JP2009118648A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply Download PDF

Info

Publication number
JP2009118648A
JP2009118648A JP2007289288A JP2007289288A JP2009118648A JP 2009118648 A JP2009118648 A JP 2009118648A JP 2007289288 A JP2007289288 A JP 2007289288A JP 2007289288 A JP2007289288 A JP 2007289288A JP 2009118648 A JP2009118648 A JP 2009118648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
series circuit
series
power supply
switching power
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007289288A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5153299B2 (en
Inventor
Hiroyuki Haga
浩之 芳賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2007289288A priority Critical patent/JP5153299B2/en
Publication of JP2009118648A publication Critical patent/JP2009118648A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5153299B2 publication Critical patent/JP5153299B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply that miniaturizes parts and also achieves a ZVS. <P>SOLUTION: In the switching power supply, a section between the primary side and the secondary side is insulated by a transformer T, two first series circuits 11 and 12 with an even number of switching elements Q1, Q2, Q3 and Q4 connected in series with the primary side are provided and the middle point of the series circuits is connected to a primary winding for the transformer. In the switching power supply, second series circuits with two switching elements Q11, Q12, Q13 and Q14 connected in series are connected in parallel with the first series circuits, and resonance chokes L11 and L12 are connected between the middle point of the first series circuits and the middle point of the second series circuits. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、一次・二次間をトランスで絶縁して、一次側にスイッチ素子を備えたスイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply apparatus in which a primary and a secondary are insulated by a transformer and a switching element is provided on the primary side.

従来のフルブリッジコンバータを図8に示す。このフルブリッジコンバータは、一次・二次間をトランスTで絶縁し、一次側に二つのスイッチ素子Q1,Q2,Q3,Q4を直列接続して直列回路(以下「のアーム」という。)11,12を二つ備え、これらアーム11,12を並列接続して、ブリッジ回路を構成し、各々の直列回路11,12の中点をトランスTの一次巻線に接続してある。一次巻線の一端とアーム12の中点との間に共振チョークL2を接続し、位相シフト制御を行うように構成してある(例えば、特許文献1参照)。
米国特許第4,864,479号公報
A conventional full bridge converter is shown in FIG. In this full bridge converter, a primary circuit and a secondary circuit are insulated by a transformer T, and two switch elements Q1, Q2, Q3, and Q4 are connected in series on the primary side to form a series circuit (hereinafter referred to as “arm”) 11,. 12 are provided, and these arms 11 and 12 are connected in parallel to form a bridge circuit, and the midpoint of each of the series circuits 11 and 12 is connected to the primary winding of the transformer T. A resonance choke L2 is connected between one end of the primary winding and the midpoint of the arm 12, and phase shift control is performed (see, for example, Patent Document 1).
U.S. Pat. No. 4,864,479

このフルブリッジコンバータは、トランスTを正負両側に励磁できるため、例えばフォワードコンバータのような片側で1つのスイッチ素子で発振するコンバータよりもトランスを小型にできるメリットがある。また出力チョークL1と平滑コンデンサC2を備えたフィルタ(以下、「LCフィルタ」という。)に加わる電圧波形の周波数がフォワードコンバータの二倍になるため、LCフィルタを小型にできるメリットもある。更にフルブリッジコンバータは位相シフト制御すると補助スイッチを追加することなしにゼロボルトスイッチング(以下「ZVS」という。)を実現できるメリットがある。   Since this full bridge converter can excite the transformer T on both the positive and negative sides, there is an advantage that the transformer can be made smaller than a converter that oscillates with one switch element on one side such as a forward converter. In addition, since the frequency of the voltage waveform applied to the filter (hereinafter referred to as “LC filter”) including the output choke L1 and the smoothing capacitor C2 is twice that of the forward converter, there is an advantage that the LC filter can be downsized. Further, the full bridge converter has an advantage that zero volt switching (hereinafter referred to as “ZVS”) can be realized without adding an auxiliary switch when phase shift control is performed.

しかし、位相シフト制御するフルブリッジ型のスイッチング電源装置は、図9に示すように、循環電流が一次側回路に流れるため、図10に示すPWM制御と比べて導通損失が大きい問題がある。このため損失が大きく、部品を小型化できない。これは停電保持時間を要求されるために、通常時のデューティを狭く設計している電源でより顕著になる。また、この循環電流のエネルギーを利用してZVSを実現するため、負荷が軽くなるとZVSできない問題がある。   However, as shown in FIG. 9, the full-bridge type switching power supply device that performs phase shift control has a problem that the conduction loss is larger than the PWM control shown in FIG. 10 because the circulating current flows to the primary side circuit. For this reason, a loss is large and parts cannot be reduced in size. Since this requires a power outage retention time, it becomes more prominent with a power supply that is designed to have a narrow duty at normal times. Further, since ZVS is realized by using the energy of the circulating current, there is a problem that ZVS cannot be performed when the load is lightened.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、部品を小型化するとともにZVSを実現するスイッチング電源装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a switching power supply device that realizes ZVS while miniaturizing components.

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスで絶縁し、一次側に直列接続した偶数個のスイッチ素子を有する第一の直列回路を一又は複数備え、該直列回路の中点を前記トランスの一次巻線に接続してあるスイッチング電源装置において、前記第一の直列回路と並列に、直列接続した偶数個のスイッチ素子を有する第二の直列回路を接続し、前記第一の直列回路の中点と前記第二の直列回路の中点との間に共振チョークを接続してあることを特徴とする。
また、前記第一の直列回路を二つ有し、これら前記第一の直列回路と並列に前記第二の直列回路を接続してあることを特徴とする。
又は、前記第一の直列回路を一つ有し、前記第一の直列回路と並列に複数個のコンデンサを直列接続してなる第三の直列回路を接続してあることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a switching power supply according to the present invention includes one or a plurality of first series circuits having an even number of switching elements in which primary and secondary are insulated by a transformer and connected in series on the primary side. A switching power supply device in which a midpoint of the series circuit is connected to a primary winding of the transformer, and a second series circuit having an even number of switch elements connected in series in parallel with the first series circuit And a resonance choke is connected between the midpoint of the first series circuit and the midpoint of the second series circuit.
The first series circuit is provided in two, and the second series circuit is connected in parallel with the first series circuit.
Or it has one said 1st series circuit, The 3rd series circuit formed by connecting a some capacitor | condenser in series with said 1st series circuit is connected, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスで絶縁し、前記トランスの一次巻線にスイッチ素子を直列接続したスイッチング電源装置において、前記一次巻線と前記スイッチ素子とを有する第一の直列回路を備え、この第一の直列回路と並列に整流素子とスイッチ素子とを有する第二の直列回路を接続し、前記第一の直列回路を構成する一次巻線とスイッチ素子との接続点と、前記第二の直列回路を構成する整流素子とスイッチ素子との接続点との間に共振チョークを接続してあることを特徴とする。
また、前記第一の直列回路を二つ有し、これら前記第一の直列回路を構成するトランスの一次巻線同士を接続し、これら前記第一の直列回路と並列に前記第二の直列回路を接続してあることを特徴とする。
Further, the switching power supply according to the present invention is a switching power supply in which the primary and secondary are insulated by a transformer, and the switching element is connected in series to the primary winding of the transformer. A first series circuit having the first series circuit, a second series circuit having a rectifier element and a switch element connected in parallel with the first series circuit, and a primary winding and a switch element constituting the first series circuit And a resonance choke is connected between a connection point between the rectifying element and the switch element constituting the second series circuit.
Further, the first series circuit has two, the primary windings of the transformer constituting the first series circuit are connected to each other, and the second series circuit is connected in parallel with the first series circuit. Are connected.

本発明によれば、第一の直列回路と並列に第二の直列回路を各々接続し、前記第一の直列回路の中点と前記第二の直列回路の中点の間に各々共振チョークを接続してあることにより、共振チョークの電流が大幅に減るため、損失の低減と共振チョークの小型化が可能になる。   According to the present invention, each of the second series circuits is connected in parallel with the first series circuit, and each resonance choke is provided between the midpoint of the first series circuit and the midpoint of the second series circuit. By being connected, the current of the resonant choke is greatly reduced, so that loss can be reduced and the resonant choke can be downsized.

また、前記構成より、位相シフト制御にしなくてもZVSを実現できるため、循環電流を流さずに済むようになり、スイッチ並びにトランスの一次巻線の損失を低減できる。さらに、循環電流のエネルギーでZVSさせないので、ZVS条件が負荷に左右されなくなり、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。   Further, according to the above configuration, ZVS can be realized without using phase shift control, so that it is not necessary to flow a circulating current, and the loss of the primary winding of the switch and the transformer can be reduced. Furthermore, since ZVS is not performed by the energy of the circulating current, the ZVS condition is not influenced by the load, and ZVS can be stably realized at full load or no load, and low noise is achieved even at no load.

加えて、第二の直列回路には主回路の寄生容量を放電する為の電流しか流れないため、第二の直列回路のスイッチは小さなものでよい。   In addition, since only the current for discharging the parasitic capacitance of the main circuit flows in the second series circuit, the switch of the second series circuit may be small.

発明を実施するための最良の形態の回路図を図1に示す。図1図示のスイッチング電源装置は、フルブリッジ型のスイッチング電源装置の実施例である。このスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスTで絶縁し、一次側に二つのスイッチ素子Q1,Q2およびQ3,Q4を直列接続した第一の直列回路(以下「第一のアーム」という。)11,12を二つ備え、これらアーム11,12を並列接続して、ブリッジ回路を構成し、各々の直列回路11,12の中点をトランスTの一次巻線に接続してある。   A circuit diagram of the best mode for carrying out the invention is shown in FIG. The switching power supply shown in FIG. 1 is an embodiment of a full bridge type switching power supply. This switching power supply device is a first series circuit (hereinafter referred to as “first arm”) in which primary and secondary are insulated by a transformer T and two switch elements Q1, Q2 and Q3, Q4 are connected in series on the primary side. .) 11 and 12 are provided, and these arms 11 and 12 are connected in parallel to form a bridge circuit, and the midpoint of each of the series circuits 11 and 12 is connected to the primary winding of the transformer T.

二次側は二つの整流素子D1,D2を備えた整流回路と、出力チョークL1と平滑コンデンサC2とを備えた平滑回路を備え、トランスTの二次巻線は整流回路に接続し、整流回路は平滑回路に接続して、出力電圧を供給する。なお、本発明においては、二次側の構成については限定しない。   The secondary side includes a rectifier circuit including two rectifier elements D1 and D2, and a smoothing circuit including an output choke L1 and a smoothing capacitor C2, and the secondary winding of the transformer T is connected to the rectifier circuit. Is connected to a smoothing circuit to supply an output voltage. In the present invention, the configuration on the secondary side is not limited.

続いて、本実施例は以下の構成に特徴を有する。二つのスイッチ素子Q11,Q12およびQ13,Q14を直列接続した第二の直列回路(以下「第二のアーム」という。)21,22を二つ備え、これら第二のアーム21,22を並列接続してある。また、これら第二のアーム21,22は二つの第一のアーム11,12と並列接続してある。一方の第一のアーム11の中点と一方の第二のアーム21の中点との間に共振チョークL11を接続してあるとともに、他方の第一のアーム12の中点と他方の第二のアーム22の中点との間に別の共振チョークL12を接続してある。   Subsequently, the present embodiment is characterized by the following configuration. Two second series circuits (hereinafter referred to as “second arms”) 21 and 22 in which two switch elements Q11 and Q12 and Q13 and Q14 are connected in series are provided, and these second arms 21 and 22 are connected in parallel. It is. The second arms 21 and 22 are connected in parallel to the two first arms 11 and 12. A resonance choke L11 is connected between the midpoint of one first arm 11 and the midpoint of one second arm 21, and the midpoint of the other first arm 12 and the other second arm 21 are connected. Another resonance choke L12 is connected between the middle point of the arm 22 and the other arm 22.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は以下のように作用する。第一のアーム11,12に設けたハイサイドスイッチQ1,Q3がターンオンする直前に、第二のアーム21,22に設けたハイサイドスイッチQ11,Q13をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11,L12に移動し、第二のアーム21,22に設けたハイサイドスイッチQ11,Q13がターンオフされたタイミングで第一のアーム11,12に設けたハイサイドスイッチQ1,Q3と、第二のアーム21,22に設けたローサイドスイッチQ12,Q14のボディダイオードを通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりハイサイドスイッチQ1,Q3のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   The switching power supply device configured as described above operates as follows. Immediately before the high-side switches Q1 and Q3 provided on the first arms 11 and 12 are turned on, the high-side switches Q11 and Q13 provided on the second arms 21 and 22 are turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance chokes L11 and L12, and the high side switch Q1 provided on the first arms 11 and 12 at the timing when the high side switches Q11 and Q13 provided on the second arms 21 and 22 are turned off. , Q3 and the body diodes of the low-side switches Q12, Q14 provided on the second arms 21, 22 are regenerated to the input capacitor C1. Thereby, zero voltage switching of the high side switches Q1 and Q3 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

また、第一のアーム11,12に設けたローサイドスイッチQ2,Q4がターンオンする直前に、第二のアーム21,22に設けたローサイドスイッチQ12,Q14をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11,L12に移動し、第二のアーム21,22に設けたローサイドスイッチQ12,Q14がターンオフされたタイミングで、第一のアーム11,12に設けたローサイドスイッチQ2,Q4と、第二のアーム21,22に設けたハイサイドスイッチQ11,Q13のボディダイオードを通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりローサイドスイッチQ2,Q4のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   Also, immediately before the low-side switches Q2 and Q4 provided on the first arms 11 and 12 are turned on, the low-side switches Q12 and Q14 provided on the second arms 21 and 22 are turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance chokes L11 and L12, and at the timing when the low side switches Q12 and Q14 provided on the second arms 21 and 22 are turned off, the low side switches Q2 and Q2 provided on the first arms 11 and 12 are provided. It is regenerated to the input capacitor C1 through Q4 and the body diodes of the high-side switches Q11 and Q13 provided on the second arms 21 and 22. Thereby, zero voltage switching of the low-side switches Q2 and Q4 is possible, and switching loss can be suppressed.

以上の作用より、図2に示すように、共振チョークの電流が、図3に示す位相シフト制御の場合と比べて、大幅に減るため、損失の低減と共振チョークの小型化が可能になる。また、以上の構成より、位相シフト制御にしなくてもZVSを実現できるため、循環電流を流さずに済むようになり、スイッチ並びにトランスの一次巻線の損失を低減できる。さらに、循環電流のエネルギーでZVSさせないので、ZVS条件が負荷に左右されなくなり、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。なお、第二のアーム21,22には主回路の寄生容量を放電する為の電流しか流れないため、第二のアーム21,22のスイッチは小さなものでよい。   With the above operation, as shown in FIG. 2, the current of the resonant choke is significantly reduced as compared with the case of the phase shift control shown in FIG. 3, so that loss can be reduced and the resonant choke can be downsized. Further, with the above configuration, ZVS can be realized without using phase shift control, so that it is not necessary to flow a circulating current, and the loss of the primary winding of the switch and the transformer can be reduced. Furthermore, since ZVS is not performed by the energy of the circulating current, the ZVS condition is not influenced by the load, and ZVS can be stably realized at full load or no load, and low noise is achieved even at no load. Since only the current for discharging the parasitic capacitance of the main circuit flows through the second arms 21 and 22, the switches of the second arms 21 and 22 may be small.

続いて、ハーフブリッジ型のスイッチング電源装置の実施例を図4に示す。このスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスTで絶縁し、一次側に二つのスイッチ素子Q1,Q2を直列接続した第一のアーム11と、二つのコンデンサC11,C12を直列接続した直列回路31とを備え、第一のアーム11と直列回路31とを並列接続して、ハーフブリッジ回路を構成し、各々の直列回路11,31の中点をトランスTの一次巻線に接続してある。   Next, an embodiment of a half-bridge type switching power supply device is shown in FIG. In this switching power supply, a primary arm and a secondary are insulated by a transformer T, a first arm 11 in which two switch elements Q1 and Q2 are connected in series on the primary side, and two capacitors C11 and C12 are connected in series. The first arm 11 and the series circuit 31 are connected in parallel to form a half-bridge circuit, and the midpoint of each of the series circuits 11 and 31 is connected to the primary winding of the transformer T. is there.

本実施例は以下の構成に特徴を有する。二つのスイッチ素子Q11,Q12を直列接続した第二のアーム21を備えてある。また、第二のアーム21は第一のアーム11と並列接続してあり、第一のアーム11の中点と第二のアーム21の中点との間に共振チョークL11を接続してある。   This embodiment is characterized by the following configuration. A second arm 21 is provided in which two switch elements Q11 and Q12 are connected in series. The second arm 21 is connected in parallel with the first arm 11, and a resonance choke L 11 is connected between the midpoint of the first arm 11 and the midpoint of the second arm 21.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は以下のように作用する。第一のアーム11に設けたハイサイドスイッチQ1がターンオンする直前に、第二のアーム21に設けたハイサイドスイッチQ11をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11に移動し、第二のアーム21に設けたハイサイドスイッチQ11がターンオフされたタイミングで第一のアーム11に設けたハイサイドスイッチQ1と、第二のアーム21に設けたローサイドスイッチQ12のボディダイオードを通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりハイサイドスイッチQ1のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   The switching power supply device configured as described above operates as follows. Immediately before the high-side switch Q1 provided on the first arm 11 is turned on, the high-side switch Q11 provided on the second arm 21 is turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance choke L11, and the high side switch Q1 provided in the first arm 11 and the second arm 21 at the timing when the high side switch Q11 provided in the second arm 21 is turned off. It is regenerated to the input capacitor C1 through the body diode of the provided low-side switch Q12. Thereby, zero voltage switching of the high side switch Q1 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

また、第一のアーム11に設けたローサイドスイッチQ2がターンオンする直前に、第二のアーム21に設けたローサイドスイッチQ12をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11に移動し、第二のアーム21に設けたローサイドスイッチQ12がターンオフされたタイミングで、第一のアーム11に設けたローサイドスイッチQ2と、第二のアーム21に設けたハイサイドスイッチQ11のボディダイオードを通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりローサイドスイッチQ2のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   Further, immediately before the low side switch Q2 provided in the first arm 11 is turned on, the low side switch Q12 provided in the second arm 21 is turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance choke L11, and the low side switch Q2 provided in the first arm 11 and the second arm 21 are provided at the timing when the low side switch Q12 provided in the second arm 21 is turned off. Then, it is regenerated to the input capacitor C1 through the body diode of the high side switch Q11. As a result, zero voltage switching of the low-side switch Q2 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

以上の作用より、前記実施例と同様に、共振チョークL11をトランスTの一次巻線に直列に挿入したときと比べて共振チョークL11の電流が大幅に減るため、損失の低減と共振チョークL11の小型化が可能になる。また、共振チョークL11に蓄えたエネルギーでZVSさせるわけではないので、ZVS条件が負荷に左右されなくなり、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。なお、第二のアーム21には主回路の寄生容量を放電する為の電流しか流れないため、第二のアーム21のスイッチは小さなものでよい。   As a result of the above operation, the current of the resonance choke L11 is greatly reduced as compared with the case where the resonance choke L11 is inserted in series with the primary winding of the transformer T, as in the above embodiment. Miniaturization is possible. In addition, since the ZVS is not caused by the energy stored in the resonance choke L11, the ZVS condition is not influenced by the load, and the ZVS can be realized stably at full load or no load, and low noise is achieved even at no load. . Since only the current for discharging the parasitic capacitance of the main circuit flows through the second arm 21, the switch of the second arm 21 may be small.

本発明はブリッジ型のスイッチング電源のみならず、その原型であるプッシュプル型のスイッチング電源装置でも適用可能である。プッシュプル型のスイッチング電源装置の実施例を図5に示す。このスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスTで絶縁し、入力電源に並列に、第一の一次巻線とスイッチ素子Q1の直列回路、および第二の一次巻線とスイッチ素子Q2の直列回路を接続してある。   The present invention can be applied not only to a bridge-type switching power supply but also to a push-pull type switching power supply apparatus that is the original form. An embodiment of the push-pull type switching power supply device is shown in FIG. In this switching power supply, the primary and secondary are insulated by a transformer T, and in parallel with the input power supply, a series circuit of a first primary winding and a switch element Q1, and a second primary winding and a switch element Q2 A series circuit is connected.

本実施例は以下の構成に特徴を有する。トランスTの一次巻線とそれぞれのスイッチ素子Q1,Q2とで二つの第一の直列回路13,14を構成し、これら第一の直列回路13,14とそれぞれ並列に整流素子D11,D12とスイッチ素子Q11,Q12とを直列接続した第二の直列回路23,24を接続してある。また、第一の直列回路13,14を構成するトランスTの一次巻線とスイッチ素子Q1,Q2との接続点と、第二の直列回路23,24を構成する整流素子D11,D12とスイッチ素子Q11,Q12との接続点との間に、それぞれ共振チョークL11,L12を接続してある。   This embodiment is characterized by the following configuration. The primary winding of the transformer T and the switch elements Q1 and Q2 form two first series circuits 13 and 14, and the rectifier elements D11 and D12 and the switch are connected in parallel with the first series circuits 13 and 14, respectively. Second series circuits 23 and 24, in which the elements Q11 and Q12 are connected in series, are connected. Further, the connection point between the primary winding of the transformer T constituting the first series circuits 13 and 14 and the switch elements Q1 and Q2, the rectifier elements D11 and D12 and the switch elements constituting the second series circuits 23 and 24, respectively. Resonant chokes L11 and L12 are connected between the connection points with Q11 and Q12, respectively.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は以下のように作用する。第一の直列回路13に設けたスイッチ素子Q1がターンオンする直前に、第二の直列回路23に設けたスイッチ素子Q11をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11に移動し、第二の直列回路23に設けたスイッチ素子Q11がターンオフされたタイミングで第一の直列回路13に設けたスイッチ素子Q1と、第二の直列回路23に設けた整流素子D11を通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりスイッチ素子Q1のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   The switching power supply device configured as described above operates as follows. Immediately before the switch element Q1 provided in the first series circuit 13 is turned on, the switch element Q11 provided in the second series circuit 23 is turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance choke L11, the switch element Q1 provided in the first series circuit 13 at the timing when the switch element Q11 provided in the second series circuit 23 is turned off, and the second series circuit 23. Is regenerated to the input capacitor C1 through the rectifying element D11 provided in the circuit. Thereby, zero voltage switching of the switch element Q1 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

また、第一の直列回路14に設けたスイッチ素子Q2がターンオンする直前に、第二の直列回路24に設けたスイッチ素子Q12をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL12に移動し、第二の直列回路24に設けたスイッチ素子Q12がターンオフされたタイミングで第一の直列回路14に設けたスイッチ素子Q2と、第二の直列回路24に設けた整流素子D12を通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりスイッチ素子Q2のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   Also, immediately before the switch element Q2 provided in the first series circuit 14 is turned on, the switch element Q12 provided in the second series circuit 24 is turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance choke L12, and the switch element Q2 provided in the first series circuit 14 and the second series circuit 24 at the timing when the switch element Q12 provided in the second series circuit 24 is turned off. Is regenerated to the input capacitor C1 through the rectifying element D12 provided in Thereby, zero voltage switching of the switch element Q2 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

以上の作用より、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。なお、第二の直列回路23,24および共振チョークL11,12には主回路の寄生容量を放電する為の電流しか流れないため、第二の直列回路23,24のスイッチおよび共振チョークL11,12は小さなものでよい。   With the above operation, ZVS can be realized stably at full load or no load, and low noise can be achieved even at no load. Since only the current for discharging the parasitic capacitance of the main circuit flows through the second series circuits 23 and 24 and the resonance chokes L11 and 12, the switch of the second series circuits 23 and 24 and the resonance chokes L11 and 12 Can be small.

本発明はプッシュプル型のスイッチング電源で示すように、偶数個のスイッチ素子で構成するアームの代わりに整流素子とスイッチ素子とで直列回路を構成することが可能であるため、フォワード型のスイッチング電源装置やフライバック型のスイッチング電源装置でも適用可能である。フォワード型のスイッチング電源装置を図6にフライバック型のスイッチング電源装置を図7に示す。これらのスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスTで絶縁し、トランスTの一次巻線の一端に一方の入力端を接続し、他端にスイッチ素子Q1を直列に接続してある。スイッチ素子Q1の他端に他方の入力端を接続してある。   In the present invention, as shown by a push-pull type switching power supply, a series circuit can be configured by a rectifying element and a switch element instead of an arm configured by an even number of switching elements. The present invention can also be applied to a device or a flyback type switching power supply device. A forward type switching power supply is shown in FIG. 6, and a flyback type switching power supply is shown in FIG. In these switching power supplies, the primary and secondary are insulated by a transformer T, one input terminal is connected to one end of the primary winding of the transformer T, and the switch element Q1 is connected in series to the other end. The other input end is connected to the other end of the switch element Q1.

本実施例は以下の構成に特徴を有する。トランスTの一次巻線とスイッチ素子Q1とで第一の直列回路13を構成し、これら第一の直列回路13とそれぞれ並列に整流素子D11とスイッチ素子Q11とを直列接続した第二の直列回路23を接続してある。また、第一の直列回路13を構成するトランスTの一次巻線とスイッチ素子Q1との接続点と、第二の直列回路23を構成する整流素子D11とスイッチ素子Q11との接続点との間に、それぞれ共振チョークL11を接続してある。   This embodiment is characterized by the following configuration. A first series circuit 13 is constituted by the primary winding of the transformer T and the switch element Q1, and a second series circuit in which the rectifier element D11 and the switch element Q11 are connected in series with the first series circuit 13 respectively. 23 is connected. Further, between the connection point between the primary winding of the transformer T constituting the first series circuit 13 and the switch element Q1, and the connection point between the rectifier element D11 and the switch element Q11 constituting the second series circuit 23. Further, a resonance choke L11 is connected to each.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は以下のように作用する。第一の直列回路13に設けたスイッチ素子Q1がターンオンする直前に、第二の直列回路23に設けたスイッチ素子Q11をターンオンさせて、寄生容量を放電する。放電されたエネルギーは共振チョークL11に移動し、第二の直列回路23に設けたスイッチ素子Q11がターンオフされたタイミングで第一の直列回路13に設けたスイッチ素子Q1と、第二の直列回路23に設けた整流素子D11を通して、入力コンデンサC1に回生される。これによりスイッチ素子Q1のゼロ電圧スイッチングが可能となり、スイッチング損失を抑えることができる。   The switching power supply device configured as described above operates as follows. Immediately before the switch element Q1 provided in the first series circuit 13 is turned on, the switch element Q11 provided in the second series circuit 23 is turned on to discharge the parasitic capacitance. The discharged energy moves to the resonance choke L11, and the switch element Q1 provided in the first series circuit 13 and the second series circuit 23 at the timing when the switch element Q11 provided in the second series circuit 23 is turned off. Is regenerated to the input capacitor C1 through the rectifying element D11 provided in the circuit. Thereby, zero voltage switching of the switch element Q1 becomes possible, and switching loss can be suppressed.

以上の作用より、前記実施例と同様に、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。なお、第二の直列回路23および共振チョークL11には主回路の寄生容量を放電する為の電流しか流れないため、第二の直列回路23のスイッチおよび共振チョークL11は小さなものでよい。   As described above, as in the above-described embodiment, ZVS can be realized stably at full load or no load, and low noise is achieved even at no load. Since only the current for discharging the parasitic capacitance of the main circuit flows through the second series circuit 23 and the resonance choke L11, the switch and the resonance choke L11 of the second series circuit 23 may be small.

本発明によれば、第一の直列回路と並列に第二の直列回路を各々接続し、前記第一の直列回路の中点と前記第二の直列回路の中点の間に各々共振チョークを接続してあることにより、共振チョークの電流が大幅に減るため、損失の低減と共振チョークの小型化が可能になる。   According to the present invention, each of the second series circuits is connected in parallel with the first series circuit, and each resonance choke is provided between the midpoint of the first series circuit and the midpoint of the second series circuit. By being connected, the current of the resonant choke is greatly reduced, so that loss can be reduced and the resonant choke can be downsized.

また、前記構成より、位相シフト制御にしなくてもZVSを実現できるため、循環電流を流さずに済むようになり、スイッチ並びにトランスの一次巻線の損失を低減できる。さらに、循環電流のエネルギーでZVSさせないので、ZVS条件が負荷に左右されなくなり、全負荷でも無負荷でも安定してZVSを実現できるようになり、無負荷でも低ノイズになる。   Further, according to the above configuration, ZVS can be realized without using phase shift control, so that it is not necessary to flow a circulating current, and the loss of the primary winding of the switch and the transformer can be reduced. Furthermore, since ZVS is not performed by the energy of the circulating current, the ZVS condition is not influenced by the load, and ZVS can be stably realized at full load or no load, and low noise is achieved even at no load.

本発明に係る電力変換装置における発明を実施するための最良の形態の回路図である。[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] It is a circuit diagram of the best form for implementing invention in the power converter device which concerns on this invention. 図1図示実施例における共振チョークに流れる電流の波形図である。1 is a waveform diagram of a current flowing through a resonance choke in the embodiment shown in FIG. 従来の位相シフト制御方式のスイッチング電源装置における共振チョークに流れる電流の波形図である。It is a wave form diagram of the electric current which flows into the resonance choke in the conventional switching power supply device of a phase shift control system. 前記実施例とは別の実施例の回路図である。It is a circuit diagram of an example different from the example. 同じく前記実施例とは別の実施例の回路図である。Similarly, it is a circuit diagram of an embodiment different from the embodiment. 同じく前記実施例とは別の実施例の回路図である。Similarly, it is a circuit diagram of an embodiment different from the embodiment. 同じく前記実施例とは別の実施例の回路図である。Similarly, it is a circuit diagram of an embodiment different from the embodiment. 従来のフルブリッジ型のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional full bridge type switching power supply device. 従来の位相シフト制御方式のスイッチング電源装置におけるトランスの一次巻線に流れる電流の波形図である。It is a wave form diagram of the electric current which flows into the primary winding of the trans | transformer in the conventional switching power supply device of a phase shift control system. 従来のPWM制御方式のスイッチング電源装置におけるトランスの一次巻線に流れる電流の波形図である。It is a wave form diagram of the electric current which flows into the primary winding of the trans | transformer in the conventional switching power supply device of a PWM control system.

符号の説明Explanation of symbols

11,12 第一のアーム
21,22 第二のアーム
13,14 第一のアーム
23,24 第二のアーム
31 直列回路
Q1〜Q4,Q11〜Q14 スイッチ素子
L1 出力チョーク
L2,L11,L12 共振チョーク
C2 出力コンデンサ
T トランス
D1,D2,D11,D12 整流回路
11, 12 1st arm 21, 22 2nd arm 13, 14 1st arm 23, 24 2nd arm 31 Series circuit Q1-Q4, Q11-Q14 Switch element L1 Output choke L2, L11, L12 Resonant choke C2 output capacitor
T transformer
D1, D2, D11, D12 Rectifier circuit

Claims (5)

一次・二次間をトランスで絶縁し、一次側に直列接続した偶数個のスイッチ素子を有する第一の直列回路を一又は複数備え、該直列回路の中点を前記トランスの一次巻線に接続してあるスイッチング電源装置において、前記第一の直列回路と並列に、直列接続した偶数個のスイッチ素子を有する第二の直列回路を接続し、
前記第一の直列回路の中点と前記第二の直列回路の中点との間に共振チョークを接続してあることを特徴とするスイッチング電源装置。
One or more first series circuits with an even number of switching elements connected in series on the primary side are isolated by a transformer between the primary and secondary, and the midpoint of the series circuit is connected to the primary winding of the transformer In the switching power supply device, the second series circuit having an even number of switch elements connected in series is connected in parallel with the first series circuit,
A switching power supply device comprising a resonance choke connected between a midpoint of the first series circuit and a midpoint of the second series circuit.
前記第一の直列回路を二つ有し、これら前記第一の直列回路と並列に前記第二の直列回路を接続してあることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源。 2. The switching power supply according to claim 1, wherein the first series circuit is provided in two, and the second series circuit is connected in parallel with the first series circuit. 前記第一の直列回路を一つ有し、前記第一の直列回路と並列に複数個のコンデンサを直列接続してなる第三の直列回路を接続してあることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源。 The first series circuit is provided, and a third series circuit formed by connecting a plurality of capacitors in series with the first series circuit is connected in parallel. Switching power supply. 一次・二次間をトランスで絶縁し、前記トランスの一次巻線にスイッチ素子を直列接続したスイッチング電源装置において、前記一次巻線と前記スイッチ素子とを有する第一の直列回路を備え、この第一の直列回路と並列に整流素子とスイッチ素子とを有する第二の直列回路を接続し、前記第一の直列回路を構成する一次巻線とスイッチ素子との接続点と、前記第二の直列回路を構成する整流素子とスイッチ素子との接続点との間に共振チョークを接続してあることを特徴とするスイッチング電源装置。 A switching power supply device in which a primary and a secondary are insulated by a transformer and a switching element is connected in series to the primary winding of the transformer, the switching power supply device includes a first series circuit having the primary winding and the switching element. A second series circuit having a rectifier element and a switch element in parallel with the one series circuit, a connection point between the primary winding and the switch element constituting the first series circuit, and the second series circuit A switching power supply comprising a resonance choke connected between a connection point between a rectifying element and a switch element constituting a circuit. 前記第一の直列回路を二つ有し、これら前記第一の直列回路を構成するトランスの一次巻線同士を接続し、これら前記第一の直列回路と並列に前記第二の直列回路を接続してあることを特徴とする請求項4記載のスイッチング電源。 Having two first series circuits, connecting primary windings of transformers constituting the first series circuit, and connecting the second series circuit in parallel with the first series circuit 5. The switching power supply according to claim 4, wherein
JP2007289288A 2007-11-07 2007-11-07 Switching power supply Expired - Fee Related JP5153299B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007289288A JP5153299B2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Switching power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007289288A JP5153299B2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Switching power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009118648A true JP2009118648A (en) 2009-05-28
JP5153299B2 JP5153299B2 (en) 2013-02-27

Family

ID=40785140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007289288A Expired - Fee Related JP5153299B2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Switching power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5153299B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012120294A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Daihen Corp Dc-dc converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06311743A (en) * 1993-04-23 1994-11-04 Sanken Electric Co Ltd Dc-dc converter
JP2001037221A (en) * 1999-07-23 2001-02-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Power source unit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06311743A (en) * 1993-04-23 1994-11-04 Sanken Electric Co Ltd Dc-dc converter
JP2001037221A (en) * 1999-07-23 2001-02-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Power source unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012120294A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Daihen Corp Dc-dc converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP5153299B2 (en) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7573731B2 (en) Active-clamp current-source push-pull DC-DC converter
US8441812B2 (en) Series resonant converter having a circuit configuration that prevents leading current
US6198260B1 (en) Zero voltage switching active reset power converters
CN1391720B (en) External driving circuit for bridge type synchronous rectification
US8619438B2 (en) Resonant converter
JP2011050134A (en) Resonant switching power supply device
JP2011526478A (en) Resonant power converter
JPH04210775A (en) Switching power supply
US10020749B2 (en) Power conversion unit
JP2007185072A (en) Dc-dc converter
EP1624561A2 (en) Push-pull switching power converter
US6215683B1 (en) Power converter with voltage dependent switchable modes
JP2015216720A (en) Starting sequence for switching device
WO2019039488A1 (en) Converter
JP2006311741A (en) Tap inductor step-down converter
JP6388154B2 (en) Resonant type DC-DC converter
JP2017005861A (en) Resonance type bidirectional dc/dc converter
JP2007043858A (en) Resonance converter
JP5153299B2 (en) Switching power supply
JP4635584B2 (en) Switching power supply
JP2004364456A (en) Switching converter
JP4657062B2 (en) Resonant type converter
JP2006271099A (en) Series resonance converter
JP7013961B2 (en) Converter device
JP2010115099A (en) Boost chopper circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100706

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120515

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121113

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5153299

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees