JP3152298B2 - High voltage power circuit - Google Patents
High voltage power circuitInfo
- Publication number
- JP3152298B2 JP3152298B2 JP11151898A JP11151898A JP3152298B2 JP 3152298 B2 JP3152298 B2 JP 3152298B2 JP 11151898 A JP11151898 A JP 11151898A JP 11151898 A JP11151898 A JP 11151898A JP 3152298 B2 JP3152298 B2 JP 3152298B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- power supply
- transformer
- switching elements
- voltage transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、プッシュプルイ
ンバータを使用した高圧電源回路に関し、特にプッシュ
プルインバータモードで動作する1対のスイッチング素
子のオンデューティを50%に固定する改良された高圧
電源回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-voltage power supply circuit using a push-pull inverter, and more particularly to an improved high-voltage power supply circuit for fixing the on-duty of a pair of switching elements operating in a push-pull inverter mode to 50%. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、従来のこの種の電源装置として
の、プッシュプルインバータを備えた高圧電源回路を示
すブロック図である。この図3において、バッテリなど
の直流電源か、または商用交流電圧を整流平滑すること
によって得られる直流入力電源1から供給される直流電
圧をレギュレータ2によって安定化した後、プッシュプ
ルインバータの1対のスイッチング素子3a,3bによ
って駆動される昇圧用高圧トランス4を介して、整流回
路5と、平滑コンデンサ6、8およびチョークコイル7
により構成される平滑回路によって直流高圧出力を得た
後、負荷9に供給している。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing a high-voltage power supply circuit having a push-pull inverter as a conventional power supply device of this kind. In FIG. 3, after a DC voltage supplied from a DC power supply such as a battery or a DC input power supply 1 obtained by rectifying and smoothing a commercial AC voltage is stabilized by a regulator 2, a pair of push-pull inverters is used. A rectifier circuit 5, smoothing capacitors 6 and 8, and a choke coil 7 are provided via a step-up high-voltage transformer 4 driven by the switching elements 3 a and 3 b.
After the DC high voltage output is obtained by the smoothing circuit constituted by the above, the DC high voltage output is supplied to the load 9.
【0003】この図3に示す従来の高電圧電源回路で
は、直流入力電源1の電圧変動や、負荷9の負荷電流の
変動に対しては、1次側のレギュレータ2に出力電圧を
帰還することにより安定化を図っている。したがって、
プッシュプルインバータは、高圧を得るために昇圧用高
圧トランス4を駆動する目的で使用されており、安定化
動作は行っていないので、スイッチング素子3a,3b
のオンデューティは固定でよい。In the conventional high-voltage power supply circuit shown in FIG. 3, the output voltage is fed back to the primary-side regulator 2 with respect to the voltage fluctuation of the DC input power supply 1 and the fluctuation of the load current of the load 9. Stabilization. Therefore,
The push-pull inverter is used for driving the step-up high-voltage transformer 4 to obtain a high voltage, and does not perform a stabilizing operation. Therefore, the switching elements 3a and 3b
May be fixed.
【0004】矩形波駆動のプッシュプルインバータを使
用する場合、1対のスイッチング素子3a,3bの動作
デューティにおいて、プッシュプルインバータの両方の
スイッチング素子3a,3bがオフとなる休止期間を十
分に設けておかないと、スイッチング素子3a,3bの
ストレージタイムによって、2個のスイッチング素子3
a,3bが同時にオンする期間が発生し、このスイッチ
ング素子3a,3bの同時オンによってトランスが飽和
して短絡電流が流れることにより、スイッチング素子3
a,3bにストレスが加わったり、破損することがある
ので、オンデューティは約40%から45%程度に設定
し、50%未満で動作させていた。また、高圧電源で
は、高圧トランスの2次側に大きな分布容量が存在し、
この分布容量電圧をスイッチング素子3a,3bが同時
オフの休止期間に反転できないと、残りのエネルギが損
失となるため、休止期間を長くするように設定してい
た。[0004] When a push-pull inverter driven by a rectangular wave is used, a pause period in which both switching elements 3a and 3b of the push-pull inverter are turned off is sufficiently provided in the operation duty of the pair of switching elements 3a and 3b. Otherwise, depending on the storage time of the switching elements 3a and 3b, two switching elements 3
A period occurs in which the switching elements 3a and 3b are turned on at the same time, and the transformer is saturated by the simultaneous turning on of the switching elements 3a and 3b, so that a short-circuit current flows.
Since a and 3b may be stressed or damaged, the on-duty is set to about 40% to 45%, and the operation is performed at less than 50%. In a high-voltage power supply, a large distributed capacitance exists on the secondary side of the high-voltage transformer.
If the distributed capacitance voltage cannot be inverted during the quiescent period in which the switching elements 3a and 3b are simultaneously turned off, the remaining energy will be lost, and the quiescent period is set to be long.
【0005】スイッチング素子3a,3bの駆動におい
て、前記休止期間を長くしてオンデューティを50%未
満にすると、図4、図5に示すように、高圧トランスの
励磁電流において、スイッチング周波数の高調波成分が
増加する問題がある。これは、オンデューティを図4に
示す50%から図5に示す40%へと低くするにつれ
て、周波数軸上で、隣接する高調波のスペクトルの間隔
は変化しないが、周波数スペクトルの包絡関数が、50
%に対するデューティ比分だけ高次方向に拡がることに
より高調波スペクトルが増加するためである。図4に示
す時間t1、図5に示す時間t2は、オンデューティ5
0%と40%の場合のそれぞれのオン時間で、スイッチ
ング周期Tを一定として比較したものである。In driving the switching elements 3a and 3b, if the on-duty is reduced to less than 50% by making the idle period longer, as shown in FIGS. There is a problem that the components increase. This means that as the on-duty is reduced from 50% shown in FIG. 4 to 40% shown in FIG. 5, on the frequency axis, the interval between adjacent harmonic spectra does not change, but the envelope function of the frequency spectrum is 50
This is because the harmonic spectrum increases by expanding in the higher order by the duty ratio with respect to%. The time t1 shown in FIG. 4 and the time t2 shown in FIG.
The comparison is made with the switching period T being constant at each ON time of 0% and 40%.
【0006】また、図4、図5において、横軸は、スイ
ッチング周波数をf(=1/T)として、fの整数倍の
高調波成分を示し、縦軸は50%デューティの場合の基
本周波数(=1f)成分の高調波スペクトルの振幅を1
として比率を示したものである。図5のオンデューティ
40%の場合には、図4のオンデューティ50%の場合
に較べて、周波数スペクトルの包絡関数が、50%÷4
0%(=1.25倍)だけ高次方向に拡がっており、オ
ンデューティ50%の場合は奇数次成分のみであったの
に対して、オンデューティ50%未満では偶数次、奇数
次成分とも発生している。しかも、スイッチング周波数
が数10kHzから数100kHzの場合には、この高
調波成分は、数MHzまで拡がっている。In FIGS. 4 and 5, the abscissa represents a harmonic component of an integral multiple of f, where f (= 1 / T) is the switching frequency, and the ordinate represents the fundamental frequency when the duty is 50%. (= 1f) The amplitude of the harmonic spectrum of the component is 1
Is the ratio. When the on-duty is 40% in FIG. 5, the envelope function of the frequency spectrum is 50% ÷ 4 compared to the on-duty of 50% in FIG.
In the case where the on-duty is 50%, only the odd-order components are provided, whereas when the on-duty is less than 50%, both the even-order components and the odd-order components are provided. It has occurred. Moreover, when the switching frequency is from several tens of kHz to several hundreds of kHz, the harmonic component extends to several MHz.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図3に示したようなプ
ッシュプルインバータを使用した高圧電源回路において
は、前記の理由により、スイッチング素子のオンデュー
ティを50%に設定することができないため、高圧トラ
ンスの励磁電流におけるスイッチング周波数の高調波成
分の増加によって、トランスの内部損失のうち、従来考
慮されてきた鉄損、銅損の他に、誘電体損が大きく増加
することにより、トランスの効率の低下や、熱によるト
ランスの絶縁劣化が発生するいう課題がある。この課題
に対して、高圧トランス側で対応しようとすると、トラ
ンス本体の大型化に伴って、回路規模が大きくなる課題
がある。In the high-voltage power supply circuit using the push-pull inverter as shown in FIG. 3, the on-duty of the switching element cannot be set to 50% for the above-described reason. Due to the increase of the harmonic component of the switching frequency in the transformer excitation current, among the internal loss of the transformer, in addition to the iron loss and copper loss that have been considered conventionally, the dielectric loss greatly increases, and the efficiency of the transformer increases. There is a problem that the transformer is deteriorated and the insulation of the transformer is deteriorated by heat. If the high-voltage transformer attempts to cope with this problem, there is a problem that the circuit scale becomes large with the increase in the size of the transformer main body.
【0008】また、回路側での対策として、図6に示す
ように、レギュレータ2と、プッシュプルインバータ3
のスイッチング素子3a,3bの間にエネルギ蓄積用チ
ョークコイル10を設けることで、スイッチング素子の
オンデューティを50%に設定することは可能であっ
た。この図6の回路において、スイッチング素子のスト
レージタイムによって2個のスイッチング素子が同時に
オンした場合、高圧トランス4は飽和するが、チョーク
コイル10にエネルギを蓄積できるので、次にプッシュ
プルインバータ3の1対のスイッチング素子3a,3b
のいずれか一方がオンする期間に、チョークコイル10
に蓄積したエネルギを放出する動作を繰り返す。したが
って、スイッチング素子3a,3bへのストレスの問題
は解決できる。As a countermeasure on the circuit side, as shown in FIG. 6, a regulator 2 and a push-pull inverter 3
By providing the energy storage choke coil 10 between the switching elements 3a and 3b, it was possible to set the on-duty of the switching elements to 50%. In the circuit of FIG. 6, when two switching elements are simultaneously turned on due to the storage time of the switching elements, the high voltage transformer 4 is saturated, but energy can be stored in the choke coil 10. Pair of switching elements 3a, 3b
Is turned on, the choke coil 10
The operation of releasing the energy stored in the memory is repeated. Therefore, the problem of stress on the switching elements 3a and 3b can be solved.
【0009】しかしながら、エネルギ蓄積用チョークコ
イルを従来回路に追加する場合、回路が大型化すること
と、オンデューティを50%に設定した場合に、高圧ト
ランスの2次側の分布容量による損失のために生じる効
率の低下は解決できない。なお、この種インバータのス
イッチング素子のサージ電流を抑制してスイッチング素
子の劣化を防止するために、スイッチング素子の開閉を
常に電流がゼロのときに行うことが特開平09−233
851号公報により開示され、スイッチング素子の損失
を減少させる例として特開平05−91740号公報に
も開示されている。また、特開昭62−71382号公
報には、高圧電源供給側と低圧電源供給側とをそれぞれ
独立に構成し、各可飽和リアクタトランスにより各電源
トランスの1次側の各発振周波数を負荷変動や入力変動
に応じて制御して定電圧制御を行うことが開示されてい
る。However, when an energy storage choke coil is added to a conventional circuit, the circuit becomes large, and when the on-duty is set to 50%, the loss due to the distributed capacitance on the secondary side of the high-voltage transformer causes a loss. The decrease in efficiency caused by the above cannot be solved. Note that in order to suppress the surge current of the switching element of this type of inverter and prevent the deterioration of the switching element, the switching element is always opened and closed when the current is zero.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-91740 discloses an example of reducing the loss of a switching element. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-71382 discloses that the high-voltage power supply side and the low-voltage power supply side are configured independently of each other, and each saturable reactor transformer is used to change each oscillation frequency on the primary side of each power transformer. It is disclosed that the constant voltage control is performed by performing control in accordance with the input and input fluctuations.
【0010】これらの従来例では、いずれも前記図3で
示した動作デューティが50%と異なることに起因して
発生する高調波と、高調波による損失に関しては、何ら
解決されていないものである。In these conventional examples, none of the harmonics generated due to the operation duty different from 50% shown in FIG. 3 and the loss due to the harmonics have been solved. .
【0011】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたもので、回路規模の大型化を伴うことな
く、容易に高調波電流の発生を抑圧することによって、
高信頼性、低損失の高圧電源回路を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can easily suppress the generation of harmonic current without increasing the circuit scale.
An object is to provide a high-reliability, low-loss, high-voltage power supply circuit.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の高圧電源回路は、直流入力電圧の変動お
よび出力の負荷変動を抑圧するためのレギュレータと、
このレギュレータの安定化作用によって、50%固定オ
ンデューティのプッシュプルモードで動作させる1対の
スイッチング素子と、この1対のスイッチング素子によ
り駆動される絶縁高圧トランスと、この絶縁高圧トラン
スの2次側に接続され、この2次側の出力を整流平滑し
て直流出力電圧を得る整流平滑回路とを備え、前記絶縁
高圧トランスの2次側分布容量と平滑コンデンサとの合
成容量と、前記絶縁高圧トランスの漏洩インダクタンス
によって共振回路を構成し、前記1対のスイッチング素
子に流れる電流を共振させることを特徴とする。In order to achieve the above object, a high voltage power supply circuit according to the present invention comprises a regulator for suppressing a fluctuation of a DC input voltage and a fluctuation of an output load.
By the stabilizing action of the regulator, a pair of switching elements operated in a push-pull mode with a fixed on-duty of 50%, an insulating high-voltage transformer driven by the pair of switching elements, and a secondary side of the insulating high-voltage transformer A rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the output of the secondary side to obtain a DC output voltage, wherein a combined capacity of a secondary-side distributed capacitance and a smoothing capacitor of the insulating high-voltage transformer; A resonance circuit is constituted by the leakage inductance of the above, and the current flowing through the pair of switching elements resonates.
【0013】この発明の高圧電源回路によれば、レギュ
レータにより直流入力電圧の変動および出力の負荷変動
を抑圧した状態で絶縁高圧トランスの1次側に印加した
状態で1対のスイッチング素子をスイッチング駆動し、
レギュレータにより安定化された直流電圧を交流電圧に
変換して絶縁高圧トランスを駆動し、それによって絶縁
高圧トランスの2次巻線に所定の昇圧された交流高電圧
が発生する。この場合、レギュレータにより直流入力電
圧の変動および出力の負荷変動を抑圧する安定化作用
と、絶縁高圧トランスの2次側分布容量と平滑コンデン
サとの合成容量と、絶縁高圧トランスの漏洩インダクタ
ンスとによる共振回路により、1対のスイッチング素子
に流れる電流を共振させて正弦波状にすることによっ
て、絶縁高圧トランスを駆動するプッシュプルモードで
スイッチング動作する1対のスイッチング素子のオンデ
ューティを50%に固定するようにする。したがって、
簡単な回路で、高調波電流の発生を抑制することがで
き、高信頼性と、低損失とすることができる。According to the high-voltage power supply circuit of the present invention, the pair of switching elements are switched while the regulator is applied to the primary side of the insulated high-voltage transformer while the fluctuation of the DC input voltage and the fluctuation of the output load are suppressed. And
The DC voltage stabilized by the regulator is converted into an AC voltage to drive the insulating high-voltage transformer, thereby generating a predetermined boosted AC high voltage in the secondary winding of the insulating high-voltage transformer. In this case, the stabilizing action of suppressing the DC input voltage fluctuation and the output load fluctuation by the regulator, the combined capacitance of the secondary side distributed capacitance and the smoothing capacitor of the insulating high-voltage transformer, and the resonance due to the leakage inductance of the insulating high-voltage transformer By resonating the current flowing through the pair of switching elements into a sinusoidal shape by a circuit, the on-duty of the pair of switching elements that perform switching operation in the push-pull mode for driving the insulating high-voltage transformer is fixed to 50%. To Therefore,
With a simple circuit, generation of harmonic current can be suppressed, and high reliability and low loss can be achieved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、この発明による高圧電源回
路の実施の形態について図面に基づき説明する。図1は
この発明による第1実施の形態の構成を示すブロック図
である。この図1において、図3および図6で示した従
来の高圧電源回路と同一部分には、同一符号を付して説
明する。直流入力電源1は、商用電源を整流平滑して得
られた直流電源や、あるいはバッテリなどの直流電源で
あり、この直流入力電源1の正負両極間には、レギュレ
ータ2の入力端が接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a high-voltage power supply circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those of the conventional high-voltage power supply circuit shown in FIGS. The DC input power supply 1 is a DC power supply obtained by rectifying and smoothing a commercial power supply or a DC power supply such as a battery. An input terminal of a regulator 2 is connected between the positive and negative electrodes of the DC input power supply 1. I have.
【0015】直流入力電圧の変動および高圧出力の負荷
変動に対しては、図示しない帰還回路からの制御によっ
てレギュレータ2が、レギュレータ2の出力電圧の安定
化を図る。レギュレータ2の正側の出力端は絶縁高圧ト
ランス4の1次巻線の中点に接続されている。レギュレ
ータ2の負側の出力端はプッシュプルモードで動作する
1対のスイッチング素子(バイポーラトランジスタを使
用している場合を例示している)3a,3bの各エミッ
タ(以下FETの場合はソース)に接続されている。ス
イッチング素子3a,3bの各コレクタ(以下FETの
場合はドレイン)は絶縁高圧トランス4の1次巻線の両
端に、この絶縁高圧トランス4の漏洩インダクタンス1
1a,11b(漏洩インダクタンス11a,11bは等
価的に示されている)を通して接続されるようになって
いる。両スイッチング素子3a,3bのベース(以下F
ETの場合はゲート)には、図示しない制御回路からの
制御信号が印加するようになっている。駆動信号がスイ
ッチング素子3a,3bのベースに印加されることによ
り、スイッチング素子3a,3bがスイッチング動作を
行って、レギュレータ2の安定化された出力電圧によっ
て絶縁高圧トランス4の1次巻線が駆動されるようにな
っている。The regulator 2 stabilizes the output voltage of the regulator 2 under the control of a feedback circuit (not shown) with respect to the fluctuation of the DC input voltage and the fluctuation of the load of the high voltage output. The positive output terminal of the regulator 2 is connected to the middle point of the primary winding of the insulating high-voltage transformer 4. The output terminal on the negative side of the regulator 2 is connected to each emitter (hereinafter referred to as a source in the case of an FET) of a pair of switching elements 3a and 3b operating in a push-pull mode (a case where a bipolar transistor is used is illustrated). It is connected. The collectors (hereinafter, drains in the case of FETs) of the switching elements 3a and 3b are connected to both ends of a primary winding of the insulating high-voltage transformer 4 by a leakage inductance 1 of the insulating high-voltage transformer 4.
1a and 11b (the leakage inductances 11a and 11b are equivalently shown). The base (hereinafter referred to as F) of both switching elements 3a and 3b
A control signal from a control circuit (not shown) is applied to the gate in the case of ET. When the drive signal is applied to the bases of the switching elements 3a and 3b, the switching elements 3a and 3b perform a switching operation, and the primary winding of the insulating high-voltage transformer 4 is driven by the stabilized output voltage of the regulator 2. It is supposed to be.
【0016】絶縁高圧トランス4の2次巻線の両端は整
流回路5の入力端に接続されている。この整流回路5は
絶縁高圧トランス4の2次巻線の両端の電圧を整流して
出力端に直流電圧を発生する。整流回路5の正側の出力
端は、負荷9の一端に接続されている。整流回路5の負
側の一端はチョークコイル7を介して負荷9の他端に接
続されている。整流回路5の正負両側の出力端間には、
平滑コンデンサ6が接続されており、また、負荷9の両
端間にも平滑コンデンサ8が接続されている。Both ends of a secondary winding of the insulating high-voltage transformer 4 are connected to input terminals of a rectifier circuit 5. This rectifier circuit 5 rectifies the voltage across the secondary winding of the insulating high-voltage transformer 4 to generate a DC voltage at the output terminal. A positive output terminal of the rectifier circuit 5 is connected to one end of the load 9. One end on the negative side of the rectifier circuit 5 is connected to the other end of the load 9 via the choke coil 7. Between the positive and negative output terminals of the rectifier circuit 5,
The smoothing capacitor 6 is connected, and the smoothing capacitor 8 is connected between both ends of the load 9.
【0017】整流回路5と、チョークコイル7と、平滑
コンデンサ6と8とにより、整流平滑回路を構成して出
力端に直流電圧を発生する。絶縁高圧トランス4の2次
巻線の分布容量と、平滑コンデンサ6との合成容量と、
絶縁高圧トランス4の漏洩インダクタンス11a,11
bとによって共振回路を構成するようになっている。こ
の共振回路を最適に調整することによってゼロ電流スイ
ッチングが行えるようになり、それによって1対のスイ
ッチング素子3a,3bのオンデューティを50%に固
定できるようになっている。The rectifying circuit 5, the choke coil 7, and the smoothing capacitors 6 and 8 constitute a rectifying and smoothing circuit to generate a DC voltage at an output terminal. The distributed capacity of the secondary winding of the insulating high-voltage transformer 4 and the combined capacity of the smoothing capacitor 6 and
Leakage inductances 11a, 11 of insulating high-voltage transformer 4
and b constitute a resonance circuit. By optimally adjusting the resonance circuit, zero current switching can be performed, whereby the on-duty of the pair of switching elements 3a and 3b can be fixed to 50%.
【0018】次に、以上のように構成されたこの第1実
施の形態の動作について説明する。直流入力電源1から
供給される直流電圧をレギュレータ2により安定化した
後に、プッシュプルインバータのスイッチング素子3
a,3bのベースに駆動信号を印加することによりスイ
ッチング素子3a,3bをスイッチングさせて、安定化
された直流電圧を交流電圧に変換するとともに、絶縁高
圧トランス4を駆動する。これにより、絶縁高圧トラン
ス4の2次巻線に所定の昇圧された交流の高電圧が発生
する。この2次巻線の両端に発生する交流電圧は、整流
回路5で整流されて直流電圧に変換され、さらにチョー
クコイル7と平滑コンデンサ6,8とによって平滑され
た後、直流高圧出力電圧として負荷9に印加される。Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. After stabilizing the DC voltage supplied from the DC input power supply 1 by the regulator 2, the switching element 3 of the push-pull inverter
The switching elements 3a and 3b are switched by applying a drive signal to the bases of a and 3b, thereby converting the stabilized DC voltage into an AC voltage and driving the insulating high-voltage transformer 4. As a result, a predetermined boosted AC high voltage is generated in the secondary winding of the insulating high-voltage transformer 4. The AC voltage generated at both ends of the secondary winding is rectified by the rectifier circuit 5 and converted into a DC voltage. The DC voltage is further smoothed by the choke coil 7 and the smoothing capacitors 6 and 8. 9 is applied.
【0019】このような絶縁高圧トランスにおいては、
絶縁高圧トランス4の1次巻線と2次巻線との間の絶縁
耐圧を得るために、その巻線構造から漏洩インダクタン
スが存在し、図1に示すように、1次巻線側に等価的に
この漏洩インダクタンス11a,11bが存在する。こ
の絶縁高圧トランス4の2次側分布容量と2次巻線に接
続された平滑コンデンサ6との合成容量を1次側に換算
した値と、同様に絶縁高圧トランス4の漏洩インダクタ
ンス11a,11bを1次側に換算した値が、スイッチ
ング周期のデューティ50%に対して、適切な値になる
ように設定することによって、共振回路を構成し、絶縁
高圧トランス4の1次巻線に流れる電流を共振させて正
弦波状にすることにより、ゼロ電流スイッチングが可能
となる。したがって、矩形波動作の場合のように、スイ
ッチング素子3a,3bの同時オン(両導通)の問題
と、絶縁高圧トランス4の2次側の分布容量の電圧リセ
ット問題が解決することができ、プッシュプルインバー
タのオンデューティ50%動作が実現できる。In such an insulating high-voltage transformer,
In order to obtain a dielectric strength between the primary winding and the secondary winding of the insulating high-voltage transformer 4, there is a leakage inductance due to the winding structure, and as shown in FIG. These leakage inductances 11a and 11b are present. The value obtained by converting the combined capacitance of the secondary high-side transformer 4 and the smoothing capacitor 6 connected to the secondary winding to the primary side and the leakage inductances 11a and 11b of the high-voltage transformer 4 are similarly calculated. By setting the value converted to the primary side to be an appropriate value for the duty of 50% of the switching cycle, a resonance circuit is formed, and the current flowing through the primary winding of the insulating high-voltage transformer 4 is reduced. By making the sinusoidal shape by resonating, zero current switching becomes possible. Therefore, the problem of simultaneous ON (both conduction) of the switching elements 3a and 3b and the problem of resetting the voltage of the distributed capacitance on the secondary side of the insulating high-voltage transformer 4 can be solved as in the case of the rectangular wave operation. A 50% on-duty operation of the pull inverter can be realized.
【0020】しかしながら、図1における漏洩インダク
タンス11a,11bの値と、絶縁高圧トランス4の2
次側分布容量と2次側に接続された平滑コンデンサ6か
らなる合成容量による共振回路定数が、スイッチング周
期の50%に対して適切な値になるように設定すること
は容易でない。これらの共振回路の定数が適切な値にな
らないと完全なゼロ電流スイッチングが行えないため、
プッシュプルインバータのスイッチング素子3a,3b
のオンデューティ50%動作は実現できにくくなる。However, the values of the leakage inductances 11a and 11b in FIG.
It is not easy to set the resonance circuit constant by the combined capacitance of the secondary side distributed capacitance and the smoothing capacitor 6 connected to the secondary side to an appropriate value for 50% of the switching period. If the constants of these resonance circuits do not become appropriate values, complete zero current switching cannot be performed.
Switching elements 3a and 3b of push-pull inverter
50% on-duty operation cannot be realized.
【0021】図2はこれを改善したこの発明による第2
実施の形態の構成を示すブロック図である。この第2実
施の形態では、絶縁高圧トランス4の1次配線に可飽和
インダクタ12a,12bを挿入している。すなわち、
スイッチング素子3a,3bの各コレクタには、この可
飽和インダクタ12a,12bをそれぞれ介して絶縁高
圧トランス4の1次巻線の両端が接続されている。この
ように、可飽和インダクタ12a,12bを用いること
により、この可飽和インダクタ12a,12bのインダ
クタンスと絶縁高圧トランス4の漏洩インダクタンスが
加わり、結果的に絶縁高圧トランス4の漏洩インダクタ
ンスと等価的に作用する。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention in which this is improved.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment. In the second embodiment, the saturable inductors 12a and 12b are inserted in the primary wiring of the insulating high-voltage transformer 4. That is,
Both ends of the primary winding of the insulating high-voltage transformer 4 are connected to the collectors of the switching elements 3a and 3b via the saturable inductors 12a and 12b, respectively. Thus, by using the saturable inductors 12a and 12b, the inductance of the saturable inductors 12a and 12b and the leakage inductance of the insulating high-voltage transformer 4 are added. I do.
【0022】可飽和インダクタ12a,12bとして
は、スイッチングレギュレータにおける磁気増幅器や、
磁気スナバに使用されるアモルファス合金の可飽和コア
を、絶縁高圧トランス4の1次側配線に挿入することで
容易に実現できる。しかも、そのインダクタンス値は、
1次側配線に挿入する際に、巻き付けるターン数を調整
することで可変できる。したがって、ゼロ電流スイッチ
ングを実現するための前記共振回路の定数を適切な値に
調整することが容易に可能となる。また、挿入する可飽
和インダクタの外形は小型で、従来の回路規模と比較し
ても遜色はない。As the saturable inductors 12a and 12b, a magnetic amplifier in a switching regulator,
It can be easily realized by inserting a saturable core of an amorphous alloy used for the magnetic snubber into the primary wiring of the insulating high-voltage transformer 4. And the inductance value is
When inserted into the primary side wiring, it can be varied by adjusting the number of turns to be wound. Therefore, it is possible to easily adjust the constant of the resonance circuit for realizing zero current switching to an appropriate value. Further, the external shape of the saturable inductor to be inserted is small, and is comparable to the conventional circuit scale.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レギュレータ直流入力電源の電圧の変動と抑制する
安定化作用と絶縁高圧トランスの2次側分布容量と平滑
コンデンサとの合成容量と、絶縁高圧トランスの漏洩イ
ンダクタンスの追加によって共振回路を構成し、1対の
スイッチング素子に流れる電流を共振させて正弦波状に
することによって、絶縁高圧トランスを駆動するプッシ
ュプルモードでスイッチング動作する1対のスイッチン
グ素子のオンデューティを50%に固定するようにした
ので、簡単な回路で、従来の回路とほぼ同じ回路規模で
高調波電流の発生を抑制することができ、したがって、
高信頼性、低損失の高電圧電源回路を提供することがで
きる。As described above, according to the present invention, the stabilizing action of suppressing and suppressing the fluctuation of the voltage of the DC input power supply of the regulator, the combined capacity of the secondary-side distributed capacity of the insulating high-voltage transformer and the smoothing capacitor, A resonance circuit is formed by adding the leakage inductance of the insulating high-voltage transformer, and the current flowing through the pair of switching elements is resonated to form a sine wave, so that a pair of switching operations in a push-pull mode for driving the insulating high-voltage transformer are performed. Since the on-duty of the switching element is fixed at 50%, it is possible to suppress the generation of harmonic current with a simple circuit and substantially the same circuit scale as that of the conventional circuit.
A highly reliable, low-loss, high-voltage power supply circuit can be provided.
【図1】この発明による高圧電源回路の第1実施の形態
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a high-voltage power supply circuit according to the present invention.
【図2】この発明による高圧電源回路の第2実施の形態
の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the high-voltage power supply circuit according to the present invention.
【図3】従来の高圧電源回路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional high-voltage power supply circuit.
【図4】図3の従来の高圧電源回路におけるスイッチン
グ素子の矩形波駆動におけるオンデューティが50%の
場合のスイッチング周波数に対する高調波スペクトル成
分を示す特性図である。4 is a characteristic diagram showing a harmonic spectrum component with respect to a switching frequency when an on-duty of a rectangular wave drive of a switching element in the conventional high-voltage power supply circuit of FIG. 3 is 50%.
【図5】図3の従来の高圧電源回路におけるスイッチン
グ素子の矩形波駆動におけるオンデューティが40%の
場合のスイッチング周波数に対する高調波スペクトル成
分を示す特性図である。5 is a characteristic diagram showing a harmonic spectrum component with respect to a switching frequency when an on-duty of a rectangular wave drive of a switching element in the conventional high-voltage power supply circuit of FIG. 3 is 40%.
【図6】従来の別の高圧電源回路の構成を示すブロック
図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of another conventional high-voltage power supply circuit.
1……直流入力電源、2……レギュレータ、3a,3b
……スイッチング素子、4……絶縁高圧トランス、5…
…整流回路、6,8……平滑コンデンサ、7……チョー
クコイル、9負荷、11a,11b……漏洩インダクタ
ンス、12a,12b……可飽和インダクタ。1 DC input power supply 2 Regulator 3a, 3b
…… Switching element, 4 …… Insulated high-voltage transformer, 5…
... Rectifier circuit, 6,8 ... Smoothing capacitor, 7 ... Choke coil, 9 loads, 11a, 11b ... Leakage inductance, 12a, 12b ... Saturable inductor.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/337 H02M 3/28 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/337 H02M 3/28
Claims (5)
動を抑圧するためのレギュレータと、 このレギュレータの安定化作用によって、50%固定オ
ンデューティのプッシュプルモードで動作させる1対の
スイッチング素子と、 この1対のスイッチング素子により駆動される絶縁高圧
トランスと、 この絶縁高圧トランスの2次側に接続され、この2次側
の出力を整流平滑して直流出力電圧を得る整流平滑回路
とを備え、前記絶縁高圧トランスの2次側分布容量と平滑コンデン
サとの合成容量と、前記絶縁高圧トランスの漏洩インダ
クタンスによって共振回路を構成し、前記1対のスイッ
チング素子に流れる電流を共振させる ことを特徴とする
高圧電源回路。1. A regulator for suppressing a fluctuation of a DC input voltage and a load fluctuation of an output, and a pair of switching elements operated in a push-pull mode of 50% fixed on-duty by a stabilizing action of the regulator. An insulating high-voltage transformer driven by the pair of switching elements; and a rectifying and smoothing circuit connected to a secondary side of the insulating high-voltage transformer and rectifying and smoothing the output of the secondary side to obtain a DC output voltage. Secondary side distribution capacity and smoothing capacitor of the insulation high-voltage transformer
The combined capacity of the
A resonance circuit is formed by the capacitance and the pair of switches
A high-voltage power supply circuit characterized by resonating a current flowing through a switching element.
の漏洩インダクタンスに加えて、前記絶縁高圧トランス
の1次側配線に可飽和インダクタを挿入することを特徴
する請求項1記載の高圧電源回路。Wherein said resonant circuit, said insulating high in addition to the transformer leakage inductance, high voltage power supply circuit according to claim 1, characterized in that inserting the saturable inductor on the primary side wiring of the insulation high-voltage transformer.
磁気スナバに使用されるアモルファス合金の可飽和コア
であることを特徴とする請求項2記載の高圧電源回路。3. The high-voltage power supply circuit according to claim 2 , wherein said saturable inductor is an amorphous alloy saturable core used for a magnetic amplifier and a magnetic snubber.
波整流した直流電源であることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1項に記載の高圧電源回路。4. The DC input power supply is a DC power supply obtained by full-wave rectifying a commercial AC power supply.
4. The high-voltage power supply circuit according to any one of 3 .
とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高
圧電源回路。5. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the DC input power supply is a battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11151898A JP3152298B2 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | High voltage power circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11151898A JP3152298B2 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | High voltage power circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11299238A JPH11299238A (en) | 1999-10-29 |
JP3152298B2 true JP3152298B2 (en) | 2001-04-03 |
Family
ID=14563363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11151898A Expired - Fee Related JP3152298B2 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | High voltage power circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3152298B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2375555A1 (en) | 2010-03-26 | 2011-10-12 | Tohoku Ricoh Co., Ltd. | High voltage inverter device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4556331B2 (en) * | 2001-01-22 | 2010-10-06 | 株式会社豊田自動織機 | Switching power supply circuit |
JP2003333861A (en) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Canon Inc | Power supply and its designing method and power generating device |
KR100439414B1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-07-09 | 정환명 | DC/DC converter of Insulation type and Uninterruptible power supply used the same apparatus |
KR100871676B1 (en) | 2006-08-31 | 2008-12-05 | 전주대학교 산학협력단 | DC-to-DC conversion apparatus adopting SLLC series resonant converter |
KR100820171B1 (en) | 2006-11-02 | 2008-04-07 | 한국전기연구원 | Pulse power generator using semiconductor switch |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP11151898A patent/JP3152298B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2375555A1 (en) | 2010-03-26 | 2011-10-12 | Tohoku Ricoh Co., Ltd. | High voltage inverter device |
US8971081B2 (en) | 2010-03-26 | 2015-03-03 | Ricoh Company, Ltd. | High voltage inverter device for delivering a high-power AC high voltage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11299238A (en) | 1999-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10581334B2 (en) | DC-DC converter and control method | |
US5796598A (en) | Voltage-converting circuit for the power supply of an electrical consumer of high output, particularly a bobbin winding machine | |
US6587358B1 (en) | Switching power supply circuit | |
US8040697B2 (en) | Resonant circuit and resonant power converter with a narrow operating frequency bandwidth | |
JP3317950B2 (en) | Active clamp forward converter | |
US4790980A (en) | Device for the generation of ozone and a process for its operation | |
JPH046268B2 (en) | ||
US6278620B1 (en) | Switching power-supply circuit | |
EP0058401B1 (en) | High frequency switching circuit | |
CN113839558A (en) | Conversion device | |
JPS59191485A (en) | Low loss high frequency inverter | |
JPH07123717A (en) | Switching power unit | |
JP3152298B2 (en) | High voltage power circuit | |
CA2151795C (en) | Resonance converter | |
US4812960A (en) | Power feeding apparatus | |
US4598349A (en) | Electronic transformer composed of flyback converters | |
US5327334A (en) | Zero current switching DC-DC converter incorporating a tapped resonant inductor | |
JPH0591736A (en) | Power source circuit | |
JP2001197737A (en) | High voltage power supply circuit | |
JP3175388B2 (en) | Switching power supply | |
KR102144616B1 (en) | Isolation dc-dc converter using coupled-inductor | |
JPH0678537A (en) | Switching power supply equipment | |
JP3259337B2 (en) | Power converter | |
JPH0576178A (en) | Switching power source | |
JPH0630559A (en) | Resonance type switching power source |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |