JP3179423B2 - トランスリセット回路および電源回路 - Google Patents

トランスリセット回路および電源回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、小型の安定化電
源や電圧の安定化等に用いられる電源装置のトランスリ
セット回路および電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源におけるフォワード型
回路方式の場合、一般的なトランスリセット方法とし
て、例えば『スイッチング電源技術(日本工業技術セン
ター)』に記載されたものがある。
【0003】図5は、このような従来技術の電力消費型
トランスリセット回路の構成例を示す接続図である。こ
の図に示す構成では、入力電圧VinからトランスT1
50の巻線T150−1に蓄えられた電力エネルギー
を、抵抗R151やコンデンサC152等から構成され
た回路により消費させる。
【0004】図6は、従来技術の電力回生型トランスリ
セット回路の構成例を示す接続図である。この図に示す
構成では、トランスT160にリセット巻線T160
−Rを設けてリセット電流を流し、入力電圧Vinによ
って発生した電力をコンデンサC161に回生させてい
る。
【0005】また例えば特開平3−65050号公報に
は、リセット巻線から大容量コンデンサやダイオードを
経由して入力側のコンデンサに回生させるものが開示さ
れている。
【0006】一方特開平2−241358号公報には、
リセット巻線からシャント式安定化電源に供給すること
でリセット電流を流し、さらにリセット巻線電圧を制御
することでトランスリセット時の電圧を抑え、スイッチ
ング素子の耐圧を緩和させるものが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6に示したようなリ
セット巻線T160−RによりコンデンサC161へ電
力を回生する方法では、トランスT160のリセット時
にはリセット電圧が発生する。このため、トランジスタ
Q162のようなスイッチング素子に入力電圧とリセッ
ト電圧と印加されるので、スイッチング素子には大きな
耐圧が要求される。
【0008】また、図5に示したように抵抗R151や
コンデンサC152等から構成された回路では、トラン
スT150のリセット時の電力エネルギーが消費される
こととなり、電源の効率が低下する。
【0009】トランスリセット時にスイッチング素子に
要求される耐圧を緩和し、且つトランスリセット時の電
力を電源出力に回生させることができるトランスリセッ
ト回路および電源回路を提供することを目的としてい
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明の
要旨は、所定の周期で断続する駆動電力が供給される第
1の巻線(11a)と当該第1の巻線とは第1の巻き数
比(N ba )で当該駆動電力を変成して出力する第2の
巻線(11b)と当該第1の巻線とは第2の巻き数比
(N ca )の第3の巻線(11c)とを有する変成器
(11)に蓄える電力エネルギーをリセットするトラン
スリセット回路であって、前記第1の巻線に前記駆動電
力が供給されているタイミングで前記第2の巻線から出
力される変成電力の一部を蓄え、前記第1の巻線に供給
されていた前記駆動電力が遮断されているタイミングで
前記蓄えた変成電力の一部を前記第3の巻線を介して前
記変成器に回生させるように構成され、さらに加えて、
前記変成電力の一部を蓄える電力エネルギー蓄積手段
(32)と、前記駆動電力が遮断されているタイミング
で前記蓄えた電力エネルギーを前記第3の巻線に供給す
るスイッチ手段(42)とを有することを特徴とするト
ランスリセット回路に存する。また、請求項2に記載の
発明の要旨は、前記電力エネルギー蓄積手段は、電流
流れることでエネルギーを蓄えるインダクタンス素子で
あることを特徴とする請求項1に記載のトランスリセッ
ト回路に存する。また、請求項3に記載の発明の要旨
は、前記スイッチ手段は、前記駆動電力が供給されるタ
イミングで出力される変成電力によって導通して前記イ
ンダクタンス素子から前記第3の巻線に電流を流すトラ
ンジスタであることを特徴とする請求項2に記載のトラ
ンスリセット回路に存する。また、請求項4に記載の発
明の要旨は、所定の周期で断続する駆動電力が供給され
る第1の巻線と当該第1の巻線とは第1の巻き数比で当
該駆動電力を変成して出力する第2の巻線と当該第1の
巻線とは第2の巻き数比の第3の巻線とを有する変成器
と、前記第1の巻線に前記駆動電力が供給されているタ
イミングでは前記第2の巻線から出力される変成電力の
一部を蓄えるとともに前記第1の巻線に供給されていた
前記駆動電力が遮断されているタイミングで前記蓄えた
変成電力の一部を前記第3の巻線を介して前記変成器に
回生させるリセット手段(61)とを具備し、前記リセ
ット手段は、前記変成電力の一部を蓄える電力エネルギ
ー蓄積手段と、前記駆動電力が遮断されているタイミン
グで前記蓄えた電力エネルギーを前記第3の巻線に供給
するスイッチ手段とからなることを特徴とする電源回路
に存する。また、請求項5に記載の発明の要旨は、前記
変成電力を整流して整流電力を出力する整流手段(2
1、22、43、44)を具備し、前記スイッチ手段
は、前記駆動電力が供給されているタイミングで前記整
流電力を前記電力エネルギー蓄積手段に供給し、前記駆
動電力が遮断されているタイミングで前記電力エネルギ
ー蓄積手段に蓄えられた電力エネルギーを前記第3の巻
線に供給することを特徴とする請求項4に記載の電源回
路に存する。また、請求項6に記載の発明の要旨は、前
記電力エネルギー蓄積手段は、電流が流れることでエネ
ルギーを蓄えるインダクタンス素子であることを特徴と
する請求項5に記載の電源回路に存する。また、請求項
7に記載の発明の要旨は、前記スイッチ手段は、前記駆
動電力が供給されるタイミングで出力される変成電力に
よって導通して前記インダクタンス素子から前記第3の
巻線に電流を流すトランジスタであることを特徴とする
求項6に記載の電源回路に存する。また、請求項8に
記載の発明の要旨は、前記第1の巻線に供給される駆動
電力を前記所定の周期で断続させる断続手段(41)を
具備し、入力された交流または直流の電力を変圧または
周波数を変換して出力することを特徴とする請求項4な
いし請求項7までの何れかに記載の電源回路に存する。
【0011】この発明によれば、第1の巻線に駆動電力
が供給されているタイミングでは第2の巻線から出力さ
れる変成電力の一部を蓄え、第1の巻線に供給されてい
た駆動電力が遮断されているタイミングでは蓄えた変成
電力の一部を第3の巻線を介して変成器に回生させる。
この変成電力の一部は、スイッチ手段が電力エネルギー
蓄積手段に蓄積するとともに第3の巻線に供給する。ま
た、電力エネルギー蓄積手段はインダクタンス素子であ
り、整流された変成電力の一部を蓄積する。
【0012】
【発明の実施の形態】A.第1の実施の形態 以下に、
本発明について説明する。図1は、本発明の第1の実施
の形態にかかる電源回路の構成を示す接続図である。図
1に示す構成では、直列に接続されたトランス11の一
次巻線11aとメインのスイッチング素子41とに入力
電圧Vinが印加されている。
【0013】トランス11の二次巻線11bには、出力
整流側のダイオード21とフライホイール側のダイオー
ド22とが接続される。ダイオード21のカソード電極
とダイオード22のカソード電極との交点には電流平滑
用のチョークコイル31が接続され、出力電圧Vot
(+)側端へとつながっている。出力電圧Vot
(+)側端と(−)側端との間には、電圧安定用のコン
デンサ51が接続されている。
【0014】また、トランス11のリセット回路61と
して、出力電圧Votの(+)側端がチョークコイル3
2を介し、ダイオード24およびトランジスタ42へと
印加される。このトランジスタ42のベース電極は、ト
ランス11の二次巻線11bに接続されている。
【0015】チョークコイル32とダイオード24との
交点は、ダイオード23のアノード電極側に接続され、
ダイオード23を介してトランス11の補助巻線11c
の一端側に接続される。補助巻線11cの他端側は、ス
イッチング素子であるトランジスタ42のエミッタ電極
および出力電圧Votの(−)端側へとつながってい
る。
【0016】このような構成において、スイッチング素
子41が導通している時、入力電圧Vin からの入力電
流Iinはトランス11の一次巻線11aを介してスイ
ッチング素子41へと流れる。この時、二次巻線11b
と一次巻線11aとの巻き数比をNbaとすると、二次
巻線11bには一次巻線11aに発生する電圧V1a
巻き数比Nba分の電圧V1bが発生する。
【0017】二次巻線11bの電圧V1bにより、リセ
ット回路61のトランジスタ42のベース−エミッタ間
に電圧Vbeが発生し、トランジスタ42が導通状態と
なる。これにより、出力電圧Vot側よりチョークコイ
ル32−ダイオード24−トランジスタ42と電流I
11が流れ、チョークコイル32に電力が蓄えられる。
【0018】次に、スイッチング素子41が導通状態か
ら遮断状態に切り替わると、入力電流Iinが流れなく
なるため、一次巻線電圧V1aおよび二次巻線電圧V
1bがなくなる。このため、トランジスタ42も遮断状
態となる。
【0019】これによって、チョークコイル32に蓄え
られた電力が放電され、電流I12が流れる。この電流
12は、ダイオード23を介してトランス11をリセ
ットする電流となって流れて出力端の平滑用のコンデン
サ51に充電され、チョークコイル32に蓄えられた電
力が回生される。
【0020】この電流I12により、補助巻線11cに
はトランスリセット電圧として電圧V1cが発生し、補
助巻線11cと一次巻線11aとの巻き数比Ncaによ
って決まる電圧V1aが一次巻線に発生する。
【0021】図2は、本実施の形態における各部の電圧
の変化の様子を示すタイミングチャートであり、図2
(a)はトランス11の一次巻線11aの電圧V1a
図2(b)はスイッチング素子41の電圧V41であ
る。この図において、Tonはスイッチング素子41が
導通期間、Tofは遮断期間を示している。この図に示
すように、スイッチング素子41の遮断時の電極間の電
圧V41は、電圧V1aと入力電圧Vinとの和となる
ように抑えられる。
【0022】B.第2の実施の形態 図3は、本発明の
第2の実施の形態にかかる電源回路の構成を示す接続図
である。なおこの図において、図1に示す各部と対応す
る部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0023】本実施の形態では、トランス11の二次側
の電圧V1bをFET(Field Effect Transistor:
電界効果トランジスタ)43およびFET44によって
整流する。FET43および44は、抵抗71および抵
抗72を介してトランス11の二次巻線11bに接続さ
れる。図4は、本実施の形態における二次巻線11bの
電圧V1bの変化の様子を示すタイミングチャートであ
る。
【0024】この図4に示す通り本実施の形態では二次
巻線11bの電圧V1bは矩形波状となり、またスイッ
チング素子41が遮断状態となるタイミングでは、補助
巻線11cの電圧V1cならびに二次巻線11bと補助
巻線11cとの巻き数比Nbcに応じた電圧が二次巻線
11bに現れる。図4に示すV1c×Vbcの成分は、
言うまでもなくスイッチング素子41が導通状態の時
に、チョークコイル32に蓄えられたエネルギーの成分
である。
【0025】このため、FET43およびFET44を
交互に導通させることができる。即ち本実施の形態で
は、電界効果トランジスタを用いた同期整流回路を適用
することで、整流回路の導通時の半導体損失を減らし、
電源自体の効率を上げることが可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第1の巻線に駆動電力が供給されているタイミング
では第2の巻線から出力される変成電力の一部を蓄え、
第1の巻線に供給されていた駆動電力が遮断されている
タイミングでは蓄えた変成電力の一部を第3の巻線を介
して変成器に回生させる。この変成電力の一部は、スイ
ッチ手段が電力エネルギー蓄積手段に蓄積するとともに
第3の巻線に供給する。また、電力エネルギー蓄積手段
はインダクタンス素子であり、整流された変成電力の一
部を蓄積するので、トランスリセット時にスイッチング
素子に要求される耐圧を緩和し、且つトランスリセット
時の電力を電源出力に回生させることができるトランス
リセット回路および電源回路が実現可能であるという効
果が得られる。
【0027】即ち本発明によれば、トランスリセット時
の電力を有効に回生させることが可能であり、これによ
り電源自体の効率を上げることができる。また、電源の
主スイッチング素子にかかる電圧を緩和することが可能
であり、これによりスイッチング素子の耐圧を下げるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる電源回路の
構成を示す接続図である。
【図2】同実施の形態における各部の電圧の変化の様子
を示すタイミングチャートである。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる電源回路の
構成を示す接続図である。
【図4】実施の形態における二次巻線11bの電圧V
1bの変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図5】従来技術の電力消費型トランスリセット回路の
構成例を示す接続図である。
【図6】従来技術の電力回生型トランスリセット回路の
構成例を示す接続図である。
【符号の説明】
11 トランス(変成器) 11a 一次巻線(第1の巻線) 11b 二次巻線(第2の巻線) 11c 補助巻線(第3の巻線) 21、22 ダイオード(整流手段) 23、24 ダイオード 31 チョークコイル 32 チョークコイル(電力エネルギー蓄積手段) 41 スイッチング素子(断続手段) 42 トランジスタ(スイッチ手段) 43、44 FET(整流手段) 51 コンデンサ 61 リセット回路(リセット手段) 71、72、R151 抵抗 C152、C161 コンデンサ I11、I12 電流 Iin 入力電流 Q162 トランジスタ T150、T160 トランス T150−1 巻線 T160−R リセット巻線 tof 遮断期間 ton 導通期間 V1a、V1b、V1c、V41、Vbe 電圧 Vin 入力電圧 Vot 出力電圧

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の周期で断続する駆動電力が供給さ
    れる第1の巻線(11a)と当該第1の巻線とは第1の
    巻き数比(N ba )で当該駆動電力を変成して出力する
    第2の巻線(11b)と当該第1の巻線とは第2の巻き
    数比(N ca )の第3の巻線(11c)とを有する変成
    器(11)に蓄える電力エネルギーをリセットするトラ
    ンスリセット回路であって、 前記第1の巻線に前記駆動電力が供給されているタイミ
    ングで前記第2の巻線から出力される変成電力の一部を
    蓄え、 前記第1の巻線に供給されていた前記駆動電力が遮断さ
    れているタイミングで前記蓄えた変成電力の一部を前記
    第3の巻線を介して前記変成器に回生させるように構成
    され、 さらに加えて 前記変成電力の一部を蓄える電力エネル
    ギー蓄積手段(32)と、 前記駆動電力が遮断されているタイミングで前記蓄えた
    電力エネルギーを前記第3の巻線に供給するスイッチ手
    段(42)とを有することを特徴とするトランスリセッ
    ト回路。
  2. 【請求項2】 前記電力エネルギー蓄積手段は、 電流が流れることでエネルギーを蓄えるインダクタンス
    素子であることを特徴とする請求項1に記載のトランス
    リセット回路。
  3. 【請求項3】 前記スイッチ手段は、 前記駆動電力が供給されるタイミングで出力される変成
    電力によって導通して前記インダクタンス素子から前記
    第3の巻線に電流を流すトランジスタであることを特徴
    とする請求項2に記載のトランスリセット回路。
  4. 【請求項4】 所定の周期で断続する駆動電力が供給さ
    れる第1の巻線と当該第1の巻線とは第1の巻き数比で
    当該駆動電力を変成して出力する第2の巻線と当該第1
    の巻線とは第2の巻き数比の第3の巻線とを有する変成
    器と、 前記第1の巻線に前記駆動電力が供給されているタイミ
    ングでは前記第2の巻 線から出力される変成電力の一部
    を蓄えるとともに前記第1の巻線に供給されていた前記
    駆動電力が遮断されているタイミングで前記蓄えた変成
    電力の一部を前記第3の巻線を介して前記変成器に回生
    させるリセット手段(61)とを具備し、 前記リセット手段は、 前記変成電力の一部を蓄える電力エネルギー蓄積手段
    と、 前記駆動電力が遮断されているタイミングで前記蓄えた
    電力エネルギーを前記第3の巻線に供給するスイッチ手
    段とからなることを特徴とする電源回路。
  5. 【請求項5】 前記変成電力を整流して整流電力を出力
    する整流手段(21、22、43、44)を具備し、 前記スイッチ手段は、 前記駆動電力が供給されているタイミングで前記整流電
    力を前記電力エネルギー蓄積手段に供給し、 前記駆動電力が遮断されているタイミングで前記電力エ
    ネルギー蓄積手段に蓄えられた電力エネルギーを前記第
    3の巻線に供給することを特徴とする請求項4に記載の
    電源回路。
  6. 【請求項6】 前記電力エネルギー蓄積手段は、 電流が流れることでエネルギーを蓄えるインダクタンス
    素子であることを特徴とする請求項5に記載の電源回
    路。
  7. 【請求項7】 前記スイッチ手段は、 前記駆動電力が供給されるタイミングで出力される変成
    電力によって導通して前記インダクタンス素子から前記
    第3の巻線に電流を流すトランジスタであることを特徴
    とする請求項6に記載の電源回路。
  8. 【請求項8】 前記第1の巻線に供給される駆動電力を
    前記所定の周期で断続させる断続手段(41)を具備
    し、 入力された交流または直流の電力を変圧または周波数を
    変換して出力することを特徴とする請求項4ないし請求
    項7までの何れかに記載の電源回路。
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