JP2006081234A

JP2006081234A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2006081234A
Application number: JP2004259220A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hiromura; 修廣村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】本発明は、スイッチング電源装置の１次側スナバー回路に関するものであり、スイッチングトランスの１次巻線のフライバック電圧のサージ電圧が、もっとも低くなる出力の軽負荷時に於いてスナバー回路損失を発生させない、また、重負荷時には比較的損失の少なく部品発熱等の低いスナバー回路によりメインスイッチング素子の耐圧保護を行うといった両方の性能を満足させることを目的とするものである。
【解決手段】コンデンサと抵抗を並列接続したＣ・Ｒスナバーと軽負荷時の１次巻線のフライバック電圧より少し高めのサージ吸収ダイオードを直列接続した回路をメインスイッチング素子のドレイン（Ｄ）側と直流入力の陽極の間に接続するよう構成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に用いられるスイッチング電源装置の１次側スナバー回路に関するものである。

一般に、この種のスイッチング電源装置の１次側スナバー回路としては、図３および図５のようなものが知られている。図３に於いて１ａ，１ｂは直流入力端子、２は入力電解コンデンサ、６はスイッチングトランス、７はメインスイッチング素子、８は１次制御用平滑回路、９は２次整流平滑回路、１０ａ，１０ｂは出力端子、１１は１次制御回路（ＰＷＭ）、１２はフォト・カプラー、１３は定電圧制御回路でありメインスイッチング素子７のドレイン（Ｄ）側にダイオード１５のアノード側を接続し、カソード側は、コンデンサ３と抵抗４を並列接続したＣ・Ｒスナバー回路１４を介して直流入力の陽極へ接続する構成となっている。

そしてこのＣ・Ｒスナバーによりメインスイッチング素子７のＯＦＦ動作時にスイッチングトランス６の１次巻線６ａに発生するフライバック電圧のサージ電圧を抑制しメインスイッチング素子の耐圧保護を行うことが可能であるが出力の軽負荷及び重負荷時に関係なく入力電圧以上のフライバック電圧の発生に対してスナバーコンデンサ３を充電するように動作するため、スナバー損失も大きくなる。

また、フライバック電圧の低い出力の軽負荷時に於いてもスナバー回路が動作し、損失を発生する為、出力の軽負荷時の消費電力も必然的に大きくなる。

次に図５は、図３のＣ・Ｒスナバー回路１４とダイオード１５の代わりにサージ吸収ダイオード５をメインスイッチング素子７のドレイン（Ｄ）側と直流入力の陽極間に接続するものであり、スイッチングトランス６の１次巻線６ａに発生するフライバック電圧のサージ電圧が、サージ吸収ダイオード５の電圧より高くなるとサージ吸収ダイオード５に電流（Ｉｓ）が流れサージ電圧を抑制する方法であるが出力容量の大きい電源等のフライバック電圧のサージ電圧が高くなるものでは重負荷時にサージ吸収ダイオードの損失が非常に大きくなり発熱も高くなることより、容量の大きなサージ吸収ダイオードが必要となる。

なお、図３および図５に示した従来回路における各部の動作波形は、それぞれ図４および図６の通りである。

また、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開平６−２０３１６６号公報

出力容量の大きい電源でかつ出力の軽負荷（待機）時の消費電力を非常に少なく抑えることが必要な場合に於いて、スナバー損失も無視出来なくなるが、上記のような従来回路例では、出力の軽負荷時にスナバー回路の損失が比較的大きくなる。又、出力の重負荷時にもスナバー損失が大きくなり、スナバー部品の発熱も高くなる等の課題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スイッチングトランスの１次巻線のフライバック電圧のサージ電圧が、もっとも低くなる出力の軽負荷時に於いてスナバー回路損失を発生させない、また、重負荷時には比較的損失の少なく部品発熱等の低いスナバー回路によりメインスイッチング素子の耐圧保護を行うといった両方の性能を満足させることを目的とするものである。

先の課題を解決する為に本発明は、スイッチングトランスの１次巻線のフライバック電圧のサージ電圧が、もっとも低くなる領域では、スナバー回路が動作しないようにしてスナバー損失を発生させない、また、出力の重負荷時にはスイッチングトランスの１次巻線に発生するフライバック電圧のサージ電圧のサージ部のみを抑制することによりスナバー回路の損失が比較的少なくなるよう、コンデンサと抵抗を並列接続したＣ・Ｒスナバーと軽負荷時の１次巻線のフライバック電圧より少し高めのサージ吸収ダイオードを直列接続した回路をメインスイッチング素子のドレイン（Ｄ）側と直流入力の陽極の間に接続するよう構成したものである。

本発明によれば、電源の重負荷時にスイッチングトランスの１次巻線に発生するフライバック電圧のサージ電圧を低損失スナバー回路にて十分に抑制できスナバー回路部品の発熱も低く出来るとともに、かつ電源の軽負荷時にスナバー回路損失が発生しなくなり軽負荷時の消費電力を低くすることが可能である。

図１は、本発明のスイッチング電源装置の一実施の形態である。１ａ，１ｂは直流入力端子、２は入力電解コンデンサ、３はコンデンサ、４は抵抗、５はサージ吸収ダイオード、６はスイッチングトランス、７はメインスイッチング素子、８は１次制御用平滑回路、９は２次側整流平滑回路、１０は出力端子、１１は１次制御回路（ＰＷＭ）、１２はフォト・カプラー、１３は定電圧制御回路、１４はＣ・Ｒスナバーであり、メインスイッチング素子７のドレイン（Ｄ）側にサージ吸収ダイオード５をメインスイッチング素子７の方に電流が流れない向きで接続し、他の一方は、コンデンサ３と抵抗４を並列接続したＣ・Ｒスナバー１４を介して直流入力の陽極へ接続する構成となっている。

メインスイッチング素子７のＯＦＦ動作時にスイッチングトランス６の１次巻線６ａに発生するフライバック電圧のサージ電圧を抑制し、メインスイッチング素子７の耐圧保護を行うことを可能にしたものであり、さらにサージ吸収ダイオード５の電圧は、電源の軽負荷時に１次巻線に発生するフライバック電圧のサージ電圧より少し高めのものを使用し、電源の軽負荷時にサージ吸収ダイオード５を通しＣ・Ｒスナバー１４ヘ電流（Ｉｓ）が流れないようにして、サージ吸収ダイオード５及びＣ・Ｒスナバー１４で損失を発生させないことにより軽負荷（待機）時消費電力を軽減可能としている。

また、重負荷時には、１次巻線に発生するフライバック電圧がサージ吸収ダイオード５の電圧以上になった場合に於いて、サージ吸収ダイオード５を通しＣ・Ｒスナバー１４ヘ電流（Ｉｓ）を流すことによりフライバック電圧のサージ電圧を抑制することが可能であり、さらにフライバック電圧のサージ電圧をサージ吸収ダイオード５とＣ・Ｒスナバー１４にて分担することにより、各部品での損失も低くなり、サージ吸収ダイオードとしても小容量タイプ品にて１次スナバー回路を構成可能である。

なお、サージ吸収ダイオード５としては、今回一体型のものにて説明しているが、アバランシェ・ダイオード（ツェナー・ダイオードとも言われている）と一般高速ダイオードにて組み合わせても同じである。

以上のように実施の形態によれば、電源の重負荷時にメインスイッチングの１次巻線に発生するフライバック電圧のサージ電圧を低損失スナバー回路にて十分抑制できスナバー回路部品の発熱も低く出来るとともに電源の軽負荷時に１次スナバー回路を動作させないことにより軽負荷時の消費電力を低くすることが可能である。

本実施の形態の回路では、サージ吸収ダイオードとＣ・Ｒスナバーで構成していることによりフライバック電圧を強制的にクランプしてしまうサージ吸収ダイオードのみで構成した場合と比べフライバック電圧印加時のスナバー回路への電流（Ｉｓ）のピーク電流も比較的小さくなりサージ吸収ダイオードの損失も少なくなる。これについては、図２の回路における動作波形と図４の回路における動作波形を比べた際に、スナバー回路への電流（Ｉｓ）の大きさが違うことより分かるように、これによりノイズ成分も特に大きくなることがなく、スイッチング電源装置の入力端子雑音特性への影響も少なくすることが可能となる。

以上のように、本発明にかかるスイッチング電源装置は、軽負荷（待機）時の消費電力を軽減させたい各種電子に最適である。

本発明の一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回路図同回路における各部の動作波形図従来の一般的なスナバー回路を有するスイッチング電源装置の構成を示す回路図同従来回路における各部の動作波形図従来のサージ吸収ダイオードによるスナバー回路を有するスイッチング電源装置の構成を示す回路図同従来回路における各部の動作波形図

符号の説明

１ａ直流入力端子（陽極）
１ｂ直流入力端子（陰極）
２入力電解コンデンサ
３コンデンサ
４抵抗
５サージ吸収ダイオード
６スイッチングトランス
６ａ１次巻線
６ｂ１次制御巻線（バイアス用）
６ｃ２次巻線
７メインスイッチング素子
８１次制御用平滑回路
９２次側整流平滑回路
１０ａ出力端子（陽極）
１０ｂ出力端子（陰極）
１１１次制御回路
１２フォト・カプラー
１３定電圧制御回路
１４Ｃ・Ｒスナバー

Claims

直流電源を入力として、少なくともメインスイッチング素子を含む１次側回路と、スイッチングトランスと、１次側制御用平滑回路と、２次側整流平滑回路と、定電圧制御回路と、フォト・カプラーと、１次側制御回路とからなるスイッチング電源装置であって、前記メインスイッチング素子のドレイン側にサージ吸収ダイオードを接続し、さらに並列接続されたコンデンサと抵抗とからなるスナバー回路を介して直流入力の陽極へ接続することにより、前記メインスイッチング素子のＯＦＦ動作時に前記スイッチングトランスの１次巻線に発生するフライバック電圧のサージ電圧を吸収することを特徴とするスイッチング電源装置。