JP3235711B2 - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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Description
ッチング電源の、スイッチング損失及びサ−ジの低減、
さらにはノイズの低減化等を行う、高効率かつ低ノイズ
化を図るスイッチング電源に関するものである。
源装置を用いた回路構成を図1に、その動作波形を図2
に示す。
4、7は主スイッチング素子でFETで例示してある。
5、8は、前記FET4、7の寄生容量、6、9はスナ
バ−回路、10は配線及びトランス13に含まれる寄生
インダクタンス、11は前記スイッチング素子4、7を
駆動するドライブ回路、14は前記トランス13の2次
巻線13−2から得られた出力を整流する整流回路、1
5、16は出力平滑回路のリアクトルとコンデンサ、1
7は負荷、18はパルス発生器、19は誤差増巾器、2
0は出力設定用基準電圧を表している。
N、OFF動作をする事に依り、前記トランス13の1
次巻線13−1に高周波電圧が発生し2次巻線13−2
には1次と2次の巻数比に応じた高周波電圧が発生し、
整流回路14と出力平滑回路15、16で直流に平滑
し、負荷17に供給している。
し、前記誤差増巾器のもう一方に入力されている基準電
圧20と比較され、それに応じたパルスが出力されるパ
ルス発生器18に依り、ドライブ回路11を通して、ス
イッチング素子4、7がスイッチングされるので、負荷
には安定した直流電圧が供給される。
ッチング素子4、7のドライブ波形、c、dは主スイッ
チング素子4、7のドレイン電流波形、e、fは主スイ
ッチング素子4、7のドレイン・ソ−ス間電圧、gは整
流回路14の内の1個のダイオ−ドの電圧波形である。
チング素子のON、OFF時には配線に依る寄生インダ
クタンスやトランスのリ−ケ−ジインダクタンス10及
び主スイッチング素子の寄生容量5、8、更に出力ダイ
オ−ド14のリカバリ−等によって主スイッチング素子
及び出力ダイオ−ドの電流、電圧、波形にはサ−ジが (3) 発生し、大きなノイズ及び損失となり、高効率化は難し
かった。このため、図1に示したスナバ−回路6、9等
で対策を行っていたが、エネルギ−を抵抗ロスにしたり
して充分ではなく、特に出力容量の大きいコンバ−タ等
では対策が困難であった。
失、ノイズ及びサ−ジを低減しながら、高効率動作を行
う事の出来る、ハ−フブリッジ型スイッチング電源装置
を提供するものである。
図4は図3の動作波形を示す。尚、部品記号について
は、図1と同一機能のものは同一符号を付す。図3に於
いて、ハ−フブリッジ型スイッチング電源の部分は、図
1の従来技術と同じであるので説明は省略する。
る、第1のスイッチング素子4と第2のスイッチング素
子7の直列回路に対して、並列に、第3のスイッチング
素子26と第4のスイッチング素子27の直列回路を接
続したものである。尚、第3のスイッチング素子26及
び第4のスイッチング素子27には、それぞれ電源に順
方向にダイオ−ド30及び31を直列に接続する。
チング素子7のコモン点と、第3のスイッチング素子2
6と第4のスイッチング素子27のコモン点との間に、
主トランス13の補助巻線(3次巻線)13−1と、リ
アクトル25の直列回路を接続し、スイッチングエネル
ギ−を主トランスの1次巻線を通して電源に帰還出来る
様に構成されている。
る。図に於いて、a、bは第1、第2スイッチング素子
4、7のドライブ波形、a′b′は第3、第4スイッチ
ング素子のドライブ波形で、cdは、第1、第2のスイ
ッチング素子4、7の寄生ダイオ−ド21、23に流れ
る電流を含んだドレイン電流波形、e、fは前記第1、
第2のスイッチング素子のドレインソ−ス間電圧波形、
h、iは、第3、第4スイッチング素子26、27のド
レイン電流、波形を示している。
タ−ンオフした後、主スイッチング素子7がタ−ンオン
してからタ−ンオフするまでの1/2周期の間の動作状
態を表したもので、以後は同様なくり返しを行うためこ
こでの説明は省略する。
時間t0でタ−ンオフすると、前記スイッチング素子4
と並列に入っているコンデンサ22(寄生容量も含む)
に、電流が流れ込み充電を始めるため、前記主スイッチ
ング素子4のドレイン−ソ−ス間電圧(e)が立上が
る。この時、電圧の立上がり時間は、コンデンサ22と
時間t0でのドレイン電流値の大きさに依って決まり、
スイッチング損失が極めて少なくなる。又時間t1付近
では、主スイッチング素子4、7のドレインソ−ス間電
圧(e、f)は直流電源Vccの1/2Vccにおちつく。
27がタ−ンオンすると、スイッチング素子27にはi
で示すドレイン電流が流れはじめる。ドレイン電流iの
上昇傾向は、リアクトル25と直流電源の1/2Vccの
大きさに依って決まるため、スイッチング素子27はス
イッチング損失は発生せず、ゼロ電流でスイッチング動
作を行う。
すなわち、スイッチング素子27のドレイン電流(i)
が出力電流値に達すると、コンデンサ24とリアクトル
25で共振作用を起し、スイッチング素子7のドレイン
−ソ−ス間電圧(f)は、1/2Vccからゼロボルトま
で下がる。
電荷は全て放出されるが、リアクトル25にはスイッチ
ング素子27のドレイン電流iが、リアクトル25→ス
イッチング素子27→ダイオ−ド31→ダイオ−ド23
→トランス巻線13−3→リアクトル25の経路で流れ
る。この期間に主スイッチング素子7をタ−ンオンさせ
ると、主スイッチング素子7は、ゼロボルトスイッチン
グ動作を行うため、スイッチング損失は発生しない。
イッチング素子7はタ−ンオンしているため、この期間
には、主スイッチング素子7にもドレイン電流(d)が
流れる。トランス13には直流電源の1/2Vccが印加
されるため、トランスの3次巻線13−3にも同極性に
発生する。仮に1次巻線と3次巻線の巻数比が1:1の
場合、3次巻線にも1/2Vccが発生する。このためス
イッチング素子27のドレイン電流iは下がり前記主ス
イッチング素子7のドレイン電流(d)は増加してい
く。従って、この間のスイッチング素子27のドレイン
電流(i)と主スイッチ素子7のドレイン電流(d)の
総和は、出力電流I0を1次側に換算した値になる。
子27のドレイン電流(i)は零になり、主スイ (6) ッチング素子7のドレイン電流(d)は出力電流の1次
側換算値に達し、ほぼ一定値になる。(実際は出力リア
クトル15の値と、トランスの2次巻線13−2に発生
する電圧に依って決まる。)
27がタ−ンオフされるため、スイッチング損失は殆ど
発生しない。又、ダイオ−ド31は、トランスの3次巻
線13−3に発生している電圧の短絡防止のために設け
られている。
ッチング素子のスイッチング時に於けるスイッチング損
失及びサ−ジ発生は極めて少なくなり、高効率で低ノイ
ズ化されたスイッチング電源装置が容易に得られる。
説明する。誤差増巾器19で出力電圧と基準電圧20を
比較し第1のパルス発生器18で前記誤差増巾器19の
出力信号によりパルス変調を行い、第2のパルス発生器
28で、図4の動作波形の各スイッチング素子のドライ
ブ波形a、a′、b、b′の波形を作る。すなわち主ス
イッチング素子がタ−ンオンする直前に、補助スイッチ
ング素子がタ−ンオンする様な信号を、各スイッチング
素子のドライブ回路11に送出し、主スイッチング素子
4、7及び補助スイッチング素子26、27を、スイッ
チング動作を行わせる事に依り、出力負荷に安定に電源
を供給する。これによってスイッチング損失及びノイズ
やサ−ジが少ないスイッチング電源を作る事が可能にな
る。
の本発明で用いたトランス13の3次巻線13−3のか
わりに、第2のトランス29を用いて、スイッチングエ
ネル (7) ギ−を電源に帰還する方法である。又、30は全波整流
ダイオ−ドである。動作については図3のトランスの3
次巻線の場合と同じである。
に用いられるハ−フブリッジ型スイッチング電源に於い
て、スイッチングの共振作用により、主スイッチング素
子のスイッチング損失を低減すると共に、主スイッチン
グ素子及び整流ダイオ−ドのサ−ジ電圧、ノイズ低減に
効果があり、コンバ−タの低ノイズ化、高効率化、小型
化が実現出来、産業上の効果は大である。
作波形。
チング電源。
動作形。
チング電源。
コンデンサ 6、9 スナバ−回路 10 寄生インダクタンス (8) 11 ドライブ回路 13 主トランス 13−1 主トランスの1次巻線 13−2 主トランスの2次巻線 13−3 主トランスの3次巻線 29 第2のトランス 29−1 第2のトランスの1次巻線 29−2 第2のトランスの2次巻線 14、30 全波整流ダイオ−ド 15 インダクタンス 17 負荷 18 パルス発生器 19 誤差増巾器 20 基準電圧 21、23 寄生ダイオ−ド 25 リアクトル 28 第2パルス発生器
Claims (2)
- 【請求項1】直流電源間に第1、第2コンデンサの直列
回路と、第1、第2のスイッチング素子の直列回路を夫
々並列に接続すると共に、該、第1、第2コンデンサの
接続点と、該第1、第2のスイッチング素子の接続点間
に主トランスの1次巻線を接続し、該第1、第2のスイ
ッチング素子を交互にON,OFFすることにより、該
主トランスの2次巻線側より負荷に電力を供給するハー
フブリッジ型スイッチング電源において、該第1、第2
のスイッチング素子の直列回路に、第3、第4のスイッ
チング素子の直列回路を並列に接続すると共に、該第
1、第2のスイッチング素子の接続点と、該第3、第4
のスイッチング素子の接続点間に主トランスの3次巻線
とリアクトルの直列回路を接続し、該第3、第4のスイ
ッチング素子は、該第1、第2のスイッチング素子の動
作タイミングに連動し、且つ、該第1、第2のスイッチ
ング素子より早くON,OFF動作せしめることによ
り、該第1、第2のスイッチング素子の動作モード中に
発生するスイッチングエネルギーを、該主トランスの3
次巻線を介して該直流電源に帰還するようにしたことを
特徴とするスイッチング電源。 - 【請求項2】直流電源間に第1、第2コンデンサの直列
回路と、第1、第2のスイッチング素子の直列回路を夫
々並列に接続すると共に、該、第1、第2コンデンサの
接続点と、該第1、第2のスイッチング素子の接続点間
に主トランスの1次巻線を接続し、該第1、第2のスイ
ッチング素子を交互にON,OFFすることにより、該
主トランスの2次巻線側より負荷に電力を供給するハー
フブリッジ型スイッチング電源において、該第1、第2
のスイッチング素子の直列回路に、第3、第4のスイッ
チング素子の直列回路を並列に接続すると共に、該第
1、第2のスイッチング素子の接続点と、該第3、第4
のスイッチング素子の接続点間に第2トランスの1次巻
線とリアクトルの直列回路を接続し、該第3、第4のス
イッチング素子は、該第1、第2のスイッチング素子の
動作タイミングに連動し、且つ、該第1、第2のスイッ
チング素子より早くON,OFF動作せしめることによ
り、該第1、第2のスイッチング素子の動作モード中に
発生するスイッチングエネルギーを、該第2トランスを
介して該直流電源に帰還するようにしたことを特徴とす
るスイッチング電源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02333596A JP3235711B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02333596A JP3235711B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | スイッチング電源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09201054A JPH09201054A (ja) | 1997-07-31 |
JP3235711B2 true JP3235711B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=12107722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02333596A Expired - Fee Related JP3235711B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3235711B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP6390959B2 (ja) | 2013-11-15 | 2018-09-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 駆動装置、電力変換装置 |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP02333596A patent/JP3235711B2/ja not_active Expired - Fee Related
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