JP3052254B2 - Resonant DC power supply - Google Patents

Resonant DC power supply

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JP3052254B2
JP3052254B2 JP6040278A JP4027894A JP3052254B2 JP 3052254 B2 JP3052254 B2 JP 3052254B2 JP 6040278 A JP6040278 A JP 6040278A JP 4027894 A JP4027894 A JP 4027894A JP 3052254 B2 JP3052254 B2 JP 3052254B2
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真司 麻生
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は共振型直流電源装置、特
に負荷の状態に関わらず安定した動作が可能な共振型直
流電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonance type DC power supply, and more particularly to a resonance type DC power supply capable of performing stable operation regardless of a load state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から広く使用されている共振型直流
電源装置の一例を図4に示す。この共振型直流電源装置
は、直流電源1と、直流電源1の一端と他端との間に接
続された第1及び第2のスイッチング素子としての第1
及び第2のFET(電界効果トランジスタ)2、3と、
第1及び第2の1次巻線4a、4bと2次巻線4cとを有
する出力トランス4と、第1及び第2のFET2、3の
各々に対して直列に接続された出力トランス4の第1の
1次巻線4a、共振用コンデンサ5及び第1の1次巻線
4aと一体に形成されたインダクタンスから成る共振用
リアクトルで構成された共振回路6と、出力トランス4
の2次巻線4cに整流平滑回路7を介して接続された負
荷8と、出力トランス4の第2の1次巻線4bの電圧に
より動作しかつ第1及び第2のFET2、3の各ゲート
端子(制御端子)に制御信号を付与して第1及び第2の
FET2、3をオン・オフ制御する制御回路9とを備え
ている。図示しないが、制御回路9は負荷8の端子電圧
に応じて第1及び第2のFET2、3の各ゲート端子に
付与する制御信号の周波数を制御する周波数制御手段を
有する。整流平滑回路7はダイオード10、11及び平
滑コンデンサ12から成り、出力トランス4の第2の1
次巻線4bに誘起された電圧は整流回路13及び平滑コ
ンデンサ14を介して制御回路9の電源端子9aに供給
される。また、15、16はフォトカプラを構成する発
光ダイオード及び受光トランジスタ、17は演算増幅
器、18は基準電圧源を示す。フォトカプラの受光トラ
ンジスタ16は保護抵抗を介して制御回路9の電流検出
端子9bに接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of a resonance type DC power supply which has been widely used in the past. The resonance type DC power supply includes a DC power supply 1 and first and second switching elements connected between one end and the other end of the DC power supply 1.
And second FETs (field effect transistors) 2, 3;
An output transformer 4 having first and second primary windings 4a and 4b and a secondary winding 4c, and an output transformer 4 connected in series to each of the first and second FETs 2 and 3 A resonance circuit 6 including a first primary winding 4a, a resonance capacitor 5 and a resonance reactor including an inductance formed integrally with the first primary winding 4a;
Of the first and second FETs 2 and 3 operated by the load 8 connected to the secondary winding 4c of the output transformer 4 via the rectifying and smoothing circuit 7 and the voltage of the second primary winding 4b of the output transformer 4. A control circuit 9 for applying a control signal to a gate terminal (control terminal) to control on / off of the first and second FETs 2 and 3; Although not shown, the control circuit 9 has frequency control means for controlling the frequency of a control signal applied to each gate terminal of the first and second FETs 2 and 3 according to the terminal voltage of the load 8. The rectifying / smoothing circuit 7 includes diodes 10 and 11 and a smoothing capacitor 12.
The voltage induced in the next winding 4b is supplied to the power supply terminal 9a of the control circuit 9 via the rectifier 13 and the smoothing capacitor 14. Reference numerals 15 and 16 denote light emitting diodes and light receiving transistors constituting a photocoupler, 17 denotes an operational amplifier, and 18 denotes a reference voltage source. The light receiving transistor 16 of the photocoupler is connected to a current detection terminal 9b of the control circuit 9 via a protection resistor.

【0003】図4の共振型直流電源装置では、制御回路
9内の周波数制御手段により、負荷8の端子電圧が低い
場合には第1及び第2のFET2、3の各ゲート端子に
付与する制御信号の周波数が低くなり、負荷8の端子電
圧が高い場合には第1及び第2のFET2、3の各ゲー
ト端子に付与する制御信号の周波数が高くなる。これに
より、共振型直流電源装置の直流出力電圧の安定化を図
っている。また、共振回路6の共振作用により、第1及
び第2のFET2、3のスイッチング電圧波形又はスイ
ッチング電流波形の立上り及び立下りが正弦波状となる
ので、第1及び第2のFET2、3のターンオン及びタ
ーンオフ時のゼロ電圧スイッチング(ZVS)又はゼロ
電流スイッチング(ZCS)が達成され、スイッチング
損失を低減できる利点を有する。
In the resonance type DC power supply device shown in FIG. 4, when the terminal voltage of the load 8 is low, the control applied to each gate terminal of the first and second FETs 2 and 3 is controlled by the frequency control means in the control circuit 9. When the signal frequency decreases and the terminal voltage of the load 8 is high, the frequency of the control signal applied to each gate terminal of the first and second FETs 2 and 3 increases. Thereby, the DC output voltage of the resonance type DC power supply is stabilized. Further, since the rising and falling of the switching voltage waveform or the switching current waveform of the first and second FETs 2 and 3 become sinusoidal by the resonance action of the resonance circuit 6, the first and second FETs 2 and 3 are turned on. In addition, zero voltage switching (ZVS) or zero current switching (ZCS) at the time of turn-off is achieved, and there is an advantage that switching loss can be reduced.

【0004】図5(A)〜(G)は、それぞれ図4の回路の
第1のFET2のゲート端子電圧VG1の波形、第2のF
ET3のゲート端子電圧VG2の波形、第1のFET2の
ドレイン−ソース端子間の電圧VDS1の波形、第1のF
ET2のドレイン電流ID1の波形、第2のFET3のド
レイン−ソース端子間の電圧VDS2の波形、第2のFE
T3のドレイン電流ID2の波形、出力トランス4の第1
の1次巻線4aの電流IN1の波形を示す。図4の回路に
おいて負荷8が軽負荷である場合は、共振回路6に流れ
る共振電流が減少するので、電流ID1、ID2及びIN1
波形は図5(D)、(F)及び(G)の破線に示すような波形
となる。また、図6は直流電源1の電圧E1及び負荷8
の状態の様々な場合における制御回路9の電源電圧VCC
と制御回路9の制御周波数fとの関係を示すグラフであ
る。図6において、曲線Aは軽負荷状態において直流電
源1の電圧E1が最小の場合、曲線Bは軽負荷状態にお
いて直流電源1の電圧E1が最大の場合、曲線Cは過負
荷状態において直流電源1の電圧E1が最小の場合、曲
線Dは過負荷状態において直流電源1の電圧E1が最大
の場合、曲線Eは軽負荷状態において出力電圧が一定の
場合、曲線Fは過負荷状態において出力電圧が一定の場
合を示す。通常は曲線E及び曲線Fに示す範囲で第1及
び第2のFET2、3の各ゲート端子に付与する制御信
号の周波数の制御が制御回路9内の周波数制御手段によ
り行われる。
FIGS. 5A to 5G show the waveform of the gate terminal voltage V G1 of the first FET 2 and the second F, respectively, of the circuit of FIG.
The waveform of the gate terminal voltage V G2 of ET3, the waveform of the voltage V DS1 between the drain and source terminals of the first FET 2 , the first F
The waveform of the drain current ID1 of the ET2, the waveform of the voltage VDS2 between the drain and source terminals of the second FET 3, the second FE
Waveform of drain current ID2 of T3, first of output transformer 4
Shows the waveform of the current I N1 of the primary winding 4a. In the circuit of FIG. 4, when the load 8 is a light load, the resonance current flowing through the resonance circuit 6 decreases, so that the waveforms of the currents I D1 , I D2 and I N1 are shown in FIGS. 5 (D), (F) and (F). The waveform is as shown by the broken line G). FIG. 6 shows the voltage E 1 of the DC power supply 1 and the load 8.
Power supply voltage V CC of the control circuit 9 in various cases of
6 is a graph showing a relationship between the control frequency and a control frequency f of the control circuit 9. 6, curve A when the voltage E 1 of the DC power source 1 in the light load state is minimal, if the curve B the voltage E 1 of the DC power source 1 in the light load state of the maximum, the curve C is a direct current in the overload condition If the voltage E 1 of the power supply 1 is minimum, if the curve D is the voltage E 1 of the DC power source 1 in the overload condition is maximum, the curve E in the case of constant output voltage at light load conditions, the curve F is overloaded Shows a case where the output voltage is constant. Usually, control of the frequency of the control signal applied to each gate terminal of the first and second FETs 2 and 3 in the range indicated by the curves E and F is performed by the frequency control means in the control circuit 9.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図4の共振
型直流電源装置では、制御回路9の最高制御周波数f
MAXが負荷8の状態に関わらず一定であるため、直流電
源1の電圧E1が低くかつ負荷8が軽負荷状態のとき、
図6の曲線Aに示すように制御回路9の電源電圧VCC
最低許容動作電圧VMIN以下となる場合がある。このた
め、制御回路9の動作が停止して電源装置が作動しなく
なる欠点があった。また、最低許容動作電圧VMIN以上
を確保するために電源電圧VCCを高めに設定すると、図
6に示す制御回路9の最高許容動作電圧VMAXを越えて
しまうため、過大な電力損失が発生して制御回路9を焼
損する恐れがある。
By the way, in the resonance type DC power supply device shown in FIG.
Since MAX is constant regardless of the state of the load 8, when the voltage E1 of the DC power supply 1 is low and the load 8 is in a light load state,
As shown by a curve A in FIG. 6, the power supply voltage V CC of the control circuit 9 may be lower than the minimum allowable operating voltage V MIN . Therefore, there is a disadvantage that the operation of the control circuit 9 stops and the power supply device does not operate. Also, if the power supply voltage V CC is set higher to ensure the minimum allowable operating voltage V MIN or higher, the power supply voltage V CC exceeds the maximum allowable operating voltage V MAX of the control circuit 9 shown in FIG. As a result, the control circuit 9 may be burned.

【0006】そこで、本発明は負荷の状態に関わらず安
定して動作させることが可能な共振型直流電源装置を提
供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a resonance type DC power supply that can operate stably regardless of the state of a load.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による共振型直流
電源装置は、直流電源(1)と、直流電源(1)の一端と他端
との間に直列に接続された第1のスイッチング素子(2)
及び第2のスイッチング素子(3)と、第1の1次巻線(4
a)と第2の1次巻線(4b)と2次巻線(4c)とを有する出力
トランス(4)と、第1のスイッチング素子(2)及び第2の
スイッチング素子(3)のいずれか一方に対して並列に接
続された出力トランス(4)の第1の1次巻線(4a)、共振
用コンデンサ(5)及び共振用リアクトルから成る共振回
路(6)と、出力トランス(4)の2次巻線(4c)に整流平滑回
路(7)を介して接続された負荷(8)と、出力トランス(4)
の第2の1次巻線(4b)の電圧により動作しかつ第1のス
イッチング素子(2)及び第2のスイッチング素子(3)の各
制御端子に制御信号を付与して第1のスイッチング素子
(2)及び第2のスイッチング素子(3)をオン・オフ制御す
る制御回路(9)とを備えている。共振用リアクトルは出
力トランス(4)の第1の1次巻線(4a)と一体に形成され
たインダクタンス又は独立のインダクタンスから成り、
制御回路(9)は、負荷(8)の端子電圧が上昇したときに制
御信号の周波数を増加しかつ負荷(8)の端子電圧が低下
したときに制御信号の周波数を減少する周波数制御手段
(23)を有する。この共振型直流電源装置では、制御回路
(9)に印加される電圧を検出する電圧検出手段(22)と、
電圧検出手段(22)と周波数制御手段(23)とに接続された
制御周波数制限手段(24)とを制御回路(9)に設け、電圧
検出手段(22)の検出電圧が低下して制御回路(9)の最低
許容動作電圧(VMIN)になるとき、制御周波数制限手段(2
4)に電流を流すことにより周波数制御手段(23)に流れる
電流を減少して、周波数制御手段(23)の最高制御周波数
(fMAX)を減少する。本発明の実施例では、共振回路(6)
中に過電流検出用抵抗(40)を挿入し、負荷(8)が過負荷
状態のときに共振回路(6)に流れる過電流を過電流検出
用抵抗(40)により検出して周波数制御手段(23)の制御周
波数を増加する。更に、出力トランス(4)の2次側と制
御回路(9)との間にフォトカプラ(15, 16)を接続した場
合には、負荷(8)の端子電圧が上昇したときにフォトカ
プラ(15, 16)に大きな電流が流れて制御信号の周波数を
増加し、負荷(8)の端子電圧が低下したときにフォトカ
プラ(15, 16)に流れる電流が減少して制御信号の周波数
を減少する。
A resonance type DC power supply according to the present invention comprises a DC power supply (1) and a first switching element connected in series between one end and the other end of the DC power supply (1). (2)
And a second switching element (3) and a first primary winding (4
a), an output transformer (4) having a second primary winding (4b) and a secondary winding (4c); and any one of a first switching element (2) and a second switching element (3). A first primary winding (4a) of an output transformer (4), a resonance circuit (6) comprising a resonance capacitor (5) and a resonance reactor connected in parallel to one of the output transformers, and an output transformer (4). ), A load (8) connected to a secondary winding (4c) through a rectifying and smoothing circuit (7), and an output transformer (4).
Operating by the voltage of the second primary winding (4b), and applying a control signal to each control terminal of the first switching element (2) and the second switching element (3) to provide a first switching element.
(2) and a control circuit (9) for controlling ON / OFF of the second switching element (3 ) . The resonance reactor comprises an inductance or an independent inductance formed integrally with the first primary winding (4a) of the output transformer (4),
The control circuit (9) increases the frequency of the control signal when the terminal voltage of the load (8) increases and decreases the frequency of the control signal when the terminal voltage of the load (8) decreases.
(23). In this resonance type DC power supply, the control circuit
Voltage detection means (22) for detecting a voltage applied to (9),
A control frequency limiting means (24) connected to the voltage detecting means (22) and the frequency controlling means (23) is provided in the control circuit (9), and the control voltage is reduced when the voltage detected by the voltage detecting means (22) decreases. When the minimum allowable operating voltage (V MIN ) of (9) is reached , the control frequency limiting means (2
4) The current flowing in the frequency control means (23) is reduced by flowing a current through the
(f MAX ) is reduced. In the embodiment of the present invention, the resonance circuit (6)
The overcurrent detection resistor (40) is inserted in the circuit, and when the load (8) is overloaded, the overcurrent flowing to the resonance circuit (6) is detected by the overcurrent detection resistor (40) and the frequency control means is The control frequency of (23) is increased. Furthermore, when photocouplers (15, 16) are connected between the secondary side of the output transformer (4) and the control circuit (9), the photocouplers (15, 16) are connected when the terminal voltage of the load (8) rises. A large current flows through (15, 16) to increase the frequency of the control signal, and when the terminal voltage of the load (8) drops, the current flowing through the photocoupler (15, 16) decreases, reducing the frequency of the control signal. I do.

【0008】[0008]

【作用】制御回路(9)に印加される電圧を電圧検出手段
(22)にて検出し、電圧検出手段(22)の検出電圧が低下し
て制御回路(9)の最低許容動作電圧(VMIN)になるときに
周波数制御手段(23)の最高制御周波数を制御周波数制限
手段(24)にて減少させることにより、負荷の状態に関わ
らず共振型直流電源装置の制御回路(9)を安定して動作
させることができる。
[Function] The voltage applied to the control circuit (9) is detected by a voltage detecting means.
(22), the maximum control frequency of the frequency control means (23) is set when the detection voltage of the voltage detection means (22) decreases and becomes the minimum allowable operating voltage (V MIN ) of the control circuit (9). By reducing the control frequency by the control frequency limiting means (24), the control circuit (9) of the resonance type DC power supply can be operated stably regardless of the state of the load.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明による共振型直流電源装置の実
施例を図1〜図4に基づいて説明する。本実施例の共振
型直流電源装置は、図4に示す共振型直流電源装置の制
御回路9を図1に示すような構成としたものである。即
ち、本発明による共振型直流電源装置の制御回路9は、
図1に示すように、2つの分圧用抵抗20、21から成
りかつ図4の出力トランス4の第2の1次巻線4bに誘
起される電圧を検出する電圧検出手段22と、電圧検出
手段22の検出電圧が制御回路9の最低許容動作電圧V
MIN(図6)以下になるときに周波数制御手段23の最
高制御周波数を制限する制御周波数制限手段24と、周
波数制御手段23の出力電圧波形を矩形波パルス波形に
整形する波形整形回路25と、波形整形回路25の矩形
波パルス出力から図4の第1及び第2のFET2、3の
各ゲート端子に付与する制御信号VG1、VG2を発生する
制御信号発生回路26とを備えている。波形整形回路2
5は、例えばM51841P(タイマ用IC、三菱電機
製)等が使用可能である。制御信号発生回路26は、フ
リップフロップ27及び2つのANDゲート28、29
により構成されている。周波数制御手段23は、制御回
路の最低許容動作電圧VMINとしての基準電圧VREFを発
生する定電圧レギュレータ30と、2つのトランジスタ
31、32から成りかつ定電圧レギュレータ30に接続
された定電流回路33と、定電流回路33に接続された
コンデンサ34とから構成されている。制御周波数制限
手段24は、トランジスタ35から成りかつ電圧検出手
段22と周波数制御手段23との間に接続されている。
制御回路9以外の構成は図4の回路と同一であるので説
明は省略する。また、図1のA〜Dの各点における電圧
波形をそれぞれ図2(A)〜(D)に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a resonance type DC power supply according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The resonance type DC power supply device of the present embodiment is such that the control circuit 9 of the resonance type DC power supply device shown in FIG. 4 is configured as shown in FIG. That is, the control circuit 9 of the resonance type DC power supply according to the present invention includes:
As shown in FIG. 1, a voltage detecting means 22 comprising two voltage dividing resistors 20 and 21 and detecting a voltage induced in the second primary winding 4b of the output transformer 4 of FIG. 22 is the minimum allowable operating voltage V of the control circuit 9.
A control frequency limiting means 24 for limiting the maximum control frequency of the frequency control means 23 when it becomes equal to or less than MIN (FIG. 6); a waveform shaping circuit 25 for shaping the output voltage waveform of the frequency control means 23 into a rectangular pulse waveform; and a control signal generating circuit 26 for generating a control signal V G1, V G2 to impart a rectangular pulse output of the waveform shaping circuit 25 to the gate terminals of the first and second FET2,3 in FIG. Waveform shaping circuit 2
For example, M51841P (timer IC, manufactured by Mitsubishi Electric Corporation) or the like can be used as 5. The control signal generation circuit 26 includes a flip-flop 27 and two AND gates 28 and 29.
It consists of. The frequency control means 23 includes a constant voltage regulator 30 for generating a reference voltage V REF as a minimum allowable operating voltage V MIN of the control circuit, and a constant current circuit comprising two transistors 31 and 32 and connected to the constant voltage regulator 30. 33, and a capacitor 34 connected to the constant current circuit 33. The control frequency limiting means 24 comprises a transistor 35 and is connected between the voltage detecting means 22 and the frequency control means 23.
The configuration other than the control circuit 9 is the same as the circuit of FIG. 2 (A) to 2 (D) show voltage waveforms at points A to D in FIG. 1, respectively.

【0010】上記の構成において、図4に示す負荷8が
軽負荷状態になると、負荷8の端子電圧が上昇してフォ
トカプラの受光トランジスタ16に流れる電流が増加す
る。このとき、図1に示す制御回路9内の定電流回路3
3が作動してコンデンサ34に流れる電流が増加し、こ
れに伴って周波数制御手段23の制御周波数が高くなる
ので、図2(A)に示すA点(図1)の波形が破線に示す
ように変化する。逆に、負荷8の端子電圧が低下してフ
ォトカプラの受光トランジスタ16に流れる電流が減少
すると、これに伴って周波数制御手段23の制御周波数
が低くなる。したがって、図2(B)〜(D)に示す図1の
B〜D点における矩形波パルスのパルス幅が狭まると共
に周波数も高くなり、図4に示す第1及び第2のFET
2、3の各ゲート端子に付与される制御信号の周波数
(スイッチング周波数)が増加する。各FET2、3の
スイッチング周波数が増加すると、出力トランス4の2
次巻線4cの電圧が低下し、出力トランス4の第2の1
次巻線4bに誘起される電圧も低下する。これに伴っ
て、制御回路9の電源電圧VCCも低下する。制御回路9
の電源電圧VCCは電圧検出手段22により検出され、直
流電源1の電圧E1が低くかつ電圧検出手段22の検出
電圧が略定電圧レギュレータ30の基準電圧VREF以下
になるとき、制御周波数制限手段24のトランジスタ3
5がオン状態となる。このとき、周波数制御手段23内
の定電流回路33のトランジスタ31に流れる電流が制
御周波数制限手段24のトランジスタ35に分流され、
コンデンサ34に流れる電流も減少する。これによっ
て、周波数制御手段23の制御周波数が低くなるから、
図2(A)に示すA点(図1)の波形は実線に示す通りに
なり、図2(B)〜(D)に示す図1のB〜D点における矩
形波パルスのパルス幅が広がると共に周波数も低くな
る。図4に示す第1及び第2のFET2、3の各ゲート
端子に付与される制御信号の周波数(スイッチング周波
数)が減少すると、出力トランス4の2次巻線4cの電
圧が上昇し、出力トランス4の第2の1次巻線4bに誘
起される電圧も上昇する。よって、制御回路9の電源電
圧VCCは最低許容動作電圧VMIN以上となる。
In the above configuration, when the load 8 shown in FIG. 4 enters a light load state, the terminal voltage of the load 8 increases, and the current flowing through the light receiving transistor 16 of the photocoupler increases. At this time, the constant current circuit 3 in the control circuit 9 shown in FIG.
3 operates, the current flowing through the capacitor 34 increases, and the control frequency of the frequency control means 23 increases accordingly. As a result, the waveform at the point A (FIG. 1) shown in FIG. Changes to Conversely, when the terminal voltage of the load 8 decreases and the current flowing through the light receiving transistor 16 of the photocoupler decreases, the control frequency of the frequency control means 23 decreases accordingly. Therefore, the pulse width of the rectangular wave pulse at points B to D in FIG. 1 shown in FIGS. 2B to 2D is reduced and the frequency is increased, and the first and second FETs shown in FIG.
The frequency (switching frequency) of the control signal applied to each of the second and third gate terminals increases. When the switching frequency of each of the FETs 2 and 3 increases, the output transformer 4
The voltage of the secondary winding 4c decreases, and the second
The voltage induced in the next winding 4b also decreases. Accordingly, the power supply voltage V CC of the control circuit 9 also decreases. Control circuit 9
The power supply voltage V CC is detected by the voltage detecting means 22, when the detection voltage of the DC power supply 1 voltage E 1 and a low voltage detector 22 becomes equal to or lower than the reference voltage V REF of Ryakujo voltage regulator 30, the control frequency limit Transistor 3 of means 24
5 is turned on. At this time, the current flowing through the transistor 31 of the constant current circuit 33 in the frequency control means 23 is shunted to the transistor 35 of the control frequency limiting means 24,
The current flowing through the capacitor 34 also decreases. As a result, the control frequency of the frequency control means 23 decreases,
The waveform at point A (FIG. 1) shown in FIG. 2A is as shown by the solid line, and the pulse width of the rectangular wave pulse at points B to D in FIG. 1 shown in FIGS. At the same time, the frequency decreases. When the frequency (switching frequency) of the control signal applied to each gate terminal of the first and second FETs 2 and 3 shown in FIG. 4 decreases, the voltage of the secondary winding 4c of the output transformer 4 increases, and 4, the voltage induced in the second primary winding 4b also increases. Therefore, the power supply voltage V CC of the control circuit 9 becomes higher than the minimum allowable operating voltage V MIN .

【0011】上記のように、本実施例では出力トランス
4の第2の1次巻線4bに誘起される電圧を電圧検出手
段22にて検出し、電圧検出手段22の検出電圧が制御
回路の最低許容動作電圧VMIN、即ち略定電圧レギュレ
ータ30の基準電圧VREF以下になるときに周波数制御
手段23の最高制御周波数を制御周波数制限手段24に
て制限するので、負荷8が軽負荷状態となる場合におい
ても制御回路9を安定して動作させることができる。
As described above, in the present embodiment, the voltage induced in the second primary winding 4b of the output transformer 4 is detected by the voltage detecting means 22, and the detected voltage of the voltage detecting means 22 is used for the control circuit. Since the maximum control frequency of the frequency control means 23 is limited by the control frequency limiting means 24 when the voltage becomes equal to or lower than the minimum allowable operating voltage V MIN , that is, the reference voltage V REF of the constant voltage regulator 30, the load 8 may be in a light load state In such a case, the control circuit 9 can be operated stably.

【0012】以上の説明では、負荷8が軽負荷状態とな
る場合についてのみ述べたが、負荷8の種類によっては
過負荷状態となる場合がある。このため、図3に示す実
施例の回路では図4に示す共振回路6中に過電流検出用
抵抗40を挿入し、演算増幅器41、基準電圧源42及
び保護抵抗を介して制御回路9の電流検出端子9bに接
続することにより、負荷8が過負荷状態のときに共振回
路6に流れる過電流を検出している。図3の回路におい
て、負荷8が過負荷状態になると、過電流検出用抵抗4
0により過電流が検出され、制御回路9内の定電流回路
33の電流が増加してコンデンサ34に流れる電流が増
加する。これに伴って、周波数制御手段23の制御周波
数が高くなるから、第1及び第2のFET2、3のスイ
ッチング周波数が増加し、出力トランス4の2次巻線4
cの電圧が低下する。よって、負荷8が過負荷状態とな
る場合においても負荷8が軽負荷状態になる場合と同様
な問題が生じる。したがって、図3に示す実施例の回路
では、過電流検出用抵抗40を挿入して負荷8が過負荷
状態のときに流れる過電流を検出することにより、負荷
8が過負荷状態となる場合においても制御回路9を安定
して動作させることができる。
In the above description, only the case where the load 8 is in the light load state has been described. However, depending on the type of the load 8, the load 8 may be in the overload state. For this reason, in the circuit of the embodiment shown in FIG. 3, an overcurrent detection resistor 40 is inserted in the resonance circuit 6 shown in FIG. 4, and the current of the control circuit 9 is supplied via the operational amplifier 41, the reference voltage source 42 and the protection resistor. By connecting to the detection terminal 9b, an overcurrent flowing through the resonance circuit 6 when the load 8 is in an overload state is detected. In the circuit of FIG. 3, when the load 8 is overloaded, the overcurrent detection resistor 4
When 0 is detected, an overcurrent is detected, the current of the constant current circuit 33 in the control circuit 9 increases, and the current flowing to the capacitor 34 increases. Accordingly, since the control frequency of the frequency control means 23 increases, the switching frequency of the first and second FETs 2 and 3 increases, and the secondary winding 4 of the output transformer 4
The voltage of c decreases. Therefore, even when the load 8 is overloaded, the same problem as that when the load 8 is lightly loaded occurs. Therefore, in the circuit of the embodiment shown in FIG. 3, the overcurrent detection resistor 40 is inserted to detect the overcurrent flowing when the load 8 is in the overload state. Thus, the control circuit 9 can be operated stably.

【0013】本発明の実施態様は前記の実施例に限定さ
れず種々の変更が可能である。例えば、上記の実施例で
は共振回路6を構成する共振用リアクトルを出力トラン
ス4の第1の1次巻線4aと一体に形成されたインダク
タンスで構成した例を示したが、共振用リアクトルは独
立のインダクタンスで構成してもよい。また、上記の実
施例ではスイッチング素子としてFETを使用した例を
示したが、バイポーラ形トランジスタ、SCR(逆阻止
3端子サイリスタ)等の他のスイッチング素子を使用し
てもよい。また、直流電源1の一端と他端との間に接続
された第1及び第2のFET2、3と並列に2つのハー
フブリッジ用コンデンサを接続し、第1及び第2のFE
T2、3の接続点と2つのハーフブリッジ用コンデンサ
の接続点との間に共振回路6を接続することにより、出
力トランス4の1次側回路をハーフブリッジ型として構
成してもよい。更に、電圧検出手段22を構成する2つ
の分圧用抵抗20、21及びコンデンサ34は制御回路
9の外部に設けてもよい。
The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, an example has been described in which the resonance reactor forming the resonance circuit 6 is configured by an inductance formed integrally with the first primary winding 4a of the output transformer 4, but the resonance reactor is independent. May be used. In the above embodiment, an example in which an FET is used as a switching element has been described. However, another switching element such as a bipolar transistor or an SCR (reverse blocking three-terminal thyristor) may be used. Also, two half-bridge capacitors are connected in parallel with the first and second FETs 2 and 3 connected between one end and the other end of the DC power supply 1, and the first and second FEs are connected.
The primary circuit of the output transformer 4 may be configured as a half-bridge type by connecting the resonance circuit 6 between the connection point of T2 and T3 and the connection point of the two half-bridge capacitors. Further, the two voltage dividing resistors 20 and 21 and the capacitor 34 constituting the voltage detecting means 22 may be provided outside the control circuit 9.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、出力ト
ランスの第2の1次巻線に誘起される電圧を電圧検出手
段にて検出し、電圧検出手段の検出電圧が制御回路の動
作電圧以下になるときに周波数制御手段の最高制御周波
数を制御周波数制限手段にて制限するので、負荷の状態
に関わらず共振型直流電源装置の制御回路を常時安定し
て動作させることができる。したがって、例えばパーソ
ナルコンピュータのプリンタ等のように負荷変動の著し
い電子機器の電源として使用した場合でも、安定した出
力電圧を得ることができる利点がある。
As described above, according to the present invention, the voltage induced in the second primary winding of the output transformer is detected by the voltage detecting means, and the detected voltage of the voltage detecting means is used by the control circuit. Since the maximum control frequency of the frequency control means is limited by the control frequency limiting means when the voltage becomes equal to or lower than the operating voltage, the control circuit of the resonance type DC power supply can always be operated stably regardless of the state of the load. Therefore, there is an advantage that a stable output voltage can be obtained even when used as a power source of an electronic device having a remarkable load variation such as a printer of a personal computer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による共振型直流電源装置の制御回路
の実施例を示す電気回路図
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a control circuit of a resonance type DC power supply device according to the present invention.

【図2】 図1の回路の各部の電圧を示す波形図FIG. 2 is a waveform chart showing voltages of respective parts of the circuit of FIG.

【図3】 本発明の変更実施例を示す電気回路図FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of the present invention.

【図4】 従来の共振型直流電源装置を示す電気回路図FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a conventional resonance type DC power supply device.

【図5】 図4の回路の各部の電圧及び電流を示す波形
FIG. 5 is a waveform chart showing the voltage and current of each part of the circuit of FIG.

【図6】 図4の制御回路の電源電圧と制御周波数との
関係を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a power supply voltage and a control frequency of the control circuit of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...直流電源、2、3...第1、第2のFET
(第1、第2のスイッチング素子)、4...出力トラ
ンス、4a...第1の1次巻線、4b...第2の1次
巻線、4c...2次巻線、5...共振用コンデン
サ、6...共振回路、7...整流平滑回路、
8...負荷、9...制御回路、22...電圧検出
手段、23...周波数制御手段、24...制御周波
数制限手段
1. . . DC power supply, 2, 3,. . . First and second FET
(First and second switching elements); . . Output transformer, 4a. . . A first primary winding, 4b. . . Second primary winding, 4c. . . 4. secondary winding; . . 5. a capacitor for resonance; . . 6. resonance circuit, . . Rectifying and smoothing circuit,
8. . . Load, 9. . . Control circuit, 22. . . Voltage detection means, 23. . . Frequency control means, 24. . . Control frequency limiting means

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/28

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電源と、前記直流電源の一端と他端
との間に直列に接続された第1のスイッチング素子及び
第2のスイッチング素子と、第1の1次巻線と第2の1
次巻線と2次巻線とを有する出力トランスと、前記第1
のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子のいず
れか一方に対して並列に接続された前記出力トランスの
第1の1次巻線、共振用コンデンサ及び共振用リアクト
ルから成る共振回路と、前記出力トランスの2次巻線に
整流平滑回路を介して接続された負荷と、前記出力トラ
ンスの第2の1次巻線の電圧により動作しかつ前記第1
のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の各制
御端子に制御信号を付与して前記第1のスイッチング素
子及び第2のスイッチング素子をオン・オフ制御する制
御回路とを備え、 前記共振用リアクトルは前記出力トランスの第1の1次
巻線と一体に形成されたインダクタンス又は独立のイン
ダクタンスから成り、 前記制御回路は、前記負荷の端子電圧が上昇したときに
前記制御信号の周波数を増加しかつ前記負荷の端子電圧
が低下したときに前記制御信号の周波数を減少する周波
数制御手段を有する共振型直流電源装置において、 前記制御回路に印加される電圧を検出する電圧検出手段
と、該電圧検出手段と前記周波数制御手段とに接続され
た制御周波数制限手段とを前記制御回路に設け、 前記電圧検出手段の検出電圧が低下して前記制御回路の
最低許容動作電圧になるとき、前記制御周波数制限手段
に電流を流すことにより前記周波数制御手段に流れる電
流を減少して、前記周波数制御手段の最高制御周波数を
減少することを特徴とする共振型直流電源装置。
1. A DC power supply, a first switching element and a second switching element connected in series between one end and the other end of the DC power supply, a first primary winding and a second switching element. 1
An output transformer having a secondary winding and a secondary winding;
A resonance circuit comprising a first primary winding, a resonance capacitor, and a resonance reactor of the output transformer connected in parallel to one of the switching element and the second switching element; The first transformer operates by a load connected to a secondary winding via a rectifying and smoothing circuit, and a voltage of a second primary winding of the output transformer;
A control circuit that applies a control signal to each control terminal of the switching element and the second switching element to control the first switching element and the second switching element to be on / off. The control circuit increases the frequency of the control signal when the terminal voltage of the load increases, and comprises an inductance formed integrally with the first primary winding of the output transformer or an independent inductance. A resonance type direct-current power supply having frequency control means for reducing the frequency of the control signal when the terminal voltage of the control circuit decreases; voltage detection means for detecting a voltage applied to the control circuit; A control frequency limiting unit connected to the frequency control unit is provided in the control circuit; When the minimum allowable operating voltage of the control circuit is reached, a current flowing through the frequency control means is reduced by flowing a current through the control frequency limiting means, and a maximum control frequency of the frequency control means is reduced. Resonant DC power supply.
【請求項2】 前記共振回路中に過電流検出用抵抗を挿
入し、前記負荷が過負荷状態のときに前記共振回路に流
れる過電流を前記過電流検出用抵抗により検出して前記
周波数制御手段の制御周波数を増加する請求項1に記載
の共振型直流電源装置。
2. An overcurrent detection resistor is inserted into the resonance circuit, and when the load is in an overload state, an overcurrent flowing through the resonance circuit is detected by the overcurrent detection resistor and the frequency control means is provided. The resonance type direct-current power supply device according to claim 1, wherein the control frequency is increased.
【請求項3】 前記負荷の端子電圧が上昇したときに前
記出力トランスの2次側と前記制御回路との間に接続さ
れたフォトカプラに大きな電流が流れて前記制御信号の
周波数を増加し、前記負荷の端子電圧が低下したときに
前記フォトカプラに流れる電流が減少して前記制御信号
の周波数を減少する請求項1又は2に記載の共振型直流
電源装置。
3. When a terminal voltage of the load increases, a large current flows through a photocoupler connected between a secondary side of the output transformer and the control circuit to increase the frequency of the control signal. 3. The resonance type DC power supply device according to claim 1, wherein a current flowing through the photocoupler when the terminal voltage of the load decreases decreases the frequency of the control signal.
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