JP2007288823A - Switching power supply circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply circuit that copes with widening of the range, as well as, that is high in efficiency. <P>SOLUTION: The switching power supply circuit comprises a primary series resonance circuit by the leakage inductance L1 of a converter transformer PIT and a primary-side series resonance capacitor C1; and a secondary parallel resonance circuit by an intermediate tap formed in the secondary winding; and a secondary parallel resonance capacitor C3 forming a full-wave rectifier circuit, having diodes Do1 and Do2 for rectifying AC power obtained between the intermediate tap and each end of the secondary winding and connected to the intermediate tap and the secondary winding N2 via a smoothing capacitor Co. The secondary parallel resonance frequency is set equal to about three times the primary series resonance frequency. With such an arrangement, ZVS region is extended, efficiency is improved, and wide range DC input voltage can be coped. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種電子機器の電源として備えられるスイッチング電源回路に関する。   The present invention relates to a switching power supply circuit provided as a power supply for various electronic devices.

先に本出願人は、1次側に共振形コンバータを備えた電源回路を各種提案している(特許文献1を参照)。図34は、先に本出願人により出願された発明に基づいて構成される共振形コンバータを備えるスイッチング電源回路の一例を示す回路図である。この図34に示される電源回路のスイッチングコンバータとしては、ハーフブリッジ結合方式による他励式の電流共振形コンバータに対して、スイッチング中のターンオフ時にのみ電圧共振動作を行う部分電圧共振回路を組み合わせた構成を採る。この図に示されるスイッチング電源回路は、例えばプリンタ装置の電源として用いられる。プリンタ装置は、例えば負荷電力が100W程度以上から無負荷までの比較的広範囲の負荷変動の条件となる。   Previously, the present applicant has proposed various power supply circuits including a resonant converter on the primary side (see Patent Document 1). FIG. 34 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit including a resonance type converter configured based on the invention previously filed by the present applicant. The switching converter of the power supply circuit shown in FIG. 34 has a configuration in which a partial voltage resonance circuit that performs a voltage resonance operation only at the time of turn-off during switching is combined with a separately excited current resonance type converter using a half-bridge coupling method. take. The switching power supply circuit shown in this figure is used as a power supply for a printer device, for example. For example, the printer apparatus is subjected to a load fluctuation condition in a relatively wide range from about 100 W or more to no load.

まず、図34に示すスイッチング電源回路においては、商用交流電源ACに対して2組のフィルタコンデンサCLおよび1組のコモンモードチョークコイルCMCから成るコモンモードノイズフィルタが接続されている。そして、商用交流電源ACから直流入力電圧を生成する整流平滑回路としては、このコモンモードノイズフィルタの後段に対して、ブリッジ整流回路Diおよび平滑コンデンサCiとから成る全波整流回路が備えられる。ブリッジ整流回路Diの整流出力は、平滑コンデンサCiに対して充電され、これによって平滑コンデンサCiの両端には、交流入力電圧VACの等倍のレベルに対応する整流平滑電圧Ei(直流入力電圧)が得られることになる。   First, in the switching power supply circuit shown in FIG. 34, a common mode noise filter including two sets of filter capacitors CL and one set of common mode choke coil CMC is connected to commercial AC power supply AC. As a rectifying / smoothing circuit for generating a DC input voltage from the commercial AC power supply AC, a full-wave rectifying circuit including a bridge rectifying circuit Di and a smoothing capacitor Ci is provided for the subsequent stage of the common mode noise filter. The rectified output of the bridge rectifier circuit Di is charged to the smoothing capacitor Ci, whereby a rectified and smoothed voltage Ei (DC input voltage) corresponding to an equal level of the AC input voltage VAC is applied to both ends of the smoothing capacitor Ci. Will be obtained.

整流平滑電圧Eiを入力してスイッチングする電流共振形コンバータとしては、図示するようにして、MOS−FETによる2本のスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2をハーフブリッジ結合により接続したスイッチング回路系を備える。スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2の各ドレインとソース間に対しては、図示する方向により、それぞれボディダイオードによるダンパーダイオードDD1、ダンパーダイオードDD2が並列に接続される。   As shown in the figure, the current resonance type converter that switches by inputting the rectified and smoothed voltage Ei includes a switching circuit system in which two switching elements Q1 and switching elements Q2 by MOS-FETs are connected by half bridge coupling. Between each drain and source of the switching element Q1 and the switching element Q2, a damper diode DD1 and a damper diode DD2 by body diodes are connected in parallel according to the direction shown in the drawing.

また、スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間に対しては、1次側部分電圧共振コンデンサCpが並列に接続される。この1次側部分電圧共振コンデンサCpのキャパシタンスと1次巻線N1に生じるリーケージインダクタンス(漏洩インダクタンス)L1によって、並列共振回路(部分電圧共振回路)が形成される。この部分電圧共振回路によりスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のターンオフ時にのみ電圧共振する、部分電圧共振動作が得られるようになっている。リーケージインダクタンスL1は1次巻線N1によって発生し、2次巻線N2と鎖交しない磁束(漏れ磁束)によって生じるインダクタンスである。そして、2次巻線N2についても同様に、2次巻線N2によって発生し、1次巻線N1と鎖交しない磁束(漏れ磁束)によって生じるインダクタンスであるリーケージインダクタンス(漏洩インダクタンス)L2が発生する。   A primary side partial voltage resonance capacitor Cp is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q2. A parallel resonance circuit (partial voltage resonance circuit) is formed by the capacitance of the primary side partial voltage resonance capacitor Cp and the leakage inductance (leakage inductance) L1 generated in the primary winding N1. By this partial voltage resonance circuit, a partial voltage resonance operation in which voltage resonance occurs only when the switching elements Q1 and Q2 are turned off can be obtained. The leakage inductance L1 is an inductance generated by a magnetic flux (leakage magnetic flux) generated by the primary winding N1 and not interlinked with the secondary winding N2. Similarly, the secondary winding N2 generates a leakage inductance (leakage inductance) L2, which is an inductance generated by the secondary winding N2 and generated by a magnetic flux (leakage magnetic flux) not linked to the primary winding N1. .

この電源回路においては、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2をスイッチング駆動するために、例えば汎用のICによる発振・ドライブ回路2が設けられる。この発振・ドライブ回路2は、発振回路、駆動回路を有して、所要の周波数によるドライブ信号(ゲート電圧)をスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2の各ゲートに対して印加する。これにより、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2は、所要のスイッチング周波数により交互にオン/オフするようにしてスイッチング動作を行う。   In this power supply circuit, for example, an oscillation / drive circuit 2 using a general-purpose IC is provided in order to perform switching driving of the switching elements Q1 and Q2. The oscillation / drive circuit 2 includes an oscillation circuit and a drive circuit, and applies a drive signal (gate voltage) having a required frequency to the gates of the switching element Q1 and the switching element Q2. Thereby, the switching element Q1 and the switching element Q2 perform a switching operation so as to be alternately turned on / off at a required switching frequency.

コンバータトランスPIT (Powewr Isolation Transformer)は、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2 のスイッチング出力を2次側に伝送する。この場合のコンバータトランスPITの1次巻線N1 の一端は、スイッチング素子Q1 のソースとスイッチング素子Q2 のドレインの接続点(スイッチング出力点)に接続されることで、スイッチング出力が得られるようにされる。また、1次巻線N1の他端は、図示するように1次側直列共振コンデンサC1を介して1次側アースに接続されている。   A converter transformer PIT (Powerwr Isolation Transformer) transmits the switching outputs of the switching elements Q1 and Q2 to the secondary side. In this case, one end of the primary winding N1 of the converter transformer PIT is connected to a connection point (switching output point) between the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q2, thereby obtaining a switching output. The The other end of the primary winding N1 is connected to the primary side ground via a primary side series resonance capacitor C1 as shown in the figure.

この場合、1次側直列共振コンデンサC1および1次巻線N1は直列に接続されているが、この1次側直列共振コンデンサC1のキャパシタンス、およびコンバータトランスPITの1次巻線N1に生じるリーケージインダクタンスL1により、スイッチングコンバータの動作を電流共振形とするための1次側直列共振回路を形成している。   In this case, the primary side series resonant capacitor C1 and the primary winding N1 are connected in series, but the capacitance of the primary side series resonant capacitor C1 and the leakage inductance generated in the primary winding N1 of the converter transformer PIT. L1 forms a primary side series resonance circuit for making the operation of the switching converter into a current resonance type.

ここまでの説明によると、この図に示す1次側スイッチングコンバータとしては、1次側直列共振回路(L1とC1)による電流共振形としての動作と、上述した部分電圧共振回路(CpとL1)とによる部分電圧共振動作とが得られることになる。つまり、この図に示す電源回路は、1次側スイッチングコンバータを共振形とするための共振回路に対して、他の共振回路が組み合わされた形式を採っていることになる。以下、このようなスイッチングコンバータについて「複合共振形コンバータ」ということにする。   According to the description so far, the primary side switching converter shown in this figure has the operation as the current resonance type by the primary side series resonance circuit (L1 and C1) and the partial voltage resonance circuit (Cp and L1) described above. Thus, a partial voltage resonance operation is obtained. That is, the power supply circuit shown in this figure adopts a form in which another resonance circuit is combined with a resonance circuit for making the primary side switching converter a resonance type. Hereinafter, such a switching converter is referred to as a “composite resonance type converter”.

図35を参照して、コンバータトランスPITの構造を説明する。コンバータトランスPITは、フェライト材によるE型コアCR1とE型コアCR2とを組み合わせたEE型コアを備える。そして、ボビンBを用いて1次側と2次側とで巻装部位を分割したうえで、1次巻線N1と2次巻線N2とを、EE型コアの内磁脚に対して巻装している。また、コンバータトランスPITのEE型コアの内磁脚に対しては、0.8mm程度のギャップGを形成するようにしている。これによって、1次巻線N1と2次巻線N2とで、0.8から0.85程度の結合係数を得るようにしている。   The structure of the converter transformer PIT will be described with reference to FIG. The converter transformer PIT includes an EE type core obtained by combining an E type core CR1 and an E type core CR2 made of a ferrite material. Then, the bobbin B is used to divide the winding site on the primary side and the secondary side, and then the primary winding N1 and the secondary winding N2 are wound around the inner magnetic legs of the EE core. Disguise. A gap G of about 0.8 mm is formed with respect to the inner magnetic leg of the EE type core of the converter transformer PIT. Thus, a coupling coefficient of about 0.8 to 0.85 is obtained by the primary winding N1 and the secondary winding N2.

コンバータトランスPITの2次巻線N2に対しては、整流ダイオードDo1と、整流ダイオードDo2と、平滑コンデンサCoとにより形成される両波整流回路が備えられる。これにより、平滑コンデンサCoの両端電圧として、2次巻線N2に誘起される交番電圧の等倍レベルに対応する直流電圧である2次側直流出力電圧Eoが得られる。この2次側直流出力電圧Eoは、直流電源として、図示しない負荷に供給されるとともに、制御回路1に対して定電圧制御のための検出電圧としても付与される。   The secondary winding N2 of the converter transformer PIT is provided with a double-wave rectifier circuit formed by a rectifier diode Do1, a rectifier diode Do2, and a smoothing capacitor Co. As a result, the secondary side DC output voltage Eo, which is a DC voltage corresponding to the same level of the alternating voltage induced in the secondary winding N2, is obtained as the voltage across the smoothing capacitor Co. The secondary side DC output voltage Eo is supplied as a DC power source to a load (not shown) and is also given to the control circuit 1 as a detection voltage for constant voltage control.

制御回路1は、2次側直流出力電圧Eoのレベルに対応してレベルが可変される電圧又は電流としての制御信号を発振・ドライブ回路2に出力する。発振・ドライブ回路2では制御回路1から入力される制御信号に基づいて、発振・ドライブ回路2内の発振回路により生成する発振信号周波数を可変するようにして、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2の各ゲートに印加するスイッチング駆動信号の周波数を変化させる。これにより、スイッチング周波数が可変される。このように、2次側直流出力電圧Eoのレベルに応じてスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング周波数が可変制御されることで、1次側直列共振回路の共振インピーダンスが変化して1次側直列共振回路を形成する1次巻線N1から2次側に伝送されるエネルギーも可変とされ、2次側直流出力電圧Eoのレベルも可変制御される。これにより、2次側直流出力電圧Eoの定電圧制御が図られることになる。なお、以降においては、このようにスイッチング周波数を可変制御することによって安定化を図る定電圧制御方式を「スイッチング周波数制御方式」ということにする。   The control circuit 1 outputs a control signal as a voltage or current whose level is variable in accordance with the level of the secondary side DC output voltage Eo to the oscillation / drive circuit 2. In the oscillation / drive circuit 2, the oscillation signal frequency generated by the oscillation circuit in the oscillation / drive circuit 2 is varied based on the control signal input from the control circuit 1. The frequency of the switching drive signal applied to the gate is changed. As a result, the switching frequency is varied. As described above, the switching frequency of the switching element Q1 and the switching element Q2 is variably controlled in accordance with the level of the secondary side DC output voltage Eo, whereby the resonance impedance of the primary side series resonance circuit is changed and the primary side is changed. The energy transmitted from the primary winding N1 forming the series resonance circuit to the secondary side is also variable, and the level of the secondary side DC output voltage Eo is also variably controlled. Thereby, constant voltage control of the secondary side DC output voltage Eo is achieved. In the following, the constant voltage control method that achieves stabilization by variably controlling the switching frequency will be referred to as a “switching frequency control method”.

図36の波形図は、上述の図34に示した電源回路における要部の動作中の波形を示している。このとき、交流入力電圧VAC=100Vで一定として、負荷電力Poは200W(ワット)とするものである。波形は、上から、電圧V1(図34を参照)、電流IQ2(図34を参照)、電流I1(図34を参照)、電流I2(図34を参照)の各々を示す。なお、図37に示す波形は、図36の波形との対応を分かり易くするために同一のページに記載されているが、これについては後述する。   The waveform diagram of FIG. 36 shows a waveform during operation of the main part of the power supply circuit shown in FIG. At this time, the AC input voltage VAC = 100 V is constant, and the load power Po is 200 W (watts). From the top, the waveform shows voltage V1 (see FIG. 34), current IQ2 (see FIG. 34), current I1 (see FIG. 34), and current I2 (see FIG. 34). The waveform shown in FIG. 37 is described on the same page for easy understanding of the correspondence with the waveform of FIG. 36, which will be described later.

矩形波状の電圧V1は、スイッチング素子Q2の両端電圧であり、スイッチング素子Q2のオン/オフのタイミングに応じて変化するものである。電圧V1が0レベルとなる期間が、スイッチング素子Q2が導通するオン期間であり、このオン期間においては、スイッチング素子Q2およびダンパーダイオードDD2から成るスイッチング回路系には、図示する波形によるスイッチングの電流IQ2が流れる。また、電圧V1が整流平滑電圧Eiのレベルでクランプされる期間は、スイッチング素子Q2がオフとなる期間であり、電流IQ2は図示するようにして0レベルとなる。   The rectangular wave voltage V1 is a voltage across the switching element Q2, and changes according to the on / off timing of the switching element Q2. The period during which the voltage V1 is 0 level is an ON period in which the switching element Q2 is conductive. In this ON period, the switching circuit IQ comprising the switching element Q2 and the damper diode DD2 includes a switching current IQ2 having a waveform shown in the figure. Flows. Further, the period during which the voltage V1 is clamped at the level of the rectified and smoothed voltage Ei is a period during which the switching element Q2 is turned off, and the current IQ2 is at 0 level as shown in the figure.

また、図示していないが、他方のスイッチング素子Q1の両端電圧、およびスイッチング回路(Q1、DD1)に流れる電流としては、電圧V1、および電流IQ2を180°位相をずらした波形として得られる。つまり、前述したように、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とは、交互にオン/オフするタイミングでスイッチング動作を行う。   Although not shown, the voltage across the other switching element Q1 and the current flowing through the switching circuit (Q1, DD1) are obtained as a waveform in which the voltage V1 and the current IQ2 are 180 ° out of phase. That is, as described above, the switching element Q1 and the switching element Q2 perform the switching operation at the timing of turning on / off alternately.

また、1次側直列共振回路(C1−L1)を流れる1次側直列共振電流としては、これらのスイッチング回路(Q1、DD1)およびスイッチング回路(Q2、DD2)に流れる電流が合成されることで、電流I1として図示するものとなる。   Further, as the primary side series resonance current flowing through the primary side series resonance circuit (C1-L1), the currents flowing through the switching circuit (Q1, DD1) and the switching circuit (Q2, DD2) are combined. , As shown in FIG.

図38は、交流入力電圧VAC=100Vの入力電圧条件の下での負荷変動に対する交流ACに対する直流DCの電力変換効率ηAC→DC(以下、電力変換効率ηAC→DCと省略する)、およびスイッチング周波数の特性を示している。図38の一点鎖線に示す曲線は、図34に示した電源回路について、それらの各々を示している。スイッチング周波数fsとしては、定電圧制御動作が行われることに応じて、重負荷の傾向となるのに従って低くなっているが、負荷変動に対してリニアとなる変化特性ではなく、例えば負荷電力Poが50W程度から0Wまでの範囲では、スイッチング周波数fsが急峻に上昇していく傾向となっている。具体的には、スイッチング周波数fsの値は76kHzから173kHzの範囲となっており、変化幅Δfsの値は97kHzである。   FIG. 38 shows DC power conversion efficiency ηAC → DC (hereinafter abbreviated as power conversion efficiency ηAC → DC) and switching frequency with respect to AC AC with respect to load fluctuation under an input voltage condition of AC input voltage VAC = 100V. The characteristics are shown. The curves shown by the alternate long and short dash line in FIG. 38 indicate each of the power supply circuit shown in FIG. The switching frequency fs is lower as the constant voltage control operation is performed, and the load frequency Po is not a change characteristic that is linear with respect to the load fluctuation. In the range from about 50 W to 0 W, the switching frequency fs tends to increase sharply. Specifically, the value of the switching frequency fs is in the range of 76 kHz to 173 kHz, and the value of the change width Δfs is 97 kHz.

また、同様に、図38の一点鎖線で示す電力変換効率ηAC→DCとしては、負荷電力Poの上昇に伴って高くなっていく傾向となっている。   Similarly, the power conversion efficiency ηAC → DC shown by the one-dot chain line in FIG. 38 tends to increase as the load power Po increases.

図38に示す特性によれば、スイッチング周波数fsの値が大きき変化するところから、例えば、交流入力電圧VACの範囲として85Vから264Vの範囲で動作させる、いわゆる、ワイドレンジ対応とすることは、困難であることが分かる。   According to the characteristics shown in FIG. 38, since the value of the switching frequency fs changes greatly, for example, the operation of the AC input voltage VAC in the range of 85 V to 264 V, so-called wide range compatibility, It turns out to be difficult.

図39は、このような観点から、ワイドレンジ対応とする別のスイッチング電源回路である。以下において、図34に示すスイッチング電源回路と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図39に示すスイッチング電源回路と図34に示すスイッチング電源回路との相違点は、図39に示すスイッチング電源回路では、2次側に2次側直列共振コンデンサC2を有する点である。このように、2次側にも共振回路を有するコンバータを「多重共振形コンバータ」ということとする。ここで、図39に示すスイッチング電源回路の1次側は、「複合共振形コンバータ」でもあるので、このようなコンバータを、「多重複合共振形コンバータ」ということとする。   FIG. 39 shows another switching power supply circuit that supports a wide range from such a viewpoint. In the following, the same parts as those of the switching power supply circuit shown in FIG. The difference between the switching power supply circuit shown in FIG. 39 and the switching power supply circuit shown in FIG. 34 is that the switching power supply circuit shown in FIG. 39 has a secondary side series resonant capacitor C2 on the secondary side. Thus, a converter having a resonance circuit on the secondary side is referred to as a “multiple resonance type converter”. Here, since the primary side of the switching power supply circuit shown in FIG. 39 is also a “composite resonance type converter”, such a converter is referred to as a “multiple complex resonance type converter”.

図39に示すスイッチング電源回路においては、各部を以下のように設定している。コンバータトランスPITのEE型コアの内磁脚に対するギャップに関しては、図34に示すスイッチング電源回路における0.8mm程度のギャップよりもさらにギャップを拡大して、2mm程度としている。この結果、0.75以下の結合係数を得るようにしている。   In the switching power supply circuit shown in FIG. 39, each part is set as follows. With respect to the gap with respect to the inner magnetic leg of the EE type core of the converter transformer PIT, the gap is further expanded to about 2 mm than the gap of about 0.8 mm in the switching power supply circuit shown in FIG. As a result, a coupling coefficient of 0.75 or less is obtained.

また、1次巻線N1に生じるリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とで定まる1次側直列共振回路の共振周波数を共振周波数fso1、2次巻線N2に生じるリーケージインダクタンスL2と2次側直列共振コンデンサC2とで定まる2次側直列共振回路の共振周波数を共振周波数fso2とする場合において、共振周波数fso1<共振周波数fso2となる関係に設定すると、ワイドレンジ化を図ることができる。   Further, the resonance frequency of the primary side series resonance circuit determined by the leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1 is set to the leakage inductance L2 generated in the resonance frequency fso1 and the secondary winding N2 and the secondary. When the resonance frequency fso2 is set as the resonance frequency of the secondary side series resonance circuit determined by the side series resonance capacitor C2, a wide range can be achieved by setting the relationship such that the resonance frequency fso1 <the resonance frequency fso2.

ここで、図37の波形図は、上述の図39に示した電源回路における要部の動作中の波形を示している。このとき、交流入力電圧VAC=100Vで一定として、負荷電力Poは200W(ワット)とするものである。波形は、上から、電圧V1(図39を参照)、電流IQ2(図39を参照)、電流I1(図39を参照)、電流I2(図39を参照)の各々を示す。図36に示す電流IQ2、電流I1の値に較べて図37に示す電流IQ2、電流I1の値は、より抑圧されたものとなっている点が注目すべき点である。   Here, the waveform diagram of FIG. 37 shows waveforms during operation of the main part of the power supply circuit shown in FIG. 39 described above. At this time, the AC input voltage VAC = 100 V is constant, and the load power Po is 200 W (watts). From the top, the waveforms show voltage V1 (see FIG. 39), current IQ2 (see FIG. 39), current I1 (see FIG. 39), and current I2 (see FIG. 39). It should be noted that the values of current IQ2 and current I1 shown in FIG. 37 are more suppressed than the values of current IQ2 and current I1 shown in FIG.

また、図38の実線および破線に示す曲線は、図39に示した電源回路について、実線は交流入力電圧VAC=100Vにおける特性を示し、破線は交流入力電圧VAC=230Vにおける特性を示すものである。すなわち、各々の交流入力電圧の条件の下での負荷変動に対する電力変換効率ηAC→DC、およびスイッチング周波数の特性を示している。スイッチング周波数fsとしては、定電圧制御動作が行われることに応じて、変化するが、負荷電力Poが200W程度から0Wまでの範囲では、スイッチング周波数fsの変化幅Δfsの値は9kHzと小さいものである。   The solid line and the broken line in FIG. 38 indicate the characteristics at the AC input voltage VAC = 100 V, and the broken line indicates the characteristic at the AC input voltage VAC = 230 V, for the power supply circuit shown in FIG. . That is, the characteristics of the power conversion efficiency ηAC → DC and the switching frequency with respect to the load variation under the condition of each AC input voltage are shown. The switching frequency fs changes according to the constant voltage control operation. However, when the load power Po is in the range from about 200 W to 0 W, the value of the change width Δfs of the switching frequency fs is as small as 9 kHz. is there.

このように、多重複合共振形コンバータとすることによって、スイッチング周波数fsの変化幅Δfsの値は小さく抑えられるので、スイッチング周波数fsの変化幅Δfsの特性を見る限りでは、ワイドレンジ化が可能であると考えられる。   As described above, since the value of the change width Δfs of the switching frequency fs can be suppressed to be small by using the multiple composite resonance type converter, a wide range is possible as long as the characteristics of the change width Δfs of the switching frequency fs are observed. it is conceivable that.

特開2003−235259号公報JP 2003-235259 A

しかしながら、図38の実線および破線で示す電力変換効率ηAC→DCに関しては、以下の問題を有していることが、図38から分かる。すなわち、図38に示す特性によれば、破線で示す交流入力電圧VAC=230Vにおける電力変換効率ηAC→DCは、負荷電力Po=200Wにおいては、一点鎖線で表す図34に示すスイッチング電源回路におけるものよりも1%程度、高効率となるものの、負荷電力Po=150W以下においては、図34に示すスイッチング電源回路におけるものよりも下まわっている。   However, it can be seen from FIG. 38 that the power conversion efficiency ηAC → DC shown by the solid and broken lines in FIG. 38 has the following problems. That is, according to the characteristics shown in FIG. 38, the power conversion efficiency ηAC → DC at the AC input voltage VAC = 230 V indicated by the broken line is that in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 represented by the alternate long and short dash line at the load power Po = 200 W. However, the load power Po = 150 W or less is lower than that in the switching power supply circuit shown in FIG.

本発は、上述の課題を解決し、ワイドレンジ化に対応するとともに、高効率なるスイッチング電源回路を提供するものである。   The present invention provides a switching power supply circuit that solves the above-described problems and copes with a wide range and is highly efficient.

本発明のスイッチング電源回路は、直流入力電圧を入力して交流電力を発生する1次側回路と、前記交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線および2次巻線がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスと、前記2次側回路から負荷に供給される2次側直流出力電圧が定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段と、を備えるスイッチング電源回路であって、前記1次側回路は、前記定電圧制御手段によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、前記コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、前記1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、前記スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備し、前記2次側回路は、前記2次巻線に形成される中間タップと前記2次巻線の両端の各々との間に得られる交流電力を整流する整流ダイオードとを有してなる全波整流回路を形成する2次側直流出力電圧生成手段と、前記2次巻線に形成される中間タップと前記2次巻線のいずれかの一端とに直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備し、前記2次側並列共振周波数は前記1次側直列共振周波数の略3倍の周波数に設定されるものである。   A switching power supply circuit according to the present invention includes a primary side circuit that generates a DC power by inputting a DC input voltage, and a primary winding and a secondary winding for transmitting the AC power to a secondary side circuit. A converter transformer formed by being wound around a constant voltage control means for controlling the primary side circuit so that the secondary side DC output voltage supplied from the secondary side circuit to the load becomes a constant voltage; A switching power supply circuit comprising: a switching means formed with a switching element whose switching frequency is controlled by the constant voltage control means; and a leakage generated in a primary winding of the converter transformer. It is formed such that the primary side series resonance frequency is dominated by the inductance component and the capacitance of the primary side series resonance capacitor connected in series to the primary winding. A primary-side series resonant circuit whose operation is the current resonance type, and the secondary-side circuit includes an intermediate tap formed in the secondary winding and both ends of the secondary winding. A secondary-side DC output voltage generating means for forming a full-wave rectifier circuit having a rectifier diode for rectifying the AC power obtained between each of the two, and an intermediate tap formed on the secondary winding; A secondary side parallel resonant circuit formed such that the secondary side parallel resonant frequency is dominated by a secondary side parallel resonant capacitor connected directly or AC to one end of the secondary winding. The secondary side parallel resonance frequency is set to a frequency approximately three times the primary side series resonance frequency.

このスイッチング電源回路は、コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路を具備する。また、2次側回路は、2次巻線に形成される中間タップと2次巻線の両端の各々との間に得られる交流電力を整流する整流ダイオードとを有してなる全波整流回路を形成し、中間タップと2次巻線のいずれかの一端とに直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備する。そして、2次側並列共振周波数は1次側直列共振周波数の略3倍の周波数に設定される。これによって、ZVS領域を広げ、効率の改善が図られるとともに、広範囲な直流入力電圧に対応できる。   In this switching power supply circuit, the primary side series resonant frequency is controlled by the leakage inductance component generated in the primary winding of the converter transformer and the capacitance of the primary side series resonant capacitor connected in series to the primary winding. And a primary-side series resonance circuit that is formed as described above and has the operation of the switching means as a current resonance type. In addition, the secondary side circuit is a full-wave rectifier circuit including an intermediate tap formed in the secondary winding and a rectifier diode that rectifies AC power obtained between both ends of the secondary winding. And the secondary parallel resonant frequency is dominated by the secondary parallel resonant capacitor that is directly or AC connected to the intermediate tap and one end of the secondary winding. A secondary parallel resonant circuit. The secondary side parallel resonance frequency is set to a frequency that is approximately three times the primary side series resonance frequency. As a result, the ZVS region can be expanded, efficiency can be improved, and a wide range of DC input voltages can be handled.

本発明の別のスイッチング電源回路は、直流入力電圧を入力して交流電力を発生する1次側回路と、前記交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線および2次巻線がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスと、前記2次側回路から負荷に供給される2次側直流出力電圧が定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段と、を備えるスイッチング電源回路であって、前記1次側回路は、前記定電圧制御手段によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、前記コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、前記1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、前記スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備し、前記2次側回路は、前記2次巻線に得られる交流電圧の2倍の電圧を得る倍電圧整流回路を有する2次側直流出力電圧生成手段と、前記2次巻線に直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備し、前記2次側並列共振周波数は前記1次側直列共振周波数の略2倍の周波数に設定される。   Another switching power supply circuit according to the present invention includes a primary side circuit that receives a DC input voltage to generate AC power, and a primary winding and a secondary winding for transmitting the AC power to the secondary side circuit. A converter transformer formed by being wound around a core, and constant voltage control means for controlling the primary side circuit so that the secondary side DC output voltage supplied from the secondary side circuit to the load becomes a constant voltage; The primary side circuit includes a switching means formed with a switching element whose switching frequency is controlled by the constant voltage control means, and a primary winding of the converter transformer. Formed such that the primary side series resonance frequency is dominated by the leakage inductance component generated and the capacitance of the primary side series resonance capacitor connected in series to the primary winding. And a primary side series resonance circuit that makes the operation of the switching means a current resonance type, and the secondary side circuit obtains a voltage that is twice the AC voltage obtained in the secondary winding. Formed so that the secondary side parallel resonant frequency is dominated by the secondary side DC output voltage generating means having a voltage rectifier circuit and the secondary side parallel resonant capacitor connected directly or AC to the secondary winding. A secondary side parallel resonant circuit, and the secondary side parallel resonant frequency is set to a frequency that is approximately twice the primary side series resonant frequency.

このスイッチング電源回路は、コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路を具備する。また、2次側回路は、2次巻線に得られる交流電圧の2倍の電圧を得る倍電圧整流回路を有する2次側直流出力電圧生成手段と、2次巻線に直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備する。そして、2次側並列共振周波数は1次側直列共振周波数の略2倍の周波数に設定される。これによって、ZVS領域を広げ、効率の改善が図られるとともに、広範囲な直流入力電圧に対応できる。   In this switching power supply circuit, the primary side series resonance frequency is dominated by the leakage inductance component generated in the primary winding of the converter transformer and the capacitance of the primary side series resonance capacitor connected in series to the primary winding. And a primary side series resonance circuit having a current resonance type operation of the switching means. Further, the secondary side circuit includes a secondary side DC output voltage generating means having a voltage doubler rectifier circuit for obtaining a voltage twice as high as the AC voltage obtained in the secondary winding, and directly or AC in the secondary winding. A secondary side parallel resonant circuit formed such that the secondary side parallel resonant frequency is dominated by the connected secondary side parallel resonant capacitor. The secondary side parallel resonance frequency is set to a frequency that is approximately twice the primary side series resonance frequency. As a result, the ZVS region can be expanded, efficiency can be improved, and a wide range of DC input voltages can be handled.

本発明によれば、ワイドレンジ化に対応するとともに、高効率なるスイッチング電源回路を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a switching power supply circuit that can cope with a wide range and has high efficiency.

「第1実施形態」
図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路は、整流平滑電圧Eiとして得られる直流入力電圧を入力して高周波の交流電力を発生する1次側回路と、この交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線N1および2次巻線N2がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスPITと、2次側回路から負荷(図示せず)に供給される2次側直流出力電圧Eoが定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段として機能する制御回路1および発振・ドライブ回路2と、を備えるスイッチング電源回路である。ここで、1次側回路と2次側回路とはコンバータトランスの1次巻線N1と2次巻線N2とで分離され、図1の紙面の1次巻線N1よりも左側が1次側回路であり、図1の紙面の2次巻線N2よりも右側が2次側回路である。
“First Embodiment”
The switching power supply circuit according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a primary side circuit that generates a high-frequency AC power by inputting a DC input voltage obtained as a rectified and smoothed voltage Ei, and this AC power to a secondary side circuit. A converter transformer PIT formed by winding a primary winding N1 and a secondary winding N2 for transmission on a core, and a secondary side DC output supplied from a secondary side circuit to a load (not shown) The switching power supply circuit includes a control circuit 1 and an oscillation / drive circuit 2 that function as constant voltage control means for controlling the primary circuit so that the voltage Eo becomes a constant voltage. Here, the primary side circuit and the secondary side circuit are separated by the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the converter transformer, and the left side of the primary winding N1 in FIG. A circuit on the right side of the secondary winding N2 in FIG. 1 is a secondary circuit.

そして、1次側回路は、定電圧制御手段を構成する発振・ドライブ回路2によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2を備えて形成されるスイッチング手段と、コンバータトランスPITの1次巻線N1に生じる漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL1および1次巻線N1に直列接続される1次側直列共振コンデンサC1のキャパシタンスによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備している。ここで、1次側直列共振周波数が支配されるとは、リーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とが共振周波数fso1を定める主要因となることを言うものである。   The primary side circuit includes a switching element Q1 and a switching element Q2 whose switching frequency is controlled by the oscillation / drive circuit 2 constituting the constant voltage control means, and a primary of the converter transformer PIT. Formed such that the primary side series resonance frequency is governed by the leakage inductance L1 which is a leakage inductance component generated in the winding N1 and the capacitance of the primary side series resonance capacitor C1 connected in series to the primary winding N1, A primary-side series resonance circuit in which the operation of the switching means is a current resonance type. Here, the fact that the primary-side series resonance frequency is dominant means that the leakage inductance L1 and the primary-side series resonance capacitor C1 are the main factors that determine the resonance frequency fso1.

また、2次側回路は、2次巻線N2および2次巻線N2’に得られる交流電力を整流して2次側直流出力電圧Eoを生成する両波整流回路を構成する整流ダイオードDo1および整流ダイオードDo2と平滑コンデンサCoとを有する2次側直流出力電圧生成手段と、2次巻線N2と2次巻線N2’の接続によって形成される中間タップと2次巻線N2または2次巻線N2’のいずれかの一端とに直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサC3とによって2次側並列共振周波数fpo2が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備する。ここで、交流的に接続されるとは、直接に2次巻線N2’に接続される場合のみならず、図1に示すように平滑コンデンサCo1を介して2次巻線N2’に接続される場合も含むものである。すなわち、平滑コンデンサCo1の静電容量の値は、2次側並列共振コンデンサC3の静電容量に較べて桁違いに大きい場合には、交流的に見ると平滑コンデンサCo1は短絡と見なせるものである。   In addition, the secondary side circuit rectifies the AC power obtained in the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′ to generate a secondary DC output voltage Eo, and forms a double-wave rectifier circuit Do1 and Secondary side DC output voltage generating means having a rectifier diode Do2 and a smoothing capacitor Co, an intermediate tap formed by connection of the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′, and the secondary winding N2 or secondary winding. A secondary side parallel resonant circuit formed such that the secondary side parallel resonant frequency fpo2 is dominated by the secondary side parallel resonant capacitor C3 that is directly or AC connected to one end of the line N2 ′. And. Here, the AC connection is not only directly connected to the secondary winding N2 ′ but also connected to the secondary winding N2 ′ via the smoothing capacitor Co1 as shown in FIG. This includes cases where That is, when the value of the capacitance of the smoothing capacitor Co1 is an order of magnitude larger than the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor C3, the smoothing capacitor Co1 can be regarded as a short circuit in terms of AC. .

なお、2次側並列共振コンデンサC3の接続態様を別の観点から見ると、両波整流回路を形成する整流ダイオードDo2に交流的に並列に2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスが接続されていると見ることもできる。ここで、交流的に並列に接続されるとは、直接に整流ダイオードDo2に並列に接続される場合のみならず、平滑コンデンサCoを介して並列に接続される場合も含むものである。図1においては、平滑コンデンサCoのキャパシタンスの値が2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスの値に較べて大きいために交流的には平滑コンデンサCoは短絡と見なせ、2次側並列共振コンデンサC3は交流的に整流ダイオードDo2に並列に接続される状態に該当する。   When the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor C3 is viewed from another point of view, the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel with the rectifier diode Do2 forming the double-wave rectifier circuit. Can also be seen. Here, the AC connection in parallel includes not only the case of being directly connected in parallel to the rectifier diode Do2, but also the case of being connected in parallel via the smoothing capacitor Co. In FIG. 1, since the value of the capacitance of the smoothing capacitor Co is larger than the value of the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor C3, the smoothing capacitor Co can be regarded as a short circuit in terms of AC, and the secondary side parallel resonant capacitor C3. Corresponds to a state of being connected in parallel to the rectifier diode Do2 in an alternating manner.

また、2次側並列共振周波数が支配されるとは、リーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3とが共振周波数fpo2を定める主要因となることを言うものである。図1では、平滑コンデンサCoの値も2次側並列共振周波数に影響を与えるものであるが、上述したように、平滑コンデンサCoのキャパシタンスの値が2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスの値に較べて大きいために共振周波数fpo2を定める主要因となることはない。ここで、第1実施形態では、1次側直列共振周波数よりも2次側並列共振周波数の方が高い周波数となるように設定され、2次側並列共振周波数は1次側直列共振周波数の略3倍の周波数に設定されることを特徴とするものである。なお、略3倍とは2割の誤差範囲も含むものである以下、第1実施形態についてより詳細に説明する。   Further, the fact that the secondary side parallel resonance frequency is dominated means that the leakage inductance L2 'and the secondary side parallel resonance capacitor C3 are the main factors that determine the resonance frequency fpo2. In FIG. 1, the value of the smoothing capacitor Co also affects the secondary side parallel resonance frequency, but as described above, the value of the capacitance of the smoothing capacitor Co becomes the value of the capacitance of the secondary side parallel resonance capacitor C3. Since it is relatively large, it does not become a main factor for determining the resonance frequency fpo2. Here, in the first embodiment, the secondary side parallel resonance frequency is set to be higher than the primary side series resonance frequency, and the secondary side parallel resonance frequency is substantially equal to the primary side series resonance frequency. The frequency is set to 3 times. Note that “approximately 3 times” includes an error range of 20%. Hereinafter, the first embodiment will be described in more detail.

図1は、第1実施形態のスイッチング電源回路の構成を示す図である。この図に示す電源回路は、1次側の基本構成として、ハーフブリッジ結合方式による他励式の電流共振形コンバータに対して部分電圧共振回路が組み合わされた構成を採る。また、この第1実施形態の電源回路は、100V系(交流入力電圧VACの値が100V付近とする電圧系統)と200V系(交流入力電圧VACの値が200V付近とする電圧系統)のいずれの商用交流電源入力にも対応して動作する、いわゆるワイドレンジ対応としての構成を採る。また、対応負荷電力としては、例えば、負荷電力Po=200W程度からPo=0W(無負荷)までの変動範囲に対応する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the switching power supply circuit according to the first embodiment. The power supply circuit shown in this figure employs a configuration in which a partial voltage resonance circuit is combined with a separately excited current resonance converter using a half-bridge coupling method as a primary side basic configuration. In addition, the power supply circuit of the first embodiment is either a 100V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 100V) or a 200V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 200V). A so-called wide-range configuration that operates in response to commercial AC power input is adopted. Moreover, as corresponding load electric power, for example, it corresponds to the fluctuation range from about load electric power Po = 200W to Po = 0W (no load).

図1に示すスイッチング電源回路について、入力側から出力側に至る電力経路について以下、順に説明する。まず、商用交流電源ACに対しては、フィルタコンデンサCLおよびコモンモードチョークコイルCMCによるコモンモードノイズフィルタが形成されている。   In the switching power supply circuit shown in FIG. 1, the power path from the input side to the output side will be described in order below. First, a common mode noise filter including a filter capacitor CL and a common mode choke coil CMC is formed for the commercial AC power supply AC.

そして、ノイズフィルタの後段となる商用交流電源ACに対しては、ブリッジ整流回路Diおよび平滑コンデンサCiから成る全波整流回路が接続される。この全波整流回路が商用交流電源ACを入力して全波整流動作を行うことによって、平滑コンデンサCiの両端には整流平滑電圧Ei(直流入力電圧)が得られる。この場合の整流平滑電圧Eiは、交流入力電圧VACの等倍に対応したレベルとなる。   A full-wave rectifier circuit including a bridge rectifier circuit Di and a smoothing capacitor Ci is connected to the commercial AC power supply AC that is a subsequent stage of the noise filter. When this full-wave rectifier circuit inputs a commercial AC power supply AC and performs a full-wave rectification operation, a rectified and smoothed voltage Ei (DC input voltage) is obtained at both ends of the smoothing capacitor Ci. In this case, the rectified and smoothed voltage Ei is at a level corresponding to an equal magnification of the AC input voltage VAC.

この整流平滑電圧Eiを入力してスイッチング(断続)する電流共振形コンバータとしては、図示するようにして、MOS−FETによる2本のスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2をハーフブリッジ結合により接続したスイッチング回路を備える。スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2の各ドレイン−ソース間に対しては、ダンパーダイオードDD1、DD2が並列に接続される。ダンパーダイオードDD1のアノード、カソードは、それぞれスイッチング素子Q1のソース、ドレインと接続される。同様にして、ダンパーダイオードDD2のアノード、カソードは、それぞれスイッチング素子Q2のソース、ドレインと接続される。ダンパーダイオードDD1、DD2は、それぞれスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2が備えるボディダイオードとされ、MOS−FETの製造プロセス上、当然に付随して形成される素子である。   As a current resonance type converter for switching (intermittently) by inputting the rectified and smoothed voltage Ei, as shown in the figure, a switching circuit in which two switching elements Q1, MOS-FETs are connected by a half-bridge coupling. Is provided. Damper diodes DD1 and DD2 are connected in parallel between the drain and source of switching element Q1 and switching element Q2. The anode and cathode of the damper diode DD1 are connected to the source and drain of the switching element Q1, respectively. Similarly, the anode and cathode of the damper diode DD2 are connected to the source and drain of the switching element Q2, respectively. The damper diodes DD1 and DD2 are body diodes included in the switching element Q1 and the switching element Q2, respectively, and are naturally formed in the MOS-FET manufacturing process.

また、スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間に対しては、1次側部分電圧共振コンデンサCpが並列に接続される。この1次側部分電圧共振コンデンサCpのキャパシタンスと1次巻線N1のリーケージインダクタンス(漏洩インダクタンス)L1によって、並列共振回路(部分電圧共振回路)を形成する。そして、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のターンオフ時にのみ電圧共振する部分電圧共振動作が得られるようになっている。   A primary side partial voltage resonance capacitor Cp is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q2. A parallel resonance circuit (partial voltage resonance circuit) is formed by the capacitance of the primary side partial voltage resonance capacitor Cp and the leakage inductance (leakage inductance) L1 of the primary winding N1. In addition, a partial voltage resonance operation in which voltage resonance occurs only when the switching elements Q1 and Q2 are turned off is obtained.

また、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2をスイッチング駆動するために、発振・ドライブ回路2が設けられる。この発振・ドライブ回路2は、発振回路、駆動回路を有しており、例えばこの場合には、汎用のICを用いることができる。発振・ドライブ回路2の発振回路は、所要周波数の発振信号を発生させ、駆動回路は、発振信号を利用してMOS−FETをスイッチング駆動するためのゲート電圧であるスイッチング駆動信号を生成して、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のゲートに印加するようにされる。これにより、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2は、スイッチング駆動信号の周期に応じたスイッチング周波数に従って、両方のスイッチング素子が交互にオン/オフするようにして連続的にスイッチング動作を行う。   In addition, an oscillation / drive circuit 2 is provided for switching the switching elements Q1 and Q2. The oscillation / drive circuit 2 includes an oscillation circuit and a drive circuit. In this case, for example, a general-purpose IC can be used. The oscillation circuit of the oscillation / drive circuit 2 generates an oscillation signal having a required frequency, and the drive circuit generates a switching drive signal that is a gate voltage for switching the MOS-FET using the oscillation signal, The voltage is applied to the gates of the switching element Q1 and the switching element Q2. Thereby, the switching elements Q1 and Q2 perform the switching operation continuously so that both switching elements are alternately turned on / off according to the switching frequency according to the cycle of the switching drive signal.

コンバータトランスPITは、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング出力を2次側に伝送するために設けられる。このコンバータトランスPITは、背景技術として図35に示すと同様の構成を有するものである。この1次巻線N1の一方の端部は、スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q2のドレインとの接続点(スイッチング出力点)に接続されることで、スイッチング出力が伝達されるようになっている。また、1次巻線N1の他方の端部は1次側直列共振コンデンサC1を介して、1次側アースと接続される。   The converter transformer PIT is provided to transmit the switching outputs of the switching elements Q1 and Q2 to the secondary side. This converter transformer PIT has a configuration similar to that shown in FIG. 35 as background art. One end of the primary winding N1 is connected to a connection point (switching output point) between the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q2, so that the switching output is transmitted. Yes. The other end of the primary winding N1 is connected to the primary side ground via the primary side series resonance capacitor C1.

ここで、コンバータトランスPITのEE型コアの内磁脚のギャップとしては、例えばギャップ長1.6mm程度を設定し、これによって1次側と2次側との結合係数kの値としては、0.72程度の疎結合の状態を得るようにしている。なお、ギャップは、図35に示すE型コアCR1、E型コアCR2の内磁脚を、2本の外磁脚よりも短くすることで形成することができる。また、E型コアCR1、E型コアCR2のコア材は、EER−35(コア材の型番号)とした。コンバータトランスPITは、このような構造によって1次巻線N1に所定のリーケージインダクタンスL1を生じさせる。なお、第1実施形態においては、結合係数kの値としては、0.7〜0.8程度の範囲で同様の性能を得ることができ、このときのギャップは、1mm〜2mm程度の範囲であった。   Here, as the gap of the inner magnetic leg of the EE type core of the converter transformer PIT, for example, a gap length of about 1.6 mm is set, so that the value of the coupling coefficient k between the primary side and the secondary side is 0. A loosely coupled state of about 72 is obtained. The gap can be formed by making the inner magnetic legs of the E-type core CR1 and the E-type core CR2 shown in FIG. 35 shorter than the two outer magnetic legs. The core material of the E-type core CR1 and E-type core CR2 was EER-35 (core material model number). The converter transformer PIT generates a predetermined leakage inductance L1 in the primary winding N1 by such a structure. In the first embodiment, as the value of the coupling coefficient k, the same performance can be obtained in the range of about 0.7 to 0.8, and the gap at this time is in the range of about 1 mm to 2 mm. there were.

そして、1次巻線N1と1次側直列共振コンデンサC1とは直列に接続されている。従って、1次巻線N1のリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1のキャパシタンスとによって直列共振回路(1次側直列共振回路)が形成されることになる。ここで、1次巻線N1の巻数は30T(ターン)とし、1次側直列共振コンデンサC1の容量は0.082μF(マイクロ・ファラッド)とした。このときの1次側直列共振回路の共振周波数fso1は54.3kHz(キロ・ヘルツ)であった。   The primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1 are connected in series. Therefore, a series resonance circuit (primary side series resonance circuit) is formed by the leakage inductance L1 of the primary winding N1 and the capacitance of the primary side series resonance capacitor C1. Here, the number of turns of the primary winding N1 was 30 T (turns), and the capacity of the primary side series resonance capacitor C1 was 0.082 μF (micro farads). The resonance frequency fso1 of the primary side series resonance circuit at this time was 54.3 kHz (kilohertz).

そして、この1次側直列共振回路は、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング出力点に対して接続されている。従って、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング出力は、1次側直列共振回路に伝達されることになる。1次側直列共振回路では、伝達されたスイッチング出力により共振動作を行うことで、1次側スイッチングコンバータの動作を電流共振形とする。   And this primary side series resonance circuit is connected with respect to the switching output point of switching element Q1 and switching element Q2. Accordingly, the switching outputs of the switching elements Q1 and Q2 are transmitted to the primary side series resonance circuit. In the primary side series resonant circuit, the operation of the primary side switching converter is changed to the current resonance type by performing the resonance operation by the transmitted switching output.

また、図1に示すスイッチングコンバータの1次側は、1次巻線N1に発生するリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとで形成される並列共振回路である1次側部分電圧共振回路を有している。ここで、1次側部分電圧共振コンデンサCpの値は680pF(ピコ・ファラッド)としている。   The primary side of the switching converter shown in FIG. 1 is a primary side partial voltage resonance which is a parallel resonance circuit formed by a leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and a primary side partial voltage resonance capacitor Cp. It has a circuit. Here, the value of the primary side partial voltage resonance capacitor Cp is 680 pF (pico farad).

このようにして、図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路の1次側は、1次巻線N1に発生するリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とによって電流共振回路が形成されるとともに、1次巻線N1のリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとによって形成される並列共振回路である1次側部分電圧共振回路を有する「複合共振形コンバータ」として構成されている。そして、1次側直列共振回路の1次側直列共振回路の共振周波数fso1がリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とによって略定まるとともに、1次側部分電圧共振回路の共振周波数fpo1がリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとによって略定まる。   In this way, on the primary side of the switching power supply circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, a current resonance circuit is formed by the leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1. And a “composite resonance converter” having a primary side partial voltage resonance circuit which is a parallel resonance circuit formed by the leakage inductance L1 of the primary winding N1 and the primary side partial voltage resonance capacitor Cp. Yes. The resonance frequency fso1 of the primary side series resonance circuit of the primary side series resonance circuit is substantially determined by the leakage inductance L1 and the primary side series resonance capacitor C1, and the resonance frequency fpo1 of the primary side partial voltage resonance circuit is the leakage. It is substantially determined by the inductance L1 and the primary side partial voltage resonance capacitor Cp.

次に、第1実施形態のスイッチング電源回路の2次側について説明をする。コンバータトランスPITの2次巻線N2には、整流ダイオードDo2、2次巻線N2’には、整流ダイオードDo1が接続されるによって、2次側直流出力電圧Eoを得るようになされている。ここで、コンバータトランスPITの2次側は、2次巻線N2および2次巻線N2と同一の巻数の2次巻線N2’を有しており、2次巻線N2および2次巻線N2’の接続点は中間タップとされている。すなわち、中間タップを基準とする2次巻線N2の一端(中間タップ側ではない点)の電圧と、中間タップを基準とする2次巻線N2’の一端(中間タップ側ではない点)の電圧とは位相が180°異なったものとなっている。また、2次側並列共振コンデンサC3がコンバータトランスPITの2次巻線N2の一端と2次側の接地点との間に接続され、交流的に、すなわち、平滑コンデンサCoを介して、2次側並列共振コンデンサC3は整流ダイオードDo2に並列に接続されている。   Next, the secondary side of the switching power supply circuit according to the first embodiment will be described. A rectifier diode Do2 is connected to the secondary winding N2 of the converter transformer PIT, and a rectifier diode Do1 is connected to the secondary winding N2 'so as to obtain a secondary side DC output voltage Eo. Here, the secondary side of converter transformer PIT has secondary winding N2 ′ having the same number of turns as secondary winding N2 and secondary winding N2, and secondary winding N2 and secondary winding. The connection point of N2 ′ is an intermediate tap. That is, the voltage at one end of the secondary winding N2 with respect to the intermediate tap (a point not on the intermediate tap side) and the end of the secondary winding N2 ′ with the intermediate tap as a reference (a point not on the intermediate tap side) The phase is 180 ° different from the voltage. Further, the secondary parallel resonant capacitor C3 is connected between one end of the secondary winding N2 of the converter transformer PIT and the grounding point on the secondary side, and is connected in an alternating manner, that is, through the smoothing capacitor Co. The side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to the rectifier diode Do2.

このような、2次側の接続の態様によって、2次巻線N2および2次巻線N2’の中間タップに流れる電流I2は、2次側並列共振コンデンサC3に流れる電流I3と、両波整流回路を構成する整流ダイオードDo2を経て負荷(図示せず)が接続される側である負荷側に流れる電流I4との和の電流であり、2次巻線の一端の電圧を電圧V2とする場合に、電圧V2(図1を参照)の正負に応じて、以下のように流れる。   By such a connection mode on the secondary side, the current I2 flowing through the intermediate tap between the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′ is equal to the current I3 flowing through the secondary parallel resonant capacitor C3 and the two-wave rectification. When the voltage at the one end of the secondary winding is the voltage V2, which is the sum of the current I4 flowing to the load side, which is the side to which the load (not shown) is connected via the rectifier diode Do2 constituting the circuit The voltage V2 (see FIG. 1) flows as follows according to the sign of the voltage V2 (see FIG. 1).

電圧V2が正である場合には、電流I4は2次巻線N2の一端から、整流ダイオードDo2、平滑コンデンサCo、2次巻線N2および2次巻線N2’の中間タップの順に流れ、整流ダイオードDo2がオフすると、並列共振電流である電流I3は2次巻線N2の一端から、2次側並列共振コンデンサC3、2次巻線N2および2次巻線N2’の中間タップの順に流れる。ここで、電流I2は上述したように電流I4と電流I3の和の電流である。   When the voltage V2 is positive, the current I4 flows from one end of the secondary winding N2 in the order of the rectifier diode Do2, the smoothing capacitor Co, the secondary winding N2, and the intermediate tap of the secondary winding N2 ′. When the diode Do2 is turned off, a current I3 that is a parallel resonance current flows from one end of the secondary winding N2 in the order of the secondary side parallel resonance capacitor C3, the secondary winding N2, and the intermediate tap of the secondary winding N2 ′. Here, the current I2 is the sum of the current I4 and the current I3 as described above.

一方、電圧V2が負である場合には、電流I4は2次巻線N2’の一端から、整流ダイオードDo1、平滑コンデンサCo、2次巻線N2および2次巻線N2’の中間タップの順に流れ、整流ダイオードDo1がオフすると、並列共振電流である電流I3は2次巻線N2および2次巻線N2’の中間タップから、2次側並列共振コンデンサC3、2次巻線N2の一端の順に流れる。ここで、電流I2は上述したように電流I4と電流I3の和の電流である。   On the other hand, when the voltage V2 is negative, the current I4 flows from one end of the secondary winding N2 ′ in the order of the rectifier diode Do1, the smoothing capacitor Co, the secondary winding N2, and the intermediate tap of the secondary winding N2 ′. When the rectifier diode Do1 is turned off, the current I3, which is a parallel resonance current, flows from the intermediate tap of the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′ to one end of the secondary parallel resonance capacitor C3 and the secondary winding N2. It flows in order. Here, the current I2 is the sum of the current I4 and the current I3 as described above.

ここで、上述したように2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値と平滑コンデンサCoの静電容量の値とは、Co>>C3(平滑コンデンサCoの静電容量の値が2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値よりも非常に大なるもの)として定められている。そのために、2次側電圧共振回路は、2次巻線N2に発生するリーケージインダクタンス(漏洩インダクタンス)L2と2次側並列共振コンデンサC3の静電容量によって、2次側電圧共振回路の共振周波数fpo2が略定まるようにして形成される。ここで、2次側並列共振コンデンサC3の容量は5600pFとして、共振周波数fpo2の値は174.2kHzに設定している。   Here, as described above, the capacitance value of the secondary side parallel resonant capacitor C3 and the capacitance value of the smoothing capacitor Co are Co >> C3 (the capacitance value of the smoothing capacitor Co is secondary). That is much larger than the capacitance value of the side parallel resonant capacitor C3). Therefore, the secondary side voltage resonance circuit has a resonance frequency fpo2 of the secondary side voltage resonance circuit by the leakage inductance L2 generated in the secondary winding N2 and the electrostatic capacitance of the secondary side parallel resonance capacitor C3. Is formed so as to be substantially determined. Here, the capacitance of the secondary parallel resonant capacitor C3 is set to 5600 pF, and the value of the resonant frequency fpo2 is set to 174.2 kHz.

そして、上述したように、共振周波数fpo2は共振周波数fso1の3倍以上とされており、共振周波数fso1の値は54.3kHz、共振周波数fpo2の値は174.2kHzに本実施形態では設定されている。このように設定する場合には、交流入力電圧VACと負荷電力Poとの広範囲な変動に対して安定したZVS動作が得られる。また、2次巻線N2または2次巻線N2’と、2次側並列共振コンデンサC3とに流れる電流I3は、整流ダイオードDo1または整流ダイオードDo2が導通して平滑コンデンサCoに向かって流れる電流I4が流れる期間に流れることはなく、負荷電力Poの減少に伴って電流I4の値は低下し、同時に電流I3の値も低下する。このようにして、電流I4および電流I3のピーク電流の値が低下するとによって、負荷電力Poの値が小さいときに、電力変換効率ηAC→DCの値はより1に近いものとなり電力変換効率は改善する。すなわち、電流I3によって生じる損失は、2次側並列共振コンデンサC3の損失と2次巻線N2に生じる銅損と整流ダイオードDo2の損失であり、電流I4によって生じる損失は、整流ダイオードDo2の損失と平滑コンデンサCoの損失と2次巻線N2に生じる銅損である。したがって、電流の2乗に比例する損失の大きさは、電流を一部の素子に集中することなく多くの素子に分散することによって装置全体としてみれば、総合的には低減されることとなる。また、最大負荷においては、電流I3が2次巻線N2または2次巻線N2’と2次側並列共振コンデンサC3とに流れる期間が短縮されるため背景技術に示すスイッチング電源回路におけるものと較べて、電力変換効率ηAC→DCの値は、より良好なものとなる。   As described above, the resonance frequency fpo2 is set to be three times or more the resonance frequency fso1, the value of the resonance frequency fso1 is set to 54.3 kHz, and the value of the resonance frequency fpo2 is set to 174.2 kHz in the present embodiment. Yes. In such a setting, a stable ZVS operation can be obtained with respect to a wide range of fluctuations between the AC input voltage VAC and the load power Po. The current I3 flowing through the secondary winding N2 or the secondary winding N2 ′ and the secondary side parallel resonant capacitor C3 is a current I4 flowing toward the smoothing capacitor Co when the rectifier diode Do1 or the rectifier diode Do2 is conducted. The current I4 decreases as the load power Po decreases, and at the same time the current I3 decreases. Thus, when the values of the peak currents of the currents I4 and I3 are reduced, the value of the power conversion efficiency ηAC → DC becomes closer to 1 when the value of the load power Po is small, and the power conversion efficiency is improved. To do. That is, the loss caused by the current I3 is the loss of the secondary parallel resonant capacitor C3, the copper loss generated in the secondary winding N2, and the loss of the rectifier diode Do2, and the loss caused by the current I4 is the loss of the rectifier diode Do2. The loss of the smoothing capacitor Co and the copper loss generated in the secondary winding N2. Therefore, the magnitude of the loss proportional to the square of the current is reduced overall when viewed as a whole device by distributing the current to many elements without concentrating the current on some elements. . Further, at the maximum load, the period during which the current I3 flows through the secondary winding N2 or the secondary winding N2 ′ and the secondary parallel resonant capacitor C3 is shortened, so that compared with the switching power supply circuit shown in the background art. Thus, the value of the power conversion efficiency ηAC → DC becomes better.

なお、上述したように、共振周波数fpo2は共振周波数fso1の3倍以上となるように各々の共振周波数が設定される1次側直列共振回路および2次側並列共振回路に加えて、共振周波数fpo1を有する1次側部分電圧共振回路を設け、共振周波数fso1<共振周波数fpo1と設定することによってスイッチング素子における損失を減少させ、さらに、良好なる特性を得ている。   As described above, in addition to the primary side series resonance circuit and the secondary side parallel resonance circuit in which each resonance frequency is set so that the resonance frequency fpo2 is three times or more of the resonance frequency fso1, the resonance frequency fpo1. Is provided, and the loss in the switching element is reduced by setting the resonance frequency fso1 <resonance frequency fpo1, and further excellent characteristics are obtained.

制御回路1について説明する。制御回路1は、2次側直流出力電圧Eoをスイッチング周波数制御方式により安定化するために設けられる。この場合の制御回路1は、検出入力である2次側直流出力電圧Eoのレベル変化に応じた検出出力を発振・ドライブ回路2に供給する。発振・ドライブ回路2では、入力された制御回路1の検出出力に応じてスイッチング周波数が可変されるようにしてスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2を駆動する。このためには、内部の発振回路により生成する発振信号の周波数を可変することになる。スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング周波数が可変されることで、1次側直列共振回路の共振インピーダンスが変化し、コンバータトランスPITの1次巻線N1から2次巻線N2側に伝送される電力量が変化するが、これにより2次側直流出力電圧Eoのレベルを安定化させるように動作する。   The control circuit 1 will be described. The control circuit 1 is provided to stabilize the secondary side DC output voltage Eo by the switching frequency control method. In this case, the control circuit 1 supplies the oscillation / drive circuit 2 with a detection output corresponding to the level change of the secondary side DC output voltage Eo as a detection input. The oscillation / drive circuit 2 drives the switching element Q1 and the switching element Q2 such that the switching frequency is varied according to the input detection output of the control circuit 1. For this purpose, the frequency of the oscillation signal generated by the internal oscillation circuit is varied. By changing the switching frequency of the switching element Q1 and the switching element Q2, the resonance impedance of the primary side series resonance circuit changes and is transmitted from the primary winding N1 of the converter transformer PIT to the secondary winding N2 side. Although the electric energy changes, the operation is performed so as to stabilize the level of the secondary side DC output voltage Eo.

図2、図3は、図1に示した電源回路の各部の動作波形を示している。これらの図において、図2では、負荷電力Po=200W(最大負荷電力)時の動作波形を示し、図3では、負荷電力Po=0W(無負荷電力)時の動作波形を示している。なお、これらの図では、交流入力電圧VAC=100Vで一定とした場合の実験結果を示している。   2 and 3 show operation waveforms of each part of the power supply circuit shown in FIG. In these drawings, FIG. 2 shows an operation waveform when the load power Po = 200 W (maximum load power), and FIG. 3 shows an operation waveform when the load power Po = 0 W (no load power). In these figures, experimental results are shown when the AC input voltage VAC = 100 V is constant.

これら図2、図3において、電圧V1は、スイッチング素子Q2の両端電圧であり、スイッチング素子Q2のオン/オフタイミングを示すものとなる。つまり、電圧V1が0レベルとなる期間には、図示するスイッチング素子Q2の電流IQ2が流れ、この期間はスイッチング素子Q2がオンする。また、電圧V1が図示するように整流平滑電圧Eiのレベルでクランプされる期間には、電流IQ2が0レベルとなり、この期間はスイッチング素子Q2がオフすることがわかる。また、図示はしないが一方のスイッチング素子Q1の両端電圧としては、電圧V1の位相を180度シフトした波形として得られる。同様に、スイッチング素子Q1の電流としても、電流IQ2の位相を180度シフトした波形が得られる。つまり、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2は交互にオン/オフするようにされている。   2 and 3, the voltage V1 is a voltage across the switching element Q2, and indicates the on / off timing of the switching element Q2. That is, the current IQ2 of the illustrated switching element Q2 flows during the period in which the voltage V1 is 0 level, and the switching element Q2 is turned on during this period. Further, it can be seen that the current IQ2 becomes 0 level during the period in which the voltage V1 is clamped at the level of the rectified and smoothed voltage Ei as shown, and the switching element Q2 is turned off during this period. Although not shown, the voltage across one switching element Q1 is obtained as a waveform obtained by shifting the phase of the voltage V1 by 180 degrees. Similarly, a waveform obtained by shifting the phase of the current IQ2 by 180 degrees is obtained as the current of the switching element Q1. That is, the switching element Q1 and the switching element Q2 are alternately turned on / off.

これら図2、図3において、電流I1は、1次側直列共振回路を流れる共振電流であり、略、スイッチング素子Q1の電流と電流IQ2との波形が合成された、図のような波形となるものである。   2 and 3, the current I1 is a resonance current that flows through the primary side series resonance circuit, and has a waveform as shown in the figure, in which the waveforms of the current of the switching element Q1 and the current IQ2 are combined. Is.

図2と図3とに示した電圧V1、電流IQ2の波形を相互に比較した場合には、図2に示すこれらの波形の周期に対して図3に示すこれらの波形の周期のほうが短くなっている。このことは、重負荷から軽負荷の傾向となるのに従って、スイッチング周波数が高くなるように制御されていることを示している。すなわち、安定化制御として、重負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが低下する場合には、スイッチング周波数を低くし、また軽負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが上昇する場合にはスイッチング周波数を高くするように制御が行われる「スイッチング周波数制御方式」が採用されていることを示している。そして、重負荷の条件となりスイッチング周波数が低く制御される場合は、図2に示されるように電流IQ2のピークレベルは4.8A(アンペア)となる。一方、軽負荷の条件となりスイッチング周波数が高くなるように制御される場合では、電流IQ2のピークレベルは1.5Aとなるが、このときの電流IQ2の波形と電圧V1の波形とを比較すると、両者の位相は90°異なっており、電力の損失が生じていないことが分かる。   When the waveforms of voltage V1 and current IQ2 shown in FIGS. 2 and 3 are compared with each other, the period of these waveforms shown in FIG. 3 is shorter than the period of these waveforms shown in FIG. ing. This indicates that the switching frequency is controlled so as to increase as the load changes from heavy to light. That is, as a stabilization control, when the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to heavy load, the switching frequency is lowered and the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to light load. This indicates that a “switching frequency control method” in which the control is performed so as to increase the switching frequency when it increases is employed. When the switching frequency is controlled to be low under heavy load conditions, the peak level of the current IQ2 is 4.8 A (ampere) as shown in FIG. On the other hand, when the switching is performed so that the switching frequency is increased under light load conditions, the peak level of the current IQ2 is 1.5A. The two phases are different from each other by 90 °, and it can be seen that no power loss occurs.

1次側直列共振電流が流れることにより、コンバータトランスPITの2次巻線N2には、図示する電圧V2が励起される。この電圧V2の正負のピークレベルに等しいものとして2次側直流出力電圧Eoのレベルが得られる。このような交流の電圧V2が得られることで、2次側における両波整流回路では、整流ダイオードDo1、整流ダイオードDo2、および、2次側並列共振コンデンサC3の作用によって2次巻線N2に電流I2を流す。これら図2、図3において、電流I2、電流I3、電流I4は、電圧V2の正負に応じて流れる。負荷電力Po=0W時においては、電流I4の値は零となっている。   When the primary side series resonance current flows, the illustrated voltage V2 is excited in the secondary winding N2 of the converter transformer PIT. The level of the secondary side DC output voltage Eo is obtained as being equal to the positive and negative peak levels of the voltage V2. By obtaining such an AC voltage V2, in the double-side rectifier circuit on the secondary side, current flows in the secondary winding N2 by the action of the rectifier diode Do1, the rectifier diode Do2, and the secondary parallel resonant capacitor C3. Run I2. In FIGS. 2 and 3, the current I2, the current I3, and the current I4 flow in accordance with the sign of the voltage V2. When the load power Po = 0W, the value of the current I4 is zero.

図4は、図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路の、負荷電力Poを横軸にして、負荷電力Poの値が0Wから200Wまでの範囲における、スイッチング周波数fs、電力変換効率ηAC→DCの値を示している。ここで、一点鎖線は、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路の交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の特性を示すものであり、実線は交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の特性を示し、破線は交流入力電圧VAC=230Vにおける各々の特性を示すものである。図に示されるがごとく、以下の特性を有している。交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は91.3%である。また、交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は71.3kHzから92.4kHzである。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は92%である。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は140.3kHzから160.8kHzである。   FIG. 4 shows the switching frequency fs and power conversion efficiency ηAC in the range of the load power Po from 0 W to 200 W with the load power Po as the horizontal axis of the switching power supply circuit of the first embodiment shown in FIG. The value of DC is shown. Here, the alternate long and short dash line indicates each characteristic at the AC input voltage VAC = 100 V of the switching power supply circuit shown as the background art in FIG. 34, and the solid line indicates each characteristic at the AC input voltage VAC = 100 V. Indicates respective characteristics at an AC input voltage VAC = 230V. As shown in the figure, it has the following characteristics. The value of power conversion efficiency ηAC → DC at the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W is 91.3%. Further, the value of the switching frequency fs in the range of the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 71.3 kHz to 92.4 kHz. Further, the value of power conversion efficiency ηAC → DC at the AC input voltage VAC = 230 V and the load power Po = 200 W is 92%. Further, the value of the switching frequency fs in the range of the AC input voltage VAC = 230 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 140.3 kHz to 160.8 kHz.

すなわち、スイッチング周波数fsに関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるものよりもその可変範囲は狭く、そして、電力変換効率ηAC→DCの値に関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるよりも負荷電力Poの0Wから150Wまでの全範囲でより良好なものとなっている。   That is, the switching frequency fs has a narrower variable range than that in the switching power supply circuit shown as the background art in FIG. 34, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC is the switching power supply shown as the background art in FIG. It is better in the entire range from 0 W to 150 W of the load power Po than in the circuit.

図5は、交流入力電圧VAC=80Vから交流入力電圧VAC=260Vの範囲におけるスイッチング周波数fsおよび電力変換効率ηAC→DCの値を示している。このように広範囲な交流入力電圧VACに対して、スイッチング周波数fsの範囲は、十分に狭く、電力変換効率ηAC→DCの値は良好なものとなりワイドレンジ化が図られる。   FIG. 5 shows values of the switching frequency fs and the power conversion efficiency ηAC → DC in the range of the AC input voltage VAC = 80V to the AC input voltage VAC = 260V. Thus, for a wide range of AC input voltage VAC, the range of switching frequency fs is sufficiently narrow, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC becomes good, thereby achieving a wide range.

図6および図8ないし図12に第1実施形態と組み合わせて好適なる2次側回路の他の例を示す。図6は、2次側並列共振コンデンサC3に直列に低い値の抵抗R3を接続するものである。図7は、図6の接続における電流I3を示すものであり、このようにすることによって、図2における電流I3に表れたような高周波のリンギング電流が抑圧されていることが分かる。この高周波のリンギング電流は、整流ダイオードDo2の空乏層容量と平滑コンデンサCoの等価インダクタンス(ESL)とによって生じるものであるが、抵抗R3を2次側並列共振コンデンサC3に直列に接続することによって、いわゆる、Qダンプがなされて、このような効果が生じるものである。図7に示す波形は、抵抗R3の値として、3.3Ω(オーム)を採用する場合の例であり、この場合には電力損失が1W生じた。しかしながら、リンギング電流が発生する高周波が外部機器に与えるノイズの発生は防止することができることとなる。   FIG. 6 and FIGS. 8 to 12 show other examples of the secondary side circuit suitable in combination with the first embodiment. In FIG. 6, a low-value resistor R3 is connected in series with the secondary side parallel resonant capacitor C3. FIG. 7 shows the current I3 in the connection of FIG. 6. By doing so, it can be seen that the high-frequency ringing current as shown in the current I3 in FIG. 2 is suppressed. This high-frequency ringing current is generated by the depletion layer capacitance of the rectifier diode Do2 and the equivalent inductance (ESL) of the smoothing capacitor Co. By connecting the resistor R3 in series with the secondary parallel resonant capacitor C3, So-called Q dump is performed, and this effect is produced. The waveform shown in FIG. 7 is an example in which 3.3Ω (ohms) is adopted as the value of the resistor R3. In this case, 1 W of power loss occurs. However, it is possible to prevent the generation of noise given to the external device by the high frequency generated by the ringing current.

図8は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo1と交流的に並列にする場合である。別の観点から見ると、2次巻線N2’に直接に2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図9は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo1に直接に並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCoを介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図10は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2に直接に並列に接続する場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2に交流的に2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 8 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is AC-parallel with the rectifier diode Do1. From another viewpoint, the secondary parallel resonant capacitor C3 is directly connected in parallel to the secondary winding N2 '. FIG. 9 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is directly in parallel with the rectifier diode Do1, and from another viewpoint, the secondary winding N2 ′ is connected in an alternating manner, that is, through the smoothing capacitor Co. A secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel. FIG. 10 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is directly connected to the rectifier diode Do2 in parallel. From another viewpoint, the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to the secondary winding N2. Is connected to.

図11は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2に直接に並列に接続し、さらに、2次側並列共振コンデンサC3’を整流ダイオードDo1に直接に並列に接続する場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に交流的に2次側並列共振コンデンサC3’が並列に接続され、さらに、2次巻線N2に交流的に2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図12は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2に直接に並列に接続し、さらに、2次側並列共振コンデンサC3’を整流ダイオードDo1に交流的に並列に接続する場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に直接に2次側並列共振コンデンサC3’が並列に接続され、さらに、2次巻線N2に交流的に2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 11 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is directly connected in parallel to the rectifier diode Do2, and the secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is directly connected in parallel to the rectifier diode Do1. From the perspective, the secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is connected in parallel to the secondary winding N2 ′, and the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to the secondary winding N2. It is what is done. FIG. 12 shows a case where the secondary parallel resonant capacitor C3 is directly connected to the rectifier diode Do2 in parallel, and the secondary parallel resonant capacitor C3 ′ is connected to the rectifier diode Do1 in parallel in an alternating manner. From the viewpoint, the secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is directly connected in parallel to the secondary winding N2 ′, and the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to the secondary winding N2. It is what is done.

ここで、2次側並列共振コンデンサの接続態様が整流ダイオードに並列とされる場合の作用の説明をする。整流ダイオードのアノード(またはカソード)は、2次巻線の一方に接続され、整流ダイオードのカソード(またはアノード)は、平滑コンデンサに接続されている。また、平滑コンデンサの静電容量の値は、2次側並列共振コンデンサの静電容量の値よりも遙かに大きなものである。したがって、このような接続態様によって、2次側並列共振コンデンサは少なくとも交流的には、リーケージインダクタンスを有する2次巻線と並列に接続され、2次側並列共振回路を形成する。よって、上述した、図8ないし図12に示す2次側回路の各々は、図1に示すように、2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2と並列にする場合と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができるものである。   Here, the operation when the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor is parallel to the rectifier diode will be described. The anode (or cathode) of the rectifier diode is connected to one of the secondary windings, and the cathode (or anode) of the rectifier diode is connected to a smoothing capacitor. Further, the value of the capacitance of the smoothing capacitor is much larger than the value of the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor. Therefore, according to such a connection mode, the secondary side parallel resonant capacitor is connected in parallel with the secondary winding having a leakage inductance at least in terms of an alternating current to form a secondary side parallel resonant circuit. Therefore, each of the secondary side circuits shown in FIGS. 8 to 12 described above has the same effect as the case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is parallel to the rectifier diode Do2, as shown in FIG. Similar effects can be obtained.

すなわち、第1実施形態のスイッチング回路は、このようにして、1次巻線N1に発生するリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とによって電流共振回路が形成されるとともに、1次巻線N1のリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとによって形成される並列共振回路である1次側部分電圧共振回路を有する「複合共振形コンバータ」として1次側が構成されて、リーケージインダクタンスL2と2次側並列共振コンデンサC3とで形成される並列共振回路として2次側が構成される多重複合共振形コンバータであって、2次側並列共振回路の共振周波数fpo2は、1次側直列共振回路の共振周波数fso1の略3倍に設定されることによって構成されている。このような、第1実施形態の構成のスイッチング電源回路と、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路とを比較する場合には、以下の効果を生じるものである。   That is, in the switching circuit of the first embodiment, a current resonance circuit is formed by the leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1, and the primary winding The primary side is configured as a “composite resonance type converter” having a primary side partial voltage resonance circuit which is a parallel resonance circuit formed by the leakage inductance L1 of N1 and the primary side partial voltage resonance capacitor Cp, and the leakage inductance L2 And a secondary-side parallel resonance capacitor C3, the secondary side is a multiple composite resonance type converter configured as a parallel resonance circuit, and the resonance frequency fpo2 of the secondary-side parallel resonance circuit is a primary-side series resonance circuit. Is set to approximately three times the resonance frequency fso1. When such a switching power supply circuit having the configuration of the first embodiment is compared with the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the following effects are produced.

第1実施形態は背景技術と比較すると、2次側並列共振回路の共振周波数fpo2を、1次側直列共振回路の共振周波数fso1の略3倍に設定することによってZVS領域を拡大している。また、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路には存在しない、2次側並列共振コンデンサC3の作用によって、1次側直列共振に流れる電流I1および2次側並列共振回路に流れる電流I2が減少して無負荷から最大負荷までの負荷範囲において、電力変換効率ηAC→DCの値が向上する。第1実施形態では、無負荷時の損失である交流電力が7.5Wから6.5Wに減少している。   Compared with the background art, the first embodiment expands the ZVS region by setting the resonance frequency fpo2 of the secondary side parallel resonance circuit to approximately three times the resonance frequency fso1 of the primary side series resonance circuit. Also, as a background art, the current I1 flowing in the primary side series resonance circuit and the current I2 flowing in the secondary side parallel resonance circuit are reduced by the action of the secondary side parallel resonance capacitor C3 which does not exist in the switching power supply circuit shown in FIG. Thus, in the load range from no load to the maximum load, the value of power conversion efficiency ηAC → DC is improved. In the first embodiment, AC power that is a loss at no load is reduced from 7.5 W to 6.5 W.

また、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路におけるコンバータトランスPITの仕様は、コア材としては、EER−40、ギャップは0.8mm、1次巻線N1は20T、2次巻線N2は25T×2であるが、第1実施形態においては、コア材としては、EER−40よりもコア材の量が少ないEER−35とし、ギャップは1.6mm、1次巻線N1は30T、2次巻線N2、2次巻線N2’の各々は45Tであり小型軽量化が図れる。   Further, as a background art, the specifications of the converter transformer PIT in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 are as follows: EER-40 as a core material, gap is 0.8 mm, primary winding N1 is 20T, and secondary winding N2 is 25T. In the first embodiment, the core material is EER-35, which has a smaller amount of core material than EER-40, the gap is 1.6 mm, the primary winding N1 is 30T, and the secondary material in the first embodiment. Each of the winding N2 and the secondary winding N2 ′ is 45T and can be reduced in size and weight.

交流入力電圧VACの電圧値が100Vから85Vに低下した場合、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路においては、電力変換効率ηAC→DCの値が2%程度低下するが、第1実施形態では2次側並列共振回路に流れる電流I3を増加させることによって電力変換効率ηAC→DCの値を0.5%程度の低下に抑えることができる。   When the voltage value of the AC input voltage VAC is reduced from 100 V to 85 V, in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the value of the power conversion efficiency ηAC → DC is reduced by about 2%, but in the first embodiment, By increasing the current I3 flowing through the secondary parallel resonant circuit, the value of power conversion efficiency ηAC → DC can be suppressed to a decrease of about 0.5%.

「第2実施形態、第3実施形態」
図13、図25を参照して第2実施形態および第3実施形態のスイッチング電源回路の説明をする。これらのスイッチング電源回路は、整流平滑電圧Eiとして直流入力電圧を入力して高周波の交流電力を発生する1次側回路と、交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線N1および2次巻線N2がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスPITと、2次側回路から得られる2次側直流出力電圧Eoが定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段である制御回路1および発振・ドライブ回路2と、を備えるスイッチング電源回路である。
“Second Embodiment, Third Embodiment”
The switching power supply circuit according to the second and third embodiments will be described with reference to FIGS. These switching power supply circuits include a primary side circuit that inputs a DC input voltage as a rectified and smoothed voltage Ei to generate high-frequency AC power, a primary winding N1 for transmitting AC power to the secondary side circuit, and A converter transformer PIT formed by winding the secondary winding N2 around the core, and a constant voltage for controlling the primary side circuit so that the secondary side DC output voltage Eo obtained from the secondary side circuit becomes a constant voltage. A switching power supply circuit including a control circuit 1 and an oscillation / drive circuit 2 as control means.

そして、1次側回路は、定電圧制御手段によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2を備えて形成されるスイッチング手段と、コンバータトランスPITの1次巻線N1に生じる漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL1と、1次巻線N1に直列接続される1次側直列共振コンデンサC1のキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備する。ここで、1次側直列共振周波数が支配されるとは、リーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とが共振周波数fso1を定める主要因となることを言うものである。   The primary side circuit includes a switching means formed by including a switching element Q1 and a switching element Q2 whose switching frequency is controlled by the constant voltage control means, and a leakage inductance component generated in the primary winding N1 of the converter transformer PIT. The primary side series resonance frequency is controlled by the leakage inductance L1 and the capacitance of the primary side series resonance capacitor C1 connected in series to the primary winding N1, and the operation of the switching means is controlled by current. A primary-side series resonance circuit having a resonance type. Here, the fact that the primary side series resonance frequency is dominated means that the leakage inductance L1 and the primary side series resonance capacitor C1 are the main factors that determine the resonance frequency fso1.

また、2次側回路は、倍電圧整流回路として構成される2次側直流出力電圧生成手段を具備している。2次側直流出力電圧生成手段は、第2実施形態では、2次巻線N2および2次巻線N2’の接続点である中間タップを有して倍電圧全波整流回路として構成され、第3実施形態では、2次巻線N2のみを有して倍電圧半波整流回路として構成されるものである。そして、2次巻線に直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備するものである。また、別の観点から2次側並列共振コンデンサの接続態様を見ると、倍電圧全波整流回路または倍電圧半波整流回路を構成する整流ダイオードのいずれかに2次側並列共振コンデンサC3を交流的にまたは直接に並列に接続して、コンバータトランスPITの2次巻線N2の漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL2または2次巻線N2’の漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路を具備すると見ることができるものである。   The secondary side circuit includes secondary side DC output voltage generation means configured as a voltage doubler rectifier circuit. In the second embodiment, the secondary-side DC output voltage generating means is configured as a voltage doubler full-wave rectifier circuit having an intermediate tap that is a connection point between the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′. In the third embodiment, only a secondary winding N2 is provided and configured as a voltage doubler half-wave rectifier circuit. And a secondary parallel resonant circuit formed such that the secondary parallel resonant frequency is dominated by a secondary parallel resonant capacitor connected directly or alternatingly to the secondary winding. It is. Further, when the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor is viewed from another viewpoint, the secondary side parallel resonant capacitor C3 is AC connected to either the voltage doubler full wave rectifier circuit or the voltage doubler half wave rectifier circuit. The leakage inductance L2 that is the leakage inductance component of the secondary winding N2 of the converter transformer PIT or the leakage inductance L2 ′ that is the leakage inductance component of the secondary winding N2 ′ and the secondary side It can be seen that a secondary side parallel resonance circuit formed so that the secondary side parallel resonance frequency is dominated by the capacitance of the parallel resonance capacitor C3 is provided.

ここで、2次側並列共振周波数が支配されるとは、リーケージインダクタンスL2または/およびリーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3とが共振周波数fpo2を定める主要因となることを言うものである。   Here, the fact that the secondary side parallel resonance frequency is dominant means that the leakage inductance L2 and / or the leakage inductance L2 ′ and the secondary side parallel resonance capacitor C3 are the main factors that determine the resonance frequency fpo2. is there.

そして、2次側並列共振周波数(fpo2)は1次側直列共振周波数(fso1)の略2倍となるように設定されることを特徴とするものである。ここで、略2倍とは2割の誤差範囲も含むものである。以下、より詳細に第2実施形態および第3実施形態について説明をする。   The secondary parallel resonance frequency (fpo2) is set to be approximately twice the primary side series resonance frequency (fso1). Here, “substantially double” includes an error range of 20%. Hereinafter, the second embodiment and the third embodiment will be described in more detail.

「第2実施形態」
図13は、第2実施形態のスイッチング電源回路の構成を示す図である。この図に示す電源回路は、図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路と同様に、1次側の基本構成として、ハーフブリッジ結合方式による他励式の電流共振形コンバータに対して部分電圧共振回路の組み合わせを有し、2次側には並列共振回路を有する構成を採用するものである。それに加えて、2次側に直列共振回路をさらに有するものである。また、この第2実施形態の電源回路は、100V系(交流入力電圧VACの値が100V付近とする電圧系統)と200V系(交流入力電圧VACの値が200V付近とする電圧系統)の何れの商用交流電源入力にも対応して動作する、いわゆるワイドレンジ対応としての構成を採る。また、対応負荷電力としては、例えば、負荷電力Po=200W程度からPo=0W(無負荷)までの変動範囲に対応する。
“Second Embodiment”
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a switching power supply circuit according to the second embodiment. As in the switching power supply circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, the power supply circuit shown in FIG. A configuration having a combination of circuits and a parallel resonance circuit on the secondary side is adopted. In addition, a series resonance circuit is further provided on the secondary side. In addition, the power supply circuit of the second embodiment includes either a 100V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 100V) or a 200V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 200V). A so-called wide-range configuration that operates in response to commercial AC power input is adopted. Moreover, as corresponding load electric power, for example, it corresponds to the fluctuation range from about load electric power Po = 200W to Po = 0W (no load).

以下の第2実施形態の説明において、図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路におけると同一部分については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。   In the following description of the second embodiment, the same parts as those in the switching power supply circuit of the first embodiment shown in FIG.

まず、1次側部分に関しては、第1実施形態と基本的に同一の構成を採用し、その作用、効果も同様である。第2実施形態における1次側の各部の具体的な常数の値は、以下のように定めた。コンバータトランスPITのコア材としては、EER−35とした。また、ギャップ1mm〜2mmの範囲で0.7〜0.8程度の範囲の結合係数kの値を得ることができるが、結合係数kの値としては0.7とし、ギャップとしては1.6mmとした。また、1次巻線N1の巻数は25Tとし、1次側直列共振コンデンサC1の容量は0.1μFとし、1次側部分電圧共振コンデンサCpの値は680pFとした。このときの1次側直列共振回路の共振周波数fso1は51.7kHz(キロ・ヘルツ)であった。   First, regarding the primary side portion, basically the same configuration as that of the first embodiment is adopted, and the operation and effect thereof are also the same. The specific constant value of each part on the primary side in the second embodiment was determined as follows. The core material of the converter transformer PIT was EER-35. In addition, a value of the coupling coefficient k in the range of about 0.7 to 0.8 can be obtained in the range of the gap of 1 mm to 2 mm, but the value of the coupling coefficient k is 0.7 and the gap is 1.6 mm. It was. The number of turns of the primary winding N1 was 25T, the capacitance of the primary side series resonant capacitor C1 was 0.1 μF, and the value of the primary side partial voltage resonant capacitor Cp was 680 pF. The resonance frequency fso1 of the primary side series resonance circuit at this time was 51.7 kHz (kilohertz).

次に、第2実施形態のスイッチング電源回路の2次側について説明をする。コンバータトランスPITの2次側は、2次巻線N2および2次巻線N2と同一の巻数の2次巻線N2’を有しており、2次巻線N2および2次巻線N2’の接続点は中間タップとされている。すなわち、中間タップを基準とする2次巻線N2の一端(中間タップ側ではない点)の電圧と、中間タップを基準とする2次巻線N2’の一端(中間タップ側ではない点)の電圧とは位相が180°異なったものとなっている。また、2次側並列共振コンデンサC3が整流ダイオードDo2の両端に接続されている。また、中間タップには平滑コンデンサCo1が接続され、平滑コンデンサCo1の他端は2次側の接地点に接続されている。2次巻線N2には整流ダイオードDo4のカソードが接続され、2次巻線N2’には整流ダイオードDo2のカソードが接続されている。整流ダイオードDo4のアノードおよび整流ダイオードDo2のアノードのいずれも接地されている。また、2次巻線N2には整流ダイオードDo3のアノードが接続され、2次巻線N2’には整流ダイオードDo1のアノードが接続されている。整流ダイオードDo3のカソードおよび整流ダイオードDo1のカソードのいずれも平滑コンデンサCo2に接続されて2次側直流出力電圧Eoを得るようになされている。そして、この中間タップに接続される平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3が2次巻線N2’に接続され、コンバータトランスPITの2次巻線N2’の漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路を具備する。   Next, the secondary side of the switching power supply circuit according to the second embodiment will be described. The secondary side of the converter transformer PIT has a secondary winding N2 'having the same number of turns as the secondary winding N2 and the secondary winding N2, and the secondary winding N2 and the secondary winding N2' The connection point is an intermediate tap. That is, the voltage at one end of the secondary winding N2 with respect to the intermediate tap (a point not on the intermediate tap side) and the end of the secondary winding N2 ′ with the intermediate tap as a reference (a point not on the intermediate tap side) The phase differs from the voltage by 180 °. A secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected to both ends of the rectifier diode Do2. Further, the smoothing capacitor Co1 is connected to the intermediate tap, and the other end of the smoothing capacitor Co1 is connected to the secondary ground point. The secondary winding N2 is connected to the cathode of the rectifier diode Do4, and the secondary winding N2 'is connected to the cathode of the rectifier diode Do2. Both the anode of the rectifier diode Do4 and the anode of the rectifier diode Do2 are grounded. The anode of the rectifier diode Do3 is connected to the secondary winding N2, and the anode of the rectifier diode Do1 is connected to the secondary winding N2 '. Both the cathode of the rectifier diode Do3 and the cathode of the rectifier diode Do1 are connected to the smoothing capacitor Co2 so as to obtain the secondary side DC output voltage Eo. The secondary parallel resonant capacitor C3 is connected to the secondary winding N2 ′ via the smoothing capacitor Co1 connected to the intermediate tap, and leakage is a leakage inductance component of the secondary winding N2 ′ of the converter transformer PIT. A secondary side parallel resonance circuit is formed so that the secondary side parallel resonance frequency is dominated by the inductance L2 ′ and the capacitance of the secondary side parallel resonance capacitor C3.

また、別の観点から2次側並列共振コンデンサC3の接続態様を見る場合には、倍電圧全波整流回路を構成する一の整流ダイオードDo2に2次側並列共振コンデンサC3を並列に接続して、コンバータトランスPITの2次巻線N2’の漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3のキャパシタンスとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路を具備するものと見ることもできるものである。   Further, when the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor C3 is viewed from another viewpoint, the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to one rectifier diode Do2 constituting the voltage doubler full wave rectifier circuit. 2 formed so that the secondary parallel resonant frequency is dominated by the leakage inductance L2 ′, which is the leakage inductance component of the secondary winding N2 ′ of the converter transformer PIT, and the capacitance of the secondary parallel resonant capacitor C3. It can also be regarded as having a secondary parallel resonant circuit.

このような、2次側の接続の態様によって、2次巻線N2に流れる電流I2は、2次側並列共振コンデンサC3に流れる電流I3と2次側直列共振コンデンサC2を介してブリッジ整流回路Doを経て負荷側に流れる電流I4との和の電流であり、2次巻線の一端の電圧を電圧V2(図13を参照)とする場合に、電圧V2の正負に応じて、以下のように流れる。   According to such a connection mode on the secondary side, the current I2 flowing through the secondary winding N2 is changed to the bridge rectifier circuit Do via the current I3 flowing through the secondary parallel resonant capacitor C3 and the secondary series resonant capacitor C2. When the voltage at one end of the secondary winding is set to voltage V2 (see FIG. 13), depending on whether the voltage V2 is positive or negative, as follows: Flowing.

電圧V2が正である場合には、電流I2および電流I4は2次巻線N2’の一端から、整流ダイオードDo1、平滑コンデンサCo2、整流ダイオードDo4、2次巻線N2の一端、2次巻線N2’の他端の順に流れ、同時に、電流I3は2次巻線N2’の一端から、2次側並列共振コンデンサC3、平滑コンデンサCo1、2次巻線N2’の他端の順に流れる。   When the voltage V2 is positive, the currents I2 and I4 are supplied from one end of the secondary winding N2 ′ to the rectifier diode Do1, the smoothing capacitor Co2, the rectifier diode Do4, one end of the secondary winding N2, and the secondary winding. At the same time, the current I3 flows from one end of the secondary winding N2 ′ to the other end of the secondary parallel resonance capacitor C3, the smoothing capacitor Co1, and the secondary winding N2 ′.

一方、電圧V2が負である場合には、電流I2および電流I4は2次巻線N2の一端から、整流ダイオードDo3、平滑コンデンサCo2、整流ダイオードDo2、2次巻線N2’の一端、2次巻線N2の他端の順に流れ、同時に、電流I3は2次巻線N2’の一端から、2次側並列共振コンデンサC3、平滑コンデンサCo1、2次巻線N2’の他端の順に流れる。   On the other hand, when the voltage V2 is negative, the current I2 and the current I4 are supplied from one end of the secondary winding N2 to one end of the rectifier diode Do3, the smoothing capacitor Co2, the rectifier diode Do2, and the secondary winding N2 ′ At the same time, the current I3 flows from one end of the secondary winding N2 ′ to the other end of the secondary parallel resonant capacitor C3, the smoothing capacitor Co1, and the secondary winding N2 ′.

ここで、2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値と平滑コンデンサCoの静電容量の値は、Co1、Co2>>C3(平滑コンデンサCo1の静電容量の値および平滑コンデンサCo2の静電容量の値が、2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値よりも非常に大なるもの)として定められている。そのために、2次巻線N2に発生するリーケージインダクタンスL2または2次巻線N2’に発生するリーケージインダクタンスL2’と2次側並列共振コンデンサC3の静電容量によって、2次側電圧共振回路の共振周波数fpo2が略定まるようにして形成される。ここで、共振周波数fpo2の値は共振周波数fso1の略2倍となるように設定され、共振周波数fpo2の値は135.2kHzに設定している。ここで、2次巻線N2の巻数および2次巻線N2’の巻数は各々18T、2次側並列共振コンデンサC3の値は0.033μFとしている。   Here, the capacitance value of the secondary side parallel resonant capacitor C3 and the capacitance value of the smoothing capacitor Co are Co1, Co2 >> C3 (the capacitance value of the smoothing capacitor Co1 and the static capacitance of the smoothing capacitor Co2). The capacitance value is determined to be much larger than the capacitance value of the secondary parallel resonant capacitor C3). Therefore, the resonance of the secondary side voltage resonance circuit is caused by the leakage inductance L2 generated in the secondary winding N2 or the leakage inductance L2 ′ generated in the secondary winding N2 ′ and the electrostatic capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C3. The frequency fpo2 is formed so as to be substantially determined. Here, the value of the resonance frequency fpo2 is set to be approximately twice the resonance frequency fso1, and the value of the resonance frequency fpo2 is set to 135.2 kHz. Here, the number of turns of the secondary winding N2 and the number of turns of the secondary winding N2 'are each 18T, and the value of the secondary side parallel resonant capacitor C3 is 0.033 μF.

そして、上述したように共振周波数fpo2の値を共振周波数fso1の略2倍以上となるように設定する場合には、広範囲な負荷電力の範囲でZVS動作をおこなう。また、2次側共振電流である電流I3は整流ダイオードDo1あるいは整流ダイオードDo2が導通し、平滑コンデンサCo2に向かって電流が流れる期間には電流が流れることはなく、負荷電力Poの減少に伴って電流I4の値は低下し、同時に電流I3の値も低下して、軽負荷時の効率は向上するものとなる。また、最大負荷時においては、電流I3が2次側並列共振コンデンサC3に流れる時間が短縮されるために、背景技術に示すスイッチング電源回路に較べて電力変換効率ηAC→DCの値が良好なものとなる。   As described above, when the value of the resonance frequency fpo2 is set to be approximately twice or more the resonance frequency fso1, the ZVS operation is performed in a wide range of load power. Further, the current I3 that is the secondary side resonance current does not flow during the period in which the rectifier diode Do1 or the rectifier diode Do2 conducts and the current flows toward the smoothing capacitor Co2, and the load power Po decreases. The value of the current I4 decreases, and at the same time, the value of the current I3 also decreases, and the efficiency at light load is improved. In addition, since the time during which the current I3 flows through the secondary parallel resonant capacitor C3 is shortened at the maximum load, the power conversion efficiency ηAC → DC has a better value than the switching power supply circuit shown in the background art. It becomes.

なお、上述したように、共振周波数fpo2の値を共振周波数fso1の略2倍以上となるように各々の共振周波数が設定される1次側直列共振回路、2次側並列共振回路に加えて、共振周波数fpo1を有する1次側部分電圧共振回路を設け、共振周波数fso1<共振周波数fpo1と設定することによってスイッチング素子における損失を減少させ、さらに、良好なる特性を得ている。   In addition, as described above, in addition to the primary side series resonance circuit and the secondary side parallel resonance circuit in which each resonance frequency is set so that the value of the resonance frequency fpo2 is approximately twice or more than the resonance frequency fso1, By providing a primary side partial voltage resonance circuit having a resonance frequency fpo1 and setting the resonance frequency fso1 <resonance frequency fpo1, loss in the switching element is reduced, and further excellent characteristics are obtained.

制御回路1、発振・ドライブ回路2の構成およびその作用については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。   Since the configuration and operation of the control circuit 1 and the oscillation / drive circuit 2 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.

図14、図15は、図13に示した電源回路の各部の動作波形を示している。これらの図において、図14では、負荷電力Po=200W(最大負荷電力)時の動作波形を示し、図15では、負荷電力Po=0W(無負荷電力)時の動作波形を示している。なお、これらの図では、交流入力電圧VAC=100Vで一定とした場合の実験結果を示している。   14 and 15 show operation waveforms of each part of the power supply circuit shown in FIG. In these drawings, FIG. 14 shows an operation waveform when the load power Po = 200 W (maximum load power), and FIG. 15 shows an operation waveform when the load power Po = 0 W (no load power). In these figures, experimental results are shown when the AC input voltage VAC = 100 V is constant.

これら図14、図15において、電圧V1は、スイッチング素子Q2の両端電圧であり、スイッチング素子Q2のオン/オフタイミングを示すものとなる。つまり、電圧V1が0レベルとなる期間には、図示するスイッチング素子Q2の電流IQ2が流れ、この期間はスイッチング素子Q2がオンする。また、電圧V1が図示するように整流平滑電圧Eiのレベルでクランプされる期間には、電流IQ2が0レベルとなり、この期間はスイッチング素子Q2がオフすることがわかる。また、図示はしないが一方のスイッチング素子Q1の両端電圧としては、電圧V1の位相を180度シフトした波形として得られる。同様に、スイッチング素子Q1の電流としても、電流IQ2の位相を180度シフトした波形が得られる。つまり、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2は交互にオン/オフするようにされている。   14 and 15, the voltage V1 is a voltage across the switching element Q2, and indicates the on / off timing of the switching element Q2. That is, the current IQ2 of the illustrated switching element Q2 flows during the period in which the voltage V1 is 0 level, and the switching element Q2 is turned on during this period. Further, it can be seen that the current IQ2 becomes 0 level during the period in which the voltage V1 is clamped at the level of the rectified and smoothed voltage Ei as shown, and the switching element Q2 is turned off during this period. Although not shown, the voltage across one switching element Q1 is obtained as a waveform obtained by shifting the phase of the voltage V1 by 180 degrees. Similarly, a waveform obtained by shifting the phase of the current IQ2 by 180 degrees is obtained as the current of the switching element Q1. That is, the switching element Q1 and the switching element Q2 are alternately turned on / off.

これら図14、図15において、電流I1は、1次側直列共振回路を流れる共振電流であり、略、スイッチング素子Q1の電流と電流IQ2との波形が合成された、図のような波形となるものである。   14 and 15, the current I1 is a resonance current that flows through the primary side series resonance circuit, and is substantially the waveform as shown in the figure, in which the waveforms of the current of the switching element Q1 and the current IQ2 are combined. Is.

図14と図15とに示した電圧V1、電流IQ2の波形を相互に比較した場合には、図14に示すこれらの波形の周期に対して図15に示すこれらの波形の周期のほうが短くなっている。このことは、重負荷から軽負荷の傾向となるのに従って、スイッチング周波数が高くなるように制御されていることを示している。すなわち、安定化制御として、重負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが低下する場合には、スイッチング周波数を低くし、また軽負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが上昇する場合にはスイッチング周波数を高くするように制御が行われていることを示している。そして、重負荷の条件となりスイッチング周波数が低く制御される場合は、図14に示されるように電流IQ2のピークレベルは4.6A(アンペア)となる。一方、軽負荷の条件となりスイッチング周波数が高くなるように制御される場合では、電流IQ2のピークレベルは1Aとなるが、このときの電流IQ2の波形と電圧V1の波形とを比較すると、両者の位相は90°異なっており、電力の損失が生じていないことが分かる。   When the waveforms of the voltage V1 and the current IQ2 shown in FIGS. 14 and 15 are compared with each other, the period of these waveforms shown in FIG. 15 is shorter than the period of these waveforms shown in FIG. ing. This indicates that the switching frequency is controlled to be higher as the trend is from heavy load to light load. That is, as stabilization control, when the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to a heavy load, the switching frequency is lowered, and the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to a light load. When it rises, it indicates that the control is performed so as to increase the switching frequency. When the switching frequency is controlled to be low under heavy load conditions, the peak level of the current IQ2 is 4.6 A (ampere) as shown in FIG. On the other hand, when the switching is performed so that the switching frequency becomes high under light load conditions, the peak level of the current IQ2 is 1A. When the waveform of the current IQ2 and the waveform of the voltage V1 at this time are compared, It can be seen that the phases are different by 90 ° and no power loss occurs.

1次側直列共振電流が流れることにより、コンバータトランスPITの2次巻線N2には、図示する電圧V2が励起される。この電圧V2の正負のピークレベルの2倍の値と等しいものとして2次側直流出力電圧Eoのレベルが得られる。これら図14、図15に示すように、電流I2、電流I3および電流I4は、電圧V2の正負に応じて正負に流れる。負荷電力Po=0W時においては、電流I4の値は零となっている。   When the primary series resonance current flows, the illustrated voltage V2 is excited in the secondary winding N2 of the converter transformer PIT. The level of the secondary side DC output voltage Eo is obtained as being equal to twice the positive / negative peak level of the voltage V2. As shown in FIGS. 14 and 15, the current I2, the current I3, and the current I4 flow positively and negatively according to whether the voltage V2 is positive or negative. When the load power Po = 0W, the value of the current I4 is zero.

図16は、図13に示す第2実施形態のスイッチング電源回路の、負荷電力Poを横軸にして、負荷電力Poの値が0Wから200Wまでの範囲における、スイッチング周波数fs、電力変換効率ηAC→DCの値を示している。ここで、一点鎖線は、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路の交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の特性を示すものであり、実線は交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の特性を示し、破線は交流入力電圧VAC=230Vにおける各々の特性を示すものである。図に示されるがごとく、以下の特性を有している。交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は91.9%である。また、交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は64.9kHzから83.2kHzである。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は92.5%である。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は134.5kHzから153.8kHzである。   FIG. 16 shows the switching frequency fs and the power conversion efficiency ηAC in the range of the load power Po from 0 W to 200 W with the load power Po as the horizontal axis of the switching power supply circuit of the second embodiment shown in FIG. The value of DC is shown. Here, the alternate long and short dash line indicates each characteristic at the AC input voltage VAC = 100 V of the switching power supply circuit shown as the background art in FIG. 34, and the solid line indicates each characteristic at the AC input voltage VAC = 100 V. Indicates respective characteristics at an AC input voltage VAC = 230V. As shown in the figure, it has the following characteristics. The value of power conversion efficiency ηAC → DC at the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W is 91.9%. In addition, the value of the switching frequency fs in the range of the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 64.9 kHz to 83.2 kHz. Further, the value of power conversion efficiency ηAC → DC at the AC input voltage VAC = 230 V and the load power Po = 200 W is 92.5%. Further, the value of the switching frequency fs in the range from the AC input voltage VAC = 230 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 134.5 kHz to 153.8 kHz.

すなわち、スイッチング周波数fsに関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるものよりもその可変範囲は狭く、そして、電力変換効率ηAC→DCの値に関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるよりも負荷電力Poの0Wから200Wまでの全範囲でより良好なものとなっている。   That is, the switching frequency fs has a narrower variable range than that in the switching power supply circuit shown as the background art in FIG. 34, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC is the switching power supply shown as the background art in FIG. It is better in the entire range from 0 W to 200 W of load power Po than in the circuit.

図17は、交流入力電圧VAC=80Vから交流入力電圧VAC=260Vの範囲におけるスイッチング周波数fsおよび電力変換効率ηAC→DCの値を示している。このように広範囲な交流入力電圧VACに対して、スイッチング周波数fsの範囲は、十分に狭く、電力変換効率ηAC→DCの値は良好なものとなりワイドレンジ化が図られる。   FIG. 17 shows values of the switching frequency fs and the power conversion efficiency ηAC → DC in the range of the AC input voltage VAC = 80V to the AC input voltage VAC = 260V. Thus, for a wide range of AC input voltage VAC, the range of switching frequency fs is sufficiently narrow, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC becomes good, thereby achieving a wide range.

図18および図20ないし図25に第2実施形態と組み合わせて好適なる2次側回路の他の例を示す。図18は、2次側並列共振コンデンサC3に直列に低い値の抵抗R3を接続するものである。図19は、図18の接続における電流I3を示すものであり、このようにすることによって、図14における電流I3に表れたような高周波のリンギング電流が抑圧されていることが分かる。この高周波のリンギング電流は、整流ダイオードの空乏層容量と平滑コンデンサの等価インダクタンス(ESL)とによって生じるものであるが、抵抗R3を2次側並列共振コンデンサC3に直列に接続することによって、いわゆる、Qダンプがなされて、このような効果が生じるものである。図19に示す波形は、抵抗R3の値として、0.47Ω(オーム)を採用する場合の例であり、この場合には電力損失が1W生じた。しかしながら、リンギング電流が発生する高周波が外部機器に与えるノイズの発生は防止することができることとなる。   FIG. 18 and FIGS. 20 to 25 show other examples of the secondary circuit suitable in combination with the second embodiment. FIG. 18 shows a case where a low-value resistor R3 is connected in series to the secondary side parallel resonant capacitor C3. FIG. 19 shows the current I3 in the connection of FIG. 18. By doing so, it can be seen that the high-frequency ringing current shown in the current I3 in FIG. 14 is suppressed. This high-frequency ringing current is generated by the depletion layer capacitance of the rectifier diode and the equivalent inductance (ESL) of the smoothing capacitor. By connecting the resistor R3 in series with the secondary side parallel resonant capacitor C3, so-called A Q dump is made and this effect is produced. The waveform shown in FIG. 19 is an example in which 0.47Ω (ohms) is adopted as the value of the resistor R3. In this case, 1 W of power loss occurs. However, it is possible to prevent the generation of noise given to the external device by the high frequency generated by the ringing current.

図20は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo1と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1および平滑コンデンサCo2を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図21は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo4と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 20 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is arranged in parallel with the rectifier diode Do1, and from another viewpoint, the secondary winding N2 ′ is connected in an alternating manner, that is, the smoothing capacitor Co1 and the smoothing capacitor Co2 are connected. The secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel. FIG. 21 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is placed in parallel with the rectifier diode Do4. From another viewpoint, the secondary winding N2 is connected to the secondary side through the smoothing capacitor Co1 in an alternating manner. A parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel.

図22は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo3と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1および平滑コンデンサCo2を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図23は2次側並列共振コンデンサC3’を整流ダイオードDo2と並列にするとともに2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo3と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3’が並列に接続され、さらに、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1および平滑コンデンサCo2を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 22 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is in parallel with the rectifier diode Do3. From another viewpoint, the secondary winding N2 is connected to the secondary winding N2 in an alternating manner, that is, through the smoothing capacitor Co1 and the smoothing capacitor Co2. The secondary parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel. FIG. 23 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is placed in parallel with the rectifier diode Do2 and the secondary side parallel resonant capacitor C3 is placed in parallel with the rectifier diode Do3. From another viewpoint, the secondary winding A secondary parallel resonant capacitor C3 ′ is connected to N2 ′ in an alternating manner, that is, through a smoothing capacitor Co1, and is further connected to the secondary winding N2 in an alternating manner, that is, the smoothing capacitor Co1 and the smoothing capacitor Co2. The secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel via

図24は2次側並列共振コンデンサC3’を整流ダイオードDo1と並列にするとともに2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo4と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2’に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1および平滑コンデンサCo2を介して2次側並列共振コンデンサC3’が並列に接続され、さらに、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 24 shows a case where the secondary parallel resonant capacitor C3 ′ is in parallel with the rectifier diode Do1 and the secondary parallel resonant capacitor C3 is in parallel with the rectifier diode Do4. From another viewpoint, the secondary winding A secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is connected in parallel to N2 ′ via a smoothing capacitor Co1 and a smoothing capacitor Co2, and further connected to the secondary winding N2 in an AC manner, ie, a smoothing capacitor Co1. The secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel via

ここで、2次側並列共振コンデンサの接続態様が整流ダイオードに並列とされる場合の作用の説明をする。整流ダイオードのアノード(またはカソード)は、2次巻線の一方に接続され、整流ダイオードのカソード(またはアノード)は、平滑コンデンサに接続されている。また、平滑コンデンサの静電容量の値は、2次側並列共振コンデンサの静電容量の値よりも遙かに大きなものである。したがって、このような接続態様によって、2次側並列共振コンデンサは少なくとも交流的には、リーケージインダクタンスを有する2次巻線と並列に接続され、2次側並列共振回路を形成する。よって、上述した、図20ないし図24に示す各々において、図13に示すように、2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2と並列にする場合と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができるものである。   Here, the operation when the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor is parallel to the rectifier diode will be described. The anode (or cathode) of the rectifier diode is connected to one of the secondary windings, and the cathode (or anode) of the rectifier diode is connected to a smoothing capacitor. Further, the value of the capacitance of the smoothing capacitor is much larger than the value of the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor. Therefore, according to such a connection mode, the secondary side parallel resonant capacitor is connected in parallel with the secondary winding having the leakage inductance at least in terms of an alternating current to form a secondary side parallel resonant circuit. Therefore, in each of the above-described FIGS. 20 to 24, as shown in FIG. 13, the same effect is obtained as in the case where the secondary parallel resonant capacitor C3 is paralleled with the rectifier diode Do2, and the same effect is obtained. It is something that can be done.

すなわち、第2実施形態のスイッチング回路は、このようにして、1次巻線N1に発生するリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とによって電流共振回路が形成されるとともに、1次巻線N1のリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとによって形成される並列共振回路である1次側部分電圧共振回路を有する「複合共振形コンバータ」として1次側が構成されて、リーケージインダクタンスL2と2次側並列共振コンデンサC3とで形成される並列共振回路を有して2次側が構成される多重複合共振形コンバータであって、2次側並列共振回路の共振周波数fpo2の値は1次側直列共振回路の共振周波数fso1の2倍以上と設定されることによって構成されている。このような、第2実施形態の構成のスイッチング電源回路と、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路とを比較する場合には、以下の効果を生じるものである。   That is, in the switching circuit of the second embodiment, a current resonance circuit is formed by the leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1, and the primary winding. The primary side is configured as a “composite resonance type converter” having a primary side partial voltage resonance circuit which is a parallel resonance circuit formed by the leakage inductance L1 of N1 and the primary side partial voltage resonance capacitor Cp, and the leakage inductance L2 And a secondary-side parallel resonant capacitor C3, the secondary side is a multiple composite resonance type converter having a secondary resonance circuit, and the value of the resonance frequency fpo2 of the secondary side parallel resonance circuit is the primary The resonance frequency fso1 of the side series resonance circuit is set to be twice or more. When such a switching power supply circuit having the configuration of the second embodiment is compared with the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the following effects are produced.

背景技術として図34に示すスイッチング電源回路には存在しない、2次側並列共振コンデンサC3の作用によって、1次側直列共振に流れる電流I1および2次側並列共振回路に流れる電流I2が減少して無負荷から最大負荷までの負荷範囲において、電力変換効率ηAC→DCの値が向上する。第2実施形態では、無負荷時の損失である交流電力が7.5Wから4.2Wに減少している。   As the background art, the current I1 flowing in the primary side series resonance circuit and the current I2 flowing in the secondary side parallel resonance circuit are reduced by the action of the secondary side parallel resonance capacitor C3 which does not exist in the switching power supply circuit shown in FIG. In the load range from no load to the maximum load, the value of power conversion efficiency ηAC → DC is improved. In the second embodiment, the AC power, which is a loss at no load, is reduced from 7.5 W to 4.2 W.

また、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路におけるコンバータトランスPITの仕様は、コア材としては、EER−40、ギャップは0.8mm、1次巻線N1は20T、2次巻線N2は25T×2であるが、第1実施形態においては、コア材としては、EER−35、ギャップは1.6mm、1次巻線N1は25T、2次巻線N2および2次巻線N2’は22Tであり小型軽量化が図れる。   Further, as a background art, the specifications of the converter transformer PIT in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 are as follows: EER-40 as a core material, gap is 0.8 mm, primary winding N1 is 20T, and secondary winding N2 is 25T. In the first embodiment, the core material is EER-35, the gap is 1.6 mm, the primary winding N1 is 25T, the secondary winding N2 and the secondary winding N2 ′ are 22T. Therefore, the size and weight can be reduced.

交流入力電圧VACの電圧値が100Vから85Vに低下した場合、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路においては、電力変換効率ηAC→DCの値が2%程度低下するが、第2実施形態では2次側並列共振回路に流れる電流I3を増加させることによって電力変換効率ηAC→DCの値を0.5%程度の低下に抑えることができる。   When the voltage value of the AC input voltage VAC is reduced from 100 V to 85 V, in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the value of the power conversion efficiency ηAC → DC is reduced by about 2%, but in the second embodiment, By increasing the current I3 flowing through the secondary parallel resonant circuit, the value of power conversion efficiency ηAC → DC can be suppressed to a decrease of about 0.5%.

「第3実施形態」
図25は、第3実施形態のスイッチング電源回路の構成を示す図である。この図に示す電源回路は、図13に示す第2実施形態のスイッチング電源回路と同様に、1次側の基本構成として、ハーフブリッジ結合方式による他励式の電流共振形コンバータに対して部分電圧共振回路の組み合わせを有し、2次側には、倍電圧整流回路、2次側並列共振回路を有するものである。また、この第3実施形態の電源回路は、100V系(交流入力電圧VACの値が100V付近とする電圧系統)と200V系(交流入力電圧VACの値が200V付近とする電圧系統)の何れの商用交流電源入力にも対応して動作する、いわゆるワイドレンジ対応としての構成を採り、対応負荷電力としては、例えば、負荷電力Po=200W程度からPo=0W(無負荷)までの変動範囲に対応する点においては第2実施形態と同様である。しかしながら、第3実施形態と第2実施形態との差異は、第2実施形態では、倍電圧全波整流回路としたのに対して第3実施形態では、2次側の整流回路を倍電圧半波整流回路として形成した点で差異を有するものである。
“Third Embodiment”
FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration of a switching power supply circuit according to the third embodiment. As in the switching power supply circuit of the second embodiment shown in FIG. 13, the power supply circuit shown in this figure has partial voltage resonance as compared with a separately excited type current resonance type converter using a half-bridge coupling system as a basic configuration on the primary side. A combination of circuits is provided, and a secondary voltage rectifier circuit and a secondary side parallel resonant circuit are provided on the secondary side. In addition, the power supply circuit of the third embodiment includes either a 100V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 100V) or a 200V system (a voltage system in which the value of the AC input voltage VAC is around 200V). It adopts a configuration for so-called wide-range operation that operates in response to commercial AC power supply input, and the corresponding load power corresponds to, for example, a fluctuation range from about load power Po = 200 W to Po = 0 W (no load). This is the same as in the second embodiment. However, the difference between the third embodiment and the second embodiment is that in the second embodiment, a voltage doubler full-wave rectifier circuit is used, whereas in the third embodiment, the secondary side rectifier circuit is replaced with a voltage doubler half. This is different in that it is formed as a wave rectifier circuit.

そして、2次巻線N2の各々の端子には、平滑コンデンサCo2と2次側並列共振コンデンサC3との直列接続回路が接続される。また、別の観点から2次側並列共振コンデンサC3の接続態様を見る場合には、倍電圧半波整流回路を構成する一の整流ダイオードDo2に2次側並列共振コンデンサC3を並列に接続して、平滑コンデンサCo2を介してコンバータトランスPITの2次巻線N2’の漏洩インダクタンス成分であるリーケージインダクタンスL2’に並列に接続して形成される2次側並列共振回路を具備するものと見ることもできるものである。   A series connection circuit of a smoothing capacitor Co2 and a secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected to each terminal of the secondary winding N2. Further, when looking at the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor C3 from another viewpoint, the secondary side parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to one rectifier diode Do2 constituting the voltage doubler half-wave rectifier circuit. The secondary side parallel resonant circuit formed in parallel with the leakage inductance L2 ′ that is the leakage inductance component of the secondary winding N2 ′ of the converter transformer PIT via the smoothing capacitor Co2 may be considered. It can be done.

以下の第3実施形態の説明において、図1に示す第1実施形態のスイッチング電源回路または図13に示す第2実施形態のスイッチング電源回路におけると同一部分については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。   In the following description of the third embodiment, the same parts as those in the switching power supply circuit according to the first embodiment shown in FIG. 1 or the switching power supply circuit according to the second embodiment shown in FIG. May be omitted.

まず、1次側部分に関しては、第1実施形態および第2実施形態におけると基本的に同一の構成を採用し、その作用、効果も同様である。第3実施形態における1次側の各部の具体的な常数の値は、以下のように定めた。コンバータトランスPITのコア材としては、EER−35とした。ギャップ1mm〜2mmの範囲で0.7〜0.8程度の範囲の結合係数kの値を得ることができるが、結合係数kの値としては0.7とし、ギャップとしては1.6mmとした。また、1次巻線N1の巻数は25Tとし、1次側直列共振コンデンサC1の容量は0.082μFとし、1次側部分電圧共振コンデンサCpの値は680pFとした。このときの1次側直列共振回路の共振周波数fso1は57.0kHz(キロ・ヘルツ)であった。   First, regarding the primary side portion, basically the same configuration as in the first embodiment and the second embodiment is adopted, and the operation and effect thereof are also the same. The specific constant value of each part on the primary side in the third embodiment was determined as follows. The core material of the converter transformer PIT was EER-35. A coupling coefficient k value in the range of about 0.7 to 0.8 can be obtained in the gap range of 1 mm to 2 mm, but the coupling coefficient k value is 0.7 and the gap is 1.6 mm. . The number of turns of the primary winding N1 was 25T, the capacity of the primary side series resonant capacitor C1 was 0.082 μF, and the value of the primary side partial voltage resonant capacitor Cp was 680 pF. At this time, the resonance frequency fso1 of the primary side series resonance circuit was 57.0 kHz (kilohertz).

次に、第3実施形態のスイッチング電源回路の2次側について説明をする。コンバータトランスPITの2次巻線N2の一端に整流ダイオードDo1のアノードおよび整流ダイオードDo2のカソードが接続されている。また、整流ダイオードDo2と並列に2次側並列共振コンデンサC3が接続されている。そして、整流ダイオードDo2のアノードは2次側の接地点に接地され、整流ダイオードDo1のカソードは平滑コンデンサCo1の正極側に接続されている。そして、2次巻線N2の他端は、平滑コンデンサCo1の負極側および平滑コンデンサCo2の正極側に接続されており、平滑コンデンサCo2の負極側は2次側の接地点に接続されている。このような接続態様によって、2次側直流出力電圧Eoとして2次巻線N2に発生する電圧のピーク値の2倍の電圧を得るようになされている。   Next, the secondary side of the switching power supply circuit according to the third embodiment will be described. The anode of the rectifier diode Do1 and the cathode of the rectifier diode Do2 are connected to one end of the secondary winding N2 of the converter transformer PIT. A secondary parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel with the rectifier diode Do2. The anode of the rectifier diode Do2 is grounded to the secondary ground point, and the cathode of the rectifier diode Do1 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor Co1. The other end of the secondary winding N2 is connected to the negative electrode side of the smoothing capacitor Co1 and the positive electrode side of the smoothing capacitor Co2, and the negative electrode side of the smoothing capacitor Co2 is connected to the secondary ground point. By such a connection mode, a voltage twice as large as the peak value of the voltage generated in the secondary winding N2 is obtained as the secondary side DC output voltage Eo.

このような、2次側の接続の態様によって、電圧V2(図25を参照)が正である場合には、2次巻線N2に流れる電流I2は、電流I4と電流I3との和で表され、電流I4は2次巻線N2の一端から、整流ダイオードDo1、平滑コンデンサCo1、2次巻線N2の他端に流れ、同時に、電流I3は2次巻線N2の一端から、2次側並列共振コンデンサC3、平滑コンデンサCo2、2次巻線N2の他端に流れる。   When the voltage V2 (see FIG. 25) is positive according to such a connection state on the secondary side, the current I2 flowing through the secondary winding N2 is represented by the sum of the current I4 and the current I3. The current I4 flows from one end of the secondary winding N2 to the rectifier diode Do1, the smoothing capacitor Co1, and the other end of the secondary winding N2. At the same time, the current I3 flows from one end of the secondary winding N2 to the secondary side. It flows to the other end of the parallel resonant capacitor C3, the smoothing capacitor Co2, and the secondary winding N2.

電圧V2が負である場合にも、2次巻線N2に流れる電流I2は、電流I4と電流I3との和で表され、電流I4は2次巻線N2の他端から、平滑コンデンサCo2、整流ダイオードDo2、2次巻線N2の一端へと流れ、同時に、電流I3は2次巻線N2の他端から、平滑コンデンサCo2、2次側並列共振コンデンサC3、2次巻線N2の一端へと流れる。   Even when the voltage V2 is negative, the current I2 flowing through the secondary winding N2 is represented by the sum of the current I4 and the current I3, and the current I4 is supplied from the other end of the secondary winding N2 to the smoothing capacitor Co2, The rectifier diode Do2 flows to one end of the secondary winding N2, and at the same time, the current I3 flows from the other end of the secondary winding N2 to the smoothing capacitor Co2, the secondary parallel resonant capacitor C3, and one end of the secondary winding N2. And flow.

ここで、2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値と平滑コンデンサCo1の静電容量の値と平滑コンデンサCo2の静電容量の値は、Co1、Co2>>C3(平滑コンデンサCo1および平滑コンデンサCo2の静電容量の値が、2次側並列共振コンデンサC3の静電容量の値よりも非常に大なるもの)として定められている。そのために、2次側並列共振回路は、2次巻線N2に発生するリーケージインダクタンスL2と2次側並列共振コンデンサC3の静電容量によって、2次側電圧共振回路の共振周波数fpo2が略定まるようにして形成される。ここで、共振周波数fpo2の値は140.5kHzに設定した。ここで、2次巻線N2の巻数は18T、2次側並列共振コンデンサC3の値は0.027μFとしている。   Here, the capacitance value of the secondary side parallel resonance capacitor C3, the capacitance value of the smoothing capacitor Co1, and the capacitance value of the smoothing capacitor Co2 are Co1, Co2 >> C3 (smoothing capacitor Co1 and smoothing capacitor Co1). The capacitance value of the capacitor Co2 is determined to be much larger than the capacitance value of the secondary side parallel resonant capacitor C3). Therefore, in the secondary side parallel resonance circuit, the resonance frequency fpo2 of the secondary side voltage resonance circuit is substantially determined by the leakage inductance L2 generated in the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary side parallel resonance capacitor C3. Formed. Here, the value of the resonance frequency fpo2 was set to 140.5 kHz. Here, the number of turns of the secondary winding N2 is 18T, and the value of the secondary side parallel resonant capacitor C3 is 0.027 μF.

そして、上述したように共振周波数fpo2の値は、140.5kHzとして、共振周波数fso1の値の57.0kHZの2倍以上として、ZVS領域を負荷変動、交流入力電圧VACの広範囲な変動に対して広いものとした。また、2次巻線N2と2次側並列共振コンデンサC3に流れる2次側並列共振電流である電流I3は、整流ダイオードDo1または整流ダイオードDo2が導通して、電流I4が流れる期間に流れることはなく、負荷電力Poの減少に伴って電流I4の値は低下し、同時に電流I3の値も低下する。そして軽負荷時において電力変換効率ηAC→DCの値は良好なものとなる。また、最大負荷時においては、電流I3が2次巻線N2と2次側並列共振コンデンサC3に流れる期間が短縮されるために背景技術に示すスイッチング電源回路におけるよりも、電力変換効率ηAC→DCの値はより良好なるものとなる。   As described above, the value of the resonance frequency fpo2 is 140.5 kHz, and the resonance frequency fso1 is at least twice the value of 57.0 kHz, so that the ZVS region is subjected to load fluctuations and a wide range of fluctuations in the AC input voltage VAC. It was wide. Further, the current I3 that is the secondary parallel resonance current flowing through the secondary winding N2 and the secondary parallel resonance capacitor C3 does not flow during the period when the rectifier diode Do1 or the rectifier diode Do2 is conducted and the current I4 flows. As the load power Po decreases, the value of the current I4 decreases, and at the same time, the value of the current I3 also decreases. And the value of power conversion efficiency (eta) AC-> DC becomes favorable at the time of light load. At the maximum load, since the period during which the current I3 flows through the secondary winding N2 and the secondary parallel resonant capacitor C3 is shortened, the power conversion efficiency ηAC → DC is higher than that in the switching power supply circuit shown in the background art. The value of becomes better.

なお、上述したように、共振周波数fpo1を有する1次側部分電圧共振回路を設け、共振周波数fso1<共振周波数fpo1と設定することによってスイッチング素子における損失を減少させ、さらに、良好なる特性を得ている。   As described above, a primary-side partial voltage resonance circuit having the resonance frequency fpo1 is provided, and the loss in the switching element is reduced by setting the resonance frequency fso1 <resonance frequency fpo1. Yes.

制御回路1、発振・ドライブ回路2の構成およびその作用については第1実施形態および第2実施形態と同様であるので、説明は省略する。   Since the configuration and operation of the control circuit 1 and the oscillation / drive circuit 2 are the same as those in the first and second embodiments, description thereof will be omitted.

図26、図27は、図25に示した電源回路の各部の動作波形を示している。これらの図において、図25では、負荷電力Po=200W(最大負荷電力)時の動作波形を示し、図26では、負荷電力Po=0W(無負荷電力)時の動作波形を示している。なお、これらの図では、交流入力電圧VAC=100Vで一定とした場合の実験結果を示している。   26 and 27 show operation waveforms of the respective parts of the power supply circuit shown in FIG. In these drawings, FIG. 25 shows an operation waveform when the load power Po = 200 W (maximum load power), and FIG. 26 shows an operation waveform when the load power Po = 0 W (no load power). In these figures, experimental results are shown when the AC input voltage VAC = 100 V is constant.

これら図26、図27において、電圧V1は、スイッチング素子Q2の両端電圧であり、スイッチング素子Q2のオン/オフタイミングを示すものとなる。つまり、電圧V1が0レベルとなる期間には、図示するスイッチング素子Q2の電流IQ2が流れ、この期間はスイッチング素子Q2がオンする。また、電圧V1が図示するように整流平滑電圧Eiのレベルでクランプされる期間には、電流IQ2が0レベルとなり、この期間はスイッチング素子Q2がオフすることがわかる。また、図示はしないが一方のスイッチング素子Q1の両端電圧としては、電圧V1の位相を180度シフトした波形として得られる。同様に、スイッチング素子Q1の電流としても、電流IQ2の位相を180度シフトした波形が得られる。つまり、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2は交互にオン/オフするようにされている。   In FIG. 26 and FIG. 27, the voltage V1 is a voltage across the switching element Q2, and indicates the on / off timing of the switching element Q2. That is, the current IQ2 of the illustrated switching element Q2 flows during the period in which the voltage V1 is 0 level, and the switching element Q2 is turned on during this period. Further, it can be seen that the current IQ2 becomes 0 level during the period in which the voltage V1 is clamped at the level of the rectified and smoothed voltage Ei as shown, and the switching element Q2 is turned off during this period. Although not shown, the voltage across one switching element Q1 is obtained as a waveform obtained by shifting the phase of the voltage V1 by 180 degrees. Similarly, a waveform obtained by shifting the phase of the current IQ2 by 180 degrees is obtained as the current of the switching element Q1. That is, the switching element Q1 and the switching element Q2 are alternately turned on / off.

これら図26、図27において、電流I1は、1次側直列共振回路を流れる共振電流であり、略、スイッチング素子Q1の電流と電流IQ2との波形が合成された、図のような波形となるものである。   In FIG. 26 and FIG. 27, the current I1 is a resonance current flowing through the primary side series resonance circuit, and has a waveform as shown in the figure, in which the waveforms of the current of the switching element Q1 and the current IQ2 are combined. Is.

図26と図27とに示した電圧V1、電流IQ2の波形を相互に比較した場合には、図26に示すこれらの波形の周期に対して図27に示すこれらの波形の周期のほうが短くなっている。このことは、重負荷から軽負荷の傾向となるのに従って、スイッチング周波数が高くなるように制御されていることを示している。すなわち、安定化制御として、重負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが低下する場合には、スイッチング周波数を低くし、また軽負荷となって2次側直流出力電圧Eoのレベルが上昇する場合にはスイッチング周波数を高くするように制御が行われていることを示している。そして、重負荷の条件となりスイッチング周波数が低く制御される場合は、図26に示されるように電流IQ2のピークレベルは4.6A(アンペア)となる。また、軽負荷の条件となりスイッチング周波数が高くなるように制御される場合では、電流IQ2の波形と電圧V1の波形とを比較すると、両者の位相は90°異なっており、電力の損失が生じていないことが分かる。   When the waveforms of voltage V1 and current IQ2 shown in FIG. 26 and FIG. 27 are compared with each other, the period of these waveforms shown in FIG. 27 is shorter than the period of these waveforms shown in FIG. ing. This indicates that the switching frequency is controlled to be higher as the trend is from heavy load to light load. That is, as stabilization control, when the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to a heavy load, the switching frequency is lowered, and the level of the secondary side DC output voltage Eo decreases due to a light load. When it rises, it indicates that the control is performed so as to increase the switching frequency. When the switching frequency is controlled to be low under heavy load conditions, the peak level of the current IQ2 is 4.6 A (ampere) as shown in FIG. Further, in the case where the switching is performed so that the switching frequency becomes high under light load conditions, when the waveform of the current IQ2 and the waveform of the voltage V1 are compared, the phases of the two are different by 90 °, resulting in power loss. I understand that there is no.

1次側直列共振電流が流れることにより、コンバータトランスPITの2次巻線N2には、図示する電圧V2が励起される。この電圧V2の正負のピークレベルと等しいものとして、2倍の電圧が2次側直流出力電圧Eoのレベルとして得られる。このような交流の電圧V2が得られる。これら図26、図27に示すように、電流I2、電流I3および電流I4は、電圧V2の正負に応じて正負に流れる。負荷電力Po=0W時においては、電流I4の値は零となっている。   When the primary series resonance current flows, the illustrated voltage V2 is excited in the secondary winding N2 of the converter transformer PIT. Assuming that the voltage V2 is equal to the positive / negative peak level, a double voltage is obtained as the level of the secondary side DC output voltage Eo. Such an alternating voltage V2 is obtained. As shown in FIGS. 26 and 27, the current I2, the current I3, and the current I4 flow in the positive and negative directions according to the positive and negative of the voltage V2. When the load power Po = 0W, the value of the current I4 is zero.

図28は、図25に示す第3実施形態のスイッチング電源回路の、負荷電力Poを横軸にして、負荷電力Poの値が0Wから200Wまでの範囲における、スイッチング周波数fs、電力変換効率ηAC→DCの値を示している。ここで、一点鎖線は、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路の交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の特性を示すものであり、実線は交流入力電圧VAC=100Vにおける各々の波形を示し、破線は交流入力電圧VAC=230Vにおける各々の波形を示すものである。図に示されるがごとく、以下の特性を有している。交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は91.2%である。また、交流入力電圧VAC=100V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は71.3kHzから92.4kHzである。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wにおける電力変換効率ηAC→DCの値は91.7%である。また、交流入力電圧VAC=230V、負荷電力Po=200Wから0Wまでの範囲におけるスイッチング周波数fsの値は144.5kHzから166.7kHzである。   FIG. 28 shows the switching frequency fs and the power conversion efficiency ηAC in the range of the load power Po from 0 W to 200 W with the load power Po as the horizontal axis of the switching power supply circuit of the third embodiment shown in FIG. The value of DC is shown. Here, the alternate long and short dash line indicates each characteristic of the switching power supply circuit shown in FIG. 34 at the AC input voltage VAC = 100V, and the solid line indicates each waveform at the AC input voltage VAC = 100V. Indicates respective waveforms at an AC input voltage VAC = 230V. As shown in the figure, it has the following characteristics. The value of power conversion efficiency ηAC → DC at AC input voltage VAC = 100 V and load power Po = 200 W is 91.2%. Further, the value of the switching frequency fs in the range of the AC input voltage VAC = 100 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 71.3 kHz to 92.4 kHz. The value of power conversion efficiency ηAC → DC at AC input voltage VAC = 230 V and load power Po = 200 W is 91.7%. Further, the value of the switching frequency fs in the range from the AC input voltage VAC = 230 V and the load power Po = 200 W to 0 W is 144.5 kHz to 166.7 kHz.

すなわち、スイッチング周波数fsに関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるものよりもその可変範囲は狭く、そして、電力変換効率ηAC→DCの値に関しては、図34に背景技術として示すスイッチング電源回路におけるよりも負荷電力Poの0Wから200Wまでの全範囲でより良好なものとなっている。   That is, the switching frequency fs has a narrower variable range than that in the switching power supply circuit shown as the background art in FIG. 34, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC is the switching power supply shown as the background art in FIG. It is better in the entire range from 0 W to 200 W of load power Po than in the circuit.

図29は、交流入力電圧VAC=80Vから交流入力電圧VAC=260Vの範囲におけるスイッチング周波数fsおよび電力変換効率ηAC→DCの値を示している。このように広範囲な交流入力電圧VACに対して、スイッチング周波数fsの範囲は、十分に狭く、電力変換効率ηAC→DCの値は良好なものとなりワイドレンジ化が図られる。   FIG. 29 shows values of the switching frequency fs and the power conversion efficiency ηAC → DC in the range of the AC input voltage VAC = 80V to the AC input voltage VAC = 260V. Thus, for a wide range of AC input voltage VAC, the range of switching frequency fs is sufficiently narrow, and the value of power conversion efficiency ηAC → DC becomes good, thereby achieving a wide range.

図30、図32および図33に第3実施形態と組み合わせて好適なる2次側回路の他の例を示す。図30は、2次側並列共振コンデンサC3に直列に低い値の抵抗R3を接続するものであり。図31は、図30の接続における電流I3を示すものであり、このようにすることによって、図26における電流I3に表れたような高周波のリンギング電流が抑圧されていることが分かる。この高周波のリンギング電流は、整流ダイオードの空乏層容量と平滑コンデンサの等価インダクタンス(ESL)とによって生じるものであるが、抵抗R3を2次側並列共振コンデンサC3に直列に接続することによって、いわゆる、Qダンプがなされて、このような効果が生じるものである。図31に示す波形は、抵抗R3の値として、0.47Ω(オーム)を採用する場合の例であり、この場合には電力損失が1W生じた。しかしながら、リンギング電流が発生する高周波が外部機器に与えるノイズの発生は防止することができることとなる。   FIGS. 30, 32 and 33 show other examples of the secondary circuit suitable in combination with the third embodiment. In FIG. 30, a low-value resistor R3 is connected in series to the secondary side parallel resonant capacitor C3. FIG. 31 shows the current I3 in the connection of FIG. 30, and it can be seen that a high-frequency ringing current as shown in the current I3 in FIG. 26 is suppressed by doing so. This high-frequency ringing current is generated by the depletion layer capacitance of the rectifier diode and the equivalent inductance (ESL) of the smoothing capacitor. By connecting the resistor R3 in series with the secondary side parallel resonant capacitor C3, so-called A Q dump is made and this effect is produced. The waveform shown in FIG. 31 is an example in which 0.47Ω (ohms) is adopted as the value of the resistor R3. In this case, 1 W of power loss occurs. However, it is possible to prevent the generation of noise given to the external device by the high frequency generated by the ringing current.

図32は、2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2に並列に接続するとともに、2次側並列共振コンデンサC3’を整流ダイオードDo1と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3’が並列に接続され、さらに、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo2を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。図33は2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo1と並列にする場合であり、別の観点から見ると、2次巻線N2に交流的に、すなわち、平滑コンデンサCo1を介して2次側並列共振コンデンサC3が並列に接続されるものである。   FIG. 32 shows a case where the secondary parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel to the rectifier diode Do2 and the secondary parallel resonant capacitor C3 ′ is parallel to the rectifier diode Do1. A secondary side parallel resonant capacitor C3 ′ is connected in parallel to the secondary winding N2 via a smoothing capacitor Co1, and further connected to the secondary winding N2 in an alternating manner, ie via a smoothing capacitor Co2. The secondary parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel. FIG. 33 shows a case where the secondary side parallel resonant capacitor C3 is placed in parallel with the rectifier diode Do1, and from another viewpoint, the secondary winding N2 is connected to the secondary side through the smoothing capacitor Co1 in an alternating manner. A parallel resonant capacitor C3 is connected in parallel.

ここで、2次側並列共振コンデンサの接続態様が整流ダイオードに並列とされる場合の作用の説明をする。整流ダイオードのアノード(またはカソード)は、2次巻線の一方に接続され、整流ダイオードのカソード(またはアノード)は、平滑コンデンサに接続されている。また、平滑コンデンサの静電容量の値は、2次側並列共振コンデンサの静電容量の値よりも遙かに大きなものである。したがって、このような接続態様によって、2次側並列共振コンデンサは少なくとも交流的には、リーケージインダクタンスを有する2次巻線と並列に接続され、2次側並列共振回路を形成する。よって、上述した、図30、図32および図33に示す各々において、図25に示すように、2次側並列共振コンデンサC3を整流ダイオードDo2と並列にする場合と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができるものである。   Here, the operation when the connection mode of the secondary side parallel resonant capacitor is parallel to the rectifier diode will be described. The anode (or cathode) of the rectifier diode is connected to one of the secondary windings, and the cathode (or anode) of the rectifier diode is connected to a smoothing capacitor. Further, the value of the capacitance of the smoothing capacitor is much larger than the value of the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor. Therefore, according to such a connection mode, the secondary side parallel resonant capacitor is connected in parallel with the secondary winding having the leakage inductance at least in terms of an alternating current to form a secondary side parallel resonant circuit. Therefore, in each of the above-described FIG. 30, FIG. 32 and FIG. 33, as shown in FIG. An effect can be obtained.

すなわち、第3実施形態のスイッチング回路は、このようにして、1次巻線N1に発生するリーケージインダクタンスL1と1次側直列共振コンデンサC1とによって電流共振回路が形成されるとともに、1次巻線N1のリーケージインダクタンスL1と1次側部分電圧共振コンデンサCpとによって形成される並列共振回路である1次側部分電圧共振回路を有する「複合共振形コンバータ」として1次側が構成されて、リーケージインダクタンスL2と2次側並列共振コンデンサC3とで形成される並列共振回路を有して2次側が構成される多重複合共振形コンバータであって、2次側並列共振回路の共振周波数fpo2の値が1次側直列共振回路の共振周波数fso1の2倍として設定されることによって構成されている。このような、第3実施形態の構成のスイッチング電源回路と、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路とを比較する場合には、以下の効果を生じるものである。   That is, in the switching circuit of the third embodiment, a current resonance circuit is formed by the leakage inductance L1 generated in the primary winding N1 and the primary side series resonance capacitor C1, and the primary winding. The primary side is configured as a “composite resonance type converter” having a primary side partial voltage resonance circuit which is a parallel resonance circuit formed by the leakage inductance L1 of N1 and the primary side partial voltage resonance capacitor Cp, and the leakage inductance L2 And a secondary composite resonance type converter having a secondary resonance circuit having a parallel resonance circuit formed by a secondary parallel resonance capacitor C3, and the value of the resonance frequency fpo2 of the secondary parallel resonance circuit is the primary It is configured by setting as twice the resonance frequency fso1 of the side series resonance circuit. When the switching power supply circuit having the configuration of the third embodiment as described above is compared with the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the following effects are produced.

背景技術として図34に示すスイッチング電源回路には存在しない、2次側並列共振コンデンサC3の作用によって、1次側直列共振に流れる電流I1および2次側並列共振回路に流れる電流I2が減少して無負荷から最大負荷までの負荷範囲において、電力変換効率ηAC→DCの値が向上する。第3実施形態では、無負荷時の損失である交流電力が7.5Wから4.8Wに減少している。   As the background art, the current I1 flowing in the primary side series resonance circuit and the current I2 flowing in the secondary side parallel resonance circuit are reduced by the action of the secondary side parallel resonance capacitor C3 which does not exist in the switching power supply circuit shown in FIG. In the load range from no load to the maximum load, the value of power conversion efficiency ηAC → DC is improved. In 3rd Embodiment, the alternating current power which is a loss at the time of no load is reducing from 7.5W to 4.8W.

また、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路におけるコンバータトランスPITの仕様は、コア材としては、EER−40、ギャップは0.8mm、1次巻線N1は20T、2次巻線N2は25T×2であるが、第3実施形態においては、コア材としては、EER−35、ギャップは1.6mm、1次巻線N1は20T、2次巻線N2は25Tであり小型軽量化が図れる。   Further, as a background art, the specifications of the converter transformer PIT in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 are: EER-40 as a core material, gap is 0.8 mm, primary winding N1 is 20T, and secondary winding N2 is 25T. In the third embodiment, the core material is EER-35, the gap is 1.6 mm, the primary winding N1 is 20T, and the secondary winding N2 is 25T, so that the size and weight can be reduced. .

交流入力電圧VACの電圧値が100Vから85Vに低下した場合、背景技術として図34に示すスイッチング電源回路においては、電力変換効率ηAC→DCの値が2%程度低下するが、第1実施形態では2次側並列共振回路に流れる電流I3を増加させることによって電力変換効率ηAC→DCの値を0.5%程度の低下に抑えることができる。   When the voltage value of the AC input voltage VAC is reduced from 100 V to 85 V, in the switching power supply circuit shown in FIG. 34 as the background art, the value of the power conversion efficiency ηAC → DC is reduced by about 2%, but in the first embodiment, By increasing the current I3 flowing through the secondary parallel resonant circuit, the value of power conversion efficiency ηAC → DC can be suppressed to a decrease of about 0.5%.

第1実施形態の電源回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of each part of the power supply circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of each part of the power supply circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態のスイッチング電源回路の、負荷電力に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to load electric power, and power conversion efficiency of the switching power supply circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態のスイッチング電源回路の交流入力電圧に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to the alternating current input voltage of the switching power supply circuit of 1st Embodiment, and power conversion efficiency. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 図6に示す2次側回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the secondary side circuit shown in FIG. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 1st Embodiment. 第2実施形態のスイッチング電源回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part of the power supply circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part of the power supply circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態のスイッチング電源回路の、負荷電力に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to load electric power, and power conversion efficiency of the switching power supply circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態のスイッチング電源回路の交流入力電圧に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to the alternating current input voltage of the switching power supply circuit of 2nd Embodiment, and power conversion efficiency. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 図18に示す2次側回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the secondary side circuit shown in FIG. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 第2実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 2nd Embodiment. 第3実施形態のスイッチング電源回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply circuit of 3rd Embodiment. 第3実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of each part of the power supply circuit of 3rd Embodiment. 第3実施形態の電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of each part of the power supply circuit of 3rd Embodiment. 第3実施形態のスイッチング電源回路の負荷電力に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to the load electric power of the switching power supply circuit of 3rd Embodiment, and power conversion efficiency. 第3実施形態のスイッチング電源回路の交流入力電圧に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to the alternating current input voltage of the switching power supply circuit of 3rd Embodiment, and power conversion efficiency. 第3実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 3rd Embodiment. 図30に示す2次側回路の動作を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing an operation of the secondary side circuit shown in FIG. 30. 第3実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 3rd Embodiment. 第3実施形態の他の2次側回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other secondary side circuit of 3rd Embodiment. 背景技術のスイッチング電源回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply circuit of background art. 背景技術のコンバータトランスの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the converter transformer of background art. 背景技術のスイッチング電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part of the switching power supply circuit of background art. 背景技術のスイッチング電源回路の各部の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part of the switching power supply circuit of background art. 背景技術のスイッチング電源回路の負荷電力に対するスイッチング周波数、電力変換効率を示す図である。It is a figure which shows the switching frequency with respect to the load electric power of the switching power supply circuit of background art, and power conversion efficiency. 背景技術の他のスイッチング電源回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the other switching power supply circuit of background art.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御回路、2 発振・ドライブ回路、AC 商用交流電源、C1 1次側直列共振コンデンサ、C3、C3’ 2次側並列共振コンデンサ、Ci 平滑コンデンサ、CL フィルタコンデンサ、CMC コモンモードチョークコイル、Co、Co1、Co2 平滑コンデンサ、Cp 1次側部分電圧共振コンデンサ、CR1、CR2 E型コア、DD1、DD2 ダンパーダイオード、Di、Do ブリッジ整流回路、Do1、Do2、Do3、Do4 整流ダイオード、Ei 整流平滑電圧、Eo 2次側直流出力電圧、L1、L2 リーケージインダクタンス、N1 1次巻線、N2、N2’ 2次巻線、PIT コンバータトランス、Q1、Q2 スイッチング素子、R3 抵抗、VAC 交流入力電圧 1 control circuit, 2 oscillation / drive circuit, AC commercial AC power supply, C1 primary side series resonant capacitor, C3, C3 ′ secondary side parallel resonant capacitor, Ci smoothing capacitor, CL filter capacitor, CMC common mode choke coil, Co, Co1, Co2 smoothing capacitor, Cp primary side partial voltage resonance capacitor, CR1, CR2 E type core, DD1, DD2 damper diode, Di, Do bridge rectifier circuit, Do1, Do2, Do3, Do4 rectifier diode, Ei rectified smoothing voltage, Eo secondary side DC output voltage, L1, L2 leakage inductance, N1 primary winding, N2, N2 ′ secondary winding, PIT converter transformer, Q1, Q2 switching element, R3 resistance, VAC AC input voltage

Claims (5)

直流入力電圧を入力して交流電力を発生する1次側回路と、
前記交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線および2次巻線がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスと、
前記2次側回路から負荷に供給される2次側直流出力電圧が定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段と、を備えるスイッチング電源回路であって、
前記1次側回路は、
前記定電圧制御手段によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、
前記コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、前記1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、前記スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備し、
前記2次側回路は、
前記2次巻線に形成される中間タップと前記2次巻線の両端の各々との間に得られる交流電力を整流する整流ダイオードとを有してなる全波整流回路を形成する2次側直流出力電圧生成手段と、
前記2次巻線に形成される中間タップと前記2次巻線のいずれかの一端とに直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサとによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備し、
前記2次側並列共振周波数は前記1次側直列共振周波数の略3倍の周波数に設定されることを特徴とするスイッチング電源回路。
A primary circuit for generating AC power by inputting a DC input voltage;
A converter transformer formed by winding a primary winding and a secondary winding for transmitting the AC power to a secondary side circuit around a core;
A constant voltage control means for controlling the primary side circuit so that the secondary side DC output voltage supplied from the secondary side circuit to the load becomes a constant voltage;
The primary circuit is
Switching means formed with a switching element whose switching frequency is controlled by the constant voltage control means;
It is formed such that the primary side series resonance frequency is dominated by the leakage inductance component generated in the primary winding of the converter transformer and the capacitance of the primary side series resonance capacitor connected in series to the primary winding. A primary-side series resonant circuit in which the operation of the switching means is a current resonant type,
The secondary circuit is
A secondary side that forms a full-wave rectifier circuit that includes a rectifier diode that rectifies AC power obtained between an intermediate tap formed in the secondary winding and both ends of the secondary winding. DC output voltage generating means;
The secondary side parallel resonant frequency is dominated by the intermediate side tap formed in the secondary winding and the secondary side parallel resonant capacitor connected directly or AC to one end of the secondary winding. A secondary side parallel resonant circuit formed as described above,
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the secondary side parallel resonance frequency is set to a frequency approximately three times the primary side series resonance frequency.
直流入力電圧を入力して交流電力を発生する1次側回路と、
前記交流電力を2次側回路に伝送するための1次巻線および2次巻線がコアに巻装されて形成されるコンバータトランスと、
前記2次側回路から負荷に供給される2次側直流出力電圧が定電圧となるように1次側回路を制御する定電圧制御手段と、を備えるスイッチング電源回路であって、
前記1次側回路は、
前記定電圧制御手段によってスイッチング周波数が制御されるスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、
前記コンバータトランスの1次巻線に生じる漏洩インダクタンス成分と、前記1次巻線に直列接続される1次側直列共振コンデンサのキャパシタンスとによって1次側直列共振周波数が支配されるようにして形成され、前記スイッチング手段の動作を電流共振形とする1次側直列共振回路と、を具備し、
前記2次側回路は、
前記2次巻線に得られる交流電圧の2倍の電圧を得る倍電圧整流回路を有する2次側直流出力電圧生成手段と、
前記2次巻線に直接または交流的に接続される2次側並列共振コンデンサによって2次側並列共振周波数が支配されるようにして形成される2次側並列共振回路と、を具備し、
前記2次側並列共振周波数は前記1次側直列共振周波数の略2倍の周波数に設定されることを特徴とするスイッチング電源回路。
A primary circuit for generating AC power by inputting a DC input voltage;
A converter transformer formed by winding a primary winding and a secondary winding for transmitting the AC power to a secondary side circuit around a core;
A constant voltage control means for controlling the primary side circuit so that the secondary side DC output voltage supplied from the secondary side circuit to the load becomes a constant voltage;
The primary circuit is
Switching means formed with a switching element whose switching frequency is controlled by the constant voltage control means;
It is formed such that the primary side series resonance frequency is dominated by the leakage inductance component generated in the primary winding of the converter transformer and the capacitance of the primary side series resonance capacitor connected in series to the primary winding. A primary-side series resonant circuit in which the operation of the switching means is a current resonant type,
The secondary circuit is
Secondary-side DC output voltage generating means having a voltage doubler rectifier circuit for obtaining a voltage twice that of the AC voltage obtained in the secondary winding;
A secondary side parallel resonant circuit formed such that a secondary side parallel resonant frequency is dominated by a secondary side parallel resonant capacitor connected directly or alternatingly to the secondary winding,
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the secondary side parallel resonance frequency is set to a frequency that is approximately twice the primary side series resonance frequency.
前記2次側並列共振コンデンサに直列に抵抗を付加することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源回路。   The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a resistance is added in series to the secondary side parallel resonant capacitor. 前記倍電圧整流回路は、前記2次巻線に中間タップを設けた倍電圧全波整流回路として形成され、
前記中間タップに接続される平滑コンデンサを介して前記2次側並列共振コンデンサが前記2次巻線に接続されることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源回路。
The voltage doubler rectifier circuit is formed as a voltage doubler full wave rectifier circuit in which an intermediate tap is provided in the secondary winding,
The switching power supply circuit according to claim 2, wherein the secondary parallel resonant capacitor is connected to the secondary winding through a smoothing capacitor connected to the intermediate tap.
前記倍電圧整流回路は、倍電圧半波整流回路として形成され、
前記前記2次巻線には、平滑コンデンサと前記2次側並列共振コンデンサとの直列接続回路が並列に接続されることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源回路。
The voltage doubler rectifier circuit is formed as a voltage doubler half wave rectifier circuit,
The switching power supply circuit according to claim 2, wherein a series connection circuit of a smoothing capacitor and the secondary side parallel resonant capacitor is connected to the secondary winding in parallel.
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CN112600415A (en) * 2020-12-01 2021-04-02 上海交通大学 Bidirectional resonant network, bidirectional direct current converter and parameter design method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112600414A (en) * 2020-12-01 2021-04-02 上海交通大学 Resonant network, transformer and isolated DC converter and parameter design method thereof
CN112600415A (en) * 2020-12-01 2021-04-02 上海交通大学 Bidirectional resonant network, bidirectional direct current converter and parameter design method thereof
CN112600414B (en) * 2020-12-01 2022-10-25 上海交通大学 Resonant network, transformer and isolated DC converter and parameter design method thereof

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