに設定されてい
る。また、直列共振回路RS1の共振周波数は、高周波
発振回路OSCの駆動周波数にほぼ等しく設定されてい
る。これにより、スイッチング素子Q1,Q2を電流ゼ
ロの状態でオン/オフさせることができ、スイッチング
損失を低減することができる。
Then, between the connection point between the secondary winding n21 of the transformer T and the control terminal of the switching element Q1 and the negative side of the DC power source E, a series as a high frequency component increasing element composed of an inductor L7 and a capacitor C9. As a high-frequency component increasing element composed of an inductor L8 and a capacitor C10, which is connected to the resonance circuit RS4, between the connection point between the secondary winding n22 of the transformer T and the control terminal of the switching element Q2 and the negative side of the DC power source E. Is connected to the series resonance circuit RS5. Here, the series resonance circuits RS4 and RS5 are set to have a high impedance with respect to the driving frequency and a low impedance with respect to the ringing frequency. The resonance frequency of the series resonance circuit RS1 is set to be substantially equal to the drive frequency of the high frequency oscillation circuit OSC. As a result, the switching elements Q1 and Q2 can be turned on / off in the state where the current is zero, and the switching loss can be reduced.

【0005】従って、リンギングにより生じた振動電流
は、直列共振回路RS4,RS5に流れることによって
スイッチング素子Q1,Q2の制御端子に入力されず、
結果的にリンギングによる振動電圧の増加を抑制し、ス
イッチング損失を低減させることができ、電源装置とし
ての変換効率の低下を抑制している。
Therefore, the oscillating current generated by ringing is not input to the control terminals of the switching elements Q1 and Q2 by flowing in the series resonance circuits RS4 and RS5,
As a result, the increase of the oscillating voltage due to ringing can be suppressed, the switching loss can be reduced, and the reduction of the conversion efficiency of the power supply device can be suppressed.

【0006】また、従来の電力供給回路として、特開平
8-275554号公報に示すものがある。この電力供給回路
は、ハイサイド側及びローサイド側スイッチング素子の
ドライブ電圧を負側にシフトさせ、オン時間を狭めるこ
とでデッドタイムを増加させてスイッチング損失を低減
し、高効率の動作を行うものである。
Further, as a conventional power supply circuit, Japanese Patent Laid-Open No.
There is one shown in the 8-275554 publication. This power supply circuit shifts the drive voltage of the high-side and low-side switching elements to the negative side, narrows the on-time, increases the dead time, reduces switching loss, and operates with high efficiency. is there.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平9-14
9649号公報に示す電源装置においては、高周波発振回路
OSCの出力として矩形波状電圧を用いており、以下の
ような問題が発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, JP-A-9-14
In the power supply device shown in Japanese Patent No. 9649, a rectangular wave voltage is used as the output of the high frequency oscillation circuit OSC, and the following problems occur.

【0008】先ず、矩形波電圧は、フーリエ級数展開を
行うと基本周波数以外にも多くの高調波成分から構成さ
れているが、駆動周波数が高くなると、スイッチング素
子Q1,Q2に入力される矩形波電圧の内、特に高調波
成分にとってはスイッチング素子Q1,Q2に寄生する
入力容量が低インピーダンスとなり、それら高調波成分
電圧はスイッチング素子Q1,Q2の駆動に寄与せず損
失となってしまい、電源装置の効率が低下するという問
題があった。
First, the rectangular wave voltage is composed of many harmonic components in addition to the fundamental frequency when the Fourier series expansion is performed. However, when the driving frequency becomes high, the rectangular wave voltage is input to the switching elements Q1 and Q2. Among the voltages, particularly for the harmonic component, the input capacitance parasitic on the switching elements Q1 and Q2 has a low impedance, and the harmonic component voltage does not contribute to the driving of the switching elements Q1 and Q2 and becomes a loss. However, there was a problem that the efficiency of.

【0009】次に、トランスTはその周波数特性により
高周波域では高インピーダンスとなるため、矩形波電圧
の高調波成分がトランスTの2次巻線n21,n22に伝達
せずに損失となり、トランスTの温度が増加すると共
に、電源装置の効率が低下するという問題があった。
Next, since the transformer T has a high impedance in a high frequency region due to its frequency characteristic, the harmonic component of the rectangular wave voltage is not transmitted to the secondary windings n21 and n22 of the transformer T but becomes a loss, and the transformer T is lost. There is a problem that the efficiency of the power supply device decreases as the temperature of the power supply increases.

【0010】また、特開平8-275554号公報に示す電力供
給回路においては、ドライブ電圧を負側にシフトする手
段が複雑となり、コストアップするという問題があっ
た。
Further, in the power supply circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-275554, there is a problem that means for shifting the drive voltage to the negative side becomes complicated and the cost increases.

【0011】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、複雑な手段を用
いることなく、高効率で動作する電源回路を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power supply circuit which operates with high efficiency without using complicated means.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明にあっては、直流電源と、該直流電源の出
力端子間に接続されるスイッチング回路と、1次巻線と
電磁結合された2次巻線の出力を前記スイッチング回路
の制御端子に入力して前記スイッチング回路をオンオフ
制御する1次及び2次巻線を有するトランスとを有する
高周波回路と、前記1次巻線に信号を入力する駆動回路
と、前記高周波回路からの高周波電圧が印加される負荷
回路とを有する電源装置であって、前記駆動回路から出
力される信号の駆動周波数よりも高い周波数成分を有す
る高周波成分増加要素が、前記スイッチング回路の入力
端子側に設けられていることを特徴とする。これによ
り、スイッチング回路に入力される電圧波形を歪ませ
て、スイッチング回路がスレッショルド電圧を超えてい
る時間、即ちオン時間を短くし、その結果オフ時間であ
るデッドタイムが長くなり、スイッチング回路での損失
を低減することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a DC power supply, a switching circuit connected between the output terminals of the DC power supply, a primary winding and an electromagnetic wave. A high frequency circuit having a transformer having a primary winding and a secondary winding for inputting an output of the coupled secondary winding to a control terminal of the switching circuit to control ON / OFF of the switching circuit, and to the primary winding. A power supply device having a drive circuit for inputting a signal and a load circuit to which a high frequency voltage from the high frequency circuit is applied, the high frequency component having a frequency component higher than a drive frequency of a signal output from the drive circuit. An increasing element is provided on the input terminal side of the switching circuit. As a result, the voltage waveform input to the switching circuit is distorted, and the time during which the switching circuit exceeds the threshold voltage, that is, the on time is shortened, and as a result, the dead time, which is the off time, is lengthened, and The loss can be reduced.

【0013】また、前記スイッチング回路は、前記直流
電源の出力端子間に直列接続され、交互にオンオフされ
る2個のスイッチング素子で構成するようにしても良
い。
The switching circuit may be composed of two switching elements which are connected in series between the output terminals of the DC power supply and are alternately turned on and off.

【0014】また、前記1次巻線に入力される信号とし
て、略正弦波信号を用いても良い。
A substantially sinusoidal signal may be used as the signal input to the primary winding.

【0015】また、前記高周波成分増加要素は、前記ス
イッチング素子の制御端子と、2つの出力端子の内、い
ずれか一方との間に接続しても良い。
The high frequency component increasing element may be connected between the control terminal of the switching element and one of the two output terminals.

【0016】また、前記高周波成分増加要素は、前記ス
イッチング素子の制御端子と、前記2次巻線との間に接
続しても良い。
The high frequency component increasing element may be connected between the control terminal of the switching element and the secondary winding.

【0017】また、前記高周波成分増加要素は、前記1
次巻線に直列または並列に接続しても良い。
Further, the high frequency component increasing element is the above-mentioned 1
It may be connected to the next winding in series or in parallel.

【0018】また、前記高周波成分増加要素は、コンデ
ンサとインダクタの内、少なくともいずれか一方を含ん
でも良い。
The high frequency component increasing element may include at least one of a capacitor and an inductor.

【0019】また、前記高周波成分増加要素は、コンデ
ンサとインダクタとを有する共振回路であり、前記駆動
周波数は工業周波数帯であり、前記共振回路の共振周波
数を工業周波数帯よりも大きくしても良く、これにより
ノイズ対策を緩和することができる。
The high frequency component increasing element is a resonance circuit having a capacitor and an inductor, the drive frequency is an industrial frequency band, and the resonance frequency of the resonance circuit may be higher than the industrial frequency band. Therefore, noise countermeasures can be relaxed.

【0020】また、前記高周波回路からの高周波電圧
が、コンデンサとインダクタとを有する共振回路を介し
て前記負荷回路に印加され、前記共振回路の共振周波数
を、前記駆動周波数に略等しく設定しても良く、これに
より、スイッチング素子を電流ゼロの状態でオンオフさ
せることができ、スイッチング損失を低減することがで
きる。
Further, even if a high frequency voltage from the high frequency circuit is applied to the load circuit via a resonance circuit having a capacitor and an inductor and the resonance frequency of the resonance circuit is set to be substantially equal to the drive frequency. Good, by this, the switching element can be turned on and off in the state of zero current, and the switching loss can be reduced.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、第1
の実施の形態に係る電源装置を示す回路図である。本実
施の形態に係る電源装置の基本構成は、従来例として図
7に示す電源装置と同様であり、同一の機能を有する部
分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態
に係る電源装置は、従来例として図7に示す電源装置に
おいて、トランスTの2次巻線n21,n22とスイッチン
グ素子Q1,Q2の制御端子との接続点と直流電源Eの
負極側との間にそれぞれ接続された直列共振回路RS
4,RS5とに替えて、2次巻線n21に並列に、インダ
クタL2とコンデンサC2との高周波成分増加要素とし
ての直列共振回路RS2を接続し、2次巻線n22に並列
に、インダクタL3とコンデンサC3との高周波成分増
加要素としての直列共振回路RS3を接続した構成であ
る。そして、高周波発振回路OSCの出力波形を略正弦
波とし、高周波発振回路OSCの駆動周波数は、工業周
波数帯(ISMバンド)の13.56MHzに設定し、直列
共振回路RS2,RS3の共振周波数を13.56MHzよ
り大きく設定している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG.
2 is a circuit diagram showing a power supply device according to the embodiment of FIG. The basic configuration of the power supply device according to the present embodiment is similar to that of the power supply device shown in FIG. 7 as a conventional example, and portions having the same functions are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The power supply device according to the present embodiment is the power supply device shown in FIG. 7 as a conventional example, in which the connection point between the secondary windings n21 and n22 of the transformer T and the control terminals of the switching elements Q1 and Q2 and the negative electrode of the DC power supply E. Series resonance circuit RS respectively connected between
4 and RS5, a series resonance circuit RS2 as a high frequency component increasing element of an inductor L2 and a capacitor C2 is connected in parallel with the secondary winding n21, and an inductor L3 and an inductor L3 are connected in parallel with the secondary winding n22. The configuration is such that a series resonance circuit RS3 as a high frequency component increasing element is connected to the capacitor C3. Then, the output waveform of the high frequency oscillation circuit OSC is set to a substantially sine wave, the drive frequency of the high frequency oscillation circuit OSC is set to 13.56 MHz in the industrial frequency band (ISM band), and the resonance frequency of the series resonance circuits RS2 and RS3 is 13.56 MHz. It is set larger.

【0022】なお、本実施の形態で用いられるスイッチ
ング素子Q1,Q2としては、MOSFETを用いた場
合について図示されているが、これに限定されるもので
はなく、スイッチングを行うことができるものであれば
よく、バイポーラトランジスタやIGBT等も適用する
ことができる。
Although MOSFETs are shown as the switching elements Q1 and Q2 used in the present embodiment, the present invention is not limited to this and any switching element can be used. However, a bipolar transistor, an IGBT or the like can be applied.

【0023】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。スイッチング素子Q1,Q2がオン/オフするとミ
ラー効果によりスイッチング素子Q1,Q2のゲート端
子から負荷側を見た入力容量が過渡的に変化する。この
為、スイッチング素子Q1,Q2のオン/オフ切り替わ
り時に直列共振回路RS2,RS3に過渡電流が流れ
る。そして、この過渡電流は、直列共振回路RS2,R
S3の共振周波数に準じた振動電流となり、この振動電
流の影響でスイッチング素子Q1,Q2のゲート−ソー
ス端子間電圧波形には若干の歪みが生じ、基本波以外の
周波数成分が増加するようになる。
The operation of this embodiment will be described below. When the switching elements Q1 and Q2 are turned on / off, the input capacitance seen from the gate terminals of the switching elements Q1 and Q2 as viewed from the load side changes transiently due to the Miller effect. Therefore, a transient current flows through the series resonance circuits RS2 and RS3 when the switching elements Q1 and Q2 are switched on / off. Then, this transient current is applied to the series resonance circuit RS2, R
An oscillating current conforms to the resonance frequency of S3, and due to the effect of this oscillating current, the voltage waveforms between the gate and source terminals of the switching elements Q1 and Q2 are slightly distorted, and frequency components other than the fundamental wave increase. .

【0024】例えば、直列共振回路RS2,RS3が接
続されていない場合には、図2の破線で示すように、略
正弦波状の波形1のままであるが、図1に示す回路図で
は、図2の実線で示すように、波形2のように電圧波形
の幅が狭くなり、スイッチング素子Q1,Q2がスレッ
ショルド電圧Vthを超えている間、即ちオン時間が短
くなる。その結果、スイッチング素子Q1,Q2のオン
時間は共に短くなるので、これらのスイッチング素子Q
1,Q2が共にオフである時間、即ちデッドタイムが長
くなりスイッチング素子Q1,Q2での損失が低減でき
る。
For example, when the series resonance circuits RS2 and RS3 are not connected, the waveform 1 remains substantially sinusoidal as shown by the broken line in FIG. 2, but in the circuit diagram shown in FIG. As indicated by the solid line 2 in FIG. 2, the width of the voltage waveform is narrowed as in the waveform 2, and the ON time is shortened while the switching elements Q1 and Q2 exceed the threshold voltage Vth. As a result, the on times of the switching elements Q1 and Q2 are both shortened, so that these switching elements Q1 and Q2 are turned on.
The time during which both 1 and Q2 are off, that is, the dead time becomes longer, and the loss in the switching elements Q1 and Q2 can be reduced.

【0025】また、高周波発振回路OSCの駆動周波数
を工業周波数帯とすることによって、ノイズによる影響
を緩和することができる。また、直列共振回路RS2,
RS3の共振周波数を13.56MHzよりも大きくするこ
とにより、直列共振回路RS2,RS3における損失を
低減することができる。
Further, by setting the drive frequency of the high frequency oscillation circuit OSC to the industrial frequency band, the influence of noise can be mitigated. In addition, the series resonance circuit RS2
By setting the resonance frequency of RS3 to be higher than 13.56 MHz, the loss in the series resonance circuits RS2 and RS3 can be reduced.

【0026】(第2の実施の形態)図3は、第2の実施
の形態に係る電源装置を示す回路図である。本実施の形
態に係る電源装置は、第1の実施の形態として図1に示
す電源装置において、負荷回路LDを無電極放電ランプ
Laとマッチング回路Mとで構成したものである。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a circuit diagram showing a power supply device according to a second embodiment. The power supply device according to the present embodiment is the power supply device shown in FIG. 1 as the first embodiment, in which the load circuit LD is composed of an electrodeless discharge lamp La and a matching circuit M.

【0027】無電極放電ランプLaは、希ガスを含む放
電ガスを封入したバルブBと、バルブBの内部空間に電
磁的に結合する誘導コイルCoとを備え、誘導コイルC
oに高周波電流を通電することにより形成される高周波
電磁界をバルブBの内部空間の放電ガスに作用させるこ
とによって、放電ガスを励起して発光させるものであ
る。
The electrodeless discharge lamp La includes a bulb B filled with a discharge gas containing a rare gas and an induction coil Co electromagnetically coupled to the internal space of the bulb B.
A high-frequency electromagnetic field formed by applying a high-frequency current to o acts on the discharge gas in the internal space of the bulb B to excite the discharge gas to emit light.

【0028】また、マッチング回路Mは、直列共振回路
RS1と誘導コイルCoとの間に挿入されたコンデンサ
C4と、直列共振回路RS1とコンデンサC4との接続
点と直流電源Eの負極側との間に接続されたコンデンサ
C5とを備える。
The matching circuit M includes a capacitor C4 inserted between the series resonance circuit RS1 and the induction coil Co, a connection point between the series resonance circuit RS1 and the capacitor C4, and a negative side of the DC power supply E. And a capacitor C5 connected to.

【0029】無電極放電ランプLaを用いた場合、高周
波発振回路OSCの駆動周波数は数百kHz〜数百MH
zと非常に高い為、スイッチング素子Q1,Q2での損
失は比較的大きくなり易く、本実施の形態のようにスイ
ッチング素子Q1,Q2のデッドタイムを長くすること
で効果的な効率改善を行うことができる。
When the electrodeless discharge lamp La is used, the driving frequency of the high frequency oscillation circuit OSC is several hundred kHz to several hundred MH.
Since z is very high, the loss in the switching elements Q1 and Q2 is likely to be relatively large, and effective efficiency improvement is achieved by increasing the dead time of the switching elements Q1 and Q2 as in the present embodiment. You can

【0030】(第3の実施の形態)図4は、第3の実施
の形態に係る電源装置を示す回路図である。本実施の形
態に係る電源装置は、第1の実施の形態として図1に示
す電源装置において、直列共振回路RS1,RS2に替
えて、スイッチング素子Q1のゲート−ドレイン端子間
にインダクタL4とコンデンサC6との直列共振回路を
接続し、スイッチング素子Q2のゲート−ドレイン端子
間にインダクタL5とコンデンサC7との直列共振回路
を接続した構成である。なお、スイッチング素子Q1,
Q2のそれぞれのゲート−ドレイン端子間に接続された
直列共振回路の共振周波数は、高周波発振回路OSCの
駆動周波数よりも高く設定されている。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram showing a power supply device according to a third embodiment. The power supply device according to the present embodiment is different from the power supply device shown in FIG. 1 as the first embodiment in that the series resonance circuits RS1 and RS2 are replaced by an inductor L4 and a capacitor C6 between the gate and drain terminals of the switching element Q1. , And a series resonance circuit of an inductor L5 and a capacitor C7 is connected between the gate and drain terminals of the switching element Q2. The switching element Q1,
The resonance frequency of the series resonance circuit connected between the respective gate and drain terminals of Q2 is set higher than the drive frequency of the high frequency oscillation circuit OSC.

【0031】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。各スイッチング素子Q1,Q2がオン状態に移行す
る際、インダクタL4とコンデンサC6との高周波成分
増加要素としての直列共振回路、またはインダクタL5
とコンデンサC7との高周波成分増加要素としての直列
共振回路は、実質上トランスTの2次巻線n21,n22に
並列接続された状態になるので、先ず直列共振回路側に
電流が流れコンデンサC6またはコンデンサC7を充電
する。
The operation of this embodiment will be described below. When each of the switching elements Q1 and Q2 is turned on, the inductor L4 and the capacitor C6 form a series resonance circuit as a high frequency component increasing element, or the inductor L5.
Since the series resonance circuit as a high frequency component increasing element of the capacitor C7 and the capacitor C7 is substantially connected in parallel to the secondary windings n21 and n22 of the transformer T, a current first flows to the series resonance circuit side and the capacitor C6 or Charge the capacitor C7.

【0032】コンデンサC6またはコンデンサC7が先
に充電されることによりスイッチング素子Q1,Q2の
ゲート−ソース間電圧は、図5の実線の波形3のように
若干遅れて立ち上がり、電圧が歪んで結果的に高周波成
分が増加する。その結果、実質上のスイッチング素子Q
1,Q2のオン時間が短くなり、スイッチング素子Q
1,Q2での損失を低減することができる。
Since the capacitor C6 or the capacitor C7 is charged first, the gate-source voltage of the switching elements Q1 and Q2 rises with a slight delay as shown by the waveform 3 of the solid line in FIG. High frequency components increase. As a result, the effective switching element Q
ON time of 1 and Q2 becomes short, switching element Q
The loss in 1 and Q2 can be reduced.

【0033】なお、本実施の形態においては、スイッチ
ング素子Q1,Q2のそれぞれのゲート−ドレイン端子
間にインダクタとコンデンサとの直列共振回路を接続し
たが、コンデンサのみを接続した場合においても同様に
スイッチング素子での損失を低減することができる。但
し、インダクタを挿入して積極的に共振させることによ
り、ゲート−ソース端子間電圧をより歪ませることがで
きる。
In this embodiment, the series resonance circuit of the inductor and the capacitor is connected between the gate and drain terminals of the switching elements Q1 and Q2, but the switching is similarly performed when only the capacitor is connected. The loss in the element can be reduced. However, the voltage between the gate and source terminals can be further distorted by inserting an inductor and positively resonating.

【0034】(第4の実施の形態)図6は、第4の実施
の形態に係る電源装置を示す回路図である。本実施の形
態に係る電源装置は、第1の実施の形態として図1に示
す電源装置において、直列共振回路RS2,RS3に替
えて、高周波発振回路OSCとトランスTの1次巻線n
1との間にインダクタL6とコンデンサC8とから成る
高周波成分増加要素としての並列共振回路を接続した構
成である。ここで、並列共振回路の共振周波数は、高周
波発振回路OSCの駆動周波数よりも高く設定されてい
る。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a circuit diagram showing a power supply device according to a fourth embodiment. The power supply device according to the present embodiment is different from the power supply device shown in FIG. 1 as the first embodiment in that the series resonance circuits RS2 and RS3 are replaced by a high frequency oscillation circuit OSC and a primary winding n of a transformer T.
A parallel resonance circuit as a high frequency component increasing element composed of an inductor L6 and a capacitor C8 is connected between 1 and 1. Here, the resonance frequency of the parallel resonance circuit is set to be higher than the drive frequency of the high frequency oscillation circuit OSC.

【0035】上述の全ての実施の形態においては、トラ
ンスTの2次側に共振回路を設けるようにしたので、ス
イッチング素子Q1,Q2の2箇所に同様の共振回路を
設ける必要があるのに対し、本実施の形態においてはト
ランスTの1次側に共振回路を設けるようにしたので、
一つの共振回路を設けるだけで上述の全ての実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
In all of the above-mentioned embodiments, since the resonance circuit is provided on the secondary side of the transformer T, it is necessary to provide the same resonance circuit at two places of the switching elements Q1 and Q2. In the present embodiment, since the resonance circuit is provided on the primary side of the transformer T,
By providing only one resonance circuit, the same effects as those of all the above-described embodiments can be obtained.

【0036】なお、本実施の形態においては、高周波発
振回路OSCとトランスTの1次巻線n1との間にイン
ダクタL6とコンデンサC8とから成る並列共振回路を
接続するようにしたが、これに限定されるものではな
く、例えばトランスTの1次巻線n1に並列にインダク
タとコンデンサから成る高周波成分増加要素としての直
列または並列共振回路を接続するようにしても良く、こ
れらの部品定数を適当に選べば図6に示す回路と等価に
することができ、同様の効果をえることができる。
In this embodiment, the parallel resonant circuit composed of the inductor L6 and the capacitor C8 is connected between the high frequency oscillator circuit OSC and the primary winding n1 of the transformer T. The present invention is not limited to this. For example, a series or parallel resonance circuit as a high frequency component increasing element composed of an inductor and a capacitor may be connected in parallel to the primary winding n1 of the transformer T, and the component constants of these components are set appropriately. If it is selected, the circuit can be made equivalent to the circuit shown in FIG. 6, and the same effect can be obtained.

【0037】また、上述の全ての実施の形態において
は、高周波発振回路からの信号として、略制限は信号を
用いたが、これに限定されるものではなく、矩形波信号
を用いてこれを略正弦波信号に歪ませるようにしても良
い。
Further, in all the above-mentioned embodiments, the signal from the high-frequency oscillator circuit is substantially limited to the signal, but the signal is not limited to this, and a rectangular wave signal is used to omit it. You may make it distort to a sine wave signal.

【0038】また、上述の全ての実施の形態において
は、スイッチング素子として2個用いるようにしたが、
1個のスイッチング素子により高周波電圧を発生させる
ようにしても良い。
In addition, in all the above-mentioned embodiments, two switching elements are used.
The high frequency voltage may be generated by one switching element.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明にあっては、直流電源と、該直流
電源の出力端子間に接続されるスイッチング回路と、1
次巻線と電磁結合された2次巻線の出力を前記スイッチ
ング回路の制御端子に入力して前記スイッチング回路を
オンオフ制御する1次及び2次巻線を有するトランスと
を有する高周波回路と、前記1次巻線に信号を入力する
駆動回路と、前記高周波回路からの高周波電圧が印加さ
れる負荷回路とを有する電源装置であって、前記駆動回
路から出力される信号の駆動周波数よりも高い周波数成
分を有する高周波成分増加要素が、前記スイッチング回
路の入力端子側に設けられていることを特徴とするの
で、スイッチング回路に入力される電圧波形を歪ませ
て、スイッチング回路がスレッショルド電圧を超えてい
る時間、即ちオン時間を短くし、その結果オフ時間であ
るデッドタイムが長くなり、スイッチング回路での損失
を低減することができ、複雑な手段を用いることなく、
高効率で動作する電源回路を提供することができた。
According to the present invention, a DC power supply, a switching circuit connected between the output terminals of the DC power supply, and 1
A high-frequency circuit having a transformer having primary and secondary windings for inputting an output of a secondary winding electromagnetically coupled to the secondary winding to a control terminal of the switching circuit to control ON / OFF of the switching circuit; A power supply device having a drive circuit for inputting a signal to a primary winding and a load circuit to which a high-frequency voltage is applied from the high-frequency circuit, the frequency being higher than the drive frequency of the signal output from the drive circuit. Since the high frequency component increasing element having a component is provided on the input terminal side of the switching circuit, the voltage waveform input to the switching circuit is distorted, and the switching circuit exceeds the threshold voltage. The time, that is, the on time, can be shortened, and as a result, the dead time, which is the off time, can be lengthened and the loss in the switching circuit can be reduced. Without using a complicated means,
It was possible to provide a power supply circuit that operates with high efficiency.

【0040】また、前記高周波成分増加要素は、コンデ
ンサとインダクタとを有する共振回路であり、前記駆動
周波数は工業周波数帯であり、前記共振回路の共振周波
数を工業周波数帯よりも大きくするようにすれば、ノイ
ズ対策を緩和することができる。
Further, the high frequency component increasing element is a resonance circuit having a capacitor and an inductor, the driving frequency is an industrial frequency band, and the resonance frequency of the resonance circuit is set to be higher than the industrial frequency band. If so, measures against noise can be relaxed.

【0041】また、前記高周波回路からの高周波電圧
が、コンデンサとインダクタとを有する共振回路を介し
て前記負荷回路に印加され、前記共振回路の共振周波数
を、前記駆動周波数に略等しく設定するようにすれば、
スイッチング素子を電流ゼロの状態でオンオフさせるこ
とができ、スイッチング損失を低減することができる。
A high frequency voltage from the high frequency circuit is applied to the load circuit via a resonance circuit having a capacitor and an inductor so that the resonance frequency of the resonance circuit is set to be substantially equal to the drive frequency. if,
The switching element can be turned on and off when the current is zero, and the switching loss can be reduced.

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

【図1】第1の実施の形態に係る電源装置を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態に係る電源装置のスイッチン
グ素子の端子間電圧波形図である。
FIG. 2 is a voltage waveform diagram between terminals of a switching element of the power supply device according to the first embodiment.

【図3】第2の実施の形態に係る電源装置を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a power supply device according to a second embodiment.

【図4】第3の実施の形態に係る電源装置を示す回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a power supply device according to a third embodiment.

【図5】第3の実施の形態に係る電源装置のスイッチン
グ素子の端子間電圧波形図である。
FIG. 5 is a terminal voltage waveform diagram of a switching element of a power supply device according to a third embodiment.

【図6】第4の実施の形態に係る電源装置を示す回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a power supply device according to a fourth embodiment.

【図7】従来例に係る電源装置を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a power supply device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E 直流電源 OSC 高周波発振回路 LD 負荷回路 T トランス n1 1次巻線 n21,n22 2次巻線 Q1,Q2 スイッチング素子 L1〜L8 インダクタ C1〜C10 コンデンサ RS1〜RS5 直列共振回路 1〜3 波形 La 無電極放電ランプ M マッチング回路 B バルブ Co 誘導コイル E DC power supply OSC high frequency oscillator LD load circuit T transformer n1 primary winding n21, n22 secondary winding Q1, Q2 switching element L1 to L8 inductors C1 to C10 capacitors RS1 to RS5 series resonance circuit 1-3 waveforms La electrodeless discharge lamp M matching circuit B valve Co induction coil

フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA00 CA02 CB04 CB12 CB22 DB03 5H740 AA05 BA12 BB05 BB08 BC01 BC02 HH05 KK03 Continued front page    F-term (reference) 5H007 AA00 CA02 CB04 CB12 CB22                       DB03                 5H740 AA05 BA12 BB05 BB08 BC01                       BC02 HH05 KK03

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源と、該直流電源の出力端子間
に接続されるスイッチング回路と、1次巻線と電磁結合
された2次巻線の出力を前記スイッチング回路の制御端
子に入力して前記スイッチング回路をオンオフ制御する
1次及び2次巻線を有するトランスとを有する高周波回
路と、前記1次巻線に信号を入力する駆動回路と、前記
高周波回路からの高周波電圧が印加される負荷回路とを
有する電源装置であって、前記駆動回路から出力される
信号の駆動周波数よりも高い周波数成分を有する高周波
成分増加要素が、前記スイッチング回路の入力端子側に
設けられていることを特徴とする電源装置。
1. A direct current power supply, a switching circuit connected between output terminals of the direct current power supply, and an output of a secondary winding electromagnetically coupled to a primary winding are input to a control terminal of the switching circuit. A high-frequency circuit having a transformer having a primary winding and a secondary winding for on / off controlling the switching circuit, a drive circuit for inputting a signal to the primary winding, and a load to which a high-frequency voltage from the high-frequency circuit is applied. A high-frequency component increasing element having a frequency component higher than a drive frequency of a signal output from the drive circuit is provided on the input terminal side of the switching circuit. Power supply.
【請求項2】 前記スイッチング回路は、前記直流電
源の出力端子間に直列接続され、交互にオンオフされる
2個のスイッチング素子で構成されることを特徴とする
請求項1記載の電源装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein the switching circuit is composed of two switching elements that are connected in series between the output terminals of the DC power supply and that are alternately turned on and off.
【請求項3】 前記1次巻線に入力される信号は、略
正弦波信号であることを特徴とする請求項1または請求
項2記載の電源装置。
3. The power supply device according to claim 1, wherein the signal input to the primary winding is a substantially sine wave signal.
【請求項4】 前記高周波成分増加要素は、前記スイ
ッチング素子の制御端子と、2つの出力端子の内、いず
れか一方との間に接続されていることを特徴とする請求
項2または請求項3のいずれかに記載の電源装置。
4. The high frequency component increasing element is connected between a control terminal of the switching element and one of two output terminals. The power supply device according to any one of 1.
【請求項5】 前記高周波成分増加要素は、前記スイ
ッチング素子の制御端子と、前記2次巻線との間に接続
されていることを特徴とする請求項2または請求項3の
いずれかに記載の電源装置。
5. The high frequency component increasing element is connected between a control terminal of the switching element and the secondary winding, according to claim 2 or 3. Power supply.
【請求項6】 前記高周波成分増加要素は、前記1次
巻線に直列または並列に接続されていることを特徴とす
る請求項2または請求項3のいずれかに記載の電源装
置。
6. The power supply device according to claim 2, wherein the high frequency component increasing element is connected to the primary winding in series or in parallel.
【請求項7】 前記高周波成分増加要素は、コンデン
サとインダクタの内、少なくともいずれか一方を含むこ
とを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれかに記載
の電源装置。
7. The power supply device according to claim 4, wherein the high frequency component increasing element includes at least one of a capacitor and an inductor.
【請求項8】 前記高周波成分増加要素は、コンデン
サとインダクタとを有する共振回路であり、前記駆動周
波数は工業周波数帯であり、前記共振回路の共振周波数
を工業周波数帯よりも大きくしたことを特徴とする請求
項1乃至請求項6のいずれかに記載の電源装置。
8. The high frequency component increasing element is a resonance circuit having a capacitor and an inductor, the drive frequency is an industrial frequency band, and the resonance frequency of the resonance circuit is set to be higher than the industrial frequency band. The power supply device according to any one of claims 1 to 6.
【請求項9】 前記高周波回路からの高周波電圧が、
コンデンサとインダクタとを有する共振回路を介して前
記負荷回路に印加され、前記共振回路の共振周波数は、
前記駆動周波数に略等しく設定されていることを特徴と
する請求項1乃至請求項8記載の電源装置。
9. The high frequency voltage from the high frequency circuit comprises:
Applied to the load circuit via a resonance circuit having a capacitor and an inductor, the resonance frequency of the resonance circuit is
9. The power supply device according to claim 1, wherein the drive frequency is set to be substantially equal to the drive frequency.
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