JP3341458B2 - Power supply - Google Patents

Power supply

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JP3341458B2
JP3341458B2 JP11903294A JP11903294A JP3341458B2 JP 3341458 B2 JP3341458 B2 JP 3341458B2 JP 11903294 A JP11903294 A JP 11903294A JP 11903294 A JP11903294 A JP 11903294A JP 3341458 B2 JP3341458 B2 JP 3341458B2
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裕人 寺師
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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、入力側および出力側に
発生するリプル成分を同時に小さくすることを目的とし
た電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for simultaneously reducing a ripple component generated on an input side and an output side.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、スイッチング素子のスイッチン
グ動作によって直流入力電圧をトランスの一次巻線に断
続的に印加し、二次巻線に誘起された電圧を整流平滑し
て所定の直流出力電圧を得る例えばフォワード型のスイ
ッチング電源装置においては、トランスの励磁電流に伴
うスイッチング周期に同期したリプル成分を除去するた
めに、トランスの入力側および出力側にチョークコイル
と平滑コンデンサとからなるフィルタ回路が設けられて
いる。他方、小型でかつ軽量な電源装置を得るために
は、フィルタ回路などの簡素化が必要不可欠であり、従
来は、スイッチング周波数を高くすることが、チョーク
コイルやコンデンサを小さくする有効な手段として知ら
れていた。
2. Description of the Related Art Generally, a DC input voltage is intermittently applied to a primary winding of a transformer by a switching operation of a switching element, and a voltage induced in a secondary winding is rectified and smoothed to obtain a predetermined DC output voltage. For example, in a forward-type switching power supply device, a filter circuit including a choke coil and a smoothing capacitor is provided on an input side and an output side of a transformer in order to remove a ripple component synchronized with a switching cycle accompanying an exciting current of the transformer. ing. On the other hand, in order to obtain a small and lightweight power supply device, simplification of a filter circuit and the like is indispensable. Conventionally, increasing the switching frequency has been known as an effective means for reducing the choke coil and the capacitor. Had been.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、電源装置のスイッチング周波数を高くした場合に
は、ある程度フィルター回路の簡素化を図ることはでき
るものの、スイッチング素子のスイッチング損失や雑音
が次第に増大するといった欠点が有る。こうした欠点を
回避するためには、主スイッチング素子とは別のスイッ
チング素子を設けるとともに、このスイッチング素子と
コンデンサとによりトランスのフライバック電圧をクラ
ンプするクランプ回路を構成し、これら2個のスイッチ
ング素子に対して、制御回路から交互に適当なデッドタ
イムを持つ駆動信号を与えることで、一方のスイッチン
グ素子内に存在する寄生キャパシタを他方のスイッチン
グ素子のターンオン時に放電させる部分共振型コンバー
タを利用することが考えられる。しかし、このような部
分共振型コンバータを用いても、主スイッチング素子の
スイッチングに伴って、直流入力電圧および直流出力電
圧ラインにはリプル成分が重畳されるため、入力側と出
力側におけるフィルター回路のコンデンサを同時に小さ
くできないという問題点を有していた。
In the above prior art, when the switching frequency of the power supply device is increased, the filter circuit can be simplified to some extent, but the switching loss and noise of the switching element gradually increase. There are drawbacks. In order to avoid such drawbacks, a switching element other than the main switching element is provided, and a clamp circuit for clamping the flyback voltage of the transformer is formed by the switching element and the capacitor. On the other hand, it is possible to use a partial resonance converter that discharges a parasitic capacitor existing in one switching element when the other switching element is turned on by alternately supplying a drive signal having an appropriate dead time from the control circuit. Conceivable. However, even when such a partial resonance converter is used, the ripple component is superimposed on the DC input voltage and DC output voltage lines with the switching of the main switching element. There was a problem that the capacitors could not be made smaller at the same time.

【0004】そこで本発明は上記問題点に鑑み、入力側
および出力側の平滑コンデンサを同時に小型にして、フ
ィルター回路の簡素化を図ることのできる電源装置を提
供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power supply device capable of simultaneously reducing the size of the input-side and output-side smoothing capacitors and simplifying the filter circuit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、一
次側と二次側とを絶縁するトランスと、このトランスの
一次巻線に共通の直流入力電圧を断続的に印加する第1
のスイッチング素子と、前記トランスのフライバック電
圧をクランプする第2のスイッチング素子を有するクラ
ンプ回路と、前記第1および第2のスイッチング素子に
対して交互にデッドタイムを持つ駆動信号を与える制御
回路とからなる複数の部分共振型コンバータを共通の負
荷に接続し、前記一方の部分共振型コンバータ群の第1
のスイッチング素子にデューティーが0.44以上0.
55以下の範囲の駆動信号を供給する発振器と、この発
振器からの出力を反転させて前記他方の部分共振型コン
バータ群の第1のスイッチング素子に駆動信号を供給す
る反転器とを設けたものである。この場合、前記複数の
部分共振型コンバータを前記負荷に直列接続することが
好ましい。また、前記一方のコンバータ群を構成する複
数の部分共振型コンバータと、前記他方のコンバータ群
を構成する複数の部分共振型コンバータの各トランスに
外部との接続を可能にする接続端子を設けることが好ま
しい。さらに、前記デューティーが0.5であることが
好ましい。
According to the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a transformer for insulating a primary side and a secondary side; and a first for intermittently applying a common DC input voltage to a primary winding of the transformer.
A switching element, a clamp circuit having a second switching element for clamping a flyback voltage of the transformer, and a control circuit for alternately supplying a drive signal having a dead time to the first and second switching elements. Are connected to a common load, and the first partial resonance converter group of the one
The switching element has a duty of 0.44 or more.
An oscillator for supplying a drive signal in a range of 55 or less, and an inverter for inverting an output from the oscillator and supplying a drive signal to a first switching element of the other partial resonance converter group. is there. In this case, it is preferable that the plurality of partial resonance converters are connected in series to the load. In addition, it is preferable that a plurality of partial resonance type converters forming the one converter group and a plurality of partial resonance type converters forming the other converter group are provided with connection terminals which enable connection to the outside in each transformer. preferable. Further, the duty is preferably 0.5.

【0006】[0006]

【作用】上記構成により、一方のコンバータを構成する
第1のスイッチング素子には、発振器から所定のデュー
ティーの駆動信号が供給され、また、他方のコンバータ
を構成する第1のスイッチング素子には、発振器からの
出力を反転した所定のデューティーの駆動信号が供給さ
れる。したがって、一方のコンバータの第1のスイッチ
ング素子がオンしている間は、他方のコンバータの第1
のスイッチング素子がオフし、一方のコンバータの第1
のスイッチング素子がオフしている間は、他方のコンバ
ータの第1のスイッチング素子がオンする。このとき、
各コンバータの入力側には略交互に電流が流れ込むた
め、電源装置の入力電流に発生するリプル成分は、コン
バータ単体における入力電流のリプル成分に比べて格段
に小さくなる。また、各コンバータの出力側に発生する
電流のリプル成分は、フォワード型コンバータを単独運
転させた場合の10%以下に抑制される。
According to the above arrangement, a driving signal having a predetermined duty is supplied from the oscillator to the first switching element forming one converter, and the oscillator is supplied to the first switching element forming the other converter. A drive signal having a predetermined duty, which is an output inverted from the drive signal, is supplied. Therefore, while the first switching element of one converter is ON, the first switching element of the other converter is ON.
Switching element is turned off, and the first
While the other switching element is off, the first switching element of the other converter is on. At this time,
Since the current flows into the input side of each converter substantially alternately, the ripple component generated in the input current of the power supply device is significantly smaller than the ripple component of the input current in the converter alone. Further, the ripple component of the current generated on the output side of each converter is suppressed to 10% or less of that when the forward converter is operated independently.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図9に基
づいて説明する。図1は本実施例における1トランス方
式のスイッチング電源装置の全体構成を示し、同図にお
いて、1は一次側と二次側とを絶縁するトランス、2は
入力端子+Vin,−Vin間に接続される小容量の平
滑コンデンサであり、第1のスイッチング素子たる第1
のMOS型FET3のスイッチング動作によって、直流
入力電圧Viがトランス1の一次巻線1Aに断続的に印
加される。また、4はトランス1の一次巻線1A間に接
続され、トランス1のフライバック電圧をクランプする
クランプ回路であり、このクランプ回路4は、第2のス
イッチング素子たる第2のMOS型FET5と、ブロッ
キングコンデンサ6との直列回路により構成される。各
FET3,5のドレイン・ソース間には、図示しないが
それぞれ固有の寄生キャパシタと、ボディダイオードが
FET3,5自体の特性として存在する。そして、各F
ET3,5のゲートには、制御回路としてのパルス幅制
御回路7からの駆動信号が、適当なデッドタイム、すな
わち、双方のFET3,5が共にオフになる時間を持ち
ながら交互に与えられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall configuration of a single-transformer type switching power supply device according to the present embodiment. In FIG. Small-capacity smoothing capacitor, and the first switching element
, The DC input voltage Vi is intermittently applied to the primary winding 1A of the transformer 1. Reference numeral 4 denotes a clamp circuit that is connected between the primary windings 1A of the transformer 1 and clamps a flyback voltage of the transformer 1. The clamp circuit 4 includes a second MOS-type FET 5 as a second switching element, It is composed of a series circuit with the blocking capacitor 6. Between the drain and source of each of the FETs 3 and 5, although not shown, a unique parasitic capacitor and a body diode exist as characteristics of the FETs 3 and 5 themselves. And each F
The drive signals from the pulse width control circuit 7 as a control circuit are alternately applied to the gates of the ETs 3 and 5 with an appropriate dead time, that is, a time during which both the FETs 3 and 5 are turned off.

【0008】一方、トランス1の二次側において、二次
巻線1Bのドット側端子と非ドット側端子には、それぞ
れ二次整流部としての整流ダイオード8,9が接続され
る。また、10,12は平滑回路を構成するチョークコイル
および小容量の平滑コンデンサである。そして、前記F
ET3のスイッチング動作に伴いトランス1の二次巻線
1Bに誘起された電圧が、整流ダイオード8,9により
整流され、チョークコイル10を介して出力端子+Vou
t1,−Vout1に直流出力電圧Vo1が供給され
る。これらの各素子により、FET3,5のスイッチン
グ損失を抑制する部分共振型コンバータ11が構成され
る。
On the other hand, on the secondary side of the transformer 1, rectifier diodes 8, 9 as secondary rectifiers are connected to the dot side terminal and the non-dot side terminal of the secondary winding 1B, respectively. Reference numerals 10 and 12 denote a choke coil and a small-capacity smoothing capacitor constituting a smoothing circuit. And the F
The voltage induced in the secondary winding 1B of the transformer 1 due to the switching operation of the ET3 is rectified by the rectifier diodes 8 and 9, and is output via the choke coil 10 to the output terminal + Vou.
The DC output voltage Vo1 is supplied to t1 and -Vout1. Each of these elements constitutes a partial resonance converter 11 that suppresses switching loss of the FETs 3 and 5.

【0009】31は前述の共振型コンバータ11と同一の構
成を有する共振型コンバータである。この共振型コンバ
ータ31を構成するトランス21の一次巻線21A側には、第
1のスイッチング素子たる第1のFET23と、第2のス
イッチング素子たる第2のFET25およびブロッキング
コンデンサ26の直列回路からなるクランプ回路24と、各
FET23,25に適当なデッドタイムを有する駆動信号を
交互に供給するパルス幅制御回路27が設けられる。ま
た、トランス21の二次巻線21B側には、二次整流部たる
整流ダイオード28,29と、平滑回路を構成するチョーク
コイル30および小容量の平滑コンデンサ32が設けられ、
このチョークコイル30を介して出力端子+Vout2,
−Vout2間に直流出力電圧Vo2が供給される。前
記入力端子+Vin,−Vinは各コンバータ11,31に
共通して設けられ、トランス1,21の一次巻線1A,21
Aには、第1のFET3,23のスイッチング動作により
共通の直流入力電圧Viが断続的に印加される。また、
本実施例では各コンバータ11,31が共通する負荷41に直
列接続され、一方のコンバータ11の出力端子+Vout
1と他方のコンバータ31の出力端子−Vout2間に負
荷41が接続されるとともに、一方のコンバータ11の出力
端子−Vout1と他方のコンバータ31の出力端子+V
out2が接続される。
Reference numeral 31 denotes a resonance converter having the same configuration as the above-described resonance converter 11. On the primary winding 21A side of the transformer 21 constituting the resonance type converter 31, a series circuit of a first FET 23 as a first switching element, a second FET 25 as a second switching element and a blocking capacitor 26 is provided. A clamp circuit 24 and a pulse width control circuit 27 for alternately supplying a drive signal having an appropriate dead time to each of the FETs 23 and 25 are provided. On the secondary winding 21B side of the transformer 21, rectifier diodes 28 and 29 as secondary rectifiers, a choke coil 30 forming a smoothing circuit, and a small-capacity smoothing capacitor 32 are provided.
The output terminal + Vout2 through this choke coil 30
The DC output voltage Vo2 is supplied between -Vout2. The input terminals + Vin and -Vin are provided commonly to the converters 11 and 31, and the primary windings 1A and 21
A common DC input voltage Vi is intermittently applied to A by the switching operation of the first FETs 3 and 23. Also,
In this embodiment, the converters 11 and 31 are connected in series to a common load 41, and the output terminal of one converter 11 + Vout
1 and the output terminal -Vout2 of the other converter 31, a load 41 is connected, and the output terminal -Vout1 of one converter 11 and the output terminal + V of the other converter 31 are connected.
out2 is connected.

【0010】42は、各コンバータ11,31に対して所定の
発振周波数の矩形波を供給する発振器である。この発振
器42の出力波形は図2の波形図に示すように、一周期T
内におけるオン時間の比率であるデューティーDが0.
5に設定される。そして、この発振器42の出力信号は、
そのまま一方のコンバータ11を構成するパルス幅制御回
路7を介して、第1のFET3の駆動信号として供給さ
れる。また、43は他方のコンバータ31を構成するパルス
幅制御回路27と発振器42間に挿入接続された反転器であ
り、この反転器43により発振器42からの出力波形を反転
する。すなわち、図2の波形図に示すように、発振器42
の出力波形に対して180゜の位相差を有するデューテ
ィーD´=0.5の出力波形が、反転器43からパルス幅
制御回路27に供給され、パルス幅制御回路27はこの反転
器43からの出力信号を、そのまま他方のコンバータ31を
構成する第1のFET23の駆動信号として供給する。そ
して、この発振器42と反転器43とにより、一方のコンバ
ータ群たるコンバータ11の第1のFET3と他方のコン
バータ群たるコンバータ31の第1のFET23とにデュー
ティーD,D´=0.5の駆動信号を180゜の位相差
で供給する発振回路44が構成される。
An oscillator 42 supplies a rectangular wave having a predetermined oscillation frequency to each of the converters 11 and 31. As shown in the waveform diagram of FIG.
The duty D, which is the ratio of the ON time within the range, is 0.
Set to 5. The output signal of the oscillator 42 is
It is supplied as it is as a drive signal for the first FET 3 via the pulse width control circuit 7 constituting one converter 11 as it is. Reference numeral 43 denotes an inverter inserted and connected between the pulse width control circuit 27 constituting the other converter 31 and the oscillator 42. The inverter 43 inverts the output waveform from the oscillator 42. That is, as shown in the waveform diagram of FIG.
Is output from the inverter 43 to the pulse width control circuit 27, and the pulse width control circuit 27 outputs the output waveform from the inverter 43. The output signal is supplied as it is as a drive signal for the first FET 23 constituting the other converter 31. The oscillator 42 and the inverter 43 drive the first FET 3 of the converter 11 which is one of the converter groups and the first FET 23 of the converter 31 which is the other converter group with a duty D, D ′ = 0.5. An oscillation circuit 44 for supplying signals with a phase difference of 180 ° is formed.

【0011】本実施例では、2個の部分共振型コンバー
タ11,31を用いているが、図5に示すように、2個以上
のコンバータ11,11a,11bおよびコンバータ31,31
a,31bを直列接続してもよい。この場合、コンバータ
11,11a,11b,31,31a,31bを2群に分け、一方の
コンバータ群を構成するコンバータ11,11a,11bに発
振器42からの出力信号を供給し、他方のコンバータ群を
構成するコンバータ31,31a,31bに反転器43,43a,
43bからの出力信号を供給するように構成することが好
ましい。また、1個の反転器43から他方のコンバータ群
に出力信号を供給するようにしてもよい。
In this embodiment, two partial resonance converters 11, 31 are used. However, as shown in FIG. 5, two or more converters 11, 11a, 11b and converters 31, 31 are used.
a and 31b may be connected in series. In this case, the converter
11, 11a, 11b, 31, 31a, 31b are divided into two groups, the output signal from the oscillator 42 is supplied to the converters 11, 11a, 11b constituting one converter group, and the converter 31 constituting the other converter group. , 31a, 31b have inverters 43, 43a,
It is preferable to provide an output signal from 43b. Further, an output signal may be supplied from one inverter 43 to the other converter group.

【0012】また、図6に示すように、一方のコンバー
タ群を複数のコンバータ11,11aで構成し、また、他方
のコンバータ群を複数のコンバータ31,31aで構成し
て、各コンバータ11,11a,31,31aのトランス1,21
の出力タップに、外部との電気的接続を可能にする接続
端子51,52,53,61,62,63を設けるようにしてもよ
い。この場合、任意の接続端子51,52,53,61,62,63
に整流平滑素子や負荷を接続することにより、所望の出
力電圧および出力電流を得ることができる。
As shown in FIG. 6, one converter group is composed of a plurality of converters 11 and 11a, and the other converter group is composed of a plurality of converters 31 and 31a. , 31, 31a transformers 1, 21
May be provided with connection terminals 51, 52, 53, 61, 62, 63 for enabling electrical connection with the outside. In this case, any of the connection terminals 51, 52, 53, 61, 62, 63
A desired output voltage and output current can be obtained by connecting a rectifying smoothing element and a load to the power supply.

【0013】次に、上記構成における電源装置の動作お
よびその作用を、図2および図3に示す波形図とともに
詳述する。なお、図2および図3はデューティーD,D
´=0.5の場合におけるコンバータ11,31の各部波形
を示し、最上段の波形は発振器42の出力波形、次段の波
形は反転器43の出力波形であり、以下図2は、トランス
1の一次巻線1Aを流れる電流Ix1の波形、トランス
21の一次巻線21Aを流れる電流Ix2の波形、コンバー
タ11の入力電流I1の波形、コンバータ31の入力電流I
2の波形、各コンバータ11,31を総合した入力電流Ii
の波形を示し、また、以下図3は、ダイオード8のカソ
ードと出力端子−Vout1間に発生する電圧VLD1
の波形、ダイオード9のカソードと出力端子−Vout
1間に発生する電圧VLD1´の波形、チョークコイル
10と出力端子−Vout1間に加わる電圧VL1の波
形、チョークコイル10を流れる電流IL1の波形を示し
ている。
Next, the operation and operation of the power supply device having the above configuration will be described in detail with reference to the waveform diagrams shown in FIGS. 2 and 3 show the duty D, D
2 shows the waveforms of the various parts of the converters 11 and 31 in the case of '= 0.5. The uppermost waveform is the output waveform of the oscillator 42, and the next waveform is the output waveform of the inverter 43. FIG. Of the current Ix1 flowing through the primary winding 1A,
21, the waveform of the current Ix2 flowing through the primary winding 21A, the waveform of the input current I1 of the converter 11, and the input current I of the converter 31.
2, the input current Ii obtained by integrating the converters 11 and 31
FIG. 3 shows a voltage VLD1 generated between the cathode of the diode 8 and the output terminal -Vout1.
Waveform, cathode of diode 9 and output terminal -Vout
Waveform of voltage VLD1 'generated between 1 and choke coil
2 shows a waveform of a voltage VL1 applied between the output terminal 10 and the output terminal -Vout1, and a waveform of a current IL1 flowing through the choke coil 10.

【0014】先ず、各コンバータ11,31における個々の
動作を説明すると、コンバータ11において、パルス幅制
御回路7からの駆動信号により第1のFET3をオン,
オフ制御すると、入力端子+Vin,−Vin間の直流
入力電圧Viがトランス1の一次巻線1Aに断続的に印
加される。また、パルス幅制御回路7により第2のFE
T5は第1のFET3と交互にオン,オフするが、各F
ET3,5のオン,オフ切換え時において、所定のデッ
ドタイムが存在するように制御される。
First, the operation of each of the converters 11 and 31 will be described. In the converter 11, the first FET 3 is turned on by a drive signal from the pulse width control circuit 7 and turned on.
When the off control is performed, the DC input voltage Vi between the input terminals + Vin and -Vin is intermittently applied to the primary winding 1A of the transformer 1. The second FE is controlled by the pulse width control circuit 7.
T5 is turned on and off alternately with the first FET 3, but each F5
Control is performed such that a predetermined dead time exists when the ETs 3 and 5 are switched on and off.

【0015】このとき、第1のFET3がターンオフす
ると、この第1のFET3に存在する寄生キャパシタに
電荷が蓄積されるため、第1のFET3のドレイン・ソ
ース間電圧は緩やかに立ち上がる。したがって、第1の
FET3のドレイン・ソース間電圧と電流との交差点が
零に近付く。一方、第1のFET3がターンオフしてか
ら第2のFET5がターンオンするまでのデッドタイム
期間中、各トランス1の一次巻線1Aに蓄積されたエネ
ルギーによって、第2のFET5の寄生キャパシタに蓄
えられた電荷が放電する。このため、その後第2のFE
T5がターンオンしても、この第2のFET5の寄生キ
ャパシタに蓄えられた電荷は直前に放電しているため、
第2のFET5のターンオン時における大きな損失,雑
音が発生しない。また、第1のFET3のオフ時には、
各トランス1の一次巻線1Aにフライバック電圧が発生
するが、第2のFET5がターンオンすると、一次巻線
1Aに発生するフライバック電圧は低インピーダンスの
コンデンサ6に充電され、略一定の値にクランプされ
る。
At this time, when the first FET 3 is turned off, a charge is accumulated in a parasitic capacitor existing in the first FET 3, so that the drain-source voltage of the first FET 3 rises slowly. Therefore, the intersection between the drain-source voltage and the current of the first FET 3 approaches zero. On the other hand, during a dead time period from when the first FET 3 is turned off to when the second FET 5 is turned on, the energy stored in the primary winding 1A of each transformer 1 is stored in the parasitic capacitor of the second FET 5. The discharged charge is discharged. Therefore, after that, the second FE
Even if T5 is turned on, the electric charge stored in the parasitic capacitor of the second FET 5 is discharged immediately before,
No large loss or noise is generated when the second FET 5 is turned on. When the first FET 3 is off,
A flyback voltage is generated in the primary winding 1A of each transformer 1, but when the second FET 5 is turned on, the flyback voltage generated in the primary winding 1A is charged to the low-impedance capacitor 6 to have a substantially constant value. Clamped.

【0016】その後、第2のFET5がターンオフする
と、第2のFET5に存在する寄生キャパシタに電荷が
蓄積され、第2のFET5のドレイン・ソース間電圧は
緩やかに立ち上がる。したがって、第2のFET5のド
レイン・ソース間電圧と電流との交差点も零に近付く。
一方、第2のFET5がターンオフしてから第1のFE
T3がターンオンするまでのデッドタイム期間中、一次
巻線1Aに蓄積されたエネルギーによって、第1のFE
T3の寄生キャパシタに蓄えられた電荷が放電する。こ
のため、その後第1のFET3がターンオンしても、こ
の第1のFET3の寄生キャパシタに蓄えられた電荷は
直前に放電しているため、第1のFET3のターンオン
時における大きな損失,雑音が発生しない。こうした各
FET3,5のスイッチング動作を繰り返すことによっ
て、スイッチング周波数が高くてもスイッチング損失の
少ない零電圧スイッチングが達成される。これは、他方
のコンバータ31の各FET23,25に対しても、同様の動
作が行われる。
Thereafter, when the second FET 5 is turned off, charges are accumulated in the parasitic capacitor existing in the second FET 5, and the drain-source voltage of the second FET 5 rises slowly. Therefore, the intersection between the drain-source voltage and the current of the second FET 5 also approaches zero.
On the other hand, after the second FET 5 is turned off, the first FE
During the dead time period until T3 turns on, the energy stored in the primary winding 1A causes the first FE
The electric charge stored in the parasitic capacitor of T3 is discharged. Therefore, even if the first FET 3 is turned on thereafter, the electric charge stored in the parasitic capacitor of the first FET 3 is discharged immediately before, so that a large loss and noise are generated when the first FET 3 is turned on. do not do. By repeating the switching operation of each of the FETs 3 and 5, zero-voltage switching with small switching loss is achieved even when the switching frequency is high. The same operation is performed for the FETs 23 and 25 of the other converter 31.

【0017】コンバータ11のパルス幅制御回路7には、
発振器42からデューティーD=0.5の出力信号が供給
され、コンバータ31のパルス幅制御回路27には、発振器
42からの出力波形を反転したデューティーD´=0.5
の出力信号が反転器43を介して供給される。コンバータ
11側の第1のFET3がオンしている間、トランス1の
一次巻線1Aには直流入力電圧Viが印加されるため、
図2に示すように、一次巻線1Aを流れる電流Ix1は
励磁電流によって傾斜上昇するとともに、コンバータ11
への入力電流I1もこれに伴なって傾斜上昇する。ま
た、トランス1の二次側では、二次巻線1Bのドット側
に正極性の電圧が誘起され、一方のダイオード8が導通
するのに対して、他方のダイオード9は非導通状態にな
る。このとき、図3に示すように、ダイオード8のカソ
ードと出力端子−Vout1間には、矩形状の電圧VL
D1が発生する。一方、第1のFET3がオフすると、
今度はコンバータ11への入力電流I1は遮断され、一次
巻線1Aを流れる電流Ix1は零付近で僅かに傾斜下降
する。また、二次巻線1Bの非ドット側に正極性の電圧
が誘起され、他方のダイオード9が導通するのに対し
て、一方のダイオード8は非導通状態になり、ダイオー
ド9のカソードと出力端子−Vout1間には、矩形状
の電圧VLD1´が発生する。チョークコイル10と出力
端子−Vout1間に加わる電圧VL1は、ダイオード
8のカソードと出力端子−Vout1間に発生する電圧
VLD1、およびダイオード9のカソードと出力端子−
Vout1間に発生する電圧VLD1´を加えた値とな
るが、特にデューティーD=0.5の場合、各電圧VL
D1,VLD1´は互いに上下対称な波形になり、電圧
VL1は出力電圧Voに等しいリプル成分のない波形と
なる。
The pulse width control circuit 7 of the converter 11 includes:
An output signal having a duty D = 0.5 is supplied from the oscillator 42, and the pulse width control circuit 27 of the converter 31
Duty D '= 0.5 inverted from the output waveform from 42
Is supplied via an inverter 43. converter
While the first FET 3 on the 11 side is on, the DC input voltage Vi is applied to the primary winding 1A of the transformer 1, so that
As shown in FIG. 2, the current Ix1 flowing through the primary winding 1A rises with the exciting current, and the converter 11
Accordingly, the input current I1 to the input also rises with this. On the secondary side of the transformer 1, a positive voltage is induced on the dot side of the secondary winding 1 </ b> B, and one diode 8 is turned on, while the other diode 9 is turned off. At this time, as shown in FIG. 3, a rectangular voltage VL is applied between the cathode of the diode 8 and the output terminal -Vout1.
D1 occurs. On the other hand, when the first FET 3 is turned off,
This time, the input current I1 to the converter 11 is cut off, and the current Ix1 flowing through the primary winding 1A slightly falls near zero. Also, a positive voltage is induced on the non-dot side of the secondary winding 1B, and the other diode 9 conducts, while one diode 8 becomes non-conductive, and the cathode of the diode 9 and the output terminal A rectangular voltage VLD1 'is generated between -Vout1. The voltage VL1 applied between the choke coil 10 and the output terminal -Vout1 is the voltage VLD1 generated between the cathode of the diode 8 and the output terminal -Vout1, and the voltage VLD1 between the cathode of the diode 9 and the output terminal -Vout1.
The value is a value obtained by adding the voltage VLD1 ′ generated between Vout1 and the voltage VL especially when the duty D = 0.5.
D1 and VLD1 'have vertically symmetric waveforms, and the voltage VL1 has a ripple-free waveform equal to the output voltage Vo.

【0018】反転器43により、コンバータ11の第1のF
ET3がオンしている間、コンバータ31の第1のFET
23はオフし、逆に、第1のFET3がオフしている間、
コンバータ31の第1のFET3はオンするため、各コン
バータ11,31には交互に矩形状の入力電流I1,I2が
流れ込む。したがって、これらの各コンバータ11,31の
入力電流I1,I2を合成した電源装置全体の入力電流
Iiは、図2に示すように、デューティーD,D´=
0.5であっても完全なる零リプルとはならないが、コ
ンバータ11,31を単独運転させた場合に比べて、そのリ
プル値は格段に小さくなり、入力側の平滑コンデンサ2
を著しく小型化することができる。図1に示す部分共振
型コンバータ11,31では、トランス1の一次側のリアク
タンスを大きくすると、リプル成分をさらに零に近付け
ることができるが、この場合、部分共振としての機能を
十分満足する程度に、トランス1の一次側のリアクタン
ス値を設定することが望ましい。また、デューティーD
=0.5の場合、チョークコイル10と出力端子−Vou
t1間に加わる電圧VL1は出力電圧Vo1に等しくな
り、チョークコイル10を流れる電流IL1にリプル成分
は全く含まれなくなる。したがって、各コンバータ11,
31の二次側で零リプルが達成され、出力側の平滑コンデ
ンサ12,32も入力側の平滑コンデンサ2と同時に、著し
く小型化することができる。この場合、双方のFET
3,23およびFET5,25には、互いにデッドタイムを
持つ駆動信号が与えられるため、出力側に多少のリプル
成分が発生するが、発振器42の発振周波数を低くする
と、1周期Tに対するデッドタイムが小さくなるため、
これに伴って各平滑コンデンサ12,32の容量を小さくで
きる。また、デューティーD=0.5であれば、各コン
バータ11,31を直列運転あるいは並列運転させなくて
も、コンバータ11,31単独で零リプルを達成することが
できる。
The first F of the converter 11 is controlled by the inverter 43.
While ET3 is on, the first FET of converter 31
23 is off, and conversely, while the first FET 3 is off,
Since the first FET 3 of the converter 31 is turned on, rectangular input currents I1 and I2 flow into the converters 11 and 31 alternately. Accordingly, as shown in FIG. 2, the input current Ii of the entire power supply device obtained by combining the input currents I1 and I2 of the converters 11 and 31 is, as shown in FIG.
Even if it is 0.5, it will not be a complete zero ripple, but its ripple value will be much smaller than when the converters 11 and 31 are operated independently, and the smoothing capacitor 2 on the input side
Can be significantly reduced in size. In the partial resonance converters 11 and 31 shown in FIG. 1, the ripple component can be made closer to zero by increasing the reactance on the primary side of the transformer 1. In this case, however, the function as the partial resonance is sufficiently satisfied. , It is desirable to set the reactance value of the primary side of the transformer 1. Also, the duty D
= 0.5, choke coil 10 and output terminal -Vou
The voltage VL1 applied during t1 becomes equal to the output voltage Vo1, and the current IL1 flowing through the choke coil 10 does not include any ripple component. Therefore, each converter 11,
Zero ripple is achieved on the secondary side of 31, and the output-side smoothing capacitors 12, 32 can be significantly reduced in size at the same time as the input-side smoothing capacitor 2. In this case, both FETs
Since drive signals having a dead time are given to the FETs 3 and 23 and the FETs 5 and 25, some ripple components are generated on the output side. However, when the oscillation frequency of the oscillator 42 is reduced, the dead time for one cycle T is reduced. To be smaller,
Accordingly, the capacity of each of the smoothing capacitors 12 and 32 can be reduced. If the duty D = 0.5, zero ripple can be achieved by the converters 11 and 31 alone without operating the converters 11 and 31 in series or in parallel.

【0019】次に、発振器42からの出力波形のデューテ
ィーDが0.5でない場合の各部の波形について、図4
を参照して説明する。この図4は、デューティーD=1
/3,デューティーD´=2/3の場合におけるコンバ
ータ11,31の各部波形を示し、最上段の波形は発振器42
の出力波形、次段の波形は反転器43の出力波形であり、
以下、チョークコイル10と出力端子−Vout1間に加
わる電圧VL1の波形、チョークコイル10を流れる電流
IL1の波形、チョークコイル30と出力端子−Vout
2間に加わる電圧VL2の波形、チョークコイル30を流
れる電流IL2の波形を示している。また、説明の都合
上、トランス1の一次巻線1Aとセンタータップで二分
割された各二次巻線1Bとの巻数比は、1:1:1とす
る。
FIG. 4 shows waveforms at various parts when the duty D of the output waveform from the oscillator 42 is not 0.5.
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows that the duty D = 1.
/ 3, the duty of D '= 2/3 shows the waveform of each part of the converters 11 and 31.
The output waveform at the next stage is the output waveform of the inverter 43,
Hereinafter, the waveform of the voltage VL1 applied between the choke coil 10 and the output terminal -Vout1, the waveform of the current IL1 flowing through the choke coil 10, the choke coil 30 and the output terminal -Vout1
2 shows a waveform of a voltage VL2 applied between the two, and a waveform of a current IL2 flowing through the choke coil 30. For convenience of explanation, the turn ratio between the primary winding 1A of the transformer 1 and each of the secondary windings 1B divided by the center tap is 1: 1: 1.

【0020】各コンバータ11,31では、第1のFET
3,23に対するオン期間とオフ期間が異なるため、これ
に比例してチョークコイル10と出力端子−Vout1間
に加わる電圧VL1、およびチョークコイル30と出力端
子−Vout2間に加わる電圧VL2の波形が矩形状に
変動する。また、各コンバータ11,31の出力電圧Vo
1,Vo2は、デューティーD,D´に比例するため、
一方のコンバータ11にはVo1=(2/3)×Viなる
出力電圧が発生するとともに、他方のコンバータ31には
Vo2=(4/3)×Viなる出力電圧が発生し、負荷
41には、デューティーD,D´=0.5の場合と同様
に、Vo1+Vo2=2×Viの出力電圧Voが供給さ
れる。また、各チョークコイル10,30を流れる電流IL
1,IL2は、電圧VL1および電圧VL2の変動に応
じて脈動する。チョークコイル10,30を流れる電流IL
1,IL2のリプル成分は同相となり、各コンバータ1
1,31に対するデューティーD,D´の相違によって、
電流IL2のリプル成分のピーク値差は、電流IL1の
リプル成分のピーク値差の2倍になる。したがって、デ
ューティーD,D´が0.5から離れるにしたがって、
出力側に発生するリプル電流は次第に大きくなり、リプ
ル電流吸収用の平滑コンデンサ12,32が必要不可欠とな
ってくる。但し、デューティーD,D´がある範囲内で
あれば、この平滑コンデンサ12,32を小型化することが
可能となる。
In each of the converters 11 and 31, a first FET
Since the on-period and the off-period for 3, 23 are different, the waveforms of the voltage VL1 applied between the choke coil 10 and the output terminal -Vout1 and the voltage VL2 applied between the choke coil 30 and the output terminal -Vout2 are proportional to this. It fluctuates in shape. Also, the output voltage Vo of each converter 11, 31
1, Vo2 is proportional to the duty D, D '.
One converter 11 generates an output voltage of Vo1 = (2/3) × Vi, and the other converter 31 generates an output voltage of Vo2 = (4/3) × Vi, and
The output voltage Vo of Vo1 + Vo2 = 2 × Vi is supplied to 41 as in the case of the duty D and D ′ = 0.5. The current IL flowing through each of the choke coils 10 and 30
1, IL2 pulsates according to the fluctuations of the voltage VL1 and the voltage VL2. Current IL flowing through choke coils 10 and 30
1 and IL2 have the same phase, and each converter 1
Due to the difference between the duties D and D 'for 1 and 31,
The peak value difference between the ripple components of the current IL2 is twice the peak value difference between the ripple components of the current IL1. Therefore, as the duties D and D 'depart from 0.5,
The ripple current generated on the output side gradually increases, and the smoothing capacitors 12 and 32 for absorbing the ripple current become indispensable. However, if the duties D and D 'are within a certain range, the size of the smoothing capacitors 12 and 32 can be reduced.

【0021】なお、本実施例では、コンバータ11,31を
負荷41に直列接続したものを示したが、コンバータ11,
31を負荷41に並列接続しても、同様の作用,効果が得ら
れる。但し、コンバータ11,31を並列運転した場合に
は、各コンバータ11,31から負荷41への出力電流IL
1,IL2を均等に分担する必要がある。これは、出力
電流IL1,IL2を均等に分担しないと、出力電流I
L1,IL2の少ないコンバータ11,31が発振停止に陥
るからである。これに対して、コンバータ11,31を直列
運転した場合には、こうした各コンバータ11,31の発振
停止を考慮する必要がなく、並列運転の場合のように出
力電流IL1,IL2を均等に分担する手段が不要にな
るため、簡単な構成で入力側および出力側のリプル成分
を零に近付けることができる。
In this embodiment, the converters 11, 31 are connected in series to the load 41.
Even when the load 31 is connected in parallel to the load 41, the same operation and effect can be obtained. However, when the converters 11 and 31 are operated in parallel, the output current IL from each of the converters 11 and 31 to the load 41 is
1, IL2 must be shared equally. This is because if the output currents IL1 and IL2 are not equally shared, the output current I
This is because the converters 11 and 31 with less L1 and IL2 stop oscillating. On the other hand, when the converters 11 and 31 are operated in series, it is not necessary to consider stopping the oscillation of each of the converters 11 and 31, and the output currents IL1 and IL2 are shared equally as in the case of parallel operation. Since no means is required, the ripple components on the input and output sides can be made close to zero with a simple configuration.

【0022】次に、前記デューティーD,D´とコンバ
ータ11,31の出力側に発生するリプル成分との相関関係
を、フォワード型コンバータと部分共振型コンバータの
回路図である図7および図8に基づいて説明する。な
お、図7に示すフォワード型コンバータにおけるトラン
スTの一次巻線と二次巻線との巻数比はN:1に設定さ
れ、また、図8に示す部分共振型コンバータにおけるト
ランスT´の一次巻線と二次巻線との巻数比は、N:
1:1に設定される。先ず、図8の部分共振型コンバー
タにおいて、チョークコイルLを流れるリプル電流Δi
Lは、次の数式にて示される。
Next, the correlation between the duties D and D 'and the ripple components generated on the output side of the converters 11 and 31 will be described with reference to FIGS. 7 and 8 which are circuit diagrams of a forward converter and a partial resonance converter. It will be described based on the following. The turns ratio between the primary winding and the secondary winding of the transformer T in the forward converter shown in FIG. 7 is set to N: 1, and the primary winding of the transformer T 'in the partial resonance converter shown in FIG. The turns ratio between the wire and the secondary winding is N:
It is set to 1: 1. First, in the partial resonance converter of FIG. 8, the ripple current Δi flowing through the choke coil L
L is represented by the following equation.

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】但し、VINは直流電源Eの入力電圧、Vo
は出力電圧、LはチョークコイルLのインダクタンス、
Tはスイッチング素子Q1に供給する駆動信号の周期、
Dはその駆動信号のデューティーである。
Here, VIN is the input voltage of the DC power source E, Vo
Is the output voltage, L is the inductance of the choke coil L,
T is the period of the drive signal supplied to the switching element Q1,
D is the duty of the drive signal.

【0025】また、部分共振型コンバータでは、次の数
式が成立する。
In the partial resonance type converter, the following equation holds.

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】したがって、数2に示す数式を数1に代入
すると、次の数式が得られる。
Therefore, the following equation is obtained by substituting the equation shown in Equation 2 into Equation 1.

【0028】[0028]

【数3】 (Equation 3)

【0029】これを正規化すると、次の数式が得られ
る。
When this is normalized, the following equation is obtained.

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】つまり、部分共振型コンバータでは、デュ
ーティーD=0.5のときにリプル電流ΔiLが零にな
ることがわかる。
That is, in the partial resonance converter, the ripple current ΔiL becomes zero when the duty D = 0.5.

【0032】一方、図7のフォワード型コンバータにお
いて、チョークコイルLを流れるリプル電流ΔiLは、
次の数式にて示される。
On the other hand, in the forward converter of FIG. 7, the ripple current ΔiL flowing through the choke coil L is:
It is shown by the following equation.

【0033】[0033]

【数5】 (Equation 5)

【0034】但し、VINは直流電源Eの入力電圧、Vo
は出力電圧、LはチョークコイルLのインダクタンス、
Tはスイッチング素子Q1に供給する駆動信号の周期、
Dはその駆動信号のデューティーである。すなわち、こ
れは、図8に示す部分共振型コンバータと同一の関係に
ある。
Here, VIN is the input voltage of the DC power supply E, Vo
Is the output voltage, L is the inductance of the choke coil L,
T is the period of the drive signal supplied to the switching element Q1,
D is the duty of the drive signal. That is, this has the same relationship as the partial resonance type converter shown in FIG.

【0035】また、フォワード型コンバータでは、次の
数式が成立する。
In the forward converter, the following equation is established.

【0036】[0036]

【数6】 (Equation 6)

【0037】したがって、数6に示す数式を数5に代入
すると、次の数式が得られる。
Therefore, the following equation is obtained by substituting the equation shown in Equation 6 into Equation 5.

【0038】[0038]

【数7】 (Equation 7)

【0039】これを正規化すると、次の数式が得られ
る。
When this is normalized, the following equation is obtained.

【0040】[0040]

【数8】 (Equation 8)

【0041】ここで、数4および数8に示す数式に基づ
き、フォワード型コンバータに対する部分共振型コンバ
ータのリプル電流ΔiLIの比Rを求めると、次の数式
のようになる。
Here, when the ratio R of the ripple current ΔiLI of the partial resonance type converter with respect to the forward type converter is calculated based on the mathematical expressions shown in Expressions 4 and 8, the following expression is obtained.

【0042】[0042]

【数9】 (Equation 9)

【0043】このリプル電流ΔiLIの比Rとデューテ
ィーDとの関係をグラフで示すと、図9のようになる。
すなわち、デューティーDを0.33以上0.6以下の
範囲で制御すれば、部分共振型コンバータのリプル電流
ΔiLIを、フォワード型コンバータのリプル電流Δi
LIの1/4以下にすることができる。また、デューテ
ィーDを0.44以上0.55以下の範囲で制御すれ
ば、部分共振型コンバータのリプル電流ΔiLIを、フ
ォワード型コンバータのリプル電流ΔiLIの1/10
以下にすることができ、好ましくは、デューティーDを
0.5にすることで、出力側のリプル電流ΔiLIを完
全に零にすることができる。したがって、図1におい
て、発振器42の出力波形が多少変動しても、そのデュー
ティーDが0.44以上0.55以下の範囲であれば、
従来のフォワード型コンバータの10%以下に出力側の
リプルを殆ど抑制することができ、出力側の平滑コンデ
ンサ12,32を小型化することが可能となる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the ratio R of the ripple current ΔiLI and the duty D.
That is, if the duty D is controlled in the range of 0.33 or more and 0.6 or less, the ripple current ΔiLI of the partial resonance type converter is changed to the ripple current Δi of the forward type converter.
It can be less than 1/4 of LI. Further, if the duty D is controlled in the range of 0.44 or more and 0.55 or less, the ripple current ΔiLI of the partial resonance type converter becomes 1/10 of the ripple current ΔiLI of the forward type converter.
The output ripple current ΔiLI can be made completely zero by setting the duty D to 0.5. Therefore, in FIG. 1, even if the output waveform of the oscillator 42 fluctuates somewhat, if the duty D is in the range of 0.44 or more and 0.55 or less,
The output-side ripple can be almost suppressed to 10% or less of the conventional forward converter, and the output-side smoothing capacitors 12 and 32 can be reduced in size.

【0044】以上のように上記実施例によれば、請求項
1に対応して、一次側と二次側とを絶縁するトランス1
1,21と、このトランス11,21の一次巻線1A,21Aに
共通の直流入力電圧Viを断続的に印加する第1のFE
T3,23と、前記トランス11,21のフライバック電圧を
クランプする第2のFET5,25を有するクランプ回路
4,24と、前記第1および第2のFET3,5,23,25
に対して交互にデッドタイムを持つ駆動信号を与えるパ
ルス幅制御回路7,27とからなる複数の部分共振型コン
バータ11,31を共通の負荷41に接続し、前記一方の部分
共振型コンバータ11の第1のFET3,23にデューティ
ーDが0.44以上0.55以下の範囲の駆動信号を供
給する発振器42と、この発振器42からの出力を反転させ
て前記他方の部分共振型コンバータ31の第1のFET5
に駆動信号を供給する反転器43とを設けている。この場
合、スイッチング周波数を高くしてもスイッチング損失
の少ない部分共振型コンバータ11,31を用いると、入力
側のフィルター回路などをある程度小型化することがで
きるが、この部分共振型コンバータ11,31を複数負荷41
に接続し、一方のコンバータ11を構成する第1のFET
3に発振器42からデューティーDが0.44以上0.5
5以下の範囲の駆動信号を供給するとともに、他方のコ
ンバータ31を構成する第1のFET23に発振器42からの
出力を反転した駆動信号を反転器43より供給すること
で、電源装置の入力側および各コンバータ11,31の出力
側に発生するリプル成分を零に近付けることができる。
特に、図7乃至図9に示すように、デューティーDが
0.44以上0.55以下の範囲にあると、従来のフォ
ワード型コンバータの10%以下に出力側のリプルを抑
制することができるため、発振器42および反転器43から
の出力波形のデューティーD,D´が多少変動しても、
各コンバータ11,31の入力側および出力側に設けられた
各平滑コンデンサ2,12,32を同時に小型化して、フィ
ルター回路の簡素化を図ることができる。また、入力電
流Iiおよび出力電流Ioのリプル成分を零に近付ける
ことで、電源装置からのノイズを低減できる。
As described above, according to the above-described embodiment, the transformer 1 that insulates the primary side from the secondary side corresponds to the first aspect.
1 and 21 and a first FE for intermittently applying a common DC input voltage Vi to the primary windings 1A and 21A of the transformers 11 and 21.
T3, 23, a clamp circuit 4, 24 having a second FET 5, 25 for clamping the flyback voltage of the transformers 11, 21, and the first and second FETs 3, 5, 23, 25
A plurality of partial resonance type converters 11 and 31 including pulse width control circuits 7 and 27 for alternately providing a drive signal having a dead time are connected to a common load 41, and the one partial resonance type converter 11 An oscillator 42 for supplying a drive signal having a duty D in a range of 0.44 or more and 0.55 or less to the first FETs 3 and 23, and an output of the other oscillator 42 by inverting the output from the oscillator 42; FET5 of 1
And an inverter 43 for supplying a drive signal to the inverter. In this case, the use of the partial resonance type converters 11 and 31 having a small switching loss even if the switching frequency is increased can reduce the size of the input side filter circuit and the like to some extent. Multiple loads 41
And a first FET constituting one converter 11
The duty D from the oscillator 42 is 0.44 or more and 0.5
By supplying a drive signal in a range of 5 or less and a drive signal obtained by inverting the output from the oscillator 42 to the first FET 23 constituting the other converter 31 from the inverter 43, the input side of the power supply device and The ripple component generated on the output side of each of the converters 11 and 31 can approach zero.
In particular, as shown in FIGS. 7 to 9, when the duty D is in the range of 0.44 or more and 0.55 or less, the output-side ripple can be suppressed to 10% or less of the conventional forward type converter. , Even if the duties D and D 'of the output waveforms from the oscillator 42 and the inverter 43 slightly fluctuate,
Each of the smoothing capacitors 2, 12, and 32 provided on the input side and the output side of each of the converters 11, 31 can be simultaneously miniaturized to simplify the filter circuit. Further, by making the ripple components of the input current Ii and the output current Io close to zero, noise from the power supply device can be reduced.

【0045】また本実施例では、請求項2に対応して、
複数の部分共振型コンバータ11,31を負荷41に直列接続
したものであるから、並列運転の場合のように出力電流
IL1,IL2を均等に分担する手段は不要であり、簡
単な構成により入力側および出力側の平滑コンデンサ
2,12,32を同時に小型化して、フィルター回路の簡素
化を図ることができる。
Further, in this embodiment, according to the second aspect,
Since the plurality of partial resonance type converters 11 and 31 are connected in series to the load 41, there is no need for a means for equally sharing the output currents IL1 and IL2 as in the case of the parallel operation, and a simple configuration allows the input side Also, the size of the smoothing capacitors 2, 12, 32 on the output side can be reduced at the same time, and the filter circuit can be simplified.

【0046】なお、各コンバータ11,31を負荷41に直列
接続した場合、負荷41の両端に加わる出力電圧Voは、
各コンバータ11,31の出力電圧Vo1,Vo2を加えた
ものになるが、各コンバータ11,31の出力電圧Vo1,
Vo2は、FET3,23に対する駆動信号のデューティ
ーD,D´に比例することから、出力電圧Voは、D+
D´に比例することになる。ところが、FET3の駆動
信号となる発振器42からの出力を反転器43で反転させ、
この反転した出力をFET23の駆動信号として各FET
3,23を制御すれば、発振器42からの出力波形のデュー
ティーDが変動してもD+D´は常に1となり、出力電
圧Voを安定に保つことができるという効果が得られ
る。
When the converters 11 and 31 are connected in series to the load 41, the output voltage Vo applied to both ends of the load 41 becomes
The output voltages Vo1 and Vo2 of the converters 11 and 31 are added, but the output voltages Vo1 and Vo2 of the converters 11 and 31 are added.
Since Vo2 is proportional to the duty ratios D and D 'of the drive signals for the FETs 3 and 23, the output voltage Vo is equal to D +
It will be proportional to D '. However, the output from the oscillator 42 as the drive signal of the FET 3 is inverted by the inverter 43,
The inverted output is used as a drive signal for the FET 23 as each FET.
By controlling 3, 23, D + D 'is always 1 even if the duty D of the output waveform from the oscillator 42 fluctuates, and the effect that the output voltage Vo can be kept stable can be obtained.

【0047】また本実施例の特に図6では、請求項3に
対応して、一方のコンバータ群を構成する複数の部分共
振型コンバータ11,11aと、他方のコンバータ群を構成
する複数の部分共振型コンバータ31,31aの各トランス
1,21に外部との接続を可能にする接続端子51,52,5
3,61,62,63を設けたものであり、請求項1における
作用,効果に加えて、任意の接続端子51,52,53,61,
62,63に整流平滑素子や負荷を接続することにより、所
望の出力電圧および出力電流を得ることができる。
In particular, in FIG. 6 of this embodiment, a plurality of partial resonance converters 11 and 11a forming one converter group and a plurality of partial resonance converters forming the other converter group correspond to claim 3. Terminals 51, 52, 5 that enable external connection to the transformers 1, 21 of the type converters 31, 31a.
3, 61, 62 and 63 are provided, and in addition to the functions and effects of claim 1, optional connection terminals 51, 52, 53, 61,
A desired output voltage and output current can be obtained by connecting a rectifying smoothing element and a load to 62 and 63.

【0048】また、本実施例では、請求項4に対応し
て、デューティーD,D´=0.5であると、各コンバ
ータ11,31の出力側のチョークコイル10,30を流れる電
流IL1,IL2のリプル成分は零になり、平滑コンデ
ンサ12,32を著しく小型化することが可能となり、チョ
ークコイル10,30は不要となる。この場合、請求項2の
ように、複数の部分共振型コンバータ11,31を負荷41に
直列接続すれば、並列運転の場合のように出力電流IL
1,IL2を均等に分担する手段は不要であり、簡単な
構成により出力側の平滑コンデンサ11,31を著しく小型
化することが可能となる。
In the present embodiment, if the duties D and D '= 0.5, the currents IL1 and IL1 flowing through the choke coils 10 and 30 on the output side of the converters 11 and 31, respectively, correspond to claim 4. The ripple component of IL2 becomes zero, the size of the smoothing capacitors 12, 32 can be significantly reduced, and the choke coils 10, 30 become unnecessary. In this case, if a plurality of partial resonance type converters 11 and 31 are connected in series to the load 41 as in claim 2, the output current IL can be changed as in the case of parallel operation.
Means for evenly sharing 1 and IL2 are unnecessary, and the output-side smoothing capacitors 11 and 31 can be significantly reduced in size with a simple configuration.

【0049】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実
施が可能である。例えば、実施例中では1トランス方式
のものを示したが、2トランス方式の部分共振型コンバ
ータを用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the embodiment, a one-transformer type converter is shown, but a two-transformer type partial resonance converter may be used.

【0050】[0050]

【発明の効果】請求項1記載の電源装置は、一次側と二
次側とを絶縁するトランスと、このトランスの一次巻線
に共通の直流入力電圧を断続的に印加する第1のスイッ
チング素子と、前記トランスのフライバック電圧をクラ
ンプする第2のスイッチング素子を有するクランプ回路
と、前記第1および第2のスイッチング素子に対して交
互にデッドタイムを持つ駆動信号を与える制御回路とか
らなる複数の部分共振型コンバータを共通の負荷に接続
し、前記一方の部分共振型コンバータ群の第1のスイッ
チング素子にデューティーが0.44以上0.55以下
の範囲の駆動信号を供給する発振器と、この発振器から
の出力を反転させて前記他方の部分共振型コンバータ群
の第1のスイッチング素子に駆動信号を供給する反転器
とを設けたものであり、発振器からの出力波形のデュー
ティーが多少変動しても、入力側および出力側の平滑コ
ンデンサを同時に小型化して、フィルター回路の簡素化
を図ることが可能となる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a transformer for insulating a primary side from a secondary side; and a first switching element for intermittently applying a common DC input voltage to a primary winding of the transformer. A clamp circuit having a second switching element for clamping a flyback voltage of the transformer; and a control circuit for alternately supplying a drive signal having a dead time to the first and second switching elements. An oscillator that connects the partial resonance type converter to a common load, and supplies a drive signal having a duty of 0.44 or more and 0.55 or less to the first switching element of the one partial resonance type converter group; An inverter for inverting an output from an oscillator and supplying a drive signal to a first switching element of the other partial resonance type converter group. Ri, even somewhat change the duty of the output waveform from the oscillator, a is downsized simultaneously smoothing capacitor on the input side and the output side, it is possible to simplify the filter circuit.

【0051】また、請求項2に記載の電源装置は、前記
複数の部分共振型コンバータを前記負荷に直列接続した
ものであり、簡単な構成により入力側および出力側の平
滑コンデンサを同時に小型化して、フィルター回路の簡
素化を図ることが可能となる。
Further, the power supply device according to the present invention is such that the plurality of partial resonance converters are connected in series to the load, and the input side and output side smoothing capacitors are simultaneously reduced in size with a simple configuration. Thus, the filter circuit can be simplified.

【0052】また、請求項3に記載の電源装置は、前記
一方のコンバータ群を構成する複数の部分共振型コンバ
ータと、前記他方のコンバータ群を構成する複数の部分
共振型コンバータの各トランスに外部との接続を可能に
する接続端子を設けたものであり、所望の出力電圧およ
び出力電流を得ることができるとともに、入力側および
出力側の平滑コンデンサを同時に小型化して、フィルタ
ー回路の簡素化を図ることが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the power supply device, wherein a plurality of partial resonance converters constituting the one converter group and a plurality of partial resonance converters constituting the other converter group are provided externally. A connection terminal is provided to enable connection of the filter circuit, and it is possible to obtain a desired output voltage and output current, to simultaneously reduce the size of the input side and output side smoothing capacitors and to simplify the filter circuit. It becomes possible to plan.

【0053】また、請求項4に記載の電源装置は、前記
デューティーが0.5であることを特徴とするものであ
り、出力側の平滑コンデンサを著しく小型化することが
でき、チョークコイルは不要となる。
Further, the power supply device according to claim 4 is characterized in that the duty is 0.5, the output-side smoothing capacitor can be significantly reduced in size, and no choke coil is required. Becomes

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

【図1】本発明の一実施例を示す電源装置の回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device showing one embodiment of the present invention.

【図2】同上デューティーD,D´が等しい場合の各部
の波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of each section when duties D and D 'are the same.

【図3】同上デューティーD,D´が等しい場合の各部
の波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of each unit when the duties D and D 'are the same.

【図4】同上デューティーD,D´が等しくない場合の
各部の波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram of each unit when the duties D and D 'are not equal.

【図5】他の変形例を示す電源装置の回路構成図であ
る。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a power supply device showing another modification.

【図6】他の変形例を示す電源装置の要部の回路構成図
である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a main part of a power supply device according to another modification.

【図7】同上デューティーとリプル成分との関係を説明
するフォワード型コンバータの回路構成図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a forward converter for explaining a relationship between a duty and a ripple component according to the embodiment.

【図8】同上デューティーとリプル成分との関係を説明
する部分共振型コンバータの回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a partial resonance converter illustrating a relationship between a duty and a ripple component.

【図9】同上リプル電流の比とデューティーとの関係を
示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a ratio of a ripple current and a duty;

【符号の説明】 1,21 トランス 3,23 第1のMOS型FET(第1のスイッチング素
子) 4,24 クランプ回路 5,25 第2のMOS型FET(第2のスイッチング素
子) 7,27 パルス幅制御回路(制御回路) 11,11a,11b,31,31a,31b 部分共振型コンバー
タ 41 負荷 42 発振器 43 反転器 51,52,53,61,62,63 接続端子
[Description of Signs] 1,21 Transformer 3,23 First MOS-type FET (first switching element) 4,24 Clamp circuit 5,25 Second MOS-type FET (second switching element) 7,27 pulse Width control circuit (control circuit) 11, 11a, 11b, 31, 31a, 31b Partial resonance converter 41 Load 42 Oscillator 43 Inverter 51, 52, 53, 61, 62, 63 Connection terminal

───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一次側と二次側とを絶縁するトランス
と、このトランスの一次巻線に共通の直流入力電圧を断
続的に印加する第1のスイッチング素子と、前記トラン
スのフライバック電圧をクランプする第2のスイッチン
グ素子を有するクランプ回路と、前記第1および第2の
スイッチング素子に対して交互にデッドタイムを持つ駆
動信号を与える制御回路とからなる複数の部分共振型コ
ンバータを共通の負荷に接続し、前記一方の部分共振型
コンバータ群の第1のスイッチング素子にデューティー
が0.44以上0.55以下の範囲の駆動信号を供給す
る発振器と、この発振器からの出力を反転させて前記他
方の部分共振型コンバータ群の第1のスイッチング素子
に駆動信号を供給する反転器とを設けたことを特徴とす
る電源装置。
1. A transformer for insulating a primary side and a secondary side from each other, a first switching element for intermittently applying a common DC input voltage to a primary winding of the transformer, and a flyback voltage of the transformer. A plurality of partial resonance type converters each comprising a clamp circuit having a second switching element to be clamped and a control circuit for alternately providing a drive signal having a dead time to the first and second switching elements are connected to a common load. And an oscillator for supplying a drive signal having a duty in a range of 0.44 or more and 0.55 or less to a first switching element of the one partial resonance type converter group, and inverting an output from the oscillator to supply the drive signal. An inverter for supplying a drive signal to the first switching element of the other partial resonance type converter group.
【請求項2】 前記複数の部分共振型コンバータを前記
負荷に直列接続したことを特徴とする請求項1記載の電
源装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein said plurality of partial resonance converters are connected in series to said load.
【請求項3】 前記一方のコンバータ群を構成する複数
の部分共振型コンバータと、前記他方のコンバータ群を
構成する複数の部分共振型コンバータの各トランスに外
部との接続を可能にする接続端子を設けたことを特徴と
する請求項1記載の電源装置。
3. A connection terminal for enabling external connection to each of the plurality of partial resonance type converters forming the one converter group and the plurality of partial resonance type converters forming the other converter group. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is provided.
【請求項4】 前記デューティーが0.5であることを
特徴とする請求項1または2記載の電源装置。
4. The power supply device according to claim 1, wherein said duty is 0.5.
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