JP2003199345A - Switching power supply apparatus - Google Patents

Switching power supply apparatus

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JP2003199345A
JP2003199345A JP2001394255A JP2001394255A JP2003199345A JP 2003199345 A JP2003199345 A JP 2003199345A JP 2001394255 A JP2001394255 A JP 2001394255A JP 2001394255 A JP2001394255 A JP 2001394255A JP 2003199345 A JP2003199345 A JP 2003199345A
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JP
Japan
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current
switch
power supply
main switch
diode
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Application number
JP2001394255A
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Japanese (ja)
Inventor
Shin Nakagawa
伸 中川
Akira Matsumoto
晃 松本
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FIDERIKKUSU KK
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
FIDERIKKUSU KK
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 FIDERIKKUSU KK, Japan Radio Co Ltd, Nagano Japan Radio Co Ltd filed Critical FIDERIKKUSU KK
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Publication of JP2003199345A publication Critical patent/JP2003199345A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly practice a soft switching operation and realize reduction of switching loss and switching noise in any one of a current continuous mode, a critical mode, and a current discontinuous mode in a flyback converter, a forward converter, and a boost converter. <P>SOLUTION: This switching power supply apparatus has a first diode, which rectifies surge energy instantaneously generated, when a main switch is turned off, and a storage capacitor, in which the rectified current is stored. A current, made to flow through a regenerating winding provided in a transformer to regenerate the charge stored in the storage capacitor, is further made to flow to an auxiliary switch via an inductor and a second diode for regeneration. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、フライバックコン
バータ、フォワードコンバータ、ブーストコンバータと
して動作するスイッチング電源装置において、高効率化
と低ノイズ化に寄与するソフトスイッチング技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft switching technique which contributes to high efficiency and low noise in a switching power supply device which operates as a flyback converter, a forward converter and a boost converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の電源装置は、特開平10−46
79号公報で開示されている。図1は、フライバックコ
ンバータに係るソフトスイッチングの一従来例で、ZV
T(Zero Voltage Transition)と呼ばれているもので
ある。このスイッチング電源装置は、主スイッチと副ス
イッチを設け、主スイッチをオンさせるよりも少し前に
副スイッチをオンさせ、主スイッチに加わる電圧がゼロ
近くまで下がってきた時点で、主スイッチをオンさせる
というものである。この例ではフライバックコンバータ
での電流連続モードにおいて、ターンオン時と、ターン
オフ時の両方で主スイッチと副スイッチ双方のスイッチ
ングロスを効果的に低減すると同時に、ノイズも低減す
ることが出来る。図1のZVTについての詳しい動作説
明は、前記公報と同一内容であるため省略する。また、
別な従来例として、主スイッチがオフした時点で発生す
るサージエネルギは副トランスを通じて入力電源に回生
する特開平10−178777号や特開平11−178
341号もあるが、前者は電流連続モードでのみ主スイ
ッチと副スイッチがソフトスイッチングとなり、後者は
副スイッチが常時ハードスイッチングとなる。
2. Description of the Related Art A power supply device of this type is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-46.
No. 79 is disclosed. FIG. 1 is a conventional example of soft switching related to a flyback converter.
This is called T (Zero Voltage Transition). This switching power supply device is provided with a main switch and a sub switch, turns on the sub switch slightly before turning on the main switch, and turns on the main switch when the voltage applied to the main switch drops to near zero. That is. In this example, in the current continuous mode of the flyback converter, the switching loss of both the main switch and the sub switch can be effectively reduced both at the time of turn-on and at the time of turn-off, and at the same time, noise can be reduced. Detailed description of the operation of the ZVT of FIG. 1 is omitted because it has the same contents as the above publication. Also,
As another conventional example, the surge energy generated when the main switch is turned off is regenerated to the input power source through the sub-transformer, as disclosed in JP-A-10-178777 and JP-A-11-178.
Although there is also a No. 341, in the former, the main switch and the sub switch are soft switching only in the current continuous mode, and in the latter, the sub switch is always hard switching.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記、フライバックコ
ンバータにおけるZVTは電流連続モードでは非常に都
合の良い動作をする。しかし、疑似共振(Quasi resonan
t)と呼ばれる臨界モードでの動作や、あるいは電流不連
続モードで動作させる場合は、ZVTはソフトスイッチ
ング動作から外れてしまう。ZVTは電流臨界モードに
おいてはむしろ副スイッチを動作させない方が好まし
い。また、ZVTは主スイッチをオンさせるタイミング
の少し前で副スイッチをオンさせ、主スイッチがオンし
た少し後で副スイッチをオフさせるタイミングでもって
ドライブするような、主スイッチ用と副スイッチ用の2
つのドライブ回路を必要とする(図1のタイミングチャ
ートで図示)。
As described above, the ZVT in the flyback converter operates very conveniently in the continuous current mode. However, quasi-resonance (Quasi resonan
When operating in the critical mode called t) or in the discontinuous current mode, the ZVT deviates from the soft switching operation. It is preferable that the ZVT does not operate the auxiliary switch in the current critical mode. In addition, the ZVT is a main switch and a sub switch that are driven at a timing when the sub switch is turned on slightly before the timing of turning on the main switch and is turned off shortly after the main switch is turned on.
Requires one drive circuit (illustrated in the timing chart of FIG. 1).

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するために、第1の発明による電源装置は、フライバ
ックコンバータもしくはフォワードコンバータもしくは
ブーストコンバータにおいて、入力電源と、前記入力電
源に接続されたトランスの1次巻き線に流れる電流をオ
ン・オフする主スイッチと、主スイッチのターンオフ時
に発生する前記トランスからのサージエネルギを整流す
る第1の整流ダイオードと、前記ダイオードで整流した
電流を蓄積する蓄電用キャパシタを備え、前記蓄電用キ
ャパシタに蓄積した電荷を、前記主トランスに備えた回
生用巻線を通じたものがさらにインダクタと逆流防止用
の第2のダイオードを通じて副スイッチに接続される構
成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a power supply device according to the first invention, wherein in a flyback converter, a forward converter or a boost converter, an input power source is connected to the input power source. The main switch for turning on / off the current flowing through the primary winding of the transformer, the first rectifying diode for rectifying surge energy from the transformer generated when the main switch is turned off, and the current rectified by the diode. An electric storage capacitor for accumulating is provided, and the electric charge accumulated in the electric storage capacitor is passed through a regeneration winding provided in the main transformer and further connected to an auxiliary switch through an inductor and a second diode for preventing backflow. It was configured.

【0005】第2の発明によるスイッチング電源装置
は、第1の発明の前記インダクタに2次巻き線を設けて
トランスの構成に変更し、前記トランスの2次巻き線は
第3のダイオードを通じてサージエネルギを入力電源に
回生する構成とした。
In a switching power supply device according to a second aspect of the invention, a secondary winding is provided on the inductor of the first aspect of the invention to change the configuration of the transformer, and the secondary winding of the transformer is surge energy through a third diode. Was regenerated to the input power source.

【0006】第3の発明によるスイッチング電源装置
は、主スイッチと副スイッチの駆動を同一のドライブ回
路でもって駆動する構成とした。
In the switching power supply device according to the third invention, the main switch and the sub switch are driven by the same drive circuit.

【0007】第4の発明によるスイッチング電源装置
は、負荷電流が増えるに従い、電流臨界モードを超え、
電流連続モードに移行した時点で副スイッチのターンオ
ンを主スイッチのターンオンより早める制御手段を有す
る構成とした。
The switching power supply device according to the fourth aspect of the present invention exceeds the current critical mode as the load current increases,
When the current continuous mode is entered, the auxiliary switch is turned on earlier than the main switch is turned on.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図2に本発明の一つの実施例を示
し、同図に基づいて各部の動作を説明する。図2に示さ
れる回路は、フライバックコンバータの電源装置であっ
て、制御信号119により、主スイッチ104がオンし
た後にオフになる。この電源装置は主スイッチ104の
オフ直後に発生するトランス102の1次巻き線103
と2次巻き線113との間の漏れインダクタ(図示せ
ず)に起因するサージエネルギを整流する第1のダイオ
ード117と、整流した電荷を蓄積するキャパシタ11
8を備える。キャパシタ118に蓄えられた電荷は、ト
ランス102に設けた回生用巻き線109とインダクタ
107と第2の逆流防止用ダイオード108を通じて副
スイッチ110に接続され流れる。副スイッチ110は
入力のゲートが主スイッチ104と基本的には並列に接
続されているため、主スイッチ104がオンするのと同
じタイミングでもって副スイッチ110に回生電流が流
れ始める。この時に副スイッチ110に流れる回生電流
は蓄電キャパシタ118とインダクタ107によって共
振し、図2のA−110に示すようにサイン波を半波整
流したような波形の電流が流れる。したがって主スイッ
チ104に流れる実際の電流は通常の三角波からこの半
波の形をした回生電流分を差し引いた図2に示すA−1
04のような電流波形となる。この差し引かれる電流波
形分が入力電流から削減されて、効率が向上することに
なる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, and the operation of each part will be described with reference to FIG. The circuit shown in FIG. 2 is a power supply device for a flyback converter, and is turned off after the main switch 104 is turned on by a control signal 119. This power supply device has a primary winding 103 of a transformer 102 generated immediately after a main switch 104 is turned off.
First diode 117 for rectifying surge energy due to a leakage inductor (not shown) between the secondary winding 113 and the secondary winding 113, and the capacitor 11 for storing the rectified charge.
8 is provided. The electric charge stored in the capacitor 118 is connected to the sub switch 110 through the regeneration winding 109, the inductor 107, and the second backflow prevention diode 108 provided in the transformer 102 and flows. Since the input gate of the sub switch 110 is basically connected in parallel with the main switch 104, a regenerative current starts flowing through the sub switch 110 at the same timing as when the main switch 104 is turned on. At this time, the regenerative current flowing through the sub switch 110 resonates with the storage capacitor 118 and the inductor 107, and a current having a waveform obtained by half-wave rectifying the sine wave flows as shown by A-110 in FIG. Therefore, the actual current flowing through the main switch 104 is A-1 shown in FIG. 2 obtained by subtracting this half-wave regenerative current from the normal triangular wave.
The current waveform is 04. This subtracted current waveform component is reduced from the input current, and the efficiency is improved.

【0009】回路構成的には従来例の図1に対し、第1
の整流ダイオード117と蓄電キャパシタ118を追加
した形となるが、このような構成にすることで電流不連
続モード、臨界モード、のいずれにおいても主スイッ
チ、副スイッチともにソフトスイッチング動作が可能と
なる。さらに主スイッチと副スイッチの動作タイミング
がほぼ同じで良いために、主スイッチと副スイッチのド
ライブ回路を共通にすることが出来、簡単な回路構成に
することが出来る。実際のドライブ回路では、主スイッ
チ104のスイッチングノイズを少なくするために図2
のようにゲートに抵抗150とダイオード151の並列
回路が挿入され、ターンオンを遅めにする一方、ターン
オフを早めにするような回路が一般に使われている。こ
のため、厳密には僅かなタイミング差は生じるものの、
基本的には同一のドライブ回路でもって駆動することが
出来る。本発明のようにサージエネルギが半周期遅れて
回生され、しかも図2のA−110のように丸みを帯び
た回生電流となる波形は、半周期遅れることなく、しか
も三角波となる図1のA−110の従来例とは、その動
作において本質的な違いがある。当然ながら、回生用巻
き線109、インダクタ107、逆流防止用ダイオード
108は、直列なので、接続する順序を変えても動作は
同じである。
In terms of circuit configuration, the first example is different from the conventional example shown in FIG.
The rectifier diode 117 and the storage capacitor 118 are added, but with such a configuration, soft switching operation can be performed in both the main switch and the sub switch in both the discontinuous current mode and the critical mode. Further, since the operation timings of the main switch and the sub switch may be almost the same, the drive circuit of the main switch and the sub switch can be made common, and the circuit configuration can be simplified. In an actual drive circuit, in order to reduce the switching noise of the main switch 104, the
Generally, a circuit in which a parallel circuit of a resistor 150 and a diode 151 is inserted in the gate to delay turn-on and advance turn-off is commonly used. Therefore, strictly speaking, a slight timing difference occurs,
Basically, they can be driven by the same drive circuit. As in the present invention, the surge energy is regenerated with a half cycle delay, and the rounded regenerative current waveform like A-110 in FIG. 2 becomes a triangular wave without a half cycle delay and is a triangular wave. There is an essential difference in the operation from the conventional example of -110. As a matter of course, since the regenerative winding 109, the inductor 107, and the backflow prevention diode 108 are in series, the operation is the same even if the connecting order is changed.

【0010】次に、図2で示すフライバックコンバータ
を電流臨界モードで動作させた疑似共振方式のスイッチ
ング電源を例にとり、さらに詳しく説明する。まず、主
スイッチ104がオンすると入力電源101からの電流
はトランス102の1次巻き線103を通ってトランス
102に励磁エネルギーを蓄える。この励磁エネルギー
は、主スイッチ104がオフになるとトランス102の
2次巻き線113から2次側整流ダイオード114を経
て2次キャパシタ115に充電され、負荷116に供給
される。
Next, the flyback converter shown in FIG. 2 will be described in more detail taking as an example a quasi-resonant switching power supply that operates in a current critical mode. First, when the main switch 104 is turned on, the current from the input power supply 101 passes through the primary winding 103 of the transformer 102 and stores excitation energy in the transformer 102. When the main switch 104 is turned off, this excitation energy is charged from the secondary winding 113 of the transformer 102 through the secondary side rectifying diode 114 into the secondary capacitor 115 and supplied to the load 116.

【0011】主スイッチ104がオン時に、1次巻き線
103と2次巻き線113間の漏れインダクタ(図示せ
ず)に蓄えられたエネルギーは、主スイッチ104がオ
フした瞬間にサージエネルギとなって主スイッチ104
の電圧を跳ね上げようとする。しかし、このサージエネ
ルギは第1のダイオード117を通じて第1の蓄電キャ
パシタ118に充電するのでややゆっくりと立ち上が
る。このことが主スイッチ104のターンオフ時のスイ
ッチングロスを低下させ、ノイズを少なくする。2次側
での放出が完了すると、主スイッチ104の電圧はゆっ
くりと下がってくる。このカーブは主トランス102の
1次インダクタと、主スイッチの電極間容量または外部
キャパシタ106で決まる共振をし、共振周波数でのサ
イン波の山から谷(図2のV−104)の形となる。主
スイッチ104の電圧が最も下がる近辺で主スイッチ1
04をオンにすることでターンオンロスを低減すること
が出来る。これが疑似共振の動作原理である。なお、キ
ャパシタ112は副スイッチ110の電極間キャパシタ
または外部キャパシタであり、ダイオード105と11
1はスイッチに寄生するダイオードまたは外部ダイオー
ドである。
When the main switch 104 is turned on, the energy stored in the leakage inductor (not shown) between the primary winding 103 and the secondary winding 113 becomes surge energy at the moment when the main switch 104 is turned off. Main switch 104
Tries to bounce up the voltage of. However, the surge energy charges the first storage capacitor 118 through the first diode 117, and thus rises slightly slowly. This reduces the switching loss when the main switch 104 is turned off and reduces noise. When the discharge on the secondary side is completed, the voltage of the main switch 104 slowly drops. This curve resonates with the primary inductor of the main transformer 102 and the inter-electrode capacitance of the main switch or the external capacitor 106, and takes the form of a sine wave peak to valley (V-104 in FIG. 2) at the resonance frequency. . In the vicinity of the lowest voltage of the main switch 104, the main switch 1
Turn-on 04 can reduce the turn-on loss. This is the operating principle of quasi-resonance. The capacitor 112 is an inter-electrode capacitor of the sub switch 110 or an external capacitor, and the diodes 105 and 11
Reference numeral 1 is a diode parasitic on the switch or an external diode.

【0012】一方、副スイッチ110の方は、2次側放
出期間中にサージエネルギを蓄えた蓄電キャパシタ11
8を電源とし、サージエネルギを回生する第2のスイッ
チング電源回路が形成されている。トランス102に巻
いた回生用の3次巻き線109と、この漏れインダクタ
または外部インダクタ107と、逆流防止用ダイオード
108を通じて副スイッチ110に接続され、副スイッ
チ110がオンになると回生電流が流れ出す。この回生
電流の波形は、蓄電キャパシタ118とインダクタ10
7で共振する共振周波数のサイン波の半波状(図2のA
−110)となる。副スイッチ110がオンした時の電
圧は、素早く0Vになるが(図2のV−110)、電流
波形は前記のようにサイン波の半波状なのでゆっくり立
ち上がって流れる。このため、電圧×電流で発生するス
イッチングロスは生じない。適切な回路定数を選択すれ
ば、蓄電キャパシタ118の電荷を0になるまで引き抜
くことが出来、電流不連続モード、臨界モードのいずれ
においても、主スイッチ、副スイッチともソフトスイッ
チング動作を可能とする。この結果、スイッチングノイ
ズを低減出来るので、装置に挿入するノイズフィルター
を簡単で小型のものにしたり、場合によっては省略する
ことも出来、このため高効率化や小型化することが可能
となる。
On the other hand, the sub switch 110 is a storage capacitor 11 that stores surge energy during the secondary side discharge period.
A second switching power supply circuit that uses 8 as a power supply and regenerates surge energy is formed. The third winding 109 for regeneration wound around the transformer 102, the leakage inductor or the external inductor 107, and the reverse switch diode 108 are connected to the sub switch 110, and when the sub switch 110 is turned on, a regenerative current starts to flow. The waveform of this regenerative current is the same as the storage capacitor 118 and the inductor 10.
Half wave of sine wave of resonance frequency resonating at 7 (A in FIG. 2)
-110). The voltage when the sub-switch 110 is turned on quickly becomes 0 V (V-110 in FIG. 2), but the current waveform rises slowly and flows because it is a half-wave of a sine wave as described above. Therefore, the switching loss generated by voltage × current does not occur. By selecting an appropriate circuit constant, the electric charge of the storage capacitor 118 can be extracted until it becomes zero, and soft switching operation is possible for both the main switch and the sub switch in both the discontinuous current mode and the critical mode. As a result, since the switching noise can be reduced, the noise filter to be inserted into the device can be made simple and small, or it can be omitted in some cases, which makes it possible to achieve high efficiency and downsizing.

【0013】なお、図1、図2とも波形は上から、主ス
イッチ104の電圧、電流、ゲート電圧、副スイッチ1
10の電圧、電流、ゲート電圧となっている。
The waveforms in FIGS. 1 and 2 are from the top, the voltage of the main switch 104, the current, the gate voltage, and the auxiliary switch 1.
There are 10 voltages, currents, and gate voltages.

【0014】図3は図2の変形例である。図2に示す回
路の場合、入力電圧101がDC141Vといった低い
場合は上記回路にて特に問題は生じない。しかし、入力
電圧101が例えばDC390Vと高くなった場合に
は、主スイッチ104がオフした瞬間に発生するサージ
エネルギが、インダクタ107と副スイッチ110の内
部キャパシタ112によって共振し、蓄電キャパシタ1
18と回生巻き線109の和である必然的な電圧から、
さらに跳ねあがって副スイッチ110に加わることにな
る。これが副スイッチ110の最大定格を上回るような
条件では、副スイッチ110に加わるサージ電圧を制限
する目的で、前記インダクタ107に2次巻き線107
cを追加し、インダクタ107を1次巻き線107b、
2次巻き線107cとするトランス107aの構成に変
更する。そしてこのトランス107aの2次巻き線10
7cから発生する電圧を第3のダイオード123で整流
し、入力電源101に回生することで、副スイッチ11
0に加わるサージ電圧を制限することが出来る。当然な
がら、2次巻き線107cの回生電流はダイオード12
3を通じて2次側の直流出力(キャパシタ115の両
端)に回生することも出来る。図3の例では入力電圧1
01の値、負荷電流、回路定数によっては2次巻き線1
07cには電流が流れず、107aは単にインダクタと
しての動作をする。このようにインダクタ107をトラ
ンス107aに変えた図3の実施例はトランス107a
を備えてはいるもののその動作は、同じくトランスでも
って回生する特開平10−178777の電流連続モー
ドでのみ主スイッチと副スイッチがソフトスイッチング
になるものや、特開平11−178341の副スイッチ
が常時ハードスイッチングで電源に回生するという、い
ずれも回生用巻き線109を使用しない従来例の動作と
根本的に異なる。図2と図3の違いは前述したようにイ
ンダクタとトランスの部分にあり、それ以外の動作は同
一であるため図3についての詳しい動作説明は省略す
る。
FIG. 3 is a modification of FIG. In the case of the circuit shown in FIG. 2, when the input voltage 101 is as low as DC141V, there is no particular problem in the circuit. However, when the input voltage 101 becomes high, for example, DC390V, the surge energy generated at the moment when the main switch 104 is turned off resonates with the inductor 107 and the internal capacitor 112 of the sub switch 110, and the storage capacitor 1
From the inevitable voltage which is the sum of 18 and regenerative winding 109,
Further, it jumps up and joins the sub switch 110. Under the condition that this exceeds the maximum rating of the auxiliary switch 110, the secondary winding 107 is connected to the inductor 107 for the purpose of limiting the surge voltage applied to the auxiliary switch 110.
c, the inductor 107 is connected to the primary winding 107b,
The configuration of the transformer 107a having the secondary winding 107c is changed. Then, the secondary winding 10 of the transformer 107a
The voltage generated from 7c is rectified by the third diode 123 and regenerated to the input power supply 101, so that the auxiliary switch 11
The surge voltage applied to 0 can be limited. Naturally, the regenerative current of the secondary winding 107c is the diode 12
It is also possible to regenerate the secondary side DC output (both ends of the capacitor 115) through 3. In the example of FIG. 3, input voltage 1
Secondary winding 1 depending on the value of 01, load current and circuit constant
No current flows through 07c, and 107a simply operates as an inductor. Thus, the embodiment of FIG. 3 in which the inductor 107 is replaced with the transformer 107a is the transformer 107a.
Although the operation is provided, the main switch and the sub switch become soft switching only in the continuous current mode of Japanese Patent Laid-Open No. 10-178777 which regenerates with a transformer, and the sub switch of Japanese Patent Laid-Open No. 11-178341 always operates. Regeneration to the power supply by hard switching is fundamentally different from the operation of the conventional example in which the regeneration winding 109 is not used. The difference between FIG. 2 and FIG. 3 lies in the inductor and the transformer as described above, and the other operations are the same, so a detailed description of the operation of FIG. 3 will be omitted.

【0015】図2と図3のフライバックコンバータにて
疑似共振の制御を行った場合、負荷電流が多い場合に周
波数が低くなり過ぎないよう、最低周波数を設定する制
御をすると、負荷電流が多い場合には電流連続モードに
移行する。この時、主スイッチ、副スイッチとも同じタ
イミングでドライブをし続けるなら主スイッチのターン
オンはハードスイッチングに移行してしまう。勿論この
ままでもターンオフはソフトスイッチングなのでそれな
りの良好な動作はする。しかし、本発明では電流連続モ
ードに移行したならば、副スイッチのオンタイミングを
相対的に主スイッチのオンタイミングより早める制御を
することで電流連続モード時は図1で示すZVTの動作
とほぼ同じ動作をさせ、ターンオン時もソフトスイッチ
ングを保つことが出来る。なお、疑似共振制御にて負荷
電流が少なくなった時に周波数が高くなり過ぎないよう
に、周波数の上限を設定すると、軽負荷時は電流不連続
モードに移行するが、この場合でも図2と図3の回路は
主スイッチ、副スイッチともにソフトスイッチング動作
を保つ。
When the quasi-resonant control is performed by the flyback converters of FIGS. 2 and 3, if the minimum frequency is set so that the frequency does not become too low when the load current is large, the load current is large. In this case, the current continuous mode is entered. At this time, if the main switch and the sub switch continue to drive at the same timing, turn-on of the main switch shifts to hard switching. Of course, as it is, turn-off is soft switching, so good operation can be achieved. However, in the present invention, when the current continuous mode is entered, the on timing of the sub switch is controlled to be relatively earlier than the on timing of the main switch, so that in the current continuous mode, it is almost the same as the operation of the ZVT shown in FIG. It can operate and maintain soft switching even at turn-on. Note that if the upper limit of the frequency is set so that the frequency does not become too high when the load current is reduced by the quasi-resonant control, the mode shifts to the current discontinuous mode when the load is light. The circuit of 3 maintains the soft switching operation for both the main switch and the sub switch.

【0016】電流連続モードに入る時点の電流値は、入
力電圧と主スイッチを流れる電流からあらかじめ知るこ
とが出来る。そこで、最も簡単に電流連続モードにおい
てもソフトスイッチングを保つ制御を行うには、この臨
界モードの電流値をテーブルに記憶させておき、DSP
(Digital Signal Processing)にて連続モードに移行し
たなら最適な時間差を算出し、副スイッチのオンタイミ
ングを相対的に主スイッチのオンタイミングより早める
方法を取ることが出来る。勿論、同じ機能をアナログ回
路にて演算させることも出来る。
The current value at the time of entering the continuous current mode can be known in advance from the input voltage and the current flowing through the main switch. Therefore, in order to perform the control for maintaining the soft switching even in the current continuous mode in the simplest manner, the current value in the critical mode is stored in the table, and the DSP is stored.
If you switch to continuous mode with (Digital Signal Processing), you can calculate the optimal time difference and make the on-timing of the sub-switch relatively earlier than the on-timing of the main switch. Of course, the same function can be calculated by an analog circuit.

【0017】図5は電流連続モードに移行したなら相対
的に副スイッチ110のオンするタイミングを主スイッ
チのオンタイミングよりも早める回路例である。ドライ
ブ信号119は副スイッチドライブ回路166を通じて
副スイッチ110をドライブする。同時にドライブ信号
119は可変遅延回路164を経て、主スイッチドライ
ブ回路165を通じて、主スイッチ104もドライブす
る。入力電圧101を検出する電圧検出回路162から
の信号と、スイッチ電流を検出する抵抗160と電流検
出回路161で検出した信号は、遅延量演算回路163
にて演算され、可変遅延回路164に入る。電圧検出回
路162と電流検出回路161で検出した信号から、電
流不連続モードであるとの演算結果が出た場合は、可変
遅延回路164は遅延を行わない。しかし、電流連続モ
ードであるとの演算結果が出た場合は最適な遅延量を算
出し、最適な遅延を可変遅延回路164で行う。図5の
回路構成を取るなら電流不連続モード、電流臨界モー
ド、電流連続モードのいずれにおいても、主スイッチと
副スイッチの双方をソフトスイッチングにすることが出
来る。当然ながら、図3で説明したように、インダクタ
107はトランス107aの構成に変更し、1次巻き線
107bは副スイッチに接続し、2次巻き線はダイオー
ド123を通じて入力電源101に回生したり、2次側
の直流出力(キャパシタ115の両端)に回生すること
が出来る。
FIG. 5 shows an example of a circuit in which the sub switch 110 is turned on relatively earlier than the main switch when the current continuous mode is entered. The drive signal 119 drives the sub switch 110 through the sub switch drive circuit 166. At the same time, the drive signal 119 also drives the main switch 104 through the variable delay circuit 164 and the main switch drive circuit 165. The signal from the voltage detection circuit 162 that detects the input voltage 101 and the signals detected by the resistor 160 and the current detection circuit 161 that detect the switch current are the delay amount calculation circuit 163.
Is calculated and enters the variable delay circuit 164. When the signal detected by the voltage detection circuit 162 and the current detection circuit 161 indicates that the operation is in the discontinuous current mode, the variable delay circuit 164 does not delay. However, when the operation result in the current continuous mode is obtained, the optimum delay amount is calculated and the optimum delay is performed by the variable delay circuit 164. If the circuit configuration of FIG. 5 is adopted, both of the main switch and the sub switch can be soft-switched in any of the current discontinuous mode, the current critical mode, and the current continuous mode. Of course, as described with reference to FIG. 3, the inductor 107 is changed to the configuration of the transformer 107a, the primary winding 107b is connected to the auxiliary switch, and the secondary winding is regenerated to the input power supply 101 through the diode 123. It can be regenerated to the DC output on the secondary side (both ends of the capacitor 115).

【0018】なお、2次巻き線113の極性を反対に
し、フリーホイルダイオード113とフリーホイルイン
ダクタ131を設けてフォワードコンバータの構成にし
ても(図4A)、適切なソフトスイッチング動作をさせ
ることが出来るとともに、2次回路を無くし、主スイッ
チ素子104のドレインから直接にダイオード114を
通じてキャパシタ115に充電する構成にすれば(図4
B)、ブーストコンバータにも応用出来る。
Even if the polarity of the secondary winding 113 is reversed and the free wheel diode 113 and the free wheel inductor 131 are provided to form a forward converter (FIG. 4A), an appropriate soft switching operation can be performed. In addition, if the secondary circuit is eliminated and the capacitor 115 is directly charged from the drain of the main switch element 104 through the diode 114 (FIG. 4).
B), can be applied to boost converter.

【0019】[0019]

【発明の効果】電流不連続モード、電流臨界モードの、
どのモードにおいてもソフトスイッチング動作が可能と
なる。このためスイッチングロスとスイッチングノイズ
を低減することが出来、簡易なノイズフィルターを設定
出来る。この動作の場合、主スイッチのドライブ回路と
副スイッチのドライブ回路とを共通に出来るので、ドラ
イブ回路を非常に簡単に構成にすることも出来る。ま
た、負荷電流が増え、電流連続モードに入ったなら、副
スイッチを主スイッチより早めにオンさせる制御をする
ことで、フライバックコンバータの電流連続モード時や
フォワードコンバータにおいても主スイッチ、副スイッ
チともソフトスイッチングにすることが出来る。
EFFECT OF THE INVENTION In the current discontinuous mode and the current critical mode,
Soft switching operation is possible in any mode. Therefore, switching loss and switching noise can be reduced, and a simple noise filter can be set. In the case of this operation, the drive circuit of the main switch and the drive circuit of the sub switch can be made common, so that the drive circuit can be made very simple. In addition, if the load current increases and the current continuous mode is entered, the auxiliary switch is turned on earlier than the main switch so that both the main switch and the auxiliary switch can be operated in the continuous current mode of the flyback converter or in the forward converter. It can be soft switching.

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

【図1】 図1は、従来例の実施形態の構成を示す回路
図とその動作波形を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a conventional example and its operation waveform.

【図2】 図2は、本発明の第1の実施形態の構成を示
す回路図とその動作波形を示す。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention and operation waveforms thereof.

【図3】 図3は、図2の変形例で、本発明の第2の実
施形態の構成を示す回路図とその動作波形を示す。
FIG. 3 is a modification of FIG. 2 and shows a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention and an operation waveform thereof.

【図4】 図4は、本発明の第3と第4の実施形態の構
成を示す回路図とその動作波形を示す。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of third and fourth embodiments of the present invention and operation waveforms thereof.

【図5】 図5は、第5の実施形態を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 入力電源 102, 107a トランス 103, 107b トランスの1次巻き線 104 主スイッチ 105,111 スイッチの寄生ダイオードまたは外
部ダイオード 106,112 スイッチの寄生キャパシタまたは外
部キャパシタ 107,131 インダクタ 108,114,117,123,130,132,1
51 ダイオード 109 トランスの回生巻き線 110 副スイッチ 113, 107c トランスの2次巻き線 115,118 キャパシタ 116,133,150,160 抵抗 119,120 ドライブ信号 161 電流検出回路 162 電圧検出回路 163 遅延量演算回路 164 可変遅延回路 165 主スイッチドライブ回路 166 副スイッチドライブ回路
101 Input power source 102, 107a Transformer 103, 107b Primary winding 104 of transformer 104 Main switch 105, 111 Switch parasitic diode or external diode 106, 112 Switch parasitic capacitor or external capacitor 107, 131 Inductor 108, 114, 117, 123 , 130, 132, 1
51 diode 109 transformer regenerative winding 110 secondary switch 113, 107c secondary winding 115, 118 capacitor 116, 133, 150, 160 resistance 119, 120 drive signal 161 current detection circuit 162 voltage detection circuit 163 delay amount calculation circuit 164 Variable delay circuit 165 Main switch drive circuit 166 Sub switch drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H730 AA14 BB23 BB43 BB61 DD04 DD42 EE07 EE08 EE10 FF09 FG07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5H730 AA14 BB23 BB43 BB61 DD04                       DD42 EE07 EE08 EE10 FF09                       FG07

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フライバックコンバータもしくはフォワ
ードコンバータもしくはブーストコンバータにおいて、
主スイッチのターンオフ時に発生するトランスの主巻き
線からのサージエネルギを整流する第1の整流ダイオー
ドと、前記ダイオードで整流した電流を蓄積する蓄電用
キャパシタを備え、前記蓄電用キャパシタに蓄積した電
荷を、前記主トランスに備えた回生用の巻き線を通じた
ものが、さらにインダクタと逆流防止用の第2のダイオ
ードを通じて副スイッチに接続される構成を持つことを
特徴とするスイッチング電源装置。
1. A flyback converter, a forward converter, or a boost converter,
A first rectifying diode that rectifies surge energy from the main winding of the transformer that occurs when the main switch is turned off, and a storage capacitor that stores the current rectified by the diode are provided, and the charge stored in the storage capacitor is stored. The switching power supply device is characterized in that the regenerative winding provided in the main transformer is further connected to the sub switch through an inductor and a second diode for preventing backflow.
【請求項2】 請求項1に記載の電源装置が前記インダ
クタに2次巻き線を設けてトランスの構成に変更し、前
記トランスの2次巻き線は第3のダイオードを通じて入
力電源にサージエネルギが回生されることを特徴とする
電源装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein the inductor is provided with a secondary winding to change to a transformer configuration, and the secondary winding of the transformer receives a surge energy from an input power source through a third diode. A power supply device characterized by being regenerated.
【請求項3】 請求項1または2に記載の電源装置にお
いて、主スイッチと副スイッチの駆動を同一のドライブ
回路でもって駆動することを特徴とする電源装置。
3. The power supply device according to claim 1 or 2, wherein the main switch and the sub switch are driven by the same drive circuit.
【請求項4】 請求項1ないし2に記載の電源装置が、
負荷電流が増加するに従い、電流臨界モードを超えて、
電流連続モードに移行した時点で副スイッチのターンオ
ンを主スイッチのターンオンより早める制御手段を有す
ることを特徴とする電源装置。
4. The power supply device according to claim 1,
As the load current increases, the current critical mode is exceeded,
A power supply device comprising control means for turning on the sub switch earlier than turning on the main switch when the current continuous mode is entered.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2160823A1 (en) * 2007-06-22 2010-03-10 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Power factor corrector circuit for an electronic fluorescent lamp ballast
CN103745701A (en) * 2013-12-30 2014-04-23 深圳市华星光电技术有限公司 Flyback boosting circuit, LED (light emitting diode) backlight driving circuit and liquid crystal display
CN111600477A (en) * 2020-06-30 2020-08-28 敏业信息科技(上海)有限公司 Noise suppression circuit for reinjection cancellation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2160823A1 (en) * 2007-06-22 2010-03-10 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Power factor corrector circuit for an electronic fluorescent lamp ballast
EP2160823B1 (en) * 2007-06-22 2016-11-02 Tridonic GmbH & Co KG Power factor correction circuit for an electronic fluorescent lamp ballast
CN103745701A (en) * 2013-12-30 2014-04-23 深圳市华星光电技术有限公司 Flyback boosting circuit, LED (light emitting diode) backlight driving circuit and liquid crystal display
CN111600477A (en) * 2020-06-30 2020-08-28 敏业信息科技(上海)有限公司 Noise suppression circuit for reinjection cancellation
CN111600477B (en) * 2020-06-30 2023-04-25 敏业信息科技(上海)有限公司 Noise suppression circuit for reinjection cancellation

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