JP2009261050A - Snubber circuit for 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、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置用スナバ回路（電子回路における急激な圧力上昇を抑えるための回路、ｓｎｕｂｂｅｒ）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フ時のサージ電圧を抑制して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 is, for example, a two-stone forward type, a two-stone flyback type, a one-stone forward type, and a one-stone flyback type snubber circuit for a switching power supply (a circuit for suppressing a sudden pressure increase in an electronic circuit, a snubber) In particular, it is possible to reduce the switching loss by suppressing the surge voltage when the main switching element connected to the primary winding of the transformer is turned off, and to simplify the configuration and reduce the size of the device. It relates to things devised to be able to.
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７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が夫々設置されている。
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
上記従来の構成によると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、多数の駆動二次巻線、すなわち、二次巻線Ｔ２−Ｑ１と二次巻線Ｔ２−Ｑ２と二次巻線Ｔ２−Ｑａ１を必要とするものであり、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。
The conventional configuration has 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 drive secondary windings, that is, the secondary winding T 2 -Q 1 and the secondary winding T 2. -Q2 and secondary winding T2 -Qa1 are required, and many other electronic components are required, which complicates the configuration and is difficult to reduce in size. There was a problem.
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、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可能なスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above points, and an object of the present invention is to provide a switching power supply capable of reducing a switching loss and simplifying the configuration and downsizing the apparatus. To provide an apparatus.
上記課題を解決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用スナバ回路は、スイッチング電源装置のトランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に接続された主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のターンオフ時のサージ電圧を制御することにより該主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチング損失を低減させるように構成されたスイッチング電源装置用スナバ回路において、 上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してダイオード（Ｄａ１）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、Ｑ２）のターンオフ時、上記トランス（Ｔ１）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄａ１）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃａ１）の電圧が徐々に高くなって（正）に反転し、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の電圧の立ち上がりを緩やかにするようにし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用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑａ１）を備えている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用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑａ１）の機能を上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の何れかが兼備していることを特徴とするものである。
又、請求項４によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１〜請求項３の何れかに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、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型の何れかであることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, a snubber circuit for a switching power supply according to
A snubber circuit for a switching power supply according to a second aspect is the snubber circuit for the switching power supply according to the first aspect, further comprising an auxiliary switching element (Q a1 ).
A snubber circuit for a switching power supply according to
A snubber circuit for a 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用スナバ回路は、スイッチング電源装置のトランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に接続された主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のターンオフ時のサージ電圧を制御することにより該主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチング損失を低減させるように構成されたスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してダイオード（Ｄａ１）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、Ｑ２）のターンオフ時、上記トランス（Ｔ１）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄａ１）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃａ１）の電圧が徐々に高くなって（正）に反転し、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の電圧の立ち上がりを緩やかにするように構成しているので、まず、スナバ回路としての損失を低減させ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。又、駆動トランスの二次巻線の数を減少させることができ、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。又、スイッチング周波数の高周波化が可能になり、それによって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。又、入力電圧範囲の広範囲化が可能になる。
又、請求項２によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑａ１）を備えていることを特徴とするものであり、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用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑａ１）の機能を上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の何れかが兼備していることを特徴とするものであり、それによって、電子部品点数をさらに減少させて構成の簡略化と装置の小型化を図ることができる。
又、請求項４によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１〜請求項３の何れかに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、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型の何れかであることを特徴とするものであり、少なくとも、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置に適用可能である。
Above switching power supply snubber circuit according to
A snubber circuit for a switching power supply according to
A snubber circuit for a switching power supply according to
A snubber circuit for a switching power supply according to
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は本願発明を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」を意味しており、これに対して、フライバック型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オフ」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＦＦ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. This first embodiment shows an example in which the present invention is applied to a two-stone forward type switching power supply device.
Incidentally, the forward type means an “ON-ON system” in which energy is transferred when the transistors constituting the switching element are “on”, whereas the flyback type is a switching type. This means an “ON-OFF type” in which energy transfer is performed when the transistor constituting the element is “off”. In addition, 2 stones means the number of main switching elements, and in this embodiment, two main switching elements are used.
本実施の形態によるスイッチング電源装置は図１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、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。
The switching power supply according to the present 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１、３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１中符号Ｖｉｎは電源電圧を示している。
A
Reference numeral V in in Figure 1 illustrates the power supply voltage.
以上の構成を基に図２及び図３を参照してその作用を説明する。図２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る。
図２に示す動作原理図に関して説明を補充する。図２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、又、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、又、符号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る。又、制御回路９より出力される制御信号をＧＤ１、ＧＤ２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り、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。
Based on the above configuration, the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the same contents as the circuit shown in FIG. 1 and is a diagram for explaining the operating principle.
The description will be supplemented with respect to the operation principle diagram shown in FIG. In FIG. 2, reference symbol SW 1 represents an “on / off” switch function unit in the main switching element Q 1 , and reference symbol SW 2 represents an “on / off” switch function unit in the main switching element Q 2 . The symbol SW a1 represents an “on / off” switch function unit in the auxiliary switching element Q a1 . Control signals output from the
又、図３はタイミングチャートである。図３のタイミングチャートにおいて、符号Ｖ１、Ｖ２は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧を示し、Ｉ１、Ｉ２は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２を流れる電流を示し、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３（ａ）は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２の時間変化を示し、図３（ｂ）は主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の電流Ｉ１、Ｉ２の時間変化を示し、図３（ｃ）はダイオードＤａ１を流れる電流Ｉｄａ１の時間変化を示し、図３（ｄ）はダイオードＤａ２を流れる電流Ｉｄａ２の時間変化を示し、図３（ｅ）はコンデンサＣａ１を流れる電流ＩＣａ１の時間変化を示し、図３（ｆ）はコンデンサＣａ１の両端電圧ＶＣａ１の時間変化を示し、図３（ｇ）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。
FIG. 3 is a timing chart. In the timing chart of FIG. 3, symbols V 1 and V 2 indicate voltages at both ends of the “ON / OFF” switching function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 , and I 1 and I 2 indicate main switching. shows the current flowing through the
まず、図３に示す期間「（１）（時刻ｔ１〜ｔ２）」において、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷａ１を「ターンオフ」する。それによって、図３（ｂ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２が瞬時に「０」となる。又、図３（ｃ）に示すように、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。又、図３（ｆ）に示すように、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は「−Ｖｉｎ」から徐々に高くなり、「正」に反転する。又、図３（ａ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧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「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が徐々に上昇するようになるため、ターンオフ時のスイッチング損失は略「０」となる。
First, in the period “(1) (time t 1 to t 2 )” shown in FIG. 3 , the “on / off” switching function units SW 1 , SW 2 , auxiliary switching elements Q of the main switching elements Q 1 , Q 2. “Turn off” the switching function unit SW a1 of “on / off” of a1 . Thereby, as shown in FIG. 3 (b), the
次に、図３に示す期間「（２）（時刻ｔ２〜ｔ３）」においては、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部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Ｉｄａ２は、図３（ｄ）に示すように、「０」である。これは補助スイッチング素子Ｑａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷａ１が「オフ」しているためである。又、コンデンサＣａ１においては充放電が殆どなく、よって、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、「正」の電圧で略一定に維持される。 Next, in the period “(2) (time t 2 to t 3 )” shown in FIG. 3 , the “on / off” switching function units SW 1 , SW 2 , auxiliary switching of the main switching elements Q 1 , Q 2. The “on / off” switching function part SW a1 of the element Q a1 remains “off”. The current I da2 flowing through the diode D a2 is “0” as shown in FIG. This is because the auxiliary switching element Q a1, the "on / off" switching function unit SW a1 is "off". Further, the capacitor C a1 is hardly charged / discharged. Therefore, the voltage V ca1 of the capacitor C a1 is maintained substantially constant at a “positive” voltage as shown in FIG.
次に、図３に示す期間「（３）（時刻ｔ３〜ｔ４）」において、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷａ１
が「ターンオン」する。それによって、図１（ａ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の両端電圧Ｖ１、Ｖ２が「０」になる。又、図３（ｂ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の電流Ｉ１、Ｉ２が流れ始める。したがって、ターンオン時の損失は略「０」になる。同時に補助スイッチング素子Ｑａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷａ１が「オン」するため、コンデンサＣａ１とチョークコイルＬａ１による共振回路が形成され、ダイオードＤａ２、チョークコイルＬａ１、主スイッチング素子ＳＷ１を介して共振電流が流れる。そして、コンデンサＣａ１の両端電圧Ｖｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、共振により電圧が低下してその極性が反転する。
Next, in the period “(3) (time t 3 to t 4 )” shown in FIG. 3 , the “on / off” switching function units SW 1 , SW 2 , auxiliary switching elements of the main switching elements Q 1 , Q 2. Q a1, “ON / OFF” switching function unit SW a1
"Turns on". As a result, as shown in FIG. 1A, the both-end voltages V 1 and V 2 of the “on / off” switching function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 become “0”. . Further, as shown in FIG. 3B, the currents I 1 and I 2 of the “on / off” switching function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 start to flow. Therefore, the loss at turn-on is substantially “0”. At the same time , since the “ON / OFF” switching function unit SW a1 of the auxiliary switching element Q a1 is “ON”, a resonance circuit is formed by the capacitor C a1 and the choke coil L a1 , and the diode D a2 , the choke coil L a1 , resonant current flows through the switching element SW 1. Then, as shown in FIG. 3F , the voltage V ca1 across the capacitor C a1 is decreased due to resonance and its polarity is inverted.
次に、図３に示す期間「（４）（時刻ｔ４〜ｔ５）」において、コンデンサＣａ１とチョークコイルＬａ１との共振によって、図３（ｇ）に示すように、チョークコイルＬａ１の両端電圧Ｖｌａ１が電源電圧Ｖｉｎより高くなる。又、チョークコイルＬａ１、補助スイッチング素子Ｑａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷａ１、主スイッチング素子Ｑ１の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、電源端子１、３、主スイッチング素子Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ２、ダイオードＤａ１、チョークコイルＬａ１の経路で回生電流が流れる。そして、コンデンサＣａ１の電流Ｉｃａ１は、図３（ｅ）に示すように、「０」にな。又、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、負電圧「−Ｖｉｎ」で略一定のままとなる。そして、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の電流Ｉ１、Ｉ２は、図３（ｂ）に示すように、回生電流が流れる期間中は減少する。
In a period "(4) (
さらに、図３に示す期間「（５）（時刻ｔ５〜ｔ６）」において、既に説明した期間「（４）」で流れていた回生電流はダイオードＤａ２が逆バイアスされることによって流れなくなる。又、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２の電流Ｉ１、Ｉ２は、図３（ｂ）に示すように、流れたままである。又、コンデンサＣａ１の電圧Ｖｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、「−Ｖｉｎ」のままである。
以下、同様のサイクルを繰り返すものである。
Further, in the period “(5) (time t 5 to t 6 )” illustrated in FIG. 3, the regenerative current that has been flowing in the period “(4)” already described does not flow due to the reverse bias of the diode D a2. . Further, the currents I 1 and I 2 of the “ON / OFF” switching function units SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 are kept flowing as shown in FIG. 3B. Further, the voltage V ca1 of the capacitor C a1 remains “−V in ” as shown in FIG.
Hereinafter, the same cycle is repeated.
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。
まず、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」スイッチング機能部ＳＷ１、ＳＷ２、補助スイッチング素子Ｑａ１の「オン／オフ」スイッチング機能部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」スイッチング機能部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、上記構成により、スイッチング周波数の高周波化が可能になり、それによって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。
又、入力電圧範囲の広範囲化が可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, 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 above configuration makes it possible to increase the switching frequency, thereby reducing the size of the switching power supply device.
In addition, the input voltage range can be widened.
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１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に適用した場合を例に挙げて説明したが、この第２の実施の形態の場合には、２石フライバック型のスイッチング電源装置に適用した場合を例に挙げて示すものである。回路の構成としては、前記第１の実施の形態における回路中のダイオードＤ４とチョークコイルＬ１をなくした点が違っており、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
前述したように、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」を意味しており、これに対して、この第２の実施の形態の場合のようなフライバック型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オフ」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＦＦ式」を意味しており、その為に、前記第１の実施の形態における回路中のダイオードＤ４とチョークコイルＬ１をなくしているものである。
このような構成でも前記第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ものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the first embodiment, the case where it is applied to a two-stone forward type switching power supply device has been described as an example, but in the case of the second embodiment, a two-stone flyback type is described. As an example, the present invention is applied to a switching power supply apparatus. The structure of circuit, the first and different points of lost diode D 4 and choke coil L 1 in the circuit in the embodiment, other configurations are the same as in the first embodiment is there. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As described above, the forward type means an “ON-ON system” in which energy transfer is performed when a transistor constituting the switching element is “ON”. The flyback type as in the embodiment means an “ON-OFF type” in which energy transfer is performed when a transistor constituting the switching element is “off”. in which eliminating the diode D 4 and choke coil L 1 in the circuit of the first embodiment.
Even with such a configuration, the same effects as in the case of the first embodiment can be obtained.
次に、図５を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、スイッチング素子Ｑ１にスイッチング素子Ｑａ１の機能を兼備させたものである。したがって、この第３の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の場合におけるスイッチング素子Ｑａ１はないものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第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と共に、部品点数が減少することにより、構成の簡略化と小型化をより効果的に図ることができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this third embodiment, in the configuration of the first embodiment, it is obtained by having both the function of the switching element Q a1 to the switching element Q 1. Therefore, in the case of the third embodiment, there is no switching element Q a1 in the case of the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Even with such a configuration, the same effects as in the case of the first embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced, so that the configuration can be simplified and miniaturized more effectively.
次に、図６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、スイッチング素子Ｑ２にスイッチング素子Ｑａ１の機能を兼備させたものである。したがって、この第４の実施の形態の場合にも、前記第１の実施の形態の場合におけるスイッチング素子Ｑａ１はないものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第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と共に、部品点数が減少することにより、構成の簡略化と小型化をより効果的に図ることができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this fourth embodiment, in the configuration of the first embodiment, it is obtained by having both the function of the switching element Q a1 to the switching element Q 2. Therefore, also in the case of the fourth embodiment, there is no switching element Q a1 in the case of the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Even with such a configuration, the same effects as in the case of the first embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced, so that the configuration can be simplified and miniaturized more effectively.
尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記各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、２石フライバック型のスイッチング電源装置を例に挙げて説明したが、それ以外にも、１石フォワード型のスイッチング電源装置、１石フライバック型のスイッチング電源装置のような１個の主スイッチング素子を備えたものに対して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「オン／オフ」スイッチング機能ＳＷ１、ＳＷ２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Ｔ１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 to fourth embodiments.
First, in the case of each of the above embodiments, a two-stone forward switching power supply device and a two-stone flyback switching power supply device have been described as examples. The present invention can be similarly applied to a power supply device having one main switching element such as a one-stone flyback type switching power supply device.
As the drive transformer T 2, the insulating photocoupler element may be a signal generated by Butosu and the lap circuit.
When the stored energy at the time of “turn-off” of the “on / off” switching functions SW 1 and SW 2 of the main switching elements Q 1 and Q 2 is insufficient, the primary winding T 1 -P of the transformer T 1 Alternatively, separate coils may be connected in series.
本発明は、スイッチング電源装置用スナバ回路に係り、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フ時のサージ電圧を抑制して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、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置用スナバ回路に好適である。 The present invention relates to a snubber circuit for a switching power supply device, and in particular, it is possible to reduce a switching loss by suppressing a surge voltage when a main switching element connected to a primary winding of a transformer is turned off. For example, a two stone forward type, two stone flyback type, one stone forward type, one stone flyback type snubber circuit for a switching power supply device It is suitable for.
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
1
Claims (4)
上記トランス（Ｔ１）の一次巻線（Ｔ１−Ｐ）に対してダイオード（Ｄａ１）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、Ｑ２）のターンオフ時、上記トランス（Ｔ１）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄａ１）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃａ１）の電圧が徐々に高くなってその極性が反転し、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の電圧の立ち上がりを緩やかにするようにしたことを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。 By controlling the surge voltage at the time of turn-off of the main switching elements (Q 1 , Q 2 ) connected to the primary winding (T 1 -P ) of the transformer (T 1 ) of the switching power supply device, the main switching element (Q 1 , Q 2 ) in a snubber circuit for a switching power supply device configured to reduce the switching loss,
A diode (D a1 ) and a capacitor (C a1 ) are connected in parallel to the primary winding (T 1-P ) of the transformer (T 1 ),
When the main switching elements (Q 1 , Q 2 ) are turned off, current is passed through the diode (D a1 ) by the stored energy of the transformer (T 1 ), and the voltage of the capacitor (C a1 ) gradually increases. A snubber circuit for a switching power supply device, characterized in that the polarity is inverted, whereby the rise of the voltage of the main switching elements (Q 1 , Q 2 ) is made gentle.
補助スイッチング素子（Ｑａ１）を備えていることを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。 The snubber circuit for a switching power supply device according to claim 1,
A snubber circuit for a switching power supply comprising an auxiliary switching element (Q a1 ).
補助スイッチング素子（Ｑａ１）の機能を上記主スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）の何れかが兼備していることを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。 The snubber circuit for a switching power supply device according to claim 1,
Any of the main switching elements (Q 1 , Q 2 ) has the function of the auxiliary switching element (Q a1 ).
上記スイッチング電源装置は、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型の何れかであることを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。 In the snubber circuit for switching power supplies in any one of Claims 1-3,
The switching power supply device is a snubber circuit for a switching power supply, wherein the switching power supply device is one of a two stone forward type, a two stone flyback type, a one stone forward type, and a one stone flyback type.
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