JP2009261049A - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、２石フォワード型、１石フォワード型のスイッチング電源装置に係り、特に、トランスの一次巻線に接続された主スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失の低減を図ることができ、且つ、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができるように工夫したものに関する。 The present invention relates to, for example, a two-stone forward type, one-stone forward type switching power supply device, and in particular, can reduce switching loss when the main switching element connected to the primary winding of the transformer is turned on. Further, the present invention relates to a device devised so as to simplify the configuration and reduce the size of the apparatus.
一般に、各種電子機器の安定化電源としてスイッチング電源装置が使用されている。この種のスイッチング電源装置の場合には、主スイッチング素子の「ターンオフ」時にいわゆる「サージ電圧」が発生してしまう。そこで、そのようなサージ電圧を抑制させるためにスナバ回路を設けている。そのようなスナバ回路を設けたスイッチング電源装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
上記特許文献１に開示されているスイッチング電源装置は図８に示すような構成になっている。
まず、電源端子１０１、１０３があるとともに出力端子１０５、１０７がある。上記電源端子１０１、１０３側と出力端子１０５、１０７側との間には、トランスＴ１が設置されている。このトランスＴ１は一次巻線Ｔ１−Ｐと二次巻線Ｔ１−Ｓとから構成されている。上記電源端子１０１、１０３側には、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１には駆動トランスＴ２が設置されている。
The switching power supply device disclosed in
First, there are
上記駆動トランスＴ２は後述する制御回路１０９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１を駆動する二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑ２との間には抵抗Ｒ２が設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑａ１と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１との間には抵抗Ｒａ１が設置されている。
Driving said drive transformer T 2 are a primary winding T 2-D for inputting a drive signal from the
又、上記電源端子１０１、１０３側には、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄａ３が設置されている。又、上記電源端子１０１、１０３側には、コンデンサＣ１、Ｃａ１、Ｃａ２が設置されているとともにチョークコイルＬａ１が設置されている。そして、上記補助スイッチング素子Ｑａ１、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、コンデンサＣａ１、Ｃａ２、チョークコイルＬａ１によってスナバ回路１１１を構成している。
Further, diodes D 1 , D 2 , D a1 , D a2 , and D a3 are installed on the
上記出力端子１０５、１０７側には制御回路１０９が設置されている。又、上記出力端子１０５、１０７側にはダイオードＤ３、Ｄ４が設置されているとともにチョークコイルＬ１、コンデンサＣ２が設置されている。
尚、図７中Ｖｉｎは電源電圧を示している。
A
In FIG. 7, V in indicates a power supply voltage.
上記構成において、補助スイッチング素子Ｑａ１が「オン」すると、チョークコイルＬａ１とコンデンサＣａ１、Ｃａ２とによる共振回路が形成されて共振電流が流れる。その共振電流はダイオードＤａ２の作用によって、コンデンサＣａ１からコンデンサＣａ２にのみ流れる。 In the above configuration, when the auxiliary switching element Q a1 is turned “ON”, a resonance circuit is formed by the choke coil L a1 and the capacitors C a1 and C a2 and a resonance current flows. The resonance current flows only from the capacitor C a1 to the capacitor C a2 by the action of the diode D a2 .
又、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−Ｓの誘起電圧は、ダイオードＤ３、Ｄ４によって整流され、且つ、チョークコイルＬ１、コンデンサＣ２によって平滑化され、出力端子１０５、１０７を介して出力される。その際、その出力電圧は駆動制御回路１０９によって予め設定された設定値になるように制御される。
The induced voltage of the secondary winding T 1 -S of the transformer T 1 is rectified by the diodes D 3 and D 4 and smoothed by the choke coil L 1 and the capacitor C 2 , and the
又、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１が「ターンオフ」すると、トランスＴ１の蓄積エネルギにより、主スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間に加わる電圧が、ダイオードＤａ１を介してコンデンサＣａ１に加えられ、それによって、充電が行われる。スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間の電圧はコンデンサＣａ１の端子電圧の上昇に伴って徐々に上昇することになり、それによって、サージ電圧の発生を抑制することができる。又、コンデンサＣａ２の充電電荷はダイオードＤａ３を介してトランスＴ１の一次巻線Ｔ１−Ｐを介して放電される。 When the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 are “turned off”, the voltage applied between the drain and source of the main switching element Q 2 due to the energy stored in the transformer T 1 is changed to the diode D a1. To the capacitor C a1 , whereby charging is performed. Voltage between the drain and source of the switching element Q 2 is made to increase gradually with the increase of the terminal voltage of the capacitor C a1, thereby, it is possible to suppress the occurrence of a surge voltage. Further, the charge of the capacitor C a2 is discharged via the primary winding T 1 -P of the transformer T 1 via the diode D a3 .
又、上記スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１が「ターンオン」すると、トランスＴ１の一次巻線Ｔ１−Ｐに主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を介して直流電源からの電流が流れる。又、スナバ回路１１１においては、補助スイッチング素子Ｑａ１が「オン」となるので、前述したように、コンデンサＣａ１からＣａ２に共振電流が流れる。その際、コンデンサＣａ１、Ｃａ２の容量を等しく設定しておくことにより、共振電流による放電によって、コンデンサＣａ１の端子電圧は略「０」となる。
When the switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 are “turned on”, the primary winding T 1 -P of the transformer T 1 is connected to the DC power source via the main switching elements Q 1 and Q 2 . Current flows. Further, in the
上記構成をなすスイッチング電源装置の場合には次のような問題があった。
まず、従来のスイッチング電源装置用の構成では、スナバ回路１１１における損失が大きく、結局、スイッチング損失が大きくなってしまうという問題があった。
又、別の問題として構成が複雑であって小型化に不向きであるという問題があった。具体的には、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、補助スイッチング素子Ｑａ１を駆動するために、駆動トランスＴ２の二次巻線を多数必要とするものであり（具体的には、二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１という３つの二次巻線を必要とする）、又、それ以外にも多数の電子部品を必要としており、それによって、構成が複雑化してしまって小型化が困難であるという問題があった。
In the case of the switching power supply device configured as described above, there are the following problems.
First, the configuration for the conventional switching power supply apparatus has a problem that the loss in the
Another problem is that the configuration is complicated and unsuitable for downsizing. Specifically, in order to drive the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 , a large number of secondary windings of the drive transformer T 2 are required (specifically, the
そこで、本件特許出願人は、上記問題点を解決するものとして、図９に示すような新たなスイッチング電源装置を提案している。これは主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「ターンオフ」時のスイッチング損失の低減と構成の簡略化及び装置の小型化を目的として提案されているものである。
因みに、図９に示す内容については本件と同日付で別途特許出願しているものである。
Therefore, the present applicant has proposed a new switching power supply device as shown in FIG. 9 as a solution to the above problem. This is proposed for the purpose of reducing the switching loss, simplifying the configuration, and reducing the size of the apparatus when the main switching elements Q 1 and Q 2 are “turned off”.
Incidentally, the contents shown in FIG. 9 have been filed separately on the same date as this case.
図９に示すように、まず、電源端子２０１、２０３があるとともに出力端子２０５、２０７がある。上記電源端子２０１、２０３側と出力端子２０５、２０７側との間にはトランスＴ１が設置されている。このトランスＴ１は一次巻線Ｔ１−Ｐと二次巻線Ｔ１−Ｓとから構成されている。上記電源端子２０１、２０３側には、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、補助スイッチング素子Ｑａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、補助スイッチング素子Ｑａ１には駆動トランスＴ２が設置されている。
As shown in FIG. 9, first, there are
上記駆動トランスＴ２は後述する制御回路２０９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１を駆動する二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ１が設置されている。又、上記スイッチング素子Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑ２との間には抵抗Ｒ２が設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑａ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒａ１が設置されている。
Driving said drive transformer T 2 are a primary winding T 2-D for inputting a drive signal from the
又、上記電源端子２０１、２０３側にはダイオードＤａ１、Ｄａ２が設置されている。又、上記電源端子２０１、２０３側にはコンデンサＣ１、Ｃａ１が設置されているとともにチョークコイルＬａ１が設置されている。そして、上記スイッチング素子Ｑａ１、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、コンデンサＣａ１、チョークコイルＬａ１によってスナバ回路２１１を構成している。
Further, diodes D a1 and D a2 are provided on the
上記出力端子２０５、２０７側には制御回路２０９が設置されている。又、上記出力端子２０５、２０７側にはダイオードＤ３、Ｄ４が設置されていると共にチョークコイルＬ１、コンデンサＣ２が設置されている。
尚、図９中符号Ｖｉｎは電源電圧を示している。
A
In FIG. 9, the symbol V in indicates the power supply voltage.
上記構成によると、スナバ回路２１１としての損失を低減させ、それによって、スイッチング電源装置としてのスイッチング損失を低減させることができる。これは、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１が「ターンオフ」した時、ダイオードＤａ１とコンデンサＣａ１の作用によって、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が徐々に上昇するようになるためである。
According to the above configuration, the loss as the
尚、図１０は図９に示したスイッチング電源装置の主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１のゲート駆動波形を示す図である。図１０（ａ）は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート駆動波形Ｖｇｓ１、Ｖｇｓ２を示しており、図１０（ｂ）は補助スイッチング素子Ｑａ１のゲート駆動波形Ｖｇｓａ１を示している。
FIG. 10 is a diagram showing gate drive waveforms of the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 of the switching power supply device shown in FIG. FIG. 10 (a) shows the
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、図９に示すスイッチング電源装置の場合には、ターンオフ時のスイッチング損失を低減させることはできるものの、ターンオン時のスイッチング損失を低減させることができないという問題があった。すなわち、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が「ターンオン」する際、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の寄生コンデンサを放電する時にスイッチング損失が発生してしまうからである。 The conventional configuration has the following problems. That is, in the case of the switching power supply device shown in FIG. 9, although the switching loss at the turn-off time can be reduced, the switching loss at the turn-on time cannot be reduced. That is, when the main switching elements Q 1 and Q 2 are “turned on”, a switching loss occurs when the parasitic capacitors of the main switching elements Q 1 and Q 2 are discharged.
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、主スイッチング素子のターンオン時におけるスイッチング損失を低減させることが可能なスイッチング電源装置用を提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and an object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of reducing a switching loss when a main switching element is turned on.
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるスイッチング電源装置は、トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）を接続し、上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に補助スイッチング素子（Ｑａ１）を接続してなるスイッチング電源装置において、上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンさせた後予め設定された遅れ時間（ｔｄ）が経過した後上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせる回路を設けたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるスイッチング電源装置は、請求項１記載のスイッチング電源装置において、上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してチョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチ機能部（ＳＷ１）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ１）とダイオード（Ｄｓｗ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ2）のスイッチ機能部（ＳＷ２）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ２）とダイオード（Ｄｓｗ２）を並列に接続し、上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンすることにより上記チョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を共振させ、上記チョークコイル（Ｌａ１）の両端電圧が電源電圧（Ｖｉｎ）以上となり、上記コンデンサ（Ｃｓｗ１、Ｃｓｗ２）を放電させ、上記ダイオード（Ｄｓｗ１、Ｄｓｗ２）に電流が流れてから上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３によるスイッチング電源装置は、請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記スイッチング電源装置は、２石フォワード型又は１石フォワード型のスイッチング電源装置であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a switching power supply device according to
A switching power supply according to
The switching power supply according to
以上述べたように本願発明の請求項１によるスイッチング電源装置によると、トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）を接続し、上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に補助スイッチング素子（Ｑａ１）を接続してなるスイッチング電源装置において、上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンさせた後予め設定された遅れ時間（ｔｄ）が経過した後上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせる回路を設けた構成となっているので、主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のターンオン時のスイッチング損失を低減させることができる。又、上記効果によってスイッチング周波数の高周波化が可能になり、よって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。
又、請求項２によるスイッチング電源装置は、請求項１記載のスイッチング電源装置において、上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してチョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチ機能部（ＳＷ１）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ１）とダイオード（Ｄｓｗ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ2）のスイッチ機能部（ＳＷ２）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ２）とダイオード（Ｄｓｗ２）を並列に接続し、上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンすることにより上記チョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を共振させ、上記チョークコイル（Ｌａ１）の両端電圧が電源電圧（Ｖｉｎ）以上となり、上記コンデンサ（Ｃｓｗ１、Ｃｓｗ２）を放電させ、上記ダイオード（Ｄｓｗ１、Ｄｓｗ２）に電流が流れてから上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせるようにした構成になっているので、簡単な構成で上記効果を確実に得ることができる。
又、請求項３によるスイッチング電源装置は、請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記スイッチング電源装置は、２石フォワード型又は１石フォワード型のスイッチング電源装置であり、何れの場合にも上記した効果を確実に得ることができるものである。
As described above, according to the switching power supply device according to
A switching power supply according to
The switching power supply device according to
以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示すスイッチング電源装置は、本願発明を２石フォワード型のスイッチング電源装置に適用した例を示すものである。
因みに、フォワード型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オン」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＮ方式」を意味している。又、２石とは主スイッチング素子の個数を意味するものであり、この実施の形態の場合には２個の主スイッチング素子を使用しているものである。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The switching power supply shown in FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a two-stone forward switching power supply.
Incidentally, the forward type means an “ON-ON system” in which energy transfer is executed when a transistor constituting the switching element is “ON”. In addition, 2 stones means the number of main switching elements, and in this embodiment, two main switching elements are used.
図１に示すように、まず、電源端子１、３があるとともに出力端子５、７がある。上記電源端子１、３側と出力端子５、７側との間にはトランスＴ１が設置されている。このトランスＴ１は一次巻線Ｔ１−Ｐと二次巻線Ｔ１−Ｓとから構成されている。上記電源端子１、３側には、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、補助スイッチング素子Ｑａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、補助スイッチング素子Ｑａ１には駆動トランスＴ２が設置されている。
As shown in FIG. 1, first, there are
上記駆動トランスＴ２は後述する制御回路９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１を駆動する二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ１、抵抗Ｒｄ１、コンデンサＣｄ１、ダイオードＤｄ１が夫々設置されている。又、上記スイッチング素子Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑ２との間には、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒｄ２、コンデンサＣｄ２、ダイオードＤｄ２が夫々設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑａ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒａ１が設置されている。 Driving said drive transformer T 2 are a primary winding T 2-D for inputting a drive signal from the control circuit 9 to be described later, the main switching element Q 1, Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 and outputs the signal Secondary winding T2 -Q1 and secondary winding T2 -Q2 . A resistor R 1 , a resistor R d1 , a capacitor C d1 , and a diode D d1 are installed between the switching element Q 1 and the secondary winding T 2 -Q 1 . A resistor R 2 , a resistor R d2 , a capacitor C d2 , and a diode D d2 are installed between the switching element Q 2 and the secondary winding T 2 -Q 2 . A resistor R a1 is installed between the auxiliary switching element Q a1 and the secondary winding T 2-Q1 .
又、上記電源端子１、３側にはダイオードＤａ１、Ｄａ２が設置されている。上記電源端子１、３側にはコンデンサＣ１、Ｃａ１が設置されているとともにチョークコイルＬａ１が設置されている。そして、上記スイッチング素子Ｑａ１、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、コンデンサＣａ１、チョークコイルＬａ１によってスナバ回路１１を構成している。
In addition, diodes D a1 and D a2 are provided on the
上記出力端子５、７側には制御回路９が設置されている。又、上記出力端子５、７側にはダイオードＤ３、Ｄ４が設置されていると共にチョークコイルＬ１、コンデンサＣ２が設置されている。
尚、図９中符号Ｖｉｎは電源電圧を示している。
A control circuit 9 is provided on the
In FIG. 9, the symbol V in indicates the power supply voltage.
又、図２は本実施の形態における主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１のゲート駆動波形を示す図である。図２中主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート駆動波形をＶｇｓ１、Ｖｇｓ２で示すと共に、補助スイッチング素子Ｑａ１のゲート駆動波形をＶｇｓａ１で示す。又、図２中閾値を破線で示していて、閾値以上になったときを「オン」とし、閾値以下のときを「オフ」とするものである。図２に示すように、本実施の形態の場合には、補助スイッチング素子Ｑａ１の「ターンオン」に対して予め設定された遅れ時間「ｔｄ」を経た後に、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を「ターンオン」させているものである。
FIG. 2 is a diagram illustrating the gate drive waveforms of the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 in the present embodiment. 2 Chunushi gate drive waveforms of the
又、図３は図１に示した回路と同じ内容であって動作原理を説明するための図として表したものであり、図４は図３に対応させて主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１の制御信号を示す図である。 FIG. 3 shows the same contents as the circuit shown in FIG. 1 and is shown as a diagram for explaining the operation principle. FIG. 4 shows the main switching elements Q 1 and Q 2 corresponding to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a control signal for the auxiliary switching element Qa1 .
図３に示す動作原理図に関して説明を補充する。図３中符号ＳＷ１は主スイッチング素子Ｑ１における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものであり、Ｃｓｗ１は主スイッチング素子Ｑ１におけるドレイン・ソース間の寄生コンデンサを示し、Ｄｓｗ１は主スイッチング素子Ｑ１におけるソースからドレインの向きに電流を流すことができる寄生ダイオードを示している。又、図３中符号ＳＷ２は主スイッチング素子Ｑ２における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものであり、Ｃｓｗ２は主スイッチング素子Ｑ２におけるドレイン・ソース間の寄生コンデンサを示し、Ｄｓｗ２は主スイッチング素子Ｑ２におけるソースからドレインの向きに電流を流すことができる寄生ダイオードを示している。又、図３中ＳＷａ１は補助スイッチング素子Ｑａ１における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものであり、Ｄｓｗａ１は補助スイッチング素子Ｑａ１におけるソースからドレインの向きに電流を流すことができる寄生ダイオードを示している。
尚、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の夫々のドレイン・ソース間に容量を追加することも可能であり、その場合には寄生コンデンサＣｓｗ１、Ｃｓｗ２は寄生コンデンサの容量と追加した容量の和となる。又、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１の寄生ダイオードＤｓｗ１、Ｄｓｗ２、Ｄｓｗａ１については、寄生ダイオード以外にも同一方向のダイオードを追加することもある。
The description will be supplemented with respect to the operation principle diagram shown in FIG. 3, reference numeral SW 1 is intended to represent the "on / off" switch function unit of the main switching element Q 1, C sw1 represents the parasitic capacitor between the drain and source of the main switching element Q 1, D sw1 mainly It shows the parasitic diode current can flow in the direction of the drain from the source of the switching element Q 1. Also, it represents the "on / off" switch function unit in FIG. 3, reference numeral SW 2 is the main switching element Q 2, C sw2 represents the parasitic capacitor between the drain and source of the main switching element Q 2, D sw2 It shows the parasitic diode current can flow in the direction of the drain from the source of the main switching element Q 2. Further, FIG. 3 in SW a1 is intended to represent the "on / off" switch function unit in the auxiliary switching element Q a1, D SWA1 the current can flow in the direction of the drain from the source of the auxiliary switching element Q a1 parasitic A diode is shown.
It is possible to add capacitance between the drains and sources of the main switching elements Q 1 and Q 2 , and in this case, the parasitic capacitors C sw1 and C sw2 are the sum of the capacitance of the parasitic capacitor and the added capacitance. It becomes. Further, the parasitic diodes D sw1 , D sw2 , and D swa1 of the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 may be added with diodes in the same direction in addition to the parasitic diodes.
又、図３において、制御回路９より出力される制御信号をＧＤ１、ＧＤ２、ＧＤａ１で示している。上記制御信号ＧＤ１は主スイッチング素子Ｑ１の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ１を駆動するための制御信号である。その際、「オン」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ１からの抵抗Ｒｄ１を通してコンデンサＣｄ１を充電し、抵抗Ｒ１を通して主スイッチング素子Ｑ１のゲートにプラス電圧を供給する。そして、抵抗Ｒｄ１とコンデンサＣｄ１とによるＣＲ時定数回路によって、既に説明した遅れ時間「ｔｄ」をつくる。これに対して、「オフ」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ１からダイオードＤｄ１を介して抵抗Ｒ１を通して主スイッチング素子Ｑ１のゲートにマイナス電圧を供給する。同時に、コンデンサＣｄ１をダイオードＤｄ１を介して放電するものである。 In FIG. 3, control signals output from the control circuit 9 are indicated by GD 1 , GD 2 , and GD a1 . The control signal GD 1 is a control signal for driving the "on / off" switch function unit SW 1 of the main switching element Q 1. At that time, the "ON" signal, in Figure 1, the drive transformer to charge the capacitor C d1 through resistor R d1 from T 2 of the secondary winding T 2-Q1, the gate of the main switching element Q 1 through a resistor R 1 Supply a positive voltage to Then, the delay time “t d ” already described is generated by the CR time constant circuit including the resistor R d1 and the capacitor C d1 . In contrast, the "off" signal, in Figure 1, a negative voltage to the gate of the secondary winding T 2-Q1 driving transformer T 2 via the diode D d1 mainly through the resistor R 1 switching element Q 1 Supply. At the same time, the capacitor C d1 is discharged through the diode D d1 .
又、制御信号ＧＤ２は主スイッチング素子Ｑ２の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ２を駆動するための制御信号である。「オン」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ２からの抵抗Ｒｄ２を通してコンデンサＣｄ２を充電し、抵抗Ｒ２を通して主スイッチング素子Ｑ２のゲートにプラス電圧を供給する。そして、抵抗Ｒｄ２とコンデンサＣｄ２とによるＣＲ時定数回路によって遅れ時間「ｔｄ」をつくる。これに対して、「オフ」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ２からダイオードＤｄ２を介して抵抗Ｒ２を通して主スイッチング素子Ｑ２のゲートにマイナス電圧を供給する。同時に、コンデンサＣｄ２をダイオードＤｄ２を介して放電するものである。 Further, the control signal GD 2 is a control signal for driving the main "on / off" switch function unit SW 2 of the switching element Q 2. As the "on" signal, in Figure 1, drive to charge the capacitor C d2 through resistor R d2 from the transformer T 2 of the secondary winding T 2-Q2, positive voltage to the gate of the main switching element Q 2 through a resistor R 2 Supply. Then, a delay time “t d ” is generated by a CR time constant circuit including a resistor R d2 and a capacitor C d2 . In contrast, the "off" signal, in Figure 1, a negative voltage to the gate of the secondary winding T 2-Q2 of the driving transformer T 2 via the diode D d2 mainly through the resistor R 2 switching element Q 2 Supply. At the same time, the capacitor C d2 is discharged through the diode D d2 .
又、制御信号ＧＤａ１は補助スイッチング素子Ｑａ１の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷａ１を駆動するための制御信号である。「オン」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ１からの抵抗Ｒａ１を通して補助スイッチング素子Ｑａ１のゲートにプラス電圧を供給する。これに対して、「オフ」信号として、図１において、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−Ｑ２から抵抗Ｒａ１を通して補助スイッチング素子Ｑａ１のゲートにマイナス電圧を供給する。 Further, the control signal GD a1 is a control signal for driving the "on / off" switch function unit SW a1 of the auxiliary switching element Q a1. As the "on" signal, in Figure 1, for supplying a positive voltage to the gate of the auxiliary switching element Q a1 through a resistor R a1 from the secondary winding T 2-Q1 driving transformer T 2. In contrast, the "off" signal, in Figure 1, for supplying a negative voltage to the gate of the auxiliary switching element Q a1 from the secondary winding T 2-Q2 of the driving transformer T 2 through a resistor R a1.
又、図４においては、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１の制御信号を示していて、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の制御信号ＧＤ１、ＧＤ２を図４（ａ）に示すと共に、補助スイッチング素子Ｑａ１の制御信号ＧＤａ１を図４（ｂ）に示している。図４に示すように、本実施の形態の場合には、補助スイッチング素子Ｑａ１の「ターンオン」に対して予め設定された遅れ時間「ｔｄ」を経た後に、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を「ターンオン」させているものである。
尚、この図４の場合には駆動信号「ＬＯＷ」を「０Ｖ」で表している。
Further, in FIG. 4, the
In the case of FIG. 4, the drive signal “LOW” is represented by “0V”.
以上の構成を基に図５を参照してその作用を説明する。
尚、図５はタイミングチャートであり、Ｖ１、Ｖ２は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧を示し、Ｉ１は主スイッチング素子Ｑ１のスイッチ機能部ＳＷ１、寄生ダイオードＤｓｗ１、寄生コンデンサＣｓｗ１を流れる電流を示し、Ｉ２は主スイッチング素子Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ２、寄生ダイオードＤｓｗ２、寄生コンデンサＣｓｗ２を流れる電流を示す。Ｉｄａ１、Ｉｄａ２はダイオードＤａ１、Ｄａ２を流れる電流を示し、ＩＣａ１はコンデンサＣａ１を流れる電流を示し、ＶＣａ１はコンデンサＣａ１の両端電圧を示し、Ｖｌａ１はチョークコイルＬａ１の両端電圧を示している。
そして、図５（ａ）は主スイッチング素子Ｑ１のスイッチ機能部ＳＷ１の駆動信号ＧＤ１の時間変化を示しており、図５（ｂ）主スイッチング素子Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ２の駆動信号ＧＤ２の時間変化を示しており、図５（ｃ）補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１の駆動信号ＧＤａ１の時間変化を示しており、図５（ｄ）主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２の時間を示しており、図５（e）主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の時間変化を示しており、図５（ｆ）ダイオードＤａ１を流れる電流Ｉｄａ１の時間変化を示しており、図５（ｇ）ダイオードＤａ２を流れる電流Ｉｄａ２の時間変化を示しており、図５（ｈ）はコンデンサＣａ１を流れる電流Ｉｃａ１の時間変化を示しており、図５（ｉ）はコンデンサＣａ１の両端電圧Ｖｃａ１の時間変化を示しており、図５（ｊ）はチョークコイルＬａ１の両端電圧Ｖｌａ１の時間変化を示している。
Based on the above configuration, the operation will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a timing chart, V 1 and V 2 indicate the voltage across the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 , and I 1 is the switch function of the main switching element Q 1 . A part SW 1 , a parasitic diode D sw1 , and a current flowing through the parasitic capacitor C sw1 are shown. I 2 denotes a current flowing through the switch function part SW 2 , the parasitic diode D sw2 and the parasitic capacitor C sw2 of the main switching element Q 2 . I da1, I da2 represents the current through the diode D a1, D a2, I Ca1 represents the current through the capacitor C a1, V Ca1 represents the voltage across the capacitor C a1, V la1 the choke coil L a1 The voltage at both ends is shown.
Then, FIGS. 5 (a) shows the time variation of the driving signal GD 1 of the main switching element to Q 1 switch function unit SW 1, the drive shown in FIG. 5 (b) the main switching element Q 2 of the switch function unit SW 2 shows the time change of the signal GD 2, it shows the time variation of the driving signal GD a1 of the switch function unit SW a1 shown in FIG. 5 (c) the auxiliary switching element Q a1, FIG 5 (d) main switching element Q 1 , Q 2 shows the time of the voltage V 1, V 2 across the switch function units SW 1 , SW 2 , and FIG. 5 (e) shows the switch function units SW 1 , SW 2 of the main switching elements Q 1 , Q 2. shows the time variation of the current I 1, I 2 flowing, FIG. 5 (f) through the diode D a1 indicates the time variation of the current I da1, the current I da2 flowing FIG 5 (g) diode D a2 Time variation The shows, FIG 5 (h) shows a time variation of the current I ca1 flowing through capacitor C a1, FIG 5 (i) shows the time variation of the voltage across V ca1 of the capacitor C a1, FIG 5 (j) shows the time variation of the voltage across V la1 the choke coil L a1.
まず、図５における期間「（１）（時刻ｔ１〜ｔ２）」の場合であるが、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１を「ターンオフ」すると、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２が瞬時に「０」となる。そして、トランスＴ１の蓄積エネルギによってダイオードＤａ１に電流Ｉｄａ１が流れる。そして、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は「−Ｖｉｎ」から徐々に高くなって「正」に反転する。主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の電圧Ｖ１、Ｖ２はコンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１の上昇に伴って徐々に高くなる。このように主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２両端電圧Ｖ１、Ｖ２が徐々に上昇するため「ターンオフ」時のスイッチング損失は略「０」になる。 First, in the case of the period “(1) (time t 1 to t 2 )” in FIG. 5, the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 and the switch of the auxiliary switching element Q a1 . When the function unit SW a1 is “turned off”, the currents I 1 and I 2 flowing through the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 instantaneously become “0”. Then, current I da1 flows through the diode D a1 by stored energy of the transformer T 1. The voltage V ca1 of the capacitor C a1 gradually increases from “−V in ” and is inverted to “positive”. The voltages V 1 and V 2 of the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 gradually increase as the voltage V ca1 of the capacitor C a1 increases. As described above, since the voltage V 1 and V 2 across the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 gradually increase, the switching loss at the time of “turn-off” becomes substantially “0”.
次に、図５における期間「（２）（時刻ｔ２〜ｔ３）」の場合であるが、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１ は「オフ」したままである。そして、ダイオードＤａ２に流れる電流は略「０」である。これは主スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１が「オフ」しているからである。又、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１には充放電が殆どなく「正」の電圧で略一定に維持される。
Next, the period "(2) (
次に、図５における期間「（３）（時刻ｔ３〜ｔ４）」の場合であるが、補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１ を「ターンオン」することにより、コンデンサＣａ１とコイルＬａ１ による共振回路が形成され、ダイオードＤａ２、コイルＬａ１、主スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１を介して共振電流が流れる。そして、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は徐々に減少する。 Next, in the period “(3) (time t 3 to t 4 )” in FIG. 5, the capacitor C a1 and the coil are turned on by “turning on” the switch function unit SW a1 of the auxiliary switching element Q a1. resonant circuit of L a1 is formed, a diode D a2, the coil L a1, resonance current flows through the switch function unit SW a1 of the main switching element Q a1. Then, the voltage V ca1 of the capacitor C a1 gradually decreases.
次に、図５における期間「（４）（時刻ｔ４〜ｔ５）」の場合であるが、コンデンサＣａ１の電圧の極性が反転するとともにダイオードＤａ１が導通して電流Ｉｄａ１が流れる。コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１が「Ｖｉｎ」を越え、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２ と並列のコンデンサＣｓｗ１、Ｃｓｗ２の電荷が電源に向かって回生される。このため、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２は徐々に減少する。 Next, in the case of the period “(4) (time t 4 to t 5 )” in FIG. 5, the polarity of the voltage of the capacitor C a1 is reversed, the diode D a1 is turned on, and the current I da1 flows. The voltage V ca1 of the capacitor C a1 exceeds “V in ”, and the charges of the capacitors C sw1 and C sw2 in parallel with the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 are regenerated toward the power source. The For this reason, the both-ends voltages V 1 and V 2 of the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 gradually decrease.
次に、図５における期間「（５）（時刻ｔ５〜ｔ６）」の場合であるが、ダイオードＤｓｗ１、Ｄｓｗ２が導通したとき、つまり主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が略「０」になってから主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２が「ターンオン」する。この「ターンオン」のタイミングは、既に説明した補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１ を「ターンオン」のタイミング対して、遅れ時間「ｔｄ」だけ遅れているものである。そして、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２に電流Ｉ１、Ｉ２が流れ始める。このように、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が略「０」になってから主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２を「ターンオン」するため、「ターンオン」時のスイッチング損失は略「０」になる
Next, in the case of the period “(5) (time t 5 to t 6 )” in FIG. 5, when the diodes D sw1 and D sw2 are turned on, that is, the switch function units of the main switching elements Q 1 and Q 2 SW 1, SW across
次に、図５における期間「（６）（時刻ｔ６〜ｔ７）」の場合であるが、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２が「オン」で電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。そして、期間「（１）（時刻ｔ１〜ｔ２）」と同じ動作に戻り以下同様の内容を繰り返すものである。
Next, the period "(6) (
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができるものである。
すなわち、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のターンオン時のスイッチング損失を低減させることができる。これは、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の「ターンオン」のタイミングを補助スイッチング素子Ｑａ１のスイッチ機能部ＳＷａ１ を「ターンオン」のタイミング対して、遅れ時間「ｔｄ」だけ遅らせることにより実現されているものである。
その他、スナバ回路１１としての損失を低減させ、それによって、スイッチング電源装置としてのスイッチング損失を低減させることができる。これは、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷａ１が「ターンオフ」した時、ダイオードＤａ１とコンデンサＣａ１の作用によって、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が徐々に上昇するようになるためである。
又、駆動トランスＴ２の二次巻線の数を減少させることができる。すなわち、従来の場合には、二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１を必要としていたが、本実施の形態の場合には、二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２の二つで事足りるものである。このように必要な電子部品の個数を減少させることができ、それによって、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができる。具体的には、図７に示した従来の構成の場合には２１点の電子部品を必要としていたが、図１に示す本実施の形態の場合には１７点の電子部品で事足りることになる。
又、上記効果によってスイッチング周波数の高周波化が可能になり、よって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
That is, the switching loss when the main switching elements Q 1 and Q 2 are turned on can be reduced. This is because the “turn-on” timing of the switch function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 is compared with the “turn-on” timing of the switch function unit SW a1 of the auxiliary switching element Q a1. This is realized by delaying by t d ”.
In addition, the loss as the
Further, it is possible to reduce the number of the secondary winding of the driving transformer T 2. That is, in the conventional case, the secondary winding T2 -Q1 , the secondary winding T2 -Q2, and the secondary winding T2 -Qa1 are required. The secondary winding T2 -Q1 and the secondary winding T2 -Q2 are sufficient. In this way, the number of necessary electronic components can be reduced, thereby simplifying the configuration and reducing the size of the apparatus. Specifically, in the case of the conventional configuration shown in FIG. 7, 21 electronic parts are required, but in the case of the present embodiment shown in FIG. 1, 17 electronic parts are sufficient. .
In addition, the switching frequency can be increased by the effect described above, and thus the switching power supply device can be reduced in size.
次に、図６及び図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態によるスイッチング電源装置は図６に示すような構成になっている。まず、電源端子１、３があるとともに出力端子５、７がある。上記電源端子１、３側と出力端子５、７側との間には、トランスＴ１が設置されている。このトランスＴ１は一次巻線Ｔ１−Ｐと二次巻線Ｔ１−Ｓとから構成されている。上記電源端子１、３側には、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１には駆動トランスＴ２が設置されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The switching power supply according to the second embodiment is configured as shown in FIG. First, there are
上記駆動トランスＴ２は後述する制御回路９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と補助スイッチング素子Ｑａ１を駆動する二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ１と一次巻線Ｔ２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ１、抵抗Ｒｄ１、コンデンサＣｄ１、ダイオードＤｄ１が夫々設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ２と一次巻線Ｔ２−Ｑ２との間には抵抗Ｒ２、抵抗Ｒｄ２、コンデンサＣｄ２、ダイオードＤｄ２が夫々設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑａ１と一次巻線Ｔ２−Ｑａ１との間には抵抗Ｒａ１、Ｒａｄ１、コンデンサＣａｄ１、ダイオードＤａｄ１が夫々設置されている。 Driving said drive transformer T 2 are a primary winding T 2-D for inputting a drive signal from the control circuit 9 to be described later, the main switching element Q 1, Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 and outputs the signal Secondary winding T2 -Q1 , secondary winding T2 -Q2 and secondary winding T2 -Qa1 . A resistor R 1 , a resistor R d1 , a capacitor C d1 , and a diode D d1 are installed between the switching element Q 1 and the primary winding T 2 -Q 1 . A resistor R 2 , a resistor R d2 , a capacitor C d2 , and a diode D d2 are installed between the main switching element Q 2 and the primary winding T 2 -Q 2 . Further, resistors R a1 and R ad1 , a capacitor C ad1 , and a diode D ad1 are installed between the auxiliary switching element Q a1 and the primary winding T 2 -Qa1 .
又、上記電源端子１、３側には、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３が設置されている。又、上記電源端子１、３側には、コンデンサＣ１、Ｃａ１、Ｃａ２が設置されているとともにチョークコイルＬａ１が設置されている。そして、上記補助スイッチング素子Ｑａ１、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、コンデンサＣａ１、Ｃａ２、チョークコイルＬａ１によってスナバ回路１１を構成している。
Further, diodes D a1 , D a2 , and D a3 are installed on the
上記出力端子５、７側には制御回路９が設置されている。又、上記出力端子５、７側にはダイオードＤ３、Ｄ４が設置されているとともにチョークコイルＬ１、コンデンサＣ２が設置されている。
尚、図６中Ｖｉｎは電源電圧を示している。
又、図７は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、補助スイッチング素子Ｑａ１のゲート駆動波形を示す図である。
A control circuit 9 is provided on the
In FIG. 6, V in indicates a power supply voltage.
FIG. 7 is a diagram illustrating the gate drive waveforms of the main switching elements Q 1 and Q 2 and the auxiliary switching element Q a1 .
このような構成をなす第２の実施の形態の場合にも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。すなわち、上記補助スイッチング素子Ｑａ１をターンオンすることにより上記チョークコイルＬａ１とコンデンサＣａ１を共振させる。そして、上記チョークコイルＬａ１の両端電圧が電源電圧Ｖｉｎ以上となり、上記コンデンサＣｄ１、Ｃｄ２を放電させ、上記ダイオードＤｄ１、Ｄｄ２に電流が流れてから上記主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をターンオンさせるようにしているものである。つまり、前記第１の実施の形態の場合と同様に、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「ターンオン」のタイミングを補助スイッチング素子Ｑａ１の「ターンオン」のタイミング対して、遅れ時間「ｔｄ」だけ遅らせることにより、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「ターンオン」時のスイッチング損失を低減させることができ、それによって、スイッチング周波数の高周波化が可能になり、よって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。
In the case of the second embodiment having such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. That is, turning on the auxiliary switching element Q a1 causes the choke coil L a1 and the capacitor C a1 to resonate. The voltage across the choke coil L a1 becomes the power supply voltage V in above, the capacitor C d1, to discharge C d2, the diode D d1, the since a current flows through the D d2
尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記第１及び第２の実施の形態の場合には、２石フォワード型のスイッチング電源装置を例に挙げて説明しているが、１石フォワード型のスイッチング電源装置にも同様に適用可能である。
又、駆動トランスＴ２としては、絶縁ホトカプラ素子、ブートスとラップ回路により生成される信号でもよい。
又、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「ターンオフ」時の蓄積エネルギが不足する場合には、トランスＴの一次巻線Ｔ１−Ｐに別体のコイルを直列に接続するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the first and second embodiments.
First, in the case of the first and second embodiments, a two-stone forward type switching power supply device has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a one-stone forward type switching power supply device. It is.
As the drive transformer T 2, the insulating photocoupler element may be a signal generated by Butosu and the lap circuit.
Further, if the stored energy at the time of “turn-off” of the main switching elements Q 1 and Q 2 is insufficient, a separate coil may be connected in series to the primary winding T 1 -P of the transformer T. .
本発明は、スイッチング電源装置に係り、特に、トランスの一次巻線に接続された主スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失の低減を図ることができ、且つ、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、２石フォワード型、１石フォワード型のスイッチング電源装置に好適である。 The present invention relates to a switching power supply device, and in particular, can reduce switching loss when a main switching element connected to a primary winding of a transformer is turned on, and can simplify the configuration and reduce the size of the device. For example, it is suitable for a two-stone forward type and a one-stone forward type switching power supply device.
１ 電源端子
３ 電源端子
５ 出力端子
７ 出力端子
９ 制御回路
Ｔ１ トランス
Ｔ２ 駆動トランス
Ｑ１ 主スイッチング素子
Ｑ２ 主スイッチング素子
Ｑａ１ 補助スイッチング素子
Ｄａ１ ダイオード
Ｄａ２ ダイオード
Ｃａ１ コンデンサ
Ｌａ１ チョークコイル
Ｒａ１ 抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｒｄ１ 抵抗
Ｃｄ１ コンデンサ
Ｄｄ１ ダイオード
Ｒ２ 低抗
Ｒｄ２ 抵抗
Ｃｄ２ コンデンサ
Ｄｄ２ ダイオード
1
Claims (3)
上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンさせた後予め設定された遅れ時間（ｔｄ）が経過した後上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせる回路を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。 Transformer (T 1) of the primary winding (T 1-P) to connect the main switching element (Q 1, Q 2), the auxiliary switching element to the primary winding of the transformer (T 1) (T 1- P) In the switching power supply device formed by connecting (Q a1 ),
After turning on the switch function part (SW a1 ) of the auxiliary switching element (Q a1 ) and after a preset delay time (t d ) has elapsed, the switch function part of the main switching element (Q 1 , Q 2 ) A switching power supply comprising a circuit for turning on (SW 1 , SW 2 ).
上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してチョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を並列に接続し、
上記主スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチ機能部（ＳＷ１）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ１）とダイオード（Ｄｓｗ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ2）のスイッチ機能部（ＳＷ２）に対してコンデンサ（Ｃｓｗ２）とダイオード（Ｄｓｗ２）を並列に接続し、
上記補助スイッチング素子（Ｑａ１）のスイッチ機能部(ＳＷａ１)をターンオンすることにより上記チョークコイル（Ｌａ１）とコンデンサ（Ｃａ１）を共振させ、上記チョークコイル（Ｌａ１）の両端電圧が電源電圧（Ｖｉｎ）以上となり、上記コンデンサ（Ｃｓｗ１、Ｃｓｗ２）を放電させ、上記ダイオード（Ｄｓｗ１、Ｄｓｗ２）に電流が流れてから上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチ機能部（ＳＷ１、ＳＷ２）をターンオンさせるようにしたことを特徴とするスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 1,
A choke coil (L a1 ) and a capacitor (C a1 ) are connected in parallel to the primary winding (T 1-P ) of the transformer (T 1 ),
A capacitor (C sw1 ) and a diode (D sw1 ) are connected in parallel to the switch function part (SW 1 ) of the main switching element (Q 1 ), and the switch function part (SW) of the main switching element (Q 2 ). 2 ) A capacitor (C sw2 ) and a diode (D sw2 ) are connected in parallel to
The switch function part (SW a1 ) of the auxiliary switching element (Q a1 ) is turned on to resonate the choke coil (L a1 ) and the capacitor (C a1 ), and the voltage across the choke coil (L a1 ) The switching function of the main switching elements (Q 1 , Q 2 ) after the voltage (V in ) is exceeded and the capacitors (C sw1 , C sw2 ) are discharged and current flows through the diodes (D sw1 , D sw2 ). The switching power supply characterized in that the units (SW 1 , SW 2 ) are turned on.
上記スイッチング電源装置は、２石フォワード型又は１石フォワード型のスイッチング電源装置であることを特徴とするスイッチング電源装置。 In the switching power supply device according to claim 1 or 2,
The switching power supply device is a two-stone forward type or one stone forward type switching power supply device.
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| JP2008104187A Expired - Fee Related JP5265235B2 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Switching power supply |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013110832A (en) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Sanyo Denki Co Ltd | Switching power-supply device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000069751A (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Ohira Denshi Kk | Forward converter with active snubber |
| JP2002044946A (en) * | 2000-07-25 | 2002-02-08 | Tdk Corp | Switching power unit |
| WO2004001937A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Sanken Electric Co., Ltd. | Sc-dc converter |
-
2008
- 2008-04-14 JP JP2008104187A patent/JP5265235B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000069751A (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Ohira Denshi Kk | Forward converter with active snubber |
| JP2002044946A (en) * | 2000-07-25 | 2002-02-08 | Tdk Corp | Switching power unit |
| WO2004001937A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Sanken Electric Co., Ltd. | Sc-dc converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013110832A (en) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Sanyo Denki Co Ltd | Switching power-supply device |
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