JP2005117852A - Switching power supply device - Google Patents

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Akihiro Kyogoku
章弘 京極
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient switching power supply device which suppresses radiation noise. <P>SOLUTION: A snubber circuit 8 is composed of a first diode 10, a first resistor 12, a series circuit of a first capacitor 11, a second diode 14, and a second capacitor 13 at both ends of a primary winding 3 of a transformer 2. Consequently, dV/dt on both ends of a switching element 4 during turning-off is suppressed low. The radiation noises can be reduced with high efficiency in order to regenerate the energy to a secondary side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高効率かつ、電源より発生する輻射ノイズを抑制することが可能なスイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply device that can suppress radiation noise generated from a power supply with high efficiency.

直流電圧を入力とし、トランスを用いて、直流電圧を出力する従来のスイッチング電源装置では、トランスに直列に接続されたスイッチング素子をオン・オフして所望の出力電圧を得るが、スイッチング素子をターンオフする際に、トランスの一次巻線のリーケージインダクタンスによって発生するサージ電圧がスイッチング素子に印加されないようにするため、トランスの一次巻線の両端間やスイッチング素子の両端にスナバ回路が設けられる。   In a conventional switching power supply device that takes a DC voltage as an input and outputs a DC voltage using a transformer, the switching element connected in series to the transformer is turned on and off to obtain a desired output voltage, but the switching element is turned off. In order to prevent the surge voltage generated by the leakage inductance of the primary winding of the transformer from being applied to the switching element, a snubber circuit is provided between both ends of the primary winding of the transformer and both ends of the switching element.

スナバ回路の代表的な構成に、図10に示すようなCRDスナバ回路がある。CRDスナバ回路は、スイッチング素子の耐圧以下に抑えるために用いられる放電抵抗103によって、コンデンサ102にて吸収したサージエネルギーを消費するため、効率をあまり高くできないこと、さらに、トランス2のリーケージインダクタンスと、トランス2やスイッチング素子4の寄生容量との共振によって、図11に示すような高い周波数のリンギングが生じるために、比較的高い輻射ノイズが発生することがよく知られている。   A typical configuration of the snubber circuit is a CRD snubber circuit as shown in FIG. Since the CRD snubber circuit consumes surge energy absorbed by the capacitor 102 by the discharge resistor 103 used to suppress the breakdown voltage of the switching element or less, the efficiency cannot be increased so much, and the leakage inductance of the transformer 2 and It is well known that relatively high radiation noise is generated because high frequency ringing as shown in FIG. 11 occurs due to resonance with the parasitic capacitance of the transformer 2 and the switching element 4.

また、上記の輻射ノイズを抑制するスナバ回路の方式として、スナバ回路のコンデンサ102に並列に放電抵抗103を接続する代わりに、スナバ回路のダイオード101に並列に抵抗104を設ける方法が記載されている(例えば、特許文献1参照)。   Further, as a snubber circuit method for suppressing the radiation noise, a method is described in which a resistor 104 is provided in parallel with the diode 101 of the snubber circuit instead of connecting the discharge resistor 103 in parallel with the capacitor 102 of the snubber circuit. (For example, refer to Patent Document 1).

図12は、特許文献1に記載された従来のスイッチング電源装置を示すものである。図12に示すように、ダイオード101と、コンデンサ102と、抵抗103とからなるスナバ回路および、トランスとスイッチング素子とから構成されている。
特開2000−197370号公報
FIG. 12 shows a conventional switching power supply device described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 12, a snubber circuit including a diode 101, a capacitor 102, and a resistor 103, a transformer, and a switching element are included.
JP 2000-1973370 A

しかしながら、前記従来の構成では、ターンオフ時にコンデンサ102に貯えられたエネルギーを、ターンオン毎に、抵抗104を介して消費するため、さほど効率を高くできないという課題を有していた。   However, the conventional configuration has a problem that the energy stored in the capacitor 102 at the time of turn-off is consumed through the resistor 104 every turn-on, so that the efficiency cannot be increased so much.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成にて、特に軽負荷時において高効率を達成しつつ、不要輻射を抑制することが可能なスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a switching power supply device that can suppress unnecessary radiation while achieving high efficiency with a simple configuration, particularly at a light load. And

前記従来の課題を解決するために、本発明のスイッチング電源装置は、トランスの一次巻線の両端に、スイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧を吸収する向きに接続される第1のダイオードと第1のコンデンサと第1の抵抗とからなる直列回路と、前記第1のダイオードに並列に接続された第2のコンデンサと、前記第1の抵抗に並列に接続された第2のダイオードとからなるスナバ回路を備えたものである。   In order to solve the above-described conventional problem, a switching power supply apparatus according to the present invention includes a first diode connected to both ends of a primary winding of a transformer in a direction to absorb a surge voltage generated when the switching element is turned off. A series circuit composed of one capacitor and a first resistor, a second capacitor connected in parallel to the first diode, and a second diode connected in parallel to the first resistor. A snubber circuit is provided.

ターンオン時に第2のコンデンサを充電することによって、スナバ回路にて、ターンオフ時におけるサージエネルギーが吸収され始めるスイッチング素子電圧が低くなることと
、さらに第2のダイオードによって第1の抵抗の影響を受けることなく、サージエネルギーを吸収することから、スイッチング素子電圧のdV/dtも小さくなることから輻射ノイズを低減することができる。また同時に、ターンオン毎に、ターンオフ時に第1のコンデンサに貯えられたエネルギーを全て放出することもないことから低損失な電源とすることができる。
By charging the second capacitor at the time of turn-on, the switching element voltage at which the surge energy starts to be absorbed at the time of turn-off is lowered in the snubber circuit, and further, the second diode is affected by the first resistance. Since the surge energy is absorbed, dV / dt of the switching element voltage is also reduced, so that radiation noise can be reduced. At the same time, since the energy stored in the first capacitor is not released every time the turn-on is performed, a low-loss power source can be obtained.

また、本発明のスイッチング電源装置は、最小の時比率においても、ターンオン時に第2のコンデンサを十分充電することのできるよう、最小時比率時のスイッチング素子のオン時間を第2のコンデンサと第1の抵抗の時定数の2.2倍より小さくしたものである。   In addition, the switching power supply device of the present invention sets the ON time of the switching element at the minimum time ratio to the first capacitor and the first capacitor so that the second capacitor can be sufficiently charged at the time of turn-on even at the minimum time ratio. This is smaller than 2.2 times the time constant of the resistance.

これによって、第2のコンデンサは、ターンオン時間内に充電がほぼ完了するため、ターンオフ直後から、発生するサージ電圧をスナバ回路において吸収することが可能となり、電源から発生する輻射ノイズを低く抑制することができる。   As a result, since the second capacitor is almost fully charged within the turn-on time, it is possible to absorb the surge voltage generated immediately after the turn-off in the snubber circuit, and to suppress the radiation noise generated from the power source to a low level. Can do.

本発明のスイッチング電源装置は、簡単な構成にて、輻射ノイズを低く抑制しつつ、軽負荷時における効率を高くすることができる。   The switching power supply device of the present invention can increase efficiency at a light load while suppressing radiation noise with a simple configuration.

第1の発明は、トランスの一次巻線の両端に、スイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧を吸収する向きに接続される第1のダイオードと第1のコンデンサと第1の抵抗とからなる直列回路と、前記第1のダイオードに並列に接続された第2のコンデンサと、第1の抵抗に並列に接続された第2のダイオードとからなるスナバ回路を備えることにより、ターンオフ時のdV/dtを低くするとともに、発生したサージ電圧の一部をトランスの2次側へ伝達することにより、高効率でかつ、輻射ノイズを抑制することができる。   According to a first aspect of the present invention, a series comprising a first diode, a first capacitor, and a first resistor connected to both ends of a primary winding of a transformer in a direction to absorb a surge voltage generated when the switching element is turned off. By providing a snubber circuit comprising a circuit, a second capacitor connected in parallel to the first diode, and a second diode connected in parallel to the first resistor, dV / dt at turn-off And a part of the generated surge voltage is transmitted to the secondary side of the transformer, so that radiation noise can be suppressed with high efficiency.

第2の発明は、特に、第1の発明のスイッチング電源装置において、第1のコンデンサの容量を第2のコンデンサの10倍以上とし、かつ、スイッチング電源における最小の時比率に相当する前記スイッチング素子の最小オン時間を、第2のコンデンサと第1の抵抗とからなる時定数の2.2倍よりも長く設定することにより、ターンオン時間内に第2のコンデンサの充電をほぼ完了し、ターンオフ直後から発生するサージ電圧を吸収することができるため、ターンオフ時におけるスイッチング素子の両端のdV/dtを低く抑制することができ、輻射ノイズをさらに抑制することができる。   According to a second aspect of the present invention, in particular, in the switching power supply device according to the first aspect of the invention, the switching element corresponding to the minimum time ratio in the switching power supply, wherein the capacity of the first capacitor is 10 times or more that of the second capacitor Is set to be longer than 2.2 times the time constant composed of the second capacitor and the first resistor, so that the charging of the second capacitor is almost completed within the turn-on time. Therefore, the dV / dt at both ends of the switching element at the time of turn-off can be suppressed low, and radiation noise can be further suppressed.

第3の発明は、第1または第2の発明のスイッチング電源装置において、第1のコンデンサに並列に第2の抵抗を備えることにより、発生するサージ電圧の一部を第2の抵抗にて消費することから、スイッチング素子両端のサージ電圧のピーク値を抑制することができる。   According to a third aspect of the present invention, in the switching power supply device of the first or second aspect, by providing the second resistor in parallel with the first capacitor, a part of the generated surge voltage is consumed by the second resistor. Therefore, the peak value of the surge voltage at both ends of the switching element can be suppressed.

第4の発明は、第1または第2の発明のスイッチング電源装置において、第1のコンデンサと前記第1の抵抗との直列回路に並列に、第2の抵抗を備えることにより、発生するサージ電圧の一部を第1の抵抗と第2の抵抗にて消費することから、スイッチング素子両端のサージ電圧のピーク値を抑制することができる。   According to a fourth invention, in the switching power supply device of the first or second invention, a surge voltage generated by providing a second resistor in parallel with a series circuit of the first capacitor and the first resistor. Is consumed by the first resistor and the second resistor, the peak value of the surge voltage across the switching element can be suppressed.

第5の発明は、第1〜4のいずれか1つの発明のスイッチング電源装置において、スイッチング素子と並列に第3のコンデンサを設けることにより、スイッチング素子のdV/dtがさらに小さくなることから、輻射ノイズをさらに低減することが可能となる。   According to a fifth invention, in the switching power supply device according to any one of the first to fourth inventions, by providing a third capacitor in parallel with the switching element, dV / dt of the switching element is further reduced. Noise can be further reduced.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1において、本実施の形態1のスイッチング電源装置は、商用電源を整流平滑して得られる直流電源1と、直流電源1の両端間に接続されたトランス2の一次巻線3と、パワートランジスタやMOSFETなどで構成されるスイッチング素子4との直列回路と、トランス2の二次巻線5と、二次巻線5に接続された整流平滑回路6と、スイッチング素子4をオン・オフする制御部7と、一次巻線3の両端に接続されたスナバ回路8とから構成されるフライバック型の電源である。   In FIG. 1, the switching power supply of the first embodiment includes a DC power supply 1 obtained by rectifying and smoothing a commercial power supply, a primary winding 3 of a transformer 2 connected between both ends of the DC power supply 1, and a power transistor. A series circuit with a switching element 4 composed of a MOSFET and a MOSFET, a secondary winding 5 of the transformer 2, a rectifying / smoothing circuit 6 connected to the secondary winding 5, and a control for turning on / off the switching element 4. This is a flyback type power source composed of a portion 7 and a snubber circuit 8 connected to both ends of the primary winding 3.

制御部7は、2次側の整流平滑回路6の出力側に接続されて出力電圧を検出する電圧検出部9に基いて、オン・オフの時比率を変更しながら、スイッチング素子4を駆動することで、2次側の出力電圧をほぼ一定に保っている。   The control unit 7 is connected to the output side of the rectifying / smoothing circuit 6 on the secondary side and drives the switching element 4 while changing the on / off time ratio based on the voltage detection unit 9 that detects the output voltage. Thus, the output voltage on the secondary side is kept almost constant.

スナバ回路8は、スイッチング素子4のターンオフ時に発生するサージ電圧を吸収する向きに接続された第1のダイオード10と第1のコンデンサ11と第1の抵抗12の直列回路と、第1のダイオード10に並列に接続された第2のコンデンサ13と、第1の抵抗12に並列に接続された第2のダイオード14とから構成されている。   The snubber circuit 8 includes a series circuit of a first diode 10, a first capacitor 11, and a first resistor 12 connected in a direction to absorb a surge voltage generated when the switching element 4 is turned off, and a first diode 10. The second capacitor 13 is connected in parallel to the first resistor 12, and the second diode 14 is connected in parallel to the first resistor 12.

また、第1のコンデンサ11は、定常動作時においてコンデンサに印加される電圧をほぼ一定に保つことができ、かつ、第2のコンデンサ13との直列合成容量が第2のコンデンサ13単独の容量に比べてさほど小さくならないように必要十分な容量とする。   Further, the first capacitor 11 can keep the voltage applied to the capacitor in a steady operation substantially constant, and the series combined capacity with the second capacitor 13 is the capacity of the second capacitor 13 alone. The capacity is necessary and sufficient so as not to be so small.

以上のように構成されたスイッチング電源装置について、以下その動作、作用を、本発明におけるスイッチング電源装置のターンオンからターンオフ時の挙動に沿って説明を行う。   The operation and action of the switching power supply configured as described above will be described below along the behavior of the switching power supply according to the present invention from turn-on to turn-off.

図2に、一例として、トランス2の1次側から見たリーケージインダクタンスを10μH、第1のコンデンサ11を0.1μ、第2のコンデンサ13を220pF、第1の抵抗12を2kΩとした場合の各部の波形を示す。   FIG. 2 shows an example in which the leakage inductance viewed from the primary side of the transformer 2 is 10 μH, the first capacitor 11 is 0.1 μ, the second capacitor 13 is 220 pF, and the first resistor 12 is 2 kΩ. The waveform of each part is shown.

スイッチング素子4のターンオン時には、直流電源1より、第1のコンデンサ11を通り、第1の抵抗12を介して第2のコンデンサ13が充電される。図2では、比較的軽負荷の場合の波形であり、スイッチング素子4のオン時間が比較的短いため、スイッチング素子4がターンオフする直前では、まだ第2のコンデンサ13への充電は完了していない。   When the switching element 4 is turned on, the DC capacitor 1 charges the second capacitor 13 through the first resistor 12 through the first capacitor 11. FIG. 2 shows a waveform for a relatively light load. Since the ON time of the switching element 4 is relatively short, the charging of the second capacitor 13 is not yet completed immediately before the switching element 4 is turned off. .

ここで、スイッチング素子4がターンオフすると、第2のコンデンサ13は、引き続き第1の抵抗12を介して充電され、コンデンサ電圧が上昇する。またスイッチング素子4の両端電圧は、スイッチング素子4の寄生容量に、上記の充電電流とあわせて、一次巻線3を流れていた電流とがトランス2のリーケージインダクタンスとの共振電流として流れ込むことで、電圧が上昇し始める(図2のA点)。   Here, when the switching element 4 is turned off, the second capacitor 13 is continuously charged via the first resistor 12, and the capacitor voltage rises. The voltage across the switching element 4 is such that the current flowing through the primary winding 3 together with the charging current flows into the parasitic capacitance of the switching element 4 as a resonance current with the leakage inductance of the transformer 2. The voltage begins to rise (point A in FIG. 2).

その後さらに、第2のコンデンサ13の電圧は上昇を続け、第2のコンデンサ13の電圧と第1のコンデンサ11の電圧との和が、スイッチング素子4の両端電圧と、直流電源1の電圧と、第1の抵抗12における電圧降下との和に等しくなった時点で、第2のコンデンサ13の電圧は、ピークを迎える(図2のB点)。以後第2のコンデンサ13は、放
電に転じるため、第2のコンデンサ13を流れる電流の向きが逆になる。
Thereafter, the voltage of the second capacitor 13 continues to rise, and the sum of the voltage of the second capacitor 13 and the voltage of the first capacitor 11 is the voltage across the switching element 4, the voltage of the DC power supply 1, and When it becomes equal to the sum of the voltage drop in the first resistor 12, the voltage of the second capacitor 13 reaches a peak (point B in FIG. 2). Thereafter, since the second capacitor 13 starts to discharge, the direction of the current flowing through the second capacitor 13 is reversed.

第2のコンデンサ13が放電に入った状態では、スイッチング素子4の両端電圧は、第2のコンデンサ13とスイッチング素子4の寄生容量との合成容量と、一次巻線3のリーケージインダクタンスとによって定まる共振現象となる。ターンオフ直後に比べて共振周波数が低下することから、スイッチング素子4の両端電圧の時間変化率dV/dtは、ターンオフ直後に比べてより低減される。   In a state where the second capacitor 13 is discharged, the voltage across the switching element 4 is a resonance determined by the combined capacitance of the second capacitor 13 and the parasitic capacitance of the switching element 4 and the leakage inductance of the primary winding 3. It becomes a phenomenon. Since the resonance frequency is lower than that immediately after the turn-off, the time change rate dV / dt of the voltage across the switching element 4 is further reduced compared to that immediately after the turn-off.

このように、第2のコンデンサ13は、最大の場合、直流電源1と第1のコンデンサ11との電圧の和まで充電されるが、ターンオン直前において、比較的高い初期電圧を有することから、第2のコンデンサ13の充放電によって第1の抵抗12にて発生する損失は、従来回路に比べると極めて小さい。   As described above, the second capacitor 13 is charged up to the sum of the voltages of the DC power supply 1 and the first capacitor 11 at the maximum, but has a relatively high initial voltage immediately before the turn-on. The loss generated in the first resistor 12 due to charging / discharging of the second capacitor 13 is extremely small as compared with the conventional circuit.

さらに時間が経過し、第2のコンデンサ13の電圧が、第1のダイオード10の順方向電圧VFに等しくなると、第1のダイオード10がオンする(図2のC点)。   When more time elapses and the voltage of the second capacitor 13 becomes equal to the forward voltage VF of the first diode 10, the first diode 10 is turned on (point C in FIG. 2).

第1のダイオード10がオンすると、第1のコンデンサ11とスイッチング素子4の寄生容量との並列合成容量と、トランス2のリーケージインダクタンスとで決まる共振現象となる。第1のコンデンサ11は、寄生容量に比べて非常に大きな容量に設定されているため、生じるリンギングの周波数が大幅に低下する。   When the first diode 10 is turned on, a resonance phenomenon determined by the parallel combined capacitance of the first capacitor 11 and the parasitic capacitance of the switching element 4 and the leakage inductance of the transformer 2 occurs. Since the first capacitor 11 is set to a very large capacitance compared to the parasitic capacitance, the frequency of ringing that occurs is greatly reduced.

なお、第1のコンデンサ11の容量を十分大きな値に設定した場合には、第1のダイオード10がオンした後は、スイッチング素子4の両端電圧は、完全にクランプされることになる(図示せず)。   If the capacitance of the first capacitor 11 is set to a sufficiently large value, the voltage across the switching element 4 is completely clamped after the first diode 10 is turned on (not shown). )

以上のように、本実施の形態1のスイッチング電源装置は、ターンオフ直後には、トランス2のリーケージインダクタンスとスイッチング素子4の寄生容量との共振動作となり、次に、同じくリーケージインダクタンスと第2のコンデンサ13と寄生容量との並列合成容量との共振動作、最後に、リーケージインダクタンスと第1のコンデンサ11との共振動作と3段階にわたって徐々にスイッチング素子4の両端、ひいては、トランス2の1次巻線3の両端における急峻な電圧変動を抑制する。   As described above, the switching power supply according to the first embodiment has a resonant operation between the leakage inductance of the transformer 2 and the parasitic capacitance of the switching element 4 immediately after the turn-off. Next, similarly, the leakage inductance and the second capacitor 13 and the resonant operation of the parallel combined capacitance of the parasitic capacitance, and finally the resonant operation of the leakage inductance and the first capacitor 11 and gradually both ends of the switching element 4 over three stages, and hence the primary winding of the transformer 2 3 suppresses steep voltage fluctuations at both ends.

また、ターンオフ直後の第1のコンデンサ11の充電期間には、トランス2のリーケージインダクタンスによって発生したサージエネルギーの一部が、第1のコンデンサ11を介して、直流電源1に回生される。   Further, during the charging period of the first capacitor 11 immediately after the turn-off, a part of surge energy generated by the leakage inductance of the transformer 2 is regenerated to the DC power source 1 via the first capacitor 11.

その後さらに時間が経過すると、第1のコンデンサ11を流れる電流は逆向きへと転じ、トランス2のリーケージインダクタンスと、第1のコンデンサ11と第2のコンデンサ13の合成容量とによって決まる共振周波数のリンギングが生じる。この期間では、トランス2を介して2次側へ電力が回生されるため、効率がよい。   When the time further elapses thereafter, the current flowing through the first capacitor 11 turns in the opposite direction, and ringing at a resonance frequency determined by the leakage inductance of the transformer 2 and the combined capacitance of the first capacitor 11 and the second capacitor 13. Occurs. In this period, power is regenerated to the secondary side via the transformer 2, so that the efficiency is high.

同時に、この電流経路には、第1の抵抗12と第2のダイオード14の並列回路が挿入されていることにより、第2のダイオード14が逆バイアスされる向きに電流が流れる場合に、エネルギーが消費されるため、リンギングの振幅は、比較的早く減衰する。   At the same time, since a parallel circuit of the first resistor 12 and the second diode 14 is inserted in this current path, energy is supplied when a current flows in a direction in which the second diode 14 is reverse-biased. Since it is consumed, the ringing amplitude decays relatively quickly.

したがって、図12に示した従来のCRDスナバ時における電圧波形のように、リンギングが長い期間に継続して発生することはなく、リンギングは極めて小さく抑制される。   Therefore, unlike the voltage waveform at the time of the conventional CRD snubber shown in FIG. 12, the ringing does not continuously occur for a long period, and the ringing is suppressed to be extremely small.

以上により、本発明のスイッチング電源装置は、ターンオン時の損失を増大させずに、ターンオフ時のスイッチング素子4の両端における電圧上昇の傾きdV/dtと、その直
後に生じるリンギングを抑制することができ、結果として、スイッチング電源から輻射されるノイズを低レベルに抑制することができる。
As described above, the switching power supply device of the present invention can suppress the voltage rise gradient dV / dt at both ends of the switching element 4 at the time of turn-off and ringing that occurs immediately thereafter without increasing the loss at the time of turn-on. As a result, noise radiated from the switching power supply can be suppressed to a low level.

なお、本発明のスイッチング電源装置の制御部7については、自励式であっても他励式であってもよい。また、トランス2に3次巻線を設けて、その出力を平滑して得られる出力電圧でもってスイッチング素子4の時比率を調整してもよいし、複数の二次巻線5をそれぞれ平滑して得られる出力電圧によって時比率を調整してもよい。   In addition, about the control part 7 of the switching power supply device of this invention, a self-excitation type or a separate excitation type may be sufficient. Further, the transformer 2 may be provided with a tertiary winding, and the duty ratio of the switching element 4 may be adjusted by the output voltage obtained by smoothing the output, or each of the secondary windings 5 may be smoothed. The duty ratio may be adjusted according to the output voltage obtained in this way.

以上のように、本実施の形態においては、上記のスナバ回路8を設けることにより、低損失にてスイッチング素子4のdV/dtを抑制することから、高効率にて、輻射ノイズを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, by providing the snubber circuit 8 described above, the dV / dt of the switching element 4 is suppressed with low loss, so that radiation noise is suppressed with high efficiency. Can do.

(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態のスイッチング電源装置の構成は、図1の構成と同じであるため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
The configuration of the switching power supply device according to the second embodiment of the present invention is the same as the configuration of FIG.

本発明の第2の実施の形態のスイッチング電源装置においては、第1のコンデンサ11の容量を第2のコンデンサ13の容量よりも1桁以上大きく設定される。さらに、スイッチング電源の最小時比率に相当する最小オン時間を、第2のコンデンサ13と第1の抵抗12とからなる時定数の2.2倍よりも長く設定した他励式の電源であり、それよりも軽負荷となる場合には、発振を停止する間欠発振を行う。   In the switching power supply according to the second embodiment of the present invention, the capacity of the first capacitor 11 is set to be one digit or more larger than the capacity of the second capacitor 13. Further, this is a separately-excited power supply in which the minimum on-time corresponding to the minimum time ratio of the switching power supply is set to be longer than 2.2 times the time constant composed of the second capacitor 13 and the first resistor 12. If the load is lighter than that, intermittent oscillation is performed to stop the oscillation.

図3に、本発明の第2の実施の形態のスイッチング電源装置における各部の電圧、電流波形を示す。基本的な作用は、実施の形態1と同じである。   FIG. 3 shows voltage and current waveforms of each part in the switching power supply device according to the second embodiment of the present invention. The basic operation is the same as in the first embodiment.

一般的に、CR充電回路では、時定数の2.2倍以上の時間が経過すれば90%以上充電が完了していることから、本実施の形態2においては、ターンオン期間内に、第2のコンデンサ13の充電がほぼ完了している点が異なっている。   Generally, in the CR charging circuit, 90% or more of charging is completed when a time more than 2.2 times the time constant elapses. Therefore, in the second embodiment, the second charging is performed within the turn-on period. This is different in that the charging of the capacitor 13 is almost completed.

したがって、ターンオフの直前においては、第1のコンデンサ11と第2のコンデンサ13との電圧和が、入力側の直流電圧1とにほぼ等しくなっていることから、ターンオフの直後からスナバ回路8にてサージ電圧が吸収される。そのため、ターンオフ直後のdV/dtよりも低く抑制されるようになる。   Therefore, immediately before the turn-off, since the voltage sum of the first capacitor 11 and the second capacitor 13 is substantially equal to the DC voltage 1 on the input side, the snubber circuit 8 immediately after the turn-off. Surge voltage is absorbed. Therefore, it is suppressed to be lower than dV / dt immediately after the turn-off.

以上のように、スナバ回路8において、第2のコンデンサ13と第1の抵抗12との時定数の2.2倍よりも最小のオン時間を大きく設定することによって、ターンオフ直後からdV/dtを抑制されることにより、電源から発生する輻射ノイズがさらに低減される。   As described above, in the snubber circuit 8, by setting the minimum on-time to be larger than 2.2 times the time constant of the second capacitor 13 and the first resistor 12, dV / dt is set immediately after the turn-off. By being suppressed, radiation noise generated from the power supply is further reduced.

(実施の形態3)
図4は、本発明の第3の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the switching power supply device according to the third embodiment of the present invention.

図4において、スナバ回路8には、第1のコンデンサ11と並列に第2の抵抗15が接続されている。   In FIG. 4, a second resistor 15 is connected to the snubber circuit 8 in parallel with the first capacitor 11.

以上のように構成されたスイッチング電源装置について、その基本的な動作、作用については、実施の形態1と同じであるが、ターンオフ時直後から、第2の抵抗15により、第1のコンデンサ11に吸収されたサージエネルギーの一部が放電されるため、スイッチング素子4の電圧のピーク値が低くなる。   Regarding the switching power supply configured as described above, the basic operation and action are the same as those of the first embodiment, but the first capacitor 11 is connected to the first capacitor 11 by the second resistor 15 immediately after the turn-off. Since a part of the absorbed surge energy is discharged, the voltage peak value of the switching element 4 is lowered.

また、図5は、実施の形態3におけるスイッチング電源の、スイッチング素子4両端の電圧波形である。   FIG. 5 shows voltage waveforms at both ends of the switching element 4 in the switching power supply according to the third embodiment.

図5に示すように、トランス2の一次巻線3のリーケージインダクタンスと第1のコンデンサ11、第2のコンデンサ13とからなる共振電圧の振幅についても、第2の抵抗15によってエネルギーが常に放電されるため、より早く減衰する。   As shown in FIG. 5, the energy is always discharged by the second resistor 15 with respect to the leakage inductance of the primary winding 3 of the transformer 2 and the amplitude of the resonance voltage composed of the first capacitor 11 and the second capacitor 13. Therefore, it attenuates faster.

以上の作用により、スナバ回路8に第2の抵抗15を追加することによって、電源から発生する輻射ノイズがより低減される。   With the above operation, by adding the second resistor 15 to the snubber circuit 8, radiation noise generated from the power source is further reduced.

(実施の形態4)
図6は、本発明の第4の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

図6において、スナバ回路8には、第1のコンデンサ11と第1の抵抗12との直列回路に並列に第2の抵抗15が接続されている。   In FIG. 6, a second resistor 15 is connected to the snubber circuit 8 in parallel with a series circuit of a first capacitor 11 and a first resistor 12.

以上のように構成されたスイッチング電源装置について、その基本的な動作、作用については、実施の形態3と同じであるが、第1のコンデンサ11に吸収されたサージエネルギーの一部が、第1の抵抗12と第2の抵抗15との合成抵抗によって放電されるため、第2の抵抗15にかかる電圧を小さくすることができ、結果、第2の抵抗15の発熱をより抑制することができるため、より低ワットタイプの抵抗を使用することが可能となるという効果も有する。   Regarding the switching power supply configured as described above, the basic operation and action are the same as those of the third embodiment, but a part of the surge energy absorbed by the first capacitor 11 is the first. Is discharged by the combined resistance of the resistor 12 and the second resistor 15, the voltage applied to the second resistor 15 can be reduced, and as a result, the heat generation of the second resistor 15 can be further suppressed. Therefore, there is an effect that it is possible to use a lower watt type resistor.

また、図7は実施の形態2におけるスイッチング電源のスイッチング素子4両端の電圧波形である。   FIG. 7 shows voltage waveforms across the switching element 4 of the switching power supply according to the second embodiment.

図7に示すように、トランス2の一次巻線3のリーケージインダクタンスと第1のコンデンサ11、第2のコンデンサ13とからなる共振電圧の振幅についても、第1の抵抗12と第2の抵抗15との直列抵抗によってエネルギーが常に放電されるため、より早く減衰する。   As shown in FIG. 7, the first resistor 12 and the second resistor 15 are also used for the leakage inductance of the primary winding 3 of the transformer 2 and the amplitude of the resonance voltage composed of the first capacitor 11 and the second capacitor 13. Because the energy is always discharged by the series resistance, the decay is faster.

以上の作用により、スナバ回路8に第2の抵抗15を追加することによって、電源から発生する輻射ノイズがより低減される。   With the above operation, by adding the second resistor 15 to the snubber circuit 8, radiation noise generated from the power source is further reduced.

(実施の形態5)
図8は、本発明の第5の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

図8において、スイッチング素子4には、第3のコンデンサ16が並列に接続されている。   In FIG. 8, a third capacitor 16 is connected to the switching element 4 in parallel.

また、図9は本実施の形態5におけるスイッチング素子両端電圧波形である。   FIG. 9 shows the voltage waveform across the switching element in the fifth embodiment.

図9に示すように、第3のコンデンサ16によって、ターンオフ時のスイッチング素子4の両端電圧の電圧上昇が抑制されるため、そのdV/dtが低くなる。また、リーケージインダクタンスとの共振周波数が、第1のコンデンサ11および第2のコンデンサ13との合成容量によって決定されることからさらに低くなる。   As shown in FIG. 9, the third capacitor 16 suppresses the voltage increase of the voltage across the switching element 4 at the time of turn-off, so that the dV / dt is lowered. Further, since the resonance frequency with the leakage inductance is determined by the combined capacitance of the first capacitor 11 and the second capacitor 13, it is further lowered.

以上の作用により、スイッチング素子4に並列に第3のコンデンサ16を接続することによって、電源から発生する輻射ノイズがより低減される。   With the above operation, by connecting the third capacitor 16 in parallel with the switching element 4, radiation noise generated from the power source is further reduced.

以上のように、本発明にかかるスイッチング電源装置は、簡易な構成により、低損失にて輻射ノイズを抑制することが可能となるので、テレビやVTR、エアコン等の電源回路などの用途にも適用できる。   As described above, the switching power supply device according to the present invention can suppress radiation noise with a low loss with a simple configuration, and thus can be applied to applications such as power supply circuits for televisions, VTRs, and air conditioners. it can.

本発明の実施の形態1におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the switching power supply device in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるスイッチング電源装置の各部の波形図Waveform diagram of each part of the switching power supply in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるスイッチング電源装置の各部の波形図Waveform diagram of each part of the switching power supply in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the switching power supply device in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるスイッチング素子両端の電圧波形図Voltage waveform diagram across switching element in Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the switching power supply device in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4におけるスイッチング素子両端の電圧波形図Voltage waveform diagram across switching element in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態5におけるスイッチング電源装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the switching power supply device in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5におけるスイッチング素子両端の電圧波形図Voltage waveform diagram across switching element in Embodiment 5 of the present invention 従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional switching power supply device 従来のスイッチング電源装置におけるスイッチング素子両端の電圧波形図Voltage waveform diagram across switching elements in a conventional switching power supply 従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional switching power supply device

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源
2 トランス
3 一次巻線
4 スイッチング素子
5 二次巻線
6 整流平滑回路
7 制御部
8 スナバ回路
9 電圧検出部
10 第1のダイオード
11 第1のコンデンサ
12 第1の抵抗
13 第2のコンデンサ
14 第2のダイオード
15 第2の抵抗
16 第3のコンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Transformer 3 Primary winding 4 Switching element 5 Secondary winding 6 Rectification smoothing circuit 7 Control part 8 Snubber circuit 9 Voltage detection part 10 1st diode 11 1st capacitor | condenser 12 1st resistance 13 2nd Capacitor 14 Second diode 15 Second resistor 16 Third capacitor

Claims (5)

直流電源と、前記直流電源の一端と他端との間に接続されたトランスの一次巻線とスイッチング素子との直列回路と、前記トランスの二次巻線と、前記二次巻線に接続された整流平滑回路と、前記スイッチング素子をオン・オフする制御部とを備え、直流電圧を供給するスイッチング電源装置であって、前記トランスの一次巻線の両端に、前記スイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧を吸収する向きに接続される第1のダイオードと第1のコンデンサと第1の抵抗とからなる直列回路と、前記第1のダイオードに並列に接続された第2のコンデンサと、前記第1の抵抗に並列に接続された第2のダイオードとからなるスナバ回路を具備したことを特徴とするスイッチング電源装置。 DC power supply, a series circuit of a primary winding and a switching element of a transformer connected between one end and the other end of the DC power supply, a secondary winding of the transformer, and a secondary winding connected to the secondary winding A switching power supply device that supplies a DC voltage, and is generated at both ends of the primary winding of the transformer when the switching element is turned off. A series circuit including a first diode, a first capacitor, and a first resistor connected in a direction to absorb a surge voltage; a second capacitor connected in parallel to the first diode; A switching power supply device comprising a snubber circuit including a second diode connected in parallel to one resistor. スナバ回路は、第1のコンデンサの容量を第2のコンデンサの10倍以上とし、かつ、スイッチング電源における最小デューティに相当するスイッチング素子の最小オン時間を、前記第2のコンデンサと第1の抵抗とからなる時定数の2.2倍よりも長く設定されることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。 In the snubber circuit, the capacitance of the first capacitor is 10 times or more that of the second capacitor, and the minimum on-time of the switching element corresponding to the minimum duty in the switching power supply is set to the second capacitor and the first resistor. 2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is set to be longer than 2.2 times a time constant consisting of: スナバ回路は、第1のコンデンサに並列に第2の抵抗を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 1, wherein the snubber circuit includes a second resistor in parallel with the first capacitor. スナバ回路は、第1のコンデンサと第1の抵抗との直列回路に並列に、第2の抵抗を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。 3. The switching power supply device according to claim 1, wherein the snubber circuit includes a second resistor in parallel with a series circuit of the first capacitor and the first resistor. スイッチング素子と並列に第3のコンデンサが接続されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein a third capacitor is connected in parallel with the switching element.
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