JP2763401B2 - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JP2763401B2 JP2763401B2 JP2508904A JP50890490A JP2763401B2 JP 2763401 B2 JP2763401 B2 JP 2763401B2 JP 2508904 A JP2508904 A JP 2508904A JP 50890490 A JP50890490 A JP 50890490A JP 2763401 B2 JP2763401 B2 JP 2763401B2
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- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
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- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、スイッチングトランジスタと直列に接続さ
れた１次巻線と２次巻線とを備えたトランスが設けられ
ており、前記２次巻線は、ダイオードを介して充電コン
デンサと接続されていて、前記スイッチングトランジス
タの遮断期間中に前記ダイオードを介して前記充電コン
デンサへ充電電流を供給し、前記ダイオードに対し並列
に第１のスイッチが設けられており、該第１のスイッチ
は、前記充電電流の減衰後、該充電電流とは逆方向に前
記充電コンデンサから前記２次巻線へ電流が流れるよう
制御される形式のスイッチング電源に関する。
れた１次巻線と２次巻線とを備えたトランスが設けられ
ており、前記２次巻線は、ダイオードを介して充電コン
デンサと接続されていて、前記スイッチングトランジス
タの遮断期間中に前記ダイオードを介して前記充電コン
デンサへ充電電流を供給し、前記ダイオードに対し並列
に第１のスイッチが設けられており、該第１のスイッチ
は、前記充電電流の減衰後、該充電電流とは逆方向に前
記充電コンデンサから前記２次巻線へ電流が流れるよう
制御される形式のスイッチング電源に関する。
この種のスイッチング電源において、トランスの１次
巻線および／または２次巻線に、コンデンサ、抵抗およ
びダイオードから成る回路網を接続することは公知であ
る（Ｄドイツ連邦共和国特許出願第3705392号公報）。
“スナバ（snubber）”とも称せられるこの回路網は、
トランスの巻線における側縁の勾配および電圧ピークを
制限するために用いられる。
巻線および／または２次巻線に、コンデンサ、抵抗およ
びダイオードから成る回路網を接続することは公知であ
る（Ｄドイツ連邦共和国特許出願第3705392号公報）。
“スナバ（snubber）”とも称せられるこの回路網は、
トランスの巻線における側縁の勾配および電圧ピークを
制限するために用いられる。
この回路網の抵抗において著しい電力損失の生じるこ
とが判明している。この電力損失は、電源により伝送さ
れる電力全体の５〜10％のオーダであって、これにより
効率の低下、ならびに近傍に位置する構成素子の不所望
な加熱が引き起こされる。殊に、32KHzや64KHzのように
比較的高いスイッチング電源動作周波数へ変えていく
と、この電力損失は著しく大きくなる。
とが判明している。この電力損失は、電源により伝送さ
れる電力全体の５〜10％のオーダであって、これにより
効率の低下、ならびに近傍に位置する構成素子の不所望
な加熱が引き起こされる。殊に、32KHzや64KHzのように
比較的高いスイッチング電源動作周波数へ変えていく
と、この電力損失は著しく大きくなる。
また、出力電圧を調整するため、２次巻線におけるパ
ルス電圧から直流動作電圧を発生させるダイオードに対
し並列にスイッチの設けられているスイッチング電源も
知られている（ヨーロッパ特許出願公開第0336725号公
報、フランス国特許第2608857号公報）。この場合、上
記のスイッチは、ダイオードを介して充電コンデンサへ
と流れる充電電流の減衰後、この充電電流とは逆方向に
充電コンデンサから２次巻線へ電流が流れるよう制御さ
れる。
ルス電圧から直流動作電圧を発生させるダイオードに対
し並列にスイッチの設けられているスイッチング電源も
知られている（ヨーロッパ特許出願公開第0336725号公
報、フランス国特許第2608857号公報）。この場合、上
記のスイッチは、ダイオードを介して充電コンデンサへ
と流れる充電電流の減衰後、この充電電流とは逆方向に
充電コンデンサから２次巻線へ電流が流れるよう制御さ
れる。
さらに公知であるのは、スイッチング電源においてト
ランスの１次巻線または２次巻線に、抵抗およびダイオ
ードから成る並列接続回路とコンデンサとの直列接続回
路により構成された回路網を接続することである（ヨー
ロッパ特許出願公開第0279335号公報）。この回路網
は、電流遮断時にスイッチングトランジスタにおいて発
生する電圧ピークを低減させるために用いられる。この
場合、上記の回路網中の抵抗によって必然的に著しく電
力損失が生じてしまう。
ランスの１次巻線または２次巻線に、抵抗およびダイオ
ードから成る並列接続回路とコンデンサとの直列接続回
路により構成された回路網を接続することである（ヨー
ロッパ特許出願公開第0279335号公報）。この回路網
は、電流遮断時にスイッチングトランジスタにおいて発
生する電圧ピークを低減させるために用いられる。この
場合、上記の回路網中の抵抗によって必然的に著しく電
力損失が生じてしまう。
したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式のスイ
ッチング電源において、上述の回路網中の抵抗において
発生する電力損失を低減させることにある。
ッチング電源において、上述の回路網中の抵抗において
発生する電力損失を低減させることにある。
本発明によればこの課題は、電源のトランスの巻線
に、抵抗およびダイオードから成る並列接続回路とコン
デンサとの直列接続回路により構成された回路網が接続
されており、前記抵抗に対し並列に第２のスイッチが設
けられており、該第２のスイッチは、１次巻線における
電圧のパルス側縁期間中、制御電圧により導通制御され
ることを特徴とするスイッチング電源により解決され
る。本発明の有利な実施例が請求項２以下に示されてい
る。
に、抵抗およびダイオードから成る並列接続回路とコン
デンサとの直列接続回路により構成された回路網が接続
されており、前記抵抗に対し並列に第２のスイッチが設
けられており、該第２のスイッチは、１次巻線における
電圧のパルス側縁期間中、制御電圧により導通制御され
ることを特徴とするスイッチング電源により解決され
る。本発明の有利な実施例が請求項２以下に示されてい
る。
本発明による回路の場合、コンデンサ、ダイオードお
よび抵抗から成る前述の回路網を１つのコンデンサで置
き換えることができ、このコンデンサにおいては実質的
に電力損失が生じない。本発明は以下の認識および考察
に基づいている。即ち、スイッチングトランジスタが導
通される時点において、このスイッチングトランジスタ
における電圧が既にゼロであれば有利である。これが達
成されれば、回路網における前述の抵抗はもはや不要に
なり、この回路網をただ１つのコンデンサだけになるよ
うに縮小することができる。そしてこのことは、以下の
ような驚くべき作用より達成される。即ち、ダイオード
と並列に挿入接続されたスイッチにより、充電コンデン
サの充電終了後、この充電コンデンサからトランスの２
次巻線へエネルギーが帰還伝送される。これによりスイ
ッチングトランジスタにおける電圧は、当該電圧がトラ
ンジスタの導通時点において即ちコレクタ電流が再び投
入されたときに有利にはゼロであるように、修正され
る。充電コンデンサからの、このようなエネルギーの意
図的な帰還によりさらに以下の利点がもたらされる。即
ち、スイッチング電源の負荷が僅かであるときに、例え
ば無負荷であるときに、充電コンデンサのための充電電
流のゼロのオーダーへの制御を実質的に改善することが
できる。したがって無負荷の際の２次巻線側の過電圧が
十分に回避される。これはスイッチングによって、充電
コンデンサにおけるエネルギーの生じ得る過剰分をトラ
ンスへ帰還させるためである。
よび抵抗から成る前述の回路網を１つのコンデンサで置
き換えることができ、このコンデンサにおいては実質的
に電力損失が生じない。本発明は以下の認識および考察
に基づいている。即ち、スイッチングトランジスタが導
通される時点において、このスイッチングトランジスタ
における電圧が既にゼロであれば有利である。これが達
成されれば、回路網における前述の抵抗はもはや不要に
なり、この回路網をただ１つのコンデンサだけになるよ
うに縮小することができる。そしてこのことは、以下の
ような驚くべき作用より達成される。即ち、ダイオード
と並列に挿入接続されたスイッチにより、充電コンデン
サの充電終了後、この充電コンデンサからトランスの２
次巻線へエネルギーが帰還伝送される。これによりスイ
ッチングトランジスタにおける電圧は、当該電圧がトラ
ンジスタの導通時点において即ちコレクタ電流が再び投
入されたときに有利にはゼロであるように、修正され
る。充電コンデンサからの、このようなエネルギーの意
図的な帰還によりさらに以下の利点がもたらされる。即
ち、スイッチング電源の負荷が僅かであるときに、例え
ば無負荷であるときに、充電コンデンサのための充電電
流のゼロのオーダーへの制御を実質的に改善することが
できる。したがって無負荷の際の２次巻線側の過電圧が
十分に回避される。これはスイッチングによって、充電
コンデンサにおけるエネルギーの生じ得る過剰分をトラ
ンスへ帰還させるためである。
図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
第１図は、スイッチング電源の簡略化された回路図で
あり、第２図は、第１図の作用を説明するための特性曲
線であり、さらに第３図は、第１図による回路のさらに
別の実施例である。
あり、第２図は、第１図の作用を説明するための特性曲
線であり、さらに第３図は、第１図による回路のさらに
別の実施例である。
第１図には、トランスTRの１次巻線１と、作動電圧と
接続されたスイッチングトランジスタT1とを備えたスイ
ッチング電源が示されている。２次巻線２は、ダイオー
ドD1を介して充電コンデンサC1と接続されており、この
コンデンサC1は、端子３に安定化された動作電圧＋U1を
供給する。スイッチングトランジスタT1はプロセッサ４
により、周波数が30〜60kHzのオーダーにあるスイッチ
ング電圧５によって制御される。このスイッチング電圧
５は、スイッチングトランジスタT1の制御された投入接
続期間により動作電圧U1が安定化されるように、パルス
幅変調される。
接続されたスイッチングトランジスタT1とを備えたスイ
ッチング電源が示されている。２次巻線２は、ダイオー
ドD1を介して充電コンデンサC1と接続されており、この
コンデンサC1は、端子３に安定化された動作電圧＋U1を
供給する。スイッチングトランジスタT1はプロセッサ４
により、周波数が30〜60kHzのオーダーにあるスイッチ
ング電圧５によって制御される。このスイッチング電圧
５は、スイッチングトランジスタT1の制御された投入接
続期間により動作電圧U1が安定化されるように、パルス
幅変調される。
ダイオードD1と並列に電界効果トランジスタT2が設け
られており、このトランジスタはプロセッサ４によりス
イッチング電圧６によって制御される。トランスTRにお
ける側縁の勾配ならびに電圧ピークを制限する目的で、
コンデンサC2だけがトランジスタT1と並列に設けられて
いる。通常この個所に用いられている、コンデンサ、ダ
イオードならびに抵抗から成る回路網は、もはや必要と
されない。
られており、このトランジスタはプロセッサ４によりス
イッチング電圧６によって制御される。トランスTRにお
ける側縁の勾配ならびに電圧ピークを制限する目的で、
コンデンサC2だけがトランジスタT1と並列に設けられて
いる。通常この個所に用いられている、コンデンサ、ダ
イオードならびに抵抗から成る回路網は、もはや必要と
されない。
第２図を用いて動作を説明する。時点t1においてトラ
ンジスタT1がスイッチング電圧５により遮断され、その
結果、電流i1はゼロへ低下する。これにより２次巻線２
に電圧が誘起され、この電圧により、ダイオードD1を介
して充電コンデンサC1へ流れる充電電流iDが流れる。こ
の充電電流はほぼ直線的に低下し、時点t2において値ゼ
ロに達する。この時点t2においてトランジスタT2が導通
接続されて、電流iT2を発生させる。この電流はiDとは
逆方向に、充電コンデンサC1から２次巻線２へ流れる。
これにより、時点t2において充電コンデンサC1に蓄積さ
れていたエネルギーの一部がトランスTrへ帰還される。
T2は時点t3において遮断される。この構成によってトラ
ンジスタT1における電圧Uceは、時点t4においてトラン
ジスタT1が新たに導通されるときには当該電圧が第２図
のようにゼロまで降下しているように、修正される。こ
れにより、側縁の勾配および電圧ピークの所期の抑圧作
用をそこなうことなく、コンデンサ、抵抗、ならびにダ
イオードから成る前述の回路網を１つのコンデンサで置
き換えることが可能になる。
ンジスタT1がスイッチング電圧５により遮断され、その
結果、電流i1はゼロへ低下する。これにより２次巻線２
に電圧が誘起され、この電圧により、ダイオードD1を介
して充電コンデンサC1へ流れる充電電流iDが流れる。こ
の充電電流はほぼ直線的に低下し、時点t2において値ゼ
ロに達する。この時点t2においてトランジスタT2が導通
接続されて、電流iT2を発生させる。この電流はiDとは
逆方向に、充電コンデンサC1から２次巻線２へ流れる。
これにより、時点t2において充電コンデンサC1に蓄積さ
れていたエネルギーの一部がトランスTrへ帰還される。
T2は時点t3において遮断される。この構成によってトラ
ンジスタT1における電圧Uceは、時点t4においてトラン
ジスタT1が新たに導通されるときには当該電圧が第２図
のようにゼロまで降下しているように、修正される。こ
れにより、側縁の勾配および電圧ピークの所期の抑圧作
用をそこなうことなく、コンデンサ、抵抗、ならびにダ
イオードから成る前述の回路網を１つのコンデンサで置
き換えることが可能になる。
第３図には、第１図による回路の変形が示されてい
る。第３図の場合、コンデンサC2、ダイオードD2および
抵抗R2を有する前述の回路網が、トランジスタT1と並列
に設けられている。抵抗R2において生じる電力損失は、
R2と並列に接続された電界効果トランジスタT3により低
減される。このトランジスタは、t3からt4にわたる、ト
ランスTrにおけるパルス側縁期間中、その都度プロセッ
サ４からのパルス７により導通制御され、これにより抵
抗R2を短絡する。T1が遮断されている残りの時間中、T3
は遮断されているので、この時間において抵抗R2は、減
衰させるというその役割を果たすことができる。したが
って抵抗R2はそれ自体減衰のために効果的であるが、抵
抗R2において生じる電力損失は著しく減少される。第３
図による回路は、C2とTrからの漂遊インダクタンスとに
より生じる発振を、回路内において付加的に減衰すべき
場合に、とりわけ有利である。
る。第３図の場合、コンデンサC2、ダイオードD2および
抵抗R2を有する前述の回路網が、トランジスタT1と並列
に設けられている。抵抗R2において生じる電力損失は、
R2と並列に接続された電界効果トランジスタT3により低
減される。このトランジスタは、t3からt4にわたる、ト
ランスTrにおけるパルス側縁期間中、その都度プロセッ
サ４からのパルス７により導通制御され、これにより抵
抗R2を短絡する。T1が遮断されている残りの時間中、T3
は遮断されているので、この時間において抵抗R2は、減
衰させるというその役割を果たすことができる。したが
って抵抗R2はそれ自体減衰のために効果的であるが、抵
抗R2において生じる電力損失は著しく減少される。第３
図による回路は、C2とTrからの漂遊インダクタンスとに
より生じる発振を、回路内において付加的に減衰すべき
場合に、とりわけ有利である。
第１図または第２図による回路が、１つのダイオード
D1、ならびに種々異なる動作電圧を発生させるための１
つの充電コンデンサC1をそれぞれ備えた複数個の２次巻
線２を有している場合、ただ１つの２次巻線に、トラン
ジスタT2を備えた第１図による構成を用いるだけで十分
である。
D1、ならびに種々異なる動作電圧を発生させるための１
つの充電コンデンサC1をそれぞれ備えた複数個の２次巻
線２を有している場合、ただ１つの２次巻線に、トラン
ジスタT2を備えた第１図による構成を用いるだけで十分
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドリゲス，ホセ ドイツ連邦共和国 Ｄ―7730 ファウエ ス―フィリンゲン ブレントヴェーク 16 (56)参考文献 特開 平２−261053（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−100089（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 3/00 - 3/44
Claims (4)
- 【請求項１】スイッチングトランジスタ（T1）と直列に
接続された１次巻線（１）と２次巻線（２）とを備えた
トランス（Tr）が設けられており、 前記２次巻線（２）は、ダイオード（D1）を介して充電
コンデンサ（C1）と接続されていて、前記スイッチング
トランジスタ（T1）の遮断期間中に前記ダイオード（D
1）を介して前記充電コンデンサ（C1）へ充電電流（i
D）を供給し、前記ダイオード（D1）に対し並列に第１
のスイッチ（T2）が設けられており、該第１のスイッチ
（T2）は、前記充電電流（iD）の減衰後、該充電電流
（iD）とは逆方向に前記充電コンデンサ（C1）から前記
２次巻線（２）へ電流（iT2）が流れるよう制御される
形式のスイッチング電源において、 電源のトランス（Tr）の巻線（１）に、抵抗（R2）およ
びダイオード（D2）から成る並列接続回路とコンデンサ
（C2）との直列接続回路により構成された回路網が接続
されており、 前記抵抗（R2）に対し並列に第２のスイッチ（T3）が設
けられており、該第２のスイッチ（T3）は、１次巻線
（１）における電圧（Uce）のパルス側縁期間中、制御
電圧（７）により導通制御されることを特徴とするスイ
ッチング電源。 - 【請求項２】前記第１または第２のスイッチ（T2,T3）
は電界効果トランジスタ（T2,T3）から成る、請求項１
記載のスイッチング電源。 - 【請求項３】前記スイッチ（T2,T3）はプロセッサ
（４）からのパルス（6,7）により制御され、該プロセ
ッサ（４）は前記スイッチングトランジスタ（T1）も制
御して、発生する動作電圧（U1）を安定化させる、請求
項１または２記載のスイッチング電源。 - 【請求項４】各々１つのダイオードと１つのコンデンサ
を備えた複数の２次巻線が設けられていて、１つの２次
巻線においてのみ前記第１のスイッチ（T2）が設けられ
ている、請求項１記載のスイッチング電源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3920235A DE3920235A1 (de) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | Schaltnetzteil |
| DE3920235.6 | 1989-06-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04506296A JPH04506296A (ja) | 1992-10-29 |
| JP2763401B2 true JP2763401B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=6383196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2508904A Expired - Fee Related JP2763401B2 (ja) | 1989-06-21 | 1990-06-12 | スイッチング電源 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0478612B1 (ja) |
| JP (1) | JP2763401B2 (ja) |
| KR (2) | KR0141582B1 (ja) |
| AT (1) | ATE93669T1 (ja) |
| AU (1) | AU5835390A (ja) |
| DD (1) | DD298863A5 (ja) |
| DE (2) | DE3920235A1 (ja) |
| ES (1) | ES2045930T3 (ja) |
| FI (1) | FI102865B (ja) |
| HK (1) | HK9096A (ja) |
| HU (1) | HUT58962A (ja) |
| MY (1) | MY107406A (ja) |
| TR (1) | TR24352A (ja) |
| WO (1) | WO1990016110A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06209569A (ja) * | 1993-01-05 | 1994-07-26 | Yokogawa Electric Corp | スイッチング電源装置 |
| FI94687C (fi) * | 1993-09-22 | 1995-10-10 | Nokia Telecommunications Oy | Flyback-tyyppinen hakkuriteholähde |
| DE19507084A1 (de) * | 1995-03-01 | 1996-09-12 | Bosch Gmbh Robert | Als Schaltregler ausgebildeter Sperrwandler |
| JP3626072B2 (ja) | 2000-05-31 | 2005-03-02 | 松下電器産業株式会社 | スイッチング電源装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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