JP2009303386A - Resonant switching power supply - Google Patents

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Tetsushi Otake
徹志 大竹
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonant switching power supply that reduces noise while achieving simplification of a circuit configuration for noise reduction. <P>SOLUTION: The resonant switching power supply is composed of a capacitor and a primary winding of a transformer, which are connected to switching elements controlled by an oscillator, a secondary winding of the transformer, and a rectifier smoothing circuit. The switching elements are driven by a sine wave while a conduction angle of the sine wave is controlled. Switching elements Q1-Q4 are driven by a sine wave by a sine-wave oscillator 13 and a phase controller 15 while a conduction angle of the sine wave is controlled by a feedback signal from output on the secondary side so as to adjust input power to a prescribed value, thereby maintaining output on the secondary side at a constant level. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源装置特に共振型スイッチング電源の回路構成およびそれによる駆動方法に関するものである。 The present invention relates to a circuit configuration of a power supply device, particularly a resonant switching power supply, and a driving method using the circuit configuration.

図2はトランスの巻線にコンデンサが接続されて共振現象を利用する共振型スイッチング電源の位置低を示す回路図である。入力電圧VinをDC/DCコンバータ21で所定の値に調節してスイッチング素子Q1〜Q4に接続する。スイッチング素子Q1〜Q4のベースは矩形波発振器23に接続されており、スイッチング素子Q1、Q2とQ3、Q4とでは逆相となるように駆動される。スイッチング素子Q1とQ2の接続点とスイッチング素子Q3とQ4の接続点がコンデンサCとトランスTの1次巻線Lpの直列回路に接続されている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a low position of a resonant switching power supply that utilizes a resonance phenomenon by connecting a capacitor to a winding of a transformer. The input voltage Vin is adjusted to a predetermined value by the DC / DC converter 21 and connected to the switching elements Q1 to Q4. The bases of the switching elements Q1 to Q4 are connected to the rectangular wave oscillator 23, and the switching elements Q1, Q2 and Q3, Q4 are driven to be in reverse phase. A connection point of the switching elements Q1 and Q2 and a connection point of the switching elements Q3 and Q4 are connected to a series circuit of the capacitor C and the primary winding Lp of the transformer T.

矩形波発振器23によってトランスTの1次巻線の通電方向が切り換えられ、それに応じてトランスTの2次側にそれに応じた交流出力電圧が得られる。これをダイオードで整流し、コンデンサによって平滑して所定の直流出力電圧を得ることができる。もちろん、交流出力をそのまま利用することもできる。 The energizing direction of the primary winding of the transformer T is switched by the rectangular wave oscillator 23, and accordingly, an AC output voltage corresponding to the secondary side of the transformer T is obtained. This can be rectified by a diode and smoothed by a capacitor to obtain a predetermined DC output voltage. Of course, the AC output can be used as it is.

上記の回路においては、コンデンサC、1次巻線Lpで構成される共振回路の駆動に矩形波を用いている。共振回路のQには限度があるために、矩形波の有する高調波を除去しきれずに、これがノイズの発生源として残る問題がある。
実開昭58−121186号公報 特許第3547837号公報
In the above circuit, a rectangular wave is used to drive a resonant circuit including the capacitor C and the primary winding Lp. Since there is a limit to the Q of the resonance circuit, there is a problem that the harmonics of the rectangular wave cannot be completely removed and remain as a noise source.
Japanese Utility Model Publication No. 58-121186 Japanese Patent No. 3547837

本発明は、従来問題となっているノイズを低減するとともに、そのための回路構成の簡略化を可能にする共振型スイッチング電源を提供するものである。 The present invention provides a resonant switching power supply that reduces noise that has been a problem in the related art and enables simplification of the circuit configuration.

本発明は、共振回路を駆動する信号に正弦波を用いるとともに、その正弦波の通電角を制御することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、発振器によって制御されるスイッチング素子に接続されたコンデンサとトランスの1次巻線と、トランスの2次巻線と整流平滑回路とで構成される共振型スイッチング電源において、スイッチング素子が正弦波駆動されるとともに、その正弦波の通電角が制御されて出力を一定に保つことに特徴を有するものである。 The present invention solves the above problem by using a sine wave as a signal for driving a resonance circuit and controlling the conduction angle of the sine wave. That is, in a resonance type switching power source composed of a capacitor connected to a switching element controlled by an oscillator, a primary winding of the transformer, a secondary winding of the transformer, and a rectifying / smoothing circuit, the switching element is driven by a sine wave. In addition, the sine wave conduction angle is controlled to keep the output constant.

動作的には、発振回路によって制御されるスイッチング素子に接続されたコンデンサとトランスの1次巻線とによって入力電圧から駆動信号を生成し、トランスの2次巻線と整流平滑回路によって直流出力を得る共振型スイッチング電源において、正弦波発振器と位相制御器とによって、スイッチング素子が正弦波駆動されるとともに、2次側出力からの帰還信号によってその正弦波の通電角が制御されて入力電力を所定の値に調整することによって2次側の出力を一定に保つことに特徴を有するものである。 Operationally, a drive signal is generated from an input voltage by a capacitor connected to a switching element controlled by an oscillation circuit and a primary winding of the transformer, and a DC output is generated by a secondary winding of the transformer and a rectifying and smoothing circuit. In the resonant switching power supply to be obtained, the switching element is sine-wave driven by the sine wave oscillator and the phase controller, and the energization angle of the sine wave is controlled by the feedback signal from the secondary side output so that the input power is predetermined It is characterized in that the output on the secondary side is kept constant by adjusting to the value of.

本発明によれば、位相制御器を用いて正弦波を適正な波形にチョッピングすることによってスイッチング素子の通電時間が制御され、それによって共振回路に入力されるエネルギが制御される。それによって出力電圧を所望の値に維持することができる。制御波形の片側のスロープは急峻となるが、もう一方のスロープは正弦波のままとなるため、スイッチングノイズを1/2に低減できる。 According to the present invention, the energization time of the switching element is controlled by chopping the sine wave into an appropriate waveform using the phase controller, thereby controlling the energy input to the resonance circuit. Thereby, the output voltage can be maintained at a desired value. Although the slope on one side of the control waveform is steep, the other slope remains a sine wave, so that switching noise can be reduced to ½.

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図1は本発明の実施例を示す回路図である。共振型スイッチング電源の基本的な構成は前記の例と同じで、入力(駆動)電圧Vinをスイッチング素子Q1〜Q4に接続する。スイッチング素子Q1〜Q4のベースは位相制御器15を介して正弦波発振器13に接続されており、スイッチング素子Q1、Q2とQ3、Q4とでは逆相となるように駆動される。スイッチング素子Q1とQ2の接続点とスイッチング素子Q3とQ4の接続点がコンデンサCとトランスTの1次巻線Lpの直列回路に接続されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The basic configuration of the resonant switching power supply is the same as that in the above example, and the input (drive) voltage Vin is connected to the switching elements Q1 to Q4. The bases of the switching elements Q1 to Q4 are connected to the sine wave oscillator 13 via the phase controller 15, and the switching elements Q1, Q2 and Q3, Q4 are driven so as to be in reverse phase. A connection point of the switching elements Q1 and Q2 and a connection point of the switching elements Q3 and Q4 are connected to a series circuit of the capacitor C and the primary winding Lp of the transformer T.

トランスTの2次側の構成は前記のかいろと同様であるが、検出巻線Ldが設けられており、その検出信号がフィードバック信号(FB)として位相制御器15に帰還される。この検出出力に応じて、出力電圧が所定の値よりも高くなったときは位相制御器15の出力である正弦波の通電角を狭めてトタンスへ供給するエネルギーを減少させる。逆に低くなったときは、正弦波の導電角を広げてエネルギーを増加させる。これによって2次側の出力を一定に維持することができる。 The configuration of the secondary side of the transformer T is the same as that of the above-described blue, but a detection winding Ld is provided, and the detection signal is fed back to the phase controller 15 as a feedback signal (FB). In response to this detection output, when the output voltage becomes higher than a predetermined value, the energization angle of the sine wave that is the output of the phase controller 15 is narrowed to reduce the energy supplied to the tons. Conversely, when it becomes low, the conduction angle of the sine wave is widened to increase energy. As a result, the output on the secondary side can be kept constant.

スイッチング素子Q1〜Q4のベースに印加される信号は全波正弦波からゼロ振幅近くまでそのオン時間の幅を任意に設定することができる。すなわち、図3のように、正弦波出力の存在する時間と制限は出力の存在しない時間の幅を任意に設定してスイッチング素子のオン時間を制御するものである。なお、2次側の検出信号のフィードバックは巻線の交流出力のままでもよいし、直流に変換したものであってもよい。 The signal applied to the bases of the switching elements Q1 to Q4 can arbitrarily set the width of the ON time from a full wave sine wave to near zero amplitude. That is, as shown in FIG. 3, the time when the sine wave output is present and the limitation are to control the on-time of the switching element by arbitrarily setting the width of the time when the output does not exist. The feedback of the detection signal on the secondary side may be the AC output of the winding or may be converted to DC.

本発明は、共振型スイッチング電源だけでなく、放電管駆動装置の電源回路等に広く利用することができる。 The present invention can be widely used not only for a resonance type switching power supply but also for a power supply circuit of a discharge tube driving device.

本発明の実施例を示す回路図Circuit diagram showing an embodiment of the present invention 従来の共振型スイッチング電源を示す回路図Circuit diagram showing a conventional resonant switching power supply 本発明の動作波形の説明図Explanatory diagram of operation waveforms of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

13:正弦波発振器
15:位相制御器
Q1〜Q4:スイッチング素子
C:コンデンサ
T:トランス
Lp:1次巻線
Ls:2次巻線
Ld:検出巻線
13: Sine wave oscillator
15: Phase controller
Q1-Q4: Switching element
C: Capacitor T: Transformer
Lp: Primary winding
Ls: Secondary winding Ld: Detection winding

Claims (3)

発振器によって制御されるスイッチング素子に接続されたコンデンサとトランスの1次巻線と、トランスの2次巻線と整流平滑回路とで構成される共振型スイッチング電源において、
スイッチング素子が正弦波駆動されるとともに、その正弦波の通電角が制御されて出力を一定に保つことを特徴とする共振型スイッチング電源。
In a resonant switching power supply configured by a capacitor connected to a switching element controlled by an oscillator, a primary winding of the transformer, a secondary winding of the transformer, and a rectifying and smoothing circuit,
A resonant switching power supply characterized in that the switching element is driven in a sine wave and the output angle is kept constant by controlling the conduction angle of the sine wave.
発振器によって制御されるスイッチング素子に接続されたコンデンサとトランスの1次巻線と、トランスの2次巻線と整流平滑回路とで構成される共振型スイッチング電源において、
正弦波発振器と位相制御器とによって、スイッチング素子が正弦波駆動されるとともに、2次側出力からの帰還信号によってその正弦波の通電角が制御されて出力を一定に保つことを特徴とする共振型スイッチング電源。
In a resonant switching power supply configured by a capacitor connected to a switching element controlled by an oscillator, a primary winding of the transformer, a secondary winding of the transformer, and a rectifying and smoothing circuit,
The switching element is driven by a sine wave by a sine wave oscillator and a phase controller, and the conduction angle of the sine wave is controlled by a feedback signal from the secondary side output to keep the output constant. Type switching power supply.
発振回路によって制御されるスイッチング素子に接続されたコンデンサとトランスの1次巻線とによって入力電圧から駆動信号を生成し、トランスの2次巻線と整流平滑回路によって直流出力を得る共振型スイッチング電源において、
正弦波発振器と位相制御器とによって、スイッチング素子が正弦波駆動されるとともに、2次側出力からの帰還信号によってその正弦波の通電角が制御されて入力電力を所定の値に調整することによって2次側の出力を一定に保つことを特徴とする共振型スイッチング電源。
A resonant switching power supply that generates a drive signal from an input voltage by a capacitor connected to a switching element controlled by an oscillation circuit and a primary winding of the transformer, and obtains a DC output by a secondary winding of the transformer and a rectifying and smoothing circuit In
The switching element is driven by a sine wave by the sine wave oscillator and the phase controller, and the conduction angle of the sine wave is controlled by the feedback signal from the secondary output to adjust the input power to a predetermined value. A resonant switching power supply characterized in that the output on the secondary side is kept constant.
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