JP2012205339A

JP2012205339A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2012205339A
Application number: JP2011065574A
Authority: JP
Inventors: Eiji Miyake; 永至三宅
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】負荷が破壊される可能性を防止することができるイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路１と、スイッチング回路１の出力側に直列に接続された第１のコンデンサ５と、第１のコンデンサ５に直列に接続された第１のインダクタ６と、第１のインダクタ６に直列に接続されたトランスＴの１次側コイル７と、で構成された共振回路８と、トランスＴの２次側コイル９ａ、９ｂに接続され、２次側コイル９ａ、９ｂの出力交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を出力直流電圧として負荷へ供給する平滑整流回路１２と、前記出力直流電圧に応じて、スイッチング回路１のスイッチング周波数を制御する共振回路制御部１４とを有するスイッチング電源装置において、第１のインダクタ６と並列に接続された第２のコンデンサ１５を有することを特徴とするスイッチング電源装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）等薄型テレビなどに用いられる電源装置に適応できる、入力された直流電圧を電力変換（電圧変換）し、直流電圧を出力するスイッチング電源装置に関するものである。

従来のスイッチング電源装置は、入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力側に直列に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第１のインダクタと、前記第１のコンバータに一次側コイルが直列に接続されトランスと、前記トランスの二次側コイルに接続され、前記トランスの二次側コイルから出力された交流電圧を、直流電圧に変換し、前記直流電圧を負荷へ供給する平滑整流回路と、前記第１のコンデンサの静電容量成分と、前記第１のインダクタのインダクタ成分と、前記一次側コイルのインダクタ成分とが直列共振回路とを構成するスイッチング電源装置が良く知られている（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。

特開２００１−３５９２７９号公報

前記従来例におけるスイッチング電源装置は、安全性やコストの面からトランスには１次側、２次側分割型の結合度が低いトランスが使用されていた。１次側、２次側が分割されていると絶縁が簡単で、リーケージインダクタンスを共振用インダクタンスに利用できる。共振用にコイルを使用する場合でもトランスの1次側と２次側の結合はそれほど重要ではなかった。

しかしながら、近年テレビの薄型化に伴い、金属シャーシと電源との隙間が狭くなっている。それに伴い、結合度の低いトランスの近くに金属板があると漏れ磁束によって金属板に渦電流が流れて発熱するため、結合度の高いトランスが必要であり、リーケージインダクタを利用できず、共振用のコイルを用いることになる。また、結合度の高いトランスの場合、その寄生容量が多くなってしまう。ここで、トランスの一次側コイルから見た寄生容量が多いと、共振用コイルと寄生容量により、トランスの一次側に入力されるパルスに過大なオーバーシュートが発生し、二次側へも伝えられる。電源の負荷が軽い場合は、出力電圧を一定にするために、スイッチング周波数が非常に高くなり、スイッチング素子の発熱が大きくなる。また、最大周波数を制限している場合は、実際に出力電圧が上昇し、それらの結果として、電源や負荷（例えば、ＰＤＰ）が破壊される可能性があるという課題を有していた。

そこで、本発明は、この課題を解決し、スイッチング電源に接続された電源や負荷が破壊される可能性を防止することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力側に直列に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタに直列に接続されたトランスの１次側コイルと、で構成された共振回路と、前記トランスの２次側コイルに接続され、前記２次側コイルの出力交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を出力直流電圧として負荷へ供給する平滑整流回路と、前記出力直流電圧に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御する共振回路制御部と、を有するスイッチング電源装置において、前記第１のインダクタと並列に接続された第２のコンデンサを有すること、を特徴とするスイッチング電源装置とした。

これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力側に直列に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタに直列に接続されたトランスの１次側コイルと、で構成された共振回路と、前記トランスの２次側コイルに接続され、前記２次側コイルの出力交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を出力直流電圧として負荷へ供給する平滑整流回路と、前記出力直流電圧に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御する共振回路制御部と、を有するスイッチング電源装置において、前記第１のインダクタと並列に接続された第２のコンデンサを有すること、を特徴とするスイッチング電源装置。としたので、スイッチング電源装置に接続された負荷が破壊される可能性を防止することができる。

すなわち、本発明においては前記第１のインダクタと並列に接続された第２のコンデンサを有することによって、トランスの一次側コイルから見た寄生静電容量に起因する、そのトランスの一次側コイルに入力される入力電圧のオーバーシュートを抑制することができるので、出力電圧の上昇、スイッチング周波数の増加を抑え、その結果として、スイッチング電源装置や、それに接続された電源や負荷が破壊される可能性を防止することができるのである。

本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源装置の回路図

以下に、本発明のセラミック基板の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
まず、はじめに、本発明の実施１におけるスイッチング電源装置の構成に関して説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源装置の回路図を示すものである。

図１に示すように、スイッチング回路１は、直列接続されたＭＯＳ型トランジスタ２、及びＭＯＳ型トランジスタ３から構成される。この直列接続されたＭＯＳ型トランジスタ２、及びＭＯＳ型トランジスタ３は、直流電源４から入力された直流電圧を、各々のゲート（図１中ではＧの表記）に入力されたスイッチング信号によって、ＯＮ／ＯＦＦされることによって、交流電圧に変換する。

また、ＭＯＳ型トランジスタ２とＭＯＳ型トランジスタ３の接続点Ａ（すなわち、前記スイッチング回路１の出力側）には、直列に接続された第１のコンデンサ５と、この第１のコンデンサ５に直列に接続された第１のインダクタ６と、この第１のインバータ６に直列に接続されたトランスＴの１次側コイル７が接続されている。
本実施形態においては、第１のコンデンサ５と、第１のインダクタ６と、トランスＴの１次側コイル７とによって、共振回路８を構成している。

また、図１に示すように、トランスＴの２次側コイル９ａ、９ｂには、それぞれダイオード１０ａ、ダイオード１０ｂが接続されており、更に、ダイオード９ａのカソードと、２次側コイル９ａと９ｂの接続点Ｂとの間には平滑用コンデンサ１１が接続されている本実施形態においては、ダイオード１０ａと、ダイオード１０ｂと、平滑用コンデンサ１１とで、平滑整流回路１２を構成している。このダイオード１０ａ、ダイオード１０ｂ、平滑用コンデンサ１１によって、２次側コイル９ａ、９ｂの出力交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を出力直流電圧として負荷１３へ供給する。

また、図１に示すように、この出力直流電圧は、共振回路制御部１４に入力される。この共振回路制御部１４は、出力直流電圧の値によって、前述のＭＯＳ型トランジスタ２、及びＭＯＳ型トランジスタ３へのスイッチング信号の周波数を制御する。このように、本実施形態に置いては、共振回路制御部１４にてスイッチング信号の周波数を制御することによって、出力直流電圧の値を制御している。

また、図１に示すように、第１のインダクタ６に並列に、第２のコンデンサ１５が接続されている。本実施形態にいては、この第２のコンデンサ１５の静電容量は、前記１次側コイルにおける寄生静電容量とほぼ同じ値（略同一）の静電容量を有するものを用いた。

以上のように、本実施形態においては、入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路１と、スイッチング回路１の出力側に直列に接続された第１のコンデンサ５と、第１のコンデンサ５に直列に接続された第１のインダクタ６と、第１のインダクタ６に直列に接続されたトランスＴの１次側コイル７と、で構成された共振回路８と、トランスＴの２次側コイル９ａ、９ｂに接続され、２次側コイル９ａ、９ｂの出力交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を出力直流電圧として負荷へ供給する平滑整流回路１２と、前記出力直流電圧に応じて、スイッチング回路１のスイッチング周波数を制御する共振回路制御部１４と、を有するスイッチング電源装置において、第１のインダクタ６と並列に接続された第２のコンデンサ１５を有すること、を特徴とするスイッチング電源装置としたので、スイッチング電源装置に接続された負荷１３が破壊される可能性を防止することができる。

すなわち、本実施形態においては、本実施形態においては、第１のインダクタ６と並列に接続された第２のコンデンサ１５を有することによって、トランスＴの一次側コイル７から見た寄生静電容量に起因する、そのトランスＴの一次側コイル７に入力される入力電圧のオーバーシュートを防止することができるので、その結果として、スイッチング電源装置に接続された負荷１３が破壊される可能性を防止することができるのである。

本発明にかかるスイッチング電源装置は、スイッチング電源装置に接続された電源や負荷が破壊される可能性を防止することができるので、特に、最近普及の進んでいる薄型テレビ等で使用されるＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）用の電源装置として用いられることが大いに期待されるものとなる。

１スイッチング回路
２、３ＭＯＳ型トランジスタ
４直流電源
５第１のコンデンサ
６第１のインダクタ
７１次側コイル
８共振回路
９ａ、９ｂ２次側コイル
１０ａ、１０ｂダイオード
１１平滑用コンデンサ
１２平滑整流回路
１３負荷
１４共振回路制御部
１５第２のコンデンサ
Ｔトランス
ＡＭＯＳ型トランジスタ２とＭＯＳ型トランジスタ３の接続点
Ｂ２次側コイル９ａと９ｂの接続点

Claims

入力された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力側に直列に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第１のインダクタと、前記第１のインバータに直列に接続されたトランスの１次側コイルと、で構成された共振回路と、
前記トランスの２次側コイルに接続され、前記２次側コイルの出力交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を出力直流電圧として負荷へ供給する平滑整流回路と、
前記出力直流電圧に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御する共振回路制御部と、
を有するスイッチング電源装置において、
前記第１のインダクタと並列に接続された第２のコンデンサを有すること、
を特徴とするスイッチング電源装置。
前記第２のコンデンサの静電容量は、前記一次側コイルから見た寄生静電容量と略同一であること、を特徴とするスイッチング電源装置。