JP2835899B2 - 電流不連続モードの他励式スイッチング電源のソフトスイッチング回路 - Google Patents

電流不連続モードの他励式スイッチング電源のソフトスイッチング回路

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JP2835899B2 JP4361792A JP36179292A JP2835899B2 JP 2835899 B2 JP2835899 B2 JP 2835899B2 JP 4361792 A JP4361792 A JP 4361792A JP 36179292 A JP36179292 A JP 36179292A JP 2835899 B2 JP2835899 B2 JP 2835899B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源のノイ
ズ軽減回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング電源のノイズ軽減回路とし
て従来は図４に示すようなスナバ回路が用いられてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すような回路
ではスナバコンデンサ１４の充放電によるパワーロスが
大きく、効率を低下させるという問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従来の方式ではスナバコ
ンデンサ１４に充放電両方向の電流が自由に流れるた
め、電流不連続期間のスナバコンデンサ１４両端の電圧
はスナバコンデンサ１４の容量と１次巻線１１のインダ
クタンスで決まる共振周期で振動しており、振幅が最大
のときにメインスイッチングトランジスタ１２がターン
オンするとターンオンロスが最大となり振幅が最小のと
きにターンオンすると最小となる。
【０００５】そこでスナバコンデンサ１４の充放電を制
御し、メインスイッチングトランジスタ１２がターンオ
ンするときは常にスナバコンデンサ１４両端の電圧が最
小となっているようにすることによりパワーロスを抑え
効率の低下を防ぐことができる。
【０００６】
【作用】本発明の実施例図である図１においてメインス
イッチングトランジスタ１２より遅れてターンオンした
補助スイッチングトランジスタ１５はターンオフも遅れ
るためターンオフ時にメインスイッチングトランジスタ
１２に加わる電圧は補助スイッチングトランジスタ１５
を通りスナバコンデンサ１４に充電される。
【０００７】補助スイッチングトランジスタ１５は、電
流不連続期間に入る前に完全にターンオフされるよう遅
延時間が設定されており電流不連続期間に入るとスナバ
コンデンサ１４はダイオード１６による放電の方向にの
み電流が流れるため、放電電流はスナバコンデンサ１４
と１次巻線１１が作る共振回路において共振の半波の期
間だけ流れ、従ってスナバコンデンサ１４両端の電圧が
最小になったところで共振がストップする。
【０００８】メインスイッチングトランジスタ１２が再
びターンオンするときのスナバコンデンサ１４両端の電
圧が最小になっているためターンオンロスは小さい。
【０００９】図３は発明の実施例を示す図１の回路にお
けるメインスイッチングトランジスタ１２のドレイン電
流とドレイン・ソース電圧とスナバコンデンサ１４の電
流とスナバコンデンサ１４両端の電圧の波形を各々示し
ている。
【００１０】図５は従来の方式を示す図４の回路におけ
るメインスイッチングトランジスタ１２のドレイン電流
とドレイン・ソース電圧とスナバコンデンサ１４の電流
とスナバコンデンサ１４両端の電圧の波形を各々示して
いる。ターンオン時に流れるサージ電流が大きいため効
率を低下させている。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の実施例である。
【００１２】図２は本発明の別の実施例である。
【００１３】図１及び図２において補助スイッチングト
ランジスタ１５に直列に接続されているダイオード１０
３は原理上不要ではあるが補助スイッチングトランジス
タ１５の寄生容量が回路に影響を与えるのを防ぐ目的で
付けられたものである。
【００１４】図１において、コントロール回路１３から
出力されるターンオンの信号によってメインスイッチン
グトランジスタ１２がターンオンし、続いて可飽和イン
ダクタ１７１を用いた遅延回路１７によって遅れたター
ンオン信号により補助スイッチングトランジスタ１５が
ターンオンする。
【００１５】遅延時間は、最小オン期間より小さくなる
ように設定するが、可飽和インダクタを用いる場合は、
可飽和インダクタの電圧時間積をターンオン信号の電圧
で割った値がほぼ遅延時間に等しくなることを考慮し
て、可飽和インダクタ１７１の電圧時間積を決めてお
く。
【００１６】コントロール回路１３から出力されるター
ンオフの信号によってメインスイッチングトランジスタ
１２がオフし、続いて補助スイッチングトランジスタ１
５が遅れてターンオフする。メインスイッチングトラン
ジスタ１２がターンオフしても、補助スイッチングトラ
ンジスタ１５がオン状態なので、１次巻線１１の電流は
スナバコンデンサ１４に流れゆっくりオフし、ノイズの
発生を抑える。
【００１７】スナバコンデンサ１４に流れる電流がゼロ
になるまでの時間はスナバコンデンサ１４の容量にほぼ
比例するが、その期間補助スイッチングトランジスタ１
５がオン状態を維持するよう遅延時間を設定する。しか
し可飽和インダクタ１７１による遅延回路では、ターン
オン時の遅延とターンオフ時の遅延を別々に設定するの
が難しいため、最小オン期間を越えない範囲で設定でき
るよう、スナバコンデンサ１４の容量も予め決めておく
ことが必要である。
【００１８】メインスイッチングトランジスタ１２と補
助スイッチングトランジスタ１５の両方がオフ状態のま
ま、電流不連続期間に入ると、スナバコンデンサ１４と
１次巻線１１による共振が始まり、スナバコンデンサ１
４に充電されている電圧は放電される。そのとき、スナ
バコンデンサ１４と１次巻線１１の抵抗成分及びダイオ
ード１６の順方向ドロップ電圧によってパワーロスを生
ずるが、大部分は入力側に回生されると考えてよい。
【００１９】スナバコンデンサ１４と１次巻線１１によ
る共振は共振ループ内にダイオード１６が挿入されてい
るため半波のみでおわり、スナバコンデンサ１４には最
小電圧が残され、その電圧に担当するエネルギーはメイ
ンスイッチングトランジスタ１２が再びオンしたときに
メインスイッチングトランジスタ１２を流れパワーロス
となる。しかしこのパワーロスは、スナバコンデンサ１
４に残る最小電圧がゼロに近い値となるように、スイッ
チングのデューティ比を選ぶことにより小さくすること
ができる。
【００２０】図２において、図１と異なる点は遅延回路
１７のみであり、このような簡単な遅延回路でも条件が
あえば十分使える。また、能動素子による遅延回路を用
いることもできる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は既存のほとんど全ての他励式ス
イッチング電源にわずかな部品を加えるだけで応用する
ことができ、しかもノイズを軽減する効果は部分共振の
ノイズレベルに近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す回路図である。
【図３】図１の回路におけるメインスイッチングトラン
ジスタ１２のドレイン電流とドレイン・ソース電圧とス
ナバコンデンサ１４の充放電電流とスナバコンデンサ１
４両端の電圧の各々の波形である。
【図４】従来の方式を示す回路図である。
【図５】図４の回路におけるメインスイッチングトラン
ジスタ１２のドレイン電流とドレイン・ソース電圧とス
ナバコンデンサ１４の充放電電流とスナバコンデンサ１
４両端の電圧の各々の波形である。
【符号の説明】
１１ メインスイッチングトランスの１次巻線 １２ メインスイッチングトランジスタ １３ コントロール回路 １４ スナバコンデンサ １５ 補助スイッチングトランジスタ １６ ダイオード １７ 遅延回路 １０１ 直流電源 １０２ メインスイッチングトランス １０３ ダイオード １０４ 直流電源 １０５ メインスイッチングトランスの２次巻線 １０６ ダイオード １０７ 平滑コンデンサ １０８ 負荷抵抗 １３１ コントロール回路の出力端子 １３２ コントロール回路の電圧検出端子 １３３ コントロール回路のグランド端子 １３４ コントロール回路の電源供給端子 １７１ 可飽和インダクタ １７２ 抵抗 １７３ コンデンサ １７４ 抵抗 ２０１ 抵抗 ２０２ ダイオード ４０１ メインスイッチングトランジスタのドレイン電
流 ４０２ メインスイッチングトランジスタのドレイン・
ソース電圧 ４０３ スナバコンデンサの電流 ４０４ スナバコンデンサ両端の電圧 ５０１ 電流不連続期間

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流不連続モードの他励式スイッチング
    電源のメインスイッチングトランスの１次巻線と、 前記１次巻線と直列に接続されたメインスイッチングト
    ランジスタと、 前記メインスイッチングトランジスタをオンオフさせる
    コントロール回路と前記メインスイッチングトランジス
    タがターンオフする際に前記メインスイッチングトラン
    ジスタに加わるサージ電圧を吸収するために接続され
    た、コンデンサと補助スイッチングトランジシタとから
    なる直列回路と、 前記コンデンサが吸収し充電した電圧を電流不連続期間
    に前記１次巻線を通って放電させるために前記補助スイ
    ッチングトランジスタに並列に接続されたダイオード
    と、 前記補助スイッチングトランジスタのオンオフの時刻を
    前記メインスイッチングトランジスタのオンオフの時刻
    より遅らせるために、前記コントロール回路と前記補助
    スイッチングトランジスタとの間に接続された遅延回路
    とからなり、 これによって、スイツチングノイズを抑えることを特徴
    とする電流不連続モードの他励式スイッチング電源のソ
    フトスイッチング回路。
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