JP3653075B2 - スイッチング電力電送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無接点による電力電送および直流安定化電源として用いられるスイッチング電源装置やインバータ装置に関し、詳しくは、ハーフブリッジ型の自励発振によりスイッチング素子をオン／オフさせて、トランスの２次側から負荷にエネルギーを供給するスイッチング電力電送装置に関する。
【０００２】
従来、ハーフブリッジ型で自励発振によるスイッチング電源装置として、トランスの１次側に第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とを接続し、これらのスイッチ回路に含まれるスイッチング素子を共にオフする期間を挟んで交互にオン／オフするスイッチング制御回路を設けたスイッチング電源装置が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのスイッチング電源装置の回路図を図１に示す。
図１に示すように、このスイッチング電源装置は、入力電源ＥにトランスＴの１次巻線Ｔ１、インダクタＬ、第１のスイッチ回路Ｓ１の直列回路が接続され、１次巻線Ｔ１とインダクタＬとの直列回路間に、コンデンサＣと第２のスイッチ回路Ｓ２との直列回路が並列に接続されている。また、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生する第１の駆動巻線Ｔ３は第１の制御回路１１に接続され、同じく、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生する第２の駆動巻線Ｔ４は第２の制御回路１２に接続される。第１の制御回路１１は、第１のスイッチ回路Ｓ１の第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続され、第２の制御回路１２は、第２のスイッチ素子Ｓ２の第２のスイッチング素子Ｑ２の制御端子に接続される。第１のスイッチ回路Ｓ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１、第１のダイオードＤ１、および第１のコンデンサＣ１の並列接続回路で構成され、第２のスイッチ回路Ｓ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２、第２のダイオードＤ２、および第２のコンデンサＣ２の並列接続回路で構成されている。
【０００４】
また、トランスＴの２次巻線Ｔ２には、直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。整流素子Ｄｓには並列に容量性インピーダンスＣｓが接続され、また、整流平滑回路の出力と負荷との間には、負荷電圧を検出する検出回路１４が接続されている。この検出回路１４の出力は、第１の制御回路１１にフィードバックされる。
【０００５】
また、他の例として、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に電圧が発生してから第１のスイッチ回路Ｓ１がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第１の制御回路１１と、トランスＴの第２の駆動巻線Ｔ４に電圧が発生してから、第２のスイッチ回路Ｓ２がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第２の制御回路１２が設けられており、駆動巻線からの電圧を遅延回路（ＲＣ時定数を用いた）により遅らせて、スイッチング素子のオン／オフ時間を所定の時間、制御して自励発振動作をさせるスイッチング電源装置（例えば、特許文献２参照）が示されている。
【０００６】
しかしながら、上記の各スイッチング電源装置には以下に示す欠点がある。
【０００７】
特許文献１記載のスイッチング電源装置は、第１のスイッチ回路のオン期間に１次巻線にエネルギーを蓄積し、オフ期間に２次巻線から蓄積したエネルギーを放出するオンオフ型のスイッチング電源装置であるが、図１から明らかなように、スイッチング素子に入力電圧Ｖｉｎとコンデンサ電圧Ｖｃの和が印加されるために、高耐圧のスイッチング素子が必要となる。また、入力電圧ＶｉｎがトランスＴの１次巻線Ｔ１に直接印加される構成のため、１次巻線Ｔ１に印加される電圧が大きくなり、その分小型化を阻害するという不都合がある。
【０００８】
特許文献２記載のスイッチング電源装置は、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に電圧が発生してから第１のスイッチ回路Ｓ１がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第１の制御回路１１と、トランスＴの第２の駆動巻線Ｔ４に電圧が発生してから、第２のスイッチ回路Ｓ２がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第２の制御回路１２が設けられており、駆動巻線からの電圧を遅延回路（時定数を用いた）を備えた制御回路によりスイッチング素子のオン／オフ時間を所定の時間、制御して自励発振動作をさせるスイッチング電源装置である。
このため、自励発振の動作を第１、第２の駆動巻線からの電圧のみにより行なわせており、部品のばらつきや温度の変化に対して安定した制御ができない課題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１８７６６４号公報（第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１１２５４４号公報（第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するために本発明は、広範囲な入力電圧の変動に対応でき、スイッチング損失を低減し、高効率であるとともに、低耐圧のスイッチング素子が使用でき、制御回路の部品点数を削減し、トランスの小型軽量化を図ることのできる低コスト化を目的とするスイッチング電力電送装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１のスイッチ回路と、第２のスイッチ回路の直列回路が入力電源に接続され、漏れインダクタを有するトランスの１次巻線とコンデンサとの直列回路の一端が第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路の接続点に接続され、他端が入力電源に接続され、トランスの２次巻線に整流素子を含む整流平滑回路が接続される。第１のスイッチ回路は、第１のスイッチング素子、第１のダイオード、および第１のコンデンサの並列接続回路で構成している。
該第２のスイッチ回路は、第２のスイッチング素子、第２のダイオード、および第２のコンデンサの並列接続回路で構成している。第１のスイッチング素子のオン期間にトランスの１次巻線およびコンデンサにエネルギーを蓄え、第１のスイッチング素子のオフ期間にトランスの２次巻線から出力を得て、第１のスイッチング素子のオン時間を制御することにより出力電力を制御するスイッチング電力電送装置において、第１のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第１の駆動巻線と第２のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第２の駆動巻線とをトランスに備え、さらに、コンデンサと漏れインダクタとトランスの１次巻線のインダクタとの共振により、トランスに設けられた第１の駆動巻線と第２の駆動巻線を経由し、第１のスイッチング素子と該第２のスイッチング素子を交互にオン／オフさせ、第１のスイッチング素子に流れる電流を監視する電流検出手段を備えた第１のスイッチ回路と、第１のスイッチング素子を設定した電流値でターンオフさせる制御回路とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
【作用効果】
第１のスイッチング素子に流れる電流を監視する電流検出手段と、設定した電流値でターンオフする制御回路により、トランスの１次巻線に流れる電流を直接観測しているために、異常な電流が流れても、所定の電流でターンオフするためにスイッチング素子を破壊することなく、安全である。
【００１３】
また、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子に印加される電圧が入力電圧となるため、スイッチング素子として低耐圧の半導体素子を用いることができる。
例えば、一般的なＭＯＳＦＥＴのオン抵抗は、耐圧の約２乗に比例して大きくなるが、低耐圧のスイッチング素子を使用するとオン抵抗が小さく、導通損失を低減することができる。また、一般に低耐圧の方が安価である。
さらにまた、第１のスイッチング素子のオン期間を制御する制御回路と、第１および第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する第１、第２の駆動巻線がトランスに設けられており、トランスの１次巻線とインダクタとコンデンサとが部分的に電流共振することにより、損失及びノイズを低減することができる。
このように、スイッチング素子の損失を低減して、スイッチング電源装置全体の高効率化と小型軽量化および低コスト化を実現することができる。
【００１４】
【実施例】
図２は、本発明の一実施例であるスイッチング電力電送装置を示す回路図である。
構成において、図１に示す従来のスイッチング電源装置と本発明の一実施例のスイッチング電力電送装置において基本的に相違する点は、第１のスイッチ回路に電流検出手段（例えば、第１のスイッチング素子と直列に電流検出用抵抗を接続）を設けた点であり、この電流検出手段と制御回路により、第１のスイッチング素子に所定の電流が流れたところでターンオフするようにした点である。以下、具体的な回路構成について詳述する。
【００１５】
第１のスイッチ回路Ｓ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１、第１のダイオードＤ１、および第１のコンデンサＣ１の並列接続回路に電流検出用抵抗Ｒ２が直列に接続して構成される。第２のスイッチ回路Ｓ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２、第２のダイオードＤ２、および第２のコンデンサＣ２の並列接続回路で構成される。これらの第１、第２のスイッチ回路Ｓ１とＳ２とは直列に接続されており、この直列回路は入力電源Ｅ間に並列に接続されている。
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とは、この実施例の装置ではＭＯＳＦＥＴを使用している。
【００１６】
トランスＴの１次巻線Ｔ１には、インダクタＬおよびコンデンサＣが直列に接続され、この直列回路の一端が、第１のスイッチ回路Ｓ１と第２のスイッチ回路Ｓ２の接続点に接続され、他端が入力電源Ｅの一端（＋側）に接続されている。
トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３は、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生し制御回路１１に入力される。この制御回路１１は、第１の駆動巻線Ｔ３と第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ＭＯＳＦＥＴのゲート）との間に抵抗Ｒ３が接続されている。そして、第１のスイッチング素子Ｑ１をターンオン／オフさせるための制御回路１１を構成するダイオードＤ３とトランジスタＴｒ１の直列回路がスイッチング素子Ｑ２の制御端子（ベース）に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと電流検出抵抗Ｒ２が入力電源Ｅの一端（−側）と接続し、第１のスイッチング素子Ｑ１と電流検出抵抗Ｒ２の接続点から制御回路１１のトランジスタＴｒ１の制御端子（ベース）に接続されている。
【００１７】
この制御回路１１は、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧により第１のスイッチング素子Ｑ１をオンさせるとともに、第１のスイッチング素子Ｑ１のソース電流が経過時間とともに増加することにより、電流検出回路を形成する抵抗Ｒ２に流れる電流が増加し、設定された所定の電流値に達するとトランジスタＴｒ１がオンする。このことによって、第１のスイッチング素子Ｑ１を強制的にターンオフさせる。
このように、第１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間に流れる電流に対し、電流検出回路を所定の電流値に設定することにより、トランスＴの１次巻線Ｔ１に流れる電流を直接観測している。そのために、異常な電流が流れても設定された所定の電流値でターンオフさせることにより、スイッチング素子を破壊することなく安全である。
【００１８】
さらに、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３には、駆動巻線Ｔ３と入力電源Ｅ（＋側）との間に抵抗Ｒ１が接続されている。この抵抗Ｒ１は電源をオンした時に第１のスイッチ回路Ｓ１に起動電圧を印加するためである。
【００１９】
また、トランスＴには、第２の駆動巻線Ｔ４が設けられており、この第２の駆動巻線Ｔ４に発生した電圧は直列に接続された抵抗Ｒ４を介して第２のスイッチング素子Ｑ２の制御端子（ゲート）に印加される。第２のスイッチング素子Ｑ２は、第１のスイッチング素子Ｑ１が前記電流検出回路の電流増加によりターンオフするとともにオンへと移行する。
【００２０】
トランスＴの２次巻線Ｔ２には、２次巻線Ｔ２と直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。
【００２１】
次に、上記、スイッチング電源装置の動作を説明する。
図３は、図２に示す回路の波形図である。以下、図２および図３を参照して同回路の動作を説明する。
図３において、Ｑ１、Ｑ２は第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフを表す信号、Ｖｄｓ１、Ｖｄｓ２、Ｖｔ２は、コンデンサＣ１、Ｃ２、トランスＴの２次巻線Ｔ２の両端電圧波形信号、ｉｄ１、ｉｄ２、ｉｃ、ｉｓは、スイッチ回路Ｓ１、Ｓ２、コンデンサＣ、整流素子Ｄｓの電流波形信号である。
【００２２】
本回路の起動後のスイッチング動作は、１スイッチング周期Ｔｓにおいて、主に時間ｔ１〜ｔ５の４つの動作状態に分けることができる。
まず、起動時（発振開始時）について説明し、次に各状態における動作を示す。
【００２３】
（起動時）
入力電圧Ｖｉｎが印加されると、抵抗Ｒ１を介して、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３、抵抗Ｒ３の経路を経て第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに電圧が印加される。
この電圧が第１のスイッチング素子Ｑ１のスレッショルド電圧を超えると第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオンし、入力電圧がコンデンサＣとトランスＴ１に印加され、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧が抵抗Ｒ３を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに加わる。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１がオン状態となる。
第１のスイッチング素子Ｑ１がオン状態からの最適な定格条件での１スイッチング周期Ｔｓにおける時間ｔ１〜ｔ５の４つの動作状態は次に示す通りである。
【００２４】
（状態１）ｔ１〜ｔ２
第１のスイッチング素子Ｑ１はオンしており、入力電圧Ｖｉｎからコンデンサ電圧Ｖｃを引いた電圧がトランスＴの１次巻線Ｔ１に印加され、１次巻線電流、すなわち第１のスイッチ回路Ｓ１に流れる電流ｉｄ１が直線的に増加し、トランスＴに励磁エネルギーが蓄えられる。また、この電流によりコンデンサＣは充電され、コンデンサＣに静電エネルギーが蓄えられる。第１のスイッチ回路Ｓ１に流れる電流ｉｄ１が設定された電流値ｐに達すると制御回路１１の働きにより、時間ｔ２で強制的に第１のスイッチング素子Ｑ１をターンオフし、状態２に遷移する。
【００２５】
（状態２）ｔ２〜ｔ３
第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオフすると、トランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬは、コンデンサＣ１およびＣ２と共振し、コンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ２を放電する。
Ｖｄｓ１の立ち上がり、およびＶｄｓ２の立ち下がり部分の曲線は、インダクタＬおよび１次巻線Ｔ１とコンデンサＣ１、Ｃ２との共振による正弦波の一部である。
【００２６】
コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｄｓ２が下降し零電圧となると、ダイオードＤ２が導通する。
駆動巻線Ｔ４に発生した電圧が抵抗Ｒ４を介して、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に与えられ、第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオンされる。これにより零電圧スイッチング動作が行われ、状態３に遷移する。
この時、２次側は、整流素子Ｄｓが導通していないため、電流ｉｓは零である。
【００２７】
（状態３）ｔ３〜ｔ４
状態３では、１次側でダイオードＤ２または第２のスイッチング素子Ｑ２が導通し、インダクタＬとコンデンサＣが共振を始める。この期間においてコンデンサＣの充電電荷は放電される。
この時、２次側では整流素子Ｄｓが導通し、トランスＴに蓄えられた励磁エネルギーと、コンデンサＣに蓄えられた静電エネルギーを２次巻線Ｔ２から放出し、整流平滑回路を介して出力される。さらに、整流素子Ｄｓに流れる電流ｉｓは、１次側のインダクタＬとコンデンサＣによる共振電流ｉｄ２に対し、直線的に減少する励磁電流ｉｍを引いた値と相似形となる。このため、零電流から比較的急峻に立ち上がり、電流変化率が零となるピーク点に達した後、零電流に向かって下降する。
トランスＴの励磁電流ｉｍが零となると、整流素子Ｄｓは零電流ターンオフ動作が行われ、２次側電流ｉｓが零となる。
【００２８】
トランスＴの１次側では、コンデンサＣの放電によって励磁電流ｉｍの向きが反転し、状態１とは逆方向にトランスＴを励磁する。
第２の駆動巻線Ｔ４に発生した電圧により抵抗Ｒ４を介して、第２のスイッチング素子Ｑ２が零電流付近でターンオフされ、零電流ターンオフが行われる。
第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオフされると、２次側の整流ダイオードに逆電圧が掛かり、トランスの巻線電圧が反転しはじめる。
第２のスイッチング素子Ｑ２と整流素子Ｄｓがともにオフとなる時間ｔ４で整流素子Ｄｓに逆電圧が掛かり、状態４に移行する。
【００２９】
（状態４）ｔ４〜ｔ５
状態４では、１次側のトランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬは、コンデンサＣ１およびＣ２と共振し、コンデンサＣ１を放電し、コンデンサＣ２を充電する。
【００３０】
コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｄｓ１が下降し零電圧になると、ダイオードＤ１が導通する。
この時、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧が抵抗Ｒ３を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられ、時間ｔ５で第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオンされ、零電圧スイッチング動作が行われて状態４が終了する。
【００３１】
１スイッチング周期Ｔｓ当たり、以上のような動作を行って、次のスイッチング周期も同様の動作を行い、以降この動作を繰り返す。
【００３２】
以上の動作によって、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンされている期間にトランスＴの１次巻線Ｔ１に励磁エネルギーが蓄えられるとともに、コンデンサＣに静電エネルギーが蓄えられ、同第１のスイッチング素子Ｑ１がオフすると、これらの励磁エネルギーと静電エネルギーが放出されることになるために、図１に示すような従来のスイッチング電源装置、すなわち第１のスイッチング素子Ｑ１のオン期間に励磁エネルギーのみが蓄えられて、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ期間にこの励磁エネルギーを放出する装置に比較して、電流ピーク値を低減でき、導通損失を低減できる利点がある。
【００３３】
なお、図２に示す本発明の一実施例であるスイッチング電力電送装置においても、従来のスイッチング電源装置と同様に、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は零電圧でターンし、第２のスイッチング素子Ｑ２は零電流付近でターンオフするために、スイッチング損失、スイッチングサージが大幅に低減される。
また、２次側の整流素子Ｄｓは零電流でオンし、且つその電流波形は零電流から比較的急峻に立ち上がり、電流の変化率が零となるピーク点に達した後、再び零電流となってターンオフするために、切替えノイズが少ない。
【００３４】
また、トランスの漏れインダクタＬが回路動作に取り込まれるため、スイッチングサージの発生がなく、また、電圧がクランプされるために低耐圧の半導体素子を利用できる。
また、スイッチング素子に流れる電流および電圧波形の急峻な変化が緩和されるために、スイッチングノイズの発生を低減することができる。
また、１次巻線に印加される電圧が図１に示すようなＲＣＣ (リンギングチョークコンバータ）タイプの電圧のほぼ半分となる。このため、１次巻線の巻数を少なくでき、トランスの耐圧設計も容易となることからトランスの小型化を図ることができる。
【００３５】
図４は、上記、図２に示すスイッチング電力伝送装置に電力伝送を目的とした回路例を示す。
特徴としては、図４に示すように、２次側をトランスＴの２次巻線Ｔ２と並列にコンデンサＣｃを接続したものである。そして、２次巻線Ｔ２と直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。なお、１次側回路は図２と同じである。
これは、無接点で電力伝送等を行なう場合、漏れ磁束の多いトランス、あるいは、１次側トランスと２次側トランスを分離して、電磁誘導を利用する電力伝送においては、トランスの２次側の巻線とコンデンサを共振させることにより、より多くの電力を伝送することができる。
【００３６】
図５は、上記、図３に示すスイッチング電力電送装置に出力電圧の安定化を目的とした回路例である。
図５に示すように、検出回路１４は、分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０の接続点がシャントレギュレータＩＣ１の入力端子に接続される。このシャントレギュレータＩＣ１は直列にフォトダイオードＰｄと接続されている。
シャントレギュレータＩＣ１は、基準電圧と入力端子の電圧が一定になるようにカソード−アノード間の電流を制御し、この電流の変化は、フォトダイオードＰｄにより光の強弱に変換され、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に接続されているフォトトランジスタＰｃに入光する。
【００３７】
この回路は、フォトダイオードＰｄに流れる電流の強弱によってフォトトランジスタＰｃを介して制御回路の設定電流を制御し、結果として第１のスイッチング素子Ｑ１の電流値の制御を行う。
すなわち、出力電圧が高くなってフォトダイオードＰｄの電流が大きくなろうとすると、第１のスイッチング素子Ｑ１の設定電流値が小さくなり、出力電圧を下げようとし、反対に、出力電圧が低くなってフォトダイオードＰｄに流れる電流が小さくなろうとすると、第１のスイッチング素子Ｑ１の設定電流値が大きくなって出力電圧を上げようとする。
この動作によって、出力電圧の安定化が図られる。
【００３８】
以上、本発明のスイッチング電力電送装置の実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。例えば、電流検出手段を抵抗Ｒ２で構成したがカレントトランスに置き換えてもよい。また、２次側を同期整流としてもよい。また、制御回路１１をＩＣで構成してもよい。さらにまた、第１のスイッチング素子Ｑ１および第２のスイッチング素子Ｑ２はＭＯＳＦＥＴで構成したが、これをトランジスタ等の他の半導体素子で構成することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電力電送装置によれば、以下の効果を奏することができる。
トランスに第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を駆動するための駆動巻線をそれぞれ備え、第１のスイッチ回路に電流検出回路を設け、その検出電流を制御回路に加えて、設定された電流値により第１のスイッチング素子をターンオフさせ、両スイッチング素子が交互にオン／オフさせる自励発振回路を構成することにより部品点数の削減を図り、小型軽量化を図ることができる。さらに、２次側を共振動作させることにより、ノイズを低減するとともに、スイッチング損失の大幅な低減を図ることができる。また、第１の、第２のスイッチング素子に印加される電圧は入力電圧となるために、低耐圧の半導体素子で構成することができ、スイッチング電力電送装置の高効率化および小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスイッチング電源装置の概略構成図
【図２】本発明の一実施形態であるスイッチング電力電送装置
【図３】同スイッチング電力電送装置の波形図
【図４】本発明の他の実施例であるスイッチング電力電送装置
【図５】本発明の他の実施例であるスイッチング電力電送装置
【符号の説明】
Ｓ１ 第１のスイッチ回路
Ｓ２ 第２のスイッチ回路
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
１１ 制御回路
Ｔ トランス
Ｔ１ １次巻線
Ｔ２ ２次巻線
Ｔ３ 第１の駆動巻線
Ｔ４ 第２の駆動巻線
Ｌ インダクタ
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃｏ、Ｃｃ コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄｓ ダイオード
Ｒ２ 電流検出抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、無接点による電力電送および直流安定化電源として用いられるスイッチング電源装置やインバータ装置に関し、詳しくは、ハーフブリッジ型の自励発振によりスイッチング素子をオン／オフさせて、トランスの２次側から負荷にエネルギーを供給するスイッチング電力電送装置に関する。
【０００２】
従来、ハーフブリッジ型で自励発振によるスイッチング電源装置として、トランスの１次側に第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とを接続し、これらのスイッチ回路に含まれるスイッチング素子を共にオフする期間を挟んで交互にオン／オフするスイッチング制御回路を設けたスイッチング電源装置が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのスイッチング電源装置の回路図を図１に示す。
図１に示すように、このスイッチング電源装置は、入力電源ＥにトランスＴの１次巻線Ｔ１、インダクタＬ、第１のスイッチ回路Ｓ１の直列回路が接続され、１次巻線Ｔ１とインダクタＬとの直列回路間に、コンデンサＣと第２のスイッチ回路Ｓ２との直列回路が並列に接続されている。また、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生する第１の駆動巻線Ｔ３は第１の制御回路１１に接続され、同じく、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生する第２の駆動巻線Ｔ４は第２の制御回路１２に接続される。第１の制御回路１１は、第１のスイッチ回路Ｓ１の第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続され、第２の制御回路１２は、第２のスイッチ素子Ｓ２の第２のスイッチング素子Ｑ２の制御端子に接続される。第１のスイッチ回路Ｓ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１、第１のダイオードＤ１、および第１のコンデンサＣ１の並列接続回路で構成され、第２のスイッチ回路Ｓ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２、第２のダイオードＤ２、および第２のコンデンサＣ２の並列接続回路で構成されている。
【０００４】
また、トランスＴの２次巻線Ｔ２には、直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。整流素子Ｄｓには並列に容量性インピーダンスＣｓが接続され、また、整流平滑回路の出力と負荷との間には、負荷電圧を検出する検出回路１４が接続されている。この検出回路１４の出力は、第１の制御回路１１にフィードバックされる。
【０００５】
また、他の例として、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に電圧が発生してから第１のスイッチ回路Ｓ１がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第１の制御回路１１と、トランスＴの第２の駆動巻線Ｔ４に電圧が発生してから、第２のスイッチ回路Ｓ２がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第２の制御回路１２が設けられており、駆動巻線からの電圧を遅延回路（ＲＣ時定数を用いた）により遅らせて、スイッチング素子のオン／オフ時間を所定の時間、制御して自励発振動作をさせるスイッチング電源装置（例えば、特許文献２参照）が示されている。
【０００６】
しかしながら、上記の各スイッチング電源装置には以下に示す欠点がある。
【０００７】
特許文献１記載のスイッチング電源装置は、第１のスイッチ回路のオン期間に１次巻線にエネルギーを蓄積し、オフ期間に２次巻線から蓄積したエネルギーを放出するオンオフ型のスイッチング電源装置であるが、図１から明らかなように、スイッチング素子に入力電圧Ｖｉｎとコンデンサ電圧Ｖｃの和が印加されるために、高耐圧のスイッチング素子が必要となる。また、入力電圧ＶｉｎがトランスＴの１次巻線Ｔ１に直接印加される構成のため、１次巻線Ｔ１に印加される電圧が大きくなり、その分小型化を阻害するという不都合がある。
【０００８】
特許文献２記載のスイッチング電源装置は、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に電圧が発生してから第１のスイッチ回路Ｓ１がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第１の制御回路１１と、トランスＴの第２の駆動巻線Ｔ４に電圧が発生してから、第２のスイッチ回路Ｓ２がターンオンするまでの時間およびターンオフするまでの時間を制御する第２の制御回路１２が設けられており、駆動巻線からの電圧を遅延回路（時定数を用いた）を備えた制御回路によりスイッチング素子のオン／オフ時間を所定の時間、制御して自励発振動作をさせるスイッチング電源装置である。
このため、自励発振の動作を第１、第２の駆動巻線からの電圧のみにより行なわせており、部品のばらつきや温度の変化に対して安定した制御ができない課題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１８７６６４号公報（第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１１２５４４号公報（第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するために本発明は、広範囲な入力電圧の変動に対応でき、スイッチング損失を低減し、高効率であるとともに、低耐圧のスイッチング素子が使用でき、制御回路の部品点数を削減し、トランスの小型軽量化を図ることのできる低コスト化を目的とするスイッチング電力電送装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１のスイッチ回路と、第２のスイッチ回路の直列回路が入力電源に接続され、漏れインダクタを有するトランスの１次巻線とコンデンサとの直列回路の一端が第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路の接続点に接続され、他端が入力電源に接続され、トランスの２次巻線に整流素子を含む整流平滑回路が接続される。第１のスイッチ回路は、第１のスイッチング素子、第１のダイオード、および第１のコンデンサの並列接続回路で構成している。
該第２のスイッチ回路は、第２のスイッチング素子、第２のダイオード、および第２のコンデンサの並列接続回路で構成している。第１のスイッチング素子のオン期間にトランスの１次巻線およびコンデンサにエネルギーを蓄え、第１のスイッチング素子のオフ期間にトランスの２次巻線から出力を得て、第１のスイッチング素子のオン時間を制御することにより出力電力を制御するスイッチング電力電送装置において、第１のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第１の駆動巻線と第２のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第２の駆動巻線とをトランスに備え、さらに、コンデンサと漏れインダクタとトランスの１次巻線のインダクタとの共振により、トランスに設けられた第１の駆動巻線と第２の駆動巻線を経由し、第１のスイッチング素子と該第２のスイッチング素子を交互にオン／オフさせ、第１のスイッチング素子に流れる電流を監視する電流検出手段を備えた第１のスイッチ回路と、第１のスイッチング素子を設定した電流値でターンオフさせる制御回路とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
【作用効果】
第１のスイッチング素子に流れる電流を監視する電流検出手段と、設定した電流値でターンオフする制御回路により、トランスの１次巻線に流れる電流を直接観測しているために、異常な電流が流れても、所定の電流でターンオフするためにスイッチング素子を破壊することなく、安全である。
【００１３】
また、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子に印加される電圧が入力電圧となるため、スイッチング素子として低耐圧の半導体素子を用いることができる。
例えば、一般的なＭＯＳＦＥＴのオン抵抗は、耐圧の約２乗に比例して大きくなるが、低耐圧のスイッチング素子を使用するとオン抵抗が小さく、導通損失を低減することができる。また、一般に低耐圧の方が安価である。
さらにまた、第１のスイッチング素子のオン期間を制御する制御回路と、第１および第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する第１、第２の駆動巻線がトランスに設けられており、トランスの１次巻線とインダクタとコンデンサとが部分的に電流共振することにより、損失及びノイズを低減することができる。
このように、スイッチング素子の損失を低減して、スイッチング電源装置全体の高効率化と小型軽量化および低コスト化を実現することができる。
【００１４】
【実施例】
図２は、本発明の一実施例であるスイッチング電力電送装置を示す回路図である。
構成において、図１に示す従来のスイッチング電源装置と本発明の一実施例のスイッチング電力電送装置において基本的に相違する点は、第１のスイッチ回路に電流検出手段（例えば、第１のスイッチング素子と直列に電流検出用抵抗を接続）を設けた点であり、この電流検出手段と制御回路により、第１のスイッチング素子に所定の電流が流れたところでターンオフするようにした点である。以下、具体的な回路構成について詳述する。
【００１５】
第１のスイッチ回路Ｓ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１、第１のダイオードＤ１、および第１のコンデンサＣ１の並列接続回路に電流検出用抵抗Ｒ２が直列に接続して構成される。第２のスイッチ回路Ｓ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２、第２のダイオードＤ２、および第２のコンデンサＣ２の並列接続回路で構成される。これらの第１、第２のスイッチ回路Ｓ１とＳ２とは直列に接続されており、この直列回路は入力電源Ｅ間に並列に接続されている。
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２とは、この実施例の装置ではＭＯＳＦＥＴを使用している。
【００１６】
トランスＴの１次巻線Ｔ１には、インダクタＬおよびコンデンサＣが直列に接続され、この直列回路の一端が、第１のスイッチ回路Ｓ１と第２のスイッチ回路Ｓ２の接続点に接続され、他端が入力電源Ｅの一端（＋側）に接続されている。
トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３は、１次巻線Ｔ１の電圧に略比例した電圧を発生し制御回路１１に入力される。この制御回路１１は、第１の駆動巻線Ｔ３と第１のスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ＭＯＳＦＥＴのゲート）との間に抵抗Ｒ３が接続されている。そして、第１のスイッチング素子Ｑ１をターンオン／オフさせるための制御回路１１を構成するダイオードＤ３とトランジスタＴｒ１の直列回路がスイッチング素子Ｑ２の制御端子（ベース）に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと電流検出抵抗Ｒ２が入力電源Ｅの一端（−側）と接続し、第１のスイッチング素子Ｑ１と電流検出抵抗Ｒ２の接続点から制御回路１１のトランジスタＴｒ１の制御端子（ベース）に接続されている。
【００１７】
この制御回路１１は、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧により第１のスイッチング素子Ｑ１をオンさせるとともに、第１のスイッチング素子Ｑ１のソース電流が経過時間とともに増加することにより、電流検出回路を形成する抵抗Ｒ２に流れる電流が増加し、設定された所定の電流値に達するとトランジスタＴｒ１がオンする。このことによって、第１のスイッチング素子Ｑ１を強制的にターンオフさせる。
このように、第１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間に流れる電流に対し、電流検出回路を所定の電流値に設定することにより、トランスＴの１次巻線Ｔ１に流れる電流を直接観測している。そのために、異常な電流が流れても設定された所定の電流値でターンオフさせることにより、スイッチング素子を破壊することなく安全である。
【００１８】
さらに、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３には、駆動巻線Ｔ３と入力電源Ｅ（＋側）との間に抵抗Ｒ１が接続されている。この抵抗Ｒ１は電源をオンした時に第１のスイッチ回路Ｓ１に起動電圧を印加するためである。
【００１９】
また、トランスＴには、第２の駆動巻線Ｔ４が設けられており、この第２の駆動巻線Ｔ４に発生した電圧は直列に接続された抵抗Ｒ４を介して第２のスイッチング素子Ｑ２の制御端子（ゲート）に印加される。第２のスイッチング素子Ｑ２は、第１のスイッチング素子Ｑ１が前記電流検出回路の電流増加によりターンオフするとともにオンへと移行する。
【００２０】
トランスＴの２次巻線Ｔ２には、２次巻線Ｔ２と直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。
【００２１】
次に、上記、スイッチング電源装置の動作を説明する。
図３は、図２に示す回路の波形図である。以下、図２および図３を参照して同回路の動作を説明する。
図３において、Ｑ１、Ｑ２は第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフを表す信号、Ｖｄｓ１、Ｖｄｓ２、Ｖｔ２は、コンデンサＣ１、Ｃ２、トランスＴの２次巻線Ｔ２の両端電圧波形信号、ｉｄ１、ｉｄ２、ｉｃ、ｉｓは、スイッチ回路Ｓ１、Ｓ２、コンデンサＣ、整流素子Ｄｓの電流波形信号である。
【００２２】
本回路の起動後のスイッチング動作は、１スイッチング周期Ｔｓにおいて、主に時間ｔ１〜ｔ５の４つの動作状態に分けることができる。
まず、起動時（発振開始時）について説明し、次に各状態における動作を示す。
【００２３】
（起動時）
入力電圧Ｖｉｎが印加されると、抵抗Ｒ１を介して、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３、抵抗Ｒ３の経路を経て第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに電圧が印加される。
この電圧が第１のスイッチング素子Ｑ１のスレッショルド電圧を超えると第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオンし、入力電圧がコンデンサＣとトランスＴ１に印加され、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧が抵抗Ｒ３を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに加わる。これにより、第１のスイッチング素子Ｑ１がオン状態となる。
第１のスイッチング素子Ｑ１がオン状態からの最適な定格条件での１スイッチング周期Ｔｓにおける時間ｔ１〜ｔ５の４つの動作状態は次に示す通りである。
【００２４】
（状態１）ｔ１〜ｔ２
第１のスイッチング素子Ｑ１はオンしており、入力電圧Ｖｉｎからコンデンサ電圧Ｖｃを引いた電圧がトランスＴの１次巻線Ｔ１に印加され、１次巻線電流、すなわち第１のスイッチ回路Ｓ１に流れる電流ｉｄ１が直線的に増加し、トランスＴに励磁エネルギーが蓄えられる。また、この電流によりコンデンサＣは充電され、コンデンサＣに静電エネルギーが蓄えられる。第１のスイッチ回路Ｓ１に流れる電流ｉｄ１が設定された電流値ｐに達すると制御回路１１の働きにより、時間ｔ２で強制的に第１のスイッチング素子Ｑ１をターンオフし、状態２に遷移する。
【００２５】
（状態２）ｔ２〜ｔ３
第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオフすると、トランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬは、コンデンサＣ１およびＣ２と共振し、コンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ２を放電する。
Ｖｄｓ１の立ち上がり、およびＶｄｓ２の立ち下がり部分の曲線は、インダクタＬおよび１次巻線Ｔ１とコンデンサＣ１、Ｃ２との共振による正弦波の一部である。
【００２６】
コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｄｓ２が下降し零電圧となると、ダイオードＤ２が導通する。
駆動巻線Ｔ４に発生した電圧が抵抗Ｒ４を介して、第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子に与えられ、第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオンされる。これにより零電圧スイッチング動作が行われ、状態３に遷移する。
この時、２次側は、整流素子Ｄｓが導通していないため、電流ｉｓは零である。
【００２７】
（状態３）ｔ３〜ｔ４
状態３では、１次側でダイオードＤ２または第２のスイッチング素子Ｑ２が導通し、インダクタＬとコンデンサＣが共振を始める。この期間においてコンデンサＣの充電電荷は放電される。
この時、２次側では整流素子Ｄｓが導通し、トランスＴに蓄えられた励磁エネルギーと、コンデンサＣに蓄えられた静電エネルギーを２次巻線Ｔ２から放出し、整流平滑回路を介して出力される。さらに、整流素子Ｄｓに流れる電流ｉｓは、１次側のインダクタＬとコンデンサＣによる共振電流ｉｄ２に対し、直線的に減少する励磁電流ｉｍを引いた値と相似形となる。このため、零電流から比較的急峻に立ち上がり、電流変化率が零となるピーク点に達した後、零電流に向かって下降する。
トランスＴの励磁電流ｉｍが零となると、整流素子Ｄｓは零電流ターンオフ動作が行われ、２次側電流ｉｓが零となる。
【００２８】
トランスＴの１次側では、コンデンサＣの放電によって励磁電流ｉｍの向きが反転し、状態１とは逆方向にトランスＴを励磁する。
第２の駆動巻線Ｔ４に発生した電圧により抵抗Ｒ４を介して、第２のスイッチング素子Ｑ２が零電流付近でターンオフされ、零電流ターンオフが行われる。
第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオフされると、２次側の整流ダイオードに逆電圧が掛かり、トランスの巻線電圧が反転しはじめる。
第２のスイッチング素子Ｑ２と整流素子Ｄｓがともにオフとなる時間ｔ４で整流素子Ｄｓに逆電圧が掛かり、状態４に移行する。
【００２９】
（状態４）ｔ４〜ｔ５
状態４では、１次側のトランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬは、コンデンサＣ１およびＣ２と共振し、コンデンサＣ１を放電し、コンデンサＣ２を充電する。
【００３０】
コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｄｓ１が下降し零電圧になると、ダイオードＤ１が導通する。
この時、第１の駆動巻線Ｔ３に発生した電圧が抵抗Ｒ３を介して第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに与えられ、時間ｔ５で第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオンされ、零電圧スイッチング動作が行われて状態４が終了する。
【００３１】
１スイッチング周期Ｔｓ当たり、以上のような動作を行って、次のスイッチング周期も同様の動作を行い、以降この動作を繰り返す。
【００３２】
以上の動作によって、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンされている期間にトランスＴの１次巻線Ｔ１に励磁エネルギーが蓄えられるとともに、コンデンサＣに静電エネルギーが蓄えられ、同第１のスイッチング素子Ｑ１がオフすると、これらの励磁エネルギーと静電エネルギーが放出されることになるために、図１に示すような従来のスイッチング電源装置、すなわち第１のスイッチング素子Ｑ１のオン期間に励磁エネルギーのみが蓄えられて、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ期間にこの励磁エネルギーを放出する装置に比較して、電流ピーク値を低減でき、導通損失を低減できる利点がある。
【００３３】
なお、図２に示す本発明の一実施例であるスイッチング電力電送装置においても、従来のスイッチング電源装置と同様に、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は零電圧でターンし、第２のスイッチング素子Ｑ２は零電流付近でターンオフするために、スイッチング損失、スイッチングサージが大幅に低減される。
また、２次側の整流素子Ｄｓは零電流でオンし、且つその電流波形は零電流から比較的急峻に立ち上がり、電流の変化率が零となるピーク点に達した後、再び零電流となってターンオフするために、切替えノイズが少ない。
【００３４】
また、トランスの漏れインダクタＬが回路動作に取り込まれるため、スイッチングサージの発生がなく、また、電圧がクランプされるために低耐圧の半導体素子を利用できる。
また、スイッチング素子に流れる電流および電圧波形の急峻な変化が緩和されるために、スイッチングノイズの発生を低減することができる。
また、１次巻線に印加される電圧が図１に示すようなＲＣＣ (リンギングチョークコンバータ）タイプの電圧のほぼ半分となる。このため、１次巻線の巻数を少なくでき、トランスの耐圧設計も容易となることからトランスの小型化を図ることができる。
【００３５】
図４は、上記、図２に示すスイッチング電力伝送装置に電力伝送を目的とした回路例を示す。
特徴としては、図４に示すように、２次側をトランスＴの２次巻線Ｔ２と並列にコンデンサＣｃを接続したものである。そして、２次巻線Ｔ２と直列に整流素子Ｄｓが接続され、この整流素子Ｄｓとその出力側に接続されているコンデンサＣｏとで整流平滑回路を構成している。なお、１次側回路は図２と同じである。
これは、無接点で電力伝送等を行なう場合、漏れ磁束の多いトランス、あるいは、１次側トランスと２次側トランスを分離して、電磁誘導を利用する電力伝送においては、トランスの２次側の巻線とコンデンサを共振させることにより、より多くの電力を伝送することができる。
【００３６】
図５は、上記、図３に示すスイッチング電力電送装置に出力電圧の安定化を目的とした回路例である。
図５に示すように、検出回路１４は、分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０の接続点がシャントレギュレータＩＣ１の入力端子に接続される。このシャントレギュレータＩＣ１は直列にフォトダイオードＰｄと接続されている。
シャントレギュレータＩＣ１は、基準電圧と入力端子の電圧が一定になるようにカソード−アノード間の電流を制御し、この電流の変化は、フォトダイオードＰｄにより光の強弱に変換され、トランスＴの第１の駆動巻線Ｔ３に接続されているフォトトランジスタＰｃに入光する。
【００３７】
この回路は、フォトダイオードＰｄに流れる電流の強弱によってフォトトランジスタＰｃを介して制御回路の設定電流を制御し、結果として第１のスイッチング素子Ｑ１の電流値の制御を行う。
すなわち、出力電圧が高くなってフォトダイオードＰｄの電流が大きくなろうとすると、第１のスイッチング素子Ｑ１の設定電流値が小さくなり、出力電圧を下げようとし、反対に、出力電圧が低くなってフォトダイオードＰｄに流れる電流が小さくなろうとすると、第１のスイッチング素子Ｑ１の設定電流値が大きくなって出力電圧を上げようとする。
この動作によって、出力電圧の安定化が図られる。
【００３８】
以上、本発明のスイッチング電力電送装置の実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。例えば、電流検出手段を抵抗Ｒ２で構成したがカレントトランスに置き換えてもよい。また、２次側を同期整流としてもよい。また、制御回路１１をＩＣで構成してもよい。さらにまた、第１のスイッチング素子Ｑ１および第２のスイッチング素子Ｑ２はＭＯＳＦＥＴで構成したが、これをトランジスタ等の他の半導体素子で構成することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電力電送装置によれば、以下の効果を奏することができる。
トランスに第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を駆動するための駆動巻線をそれぞれ備え、第１のスイッチ回路に電流検出回路を設け、その検出電流を制御回路に加えて、設定された電流値により第１のスイッチング素子をターンオフさせ、両スイッチング素子が交互にオン／オフさせる自励発振回路を構成することにより部品点数の削減を図り、小型軽量化を図ることができる。さらに、２次側を共振動作させることにより、ノイズを低減するとともに、スイッチング損失の大幅な低減を図ることができる。また、第１の、第２のスイッチング素子に印加される電圧は入力電圧となるために、低耐圧の半導体素子で構成することができ、スイッチング電力電送装置の高効率化および小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスイッチング電源装置の概略構成図
【図２】本発明の一実施形態であるスイッチング電力電送装置
【図３】同スイッチング電力電送装置の波形図
【図４】本発明の他の実施例であるスイッチング電力電送装置
【図５】本発明の他の実施例であるスイッチング電力電送装置
【符号の説明】
Ｓ１ 第１のスイッチ回路
Ｓ２ 第２のスイッチ回路
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
１１ 制御回路
Ｔ トランス
Ｔ１ １次巻線
Ｔ２ ２次巻線
Ｔ３ 第１の駆動巻線
Ｔ４ 第２の駆動巻線
Ｌ インダクタ
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃｏ、Ｃｃ コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄｓ ダイオード
Ｒ２ 電流検出抵抗
Claims (3)
- 第１のスイッチ回路と、第２のスイッチ回路の直列回路が入力電源に接続され、漏れインダクタを有するトランスの１次巻線とコンデンサとの直列回路の一端が該第１のスイッチ回路と該第２のスイッチ回路の接続点に接続され、他端が入力電源に接続され、該トランスの２次巻線に整流素子を含む整流平滑回路が接続され、
該第１のスイッチ回路を、第１のスイッチング素子、第１のダイオード、および第１のコンデンサの並列接続回路で構成し、
該第２のスイッチ回路を、第２のスイッチング素子、第２のダイオード、および第２のコンデンサの並列接続回路で構成し、
該第１のスイッチング素子のオン期間に該トランスの１次巻線および該コンデンサにエネルギーを蓄え、該第１のスイッチング素子のオフ期間に該トランスの２次巻線から出力を得て、該第１のスイッチング素子のオン時間を制御することにより出力電力を制御するスイッチング電力電送装置において、
該第１のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第１の駆動巻線と該第２のスイッチング素子をオンさせる１次巻線電圧に略比例した電圧を発生する第２の駆動巻線とを該トランスに備え、
該コンデンサと該漏れインダクタと該トランスの１次巻線のインダクタとの共振により、該第１の駆動巻線と該第２の駆動巻線を経由し、該第１のスイッチング素子と該第２のスイッチング素子を交互にオン／オフさせ、
該第１のスイッチング素子に流れる電流を監視する電流検出手段を備えた該第１のスイッチ回路と、該第１のスイッチング素子をターンオフさせる制御回路とを設けたことを特徴とするスイッチング電力電送装置。 - 前記トランスの２次巻線に並列にコンデンサを設け、共振動作をさせることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電力電送装置。
- 前記制御回路は電流の比較値を外部の信号により変化させたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のスイッチング電力電送装置。
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