JP3774023B2 - 電源の高調波負荷が低減されたスイッチング電源部 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電整流器の出力側が、充電コンデンサと、絶縁変圧器の一次巻線及びスイッチングトランジスタからなる直列回路とに接続され、充電コンデンサはチョーク及び第１のダイオードからなる直列回路を介して一次巻線のタップに接続され、一次巻線の端部が蓄積コンデンサに接続され、かつ減結合素子を介して充電コンデンサに接続され、蓄積コンデンサは充電コンデンサに比べて容量が大きく、蓄積コンデンサおよび充電コンデンサは減結合素子を介して分離可能である、電源の高調波負荷が低減されたスイッチング電源部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスイッチング電源部は西ドイツＯＳ４４３１１２０によって公知である。このスイッチング電源部は比較的単純な回路によってかなりの程度効果的にいわゆる力率を向上させることができる。すなわち、電源から取り出される高調波を減少させることができる。
【０００３】
スイッチングトランジスタが阻止された瞬間に、チョークによって、電流を閉じたことにより高い電圧インパルスが誘導される。この電圧インパルスは絶縁変圧器の一次巻線を介してスイッチングトランジスタのコレクタへ達する。この不所望の電圧インパルスは、絶縁変圧器の結合によっても減少しない。なぜなら、チョークが絶縁変圧器から分離されたコア上に配置されており、そのため絶縁変圧器によって結合されないからである。この高い電圧インパルスは、一方ではスイッチングトランジスタを危険にさらし、もう一方では不所望の干渉放射を起こす。必要な場合には、この電圧インパルスのために、比較的高い耐電性を有する高価なスイッチングトランジスタを使用しなければならない。しかし干渉放射の問題はこの場合にも残ってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、単純な回路手段を有する前述のスイッチング電源部をさらに発展させて、電圧インパルスの振幅と、ひいてはこの電圧インパルスに起因する干渉放射とを減少させ、スイッチングトランジスタに対して耐電性が高められたトランジスタを必要としないようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、チョークと第１のダイオードとの接続点が第２のダイオードを介して定電圧の点へ接続されており、スイッチングトランジスタの電圧負荷、すなわちチョークにおいて誘導されたインパルスによってスイッチングトランジスタが阻止された瞬間に発生する負荷が低減されるように構成して解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の有利な別の実施形態は下位請求項に記載されている。
【０００７】
本発明による手段によって、スイッチングトランジスタの電圧負荷、すなわちチョークにおいて誘導されたインパルスによってスイッチングトランジスタが阻止された瞬間に発生する負荷は、かなり減少される。スイッチングトランジスタはこの場合もはや危険にさらされず、耐電性が高められたトランジスタを使用する必要もない。しかも回路の力率向上への作用、すなわち電源の高調波負荷減少への作用は、本発明による手段によって損なわれない。この回路手段はまた比較的単純であり、安価で市販のダイオードしか必要とせず、特別のダイオードは必要ない。
【０００８】
有利には、第２のダイオードは絶縁変圧器の一次巻線の端部に接続されている。この端部は充電コンデンサに接続されている。この場合、電圧インパルスは前述の接続点において一次巻線の端部における直流電圧にまで制限され、この直流電圧の値はトランジスタに対して危険なものではない。ここでは有利に、一次巻線の端部が、充電コンデンサに比べて容量の大きな蓄積コンデンサに接続されており、かつ減結合素子を介して充電コンデンサに接続されている。減結合素子はここでは有利にダイオードによって形成される。
【０００９】
第２のダイオードを定電圧の任意の点にも接続することができる。電圧はこの場合に、次のことを満たせる大きさでなければならない。すなわち、ダイオードが回路の残りの効率に、特にスイッチングトランジスタが導通しているフェーズのときに影響を与えず、しかもダイオードが充分に低い値への制限を起こすような大きさである。
【００１０】
【実施例】
本発明を以下に図１に即して説明する。
【００１１】
ここでは、ただ１つの図１が本発明による解決をともなう前述の公知の回路を示している。
【００１２】
図１はスイッチング電源部の構成を示している。配電電圧がＵＮ、配電整流器がＢＲ、電流制限抵抗器がＲ１、充電コンデンサがＣＮ、一次巻線Ｗ１及び二次巻線Ｗ２を有する絶縁変圧器がＴｒ、スイッチングトランジスタがＴ１、ダイオードがＤ１で示されている。このダイオードは動作電圧Ｕ２をフィルタコンデンサＣ１において負荷Ｒ２及び二次側から給電される制御回路Ｓに対して形成する。この制御回路ＳはスイッチングトランジスタＴ１を動作電圧Ｕ２の安定のために制御する。充電コンデンサＣＮ及び蓄積コンデンサＣＳは減結合素子ＤＮによって互いに分離されている。また、充電コンデンサＣＮと一次巻線Ｗ１のタップＡとの間にチョークＬＨ及びダイオードＤＨからなる直列回路が挿入されている。
【００１３】
充電コンデンサＣＮにおける電圧は、相応の小さな充電コンデンサＣＮによる脈動の正弦電圧である。この正弦電圧はしかしＵＮのゼロ点通過の領域においてゼロまで低下せず、そこでも一定の値を有する。充電コンデンサＣＮに比べて容量の大きい蓄積コンデンサＣＳにおける電圧ＵＢは、ろ波された直流電圧であり、この直流電圧は半周期のあいだ実際には低下しない。ダイオードＤＮはＣＳに対する第１の充電路を形成する。この充電路はしかし不所望の高調波成分を有する電流を形成する。ＬＨ及びＤＨからなる直列回路は、今度はＣＳに対する第２の充電路を形成する。ＬＨの値及びタップＡの位置を選択することによって、ＵＮの最大値の領域において付加的な充電電流がＣＳへ流れる。この充電電流はＤＮを流れる充電電流よりも長い持続時間とより小さい振幅とを有する。そのため電源から取り出される電流は格段に小さな高調波成分しか有さず、理想の正弦形により近似する。ここで説明された回路においては、スイッチングトランジスタＴ１が阻止された瞬間に、チョークＬＨによって点Ｄにプラスの電圧インパルスＰが形成される。この電圧インパルスはスイッチングトランジスタＴ１を危険にさらし、不所望の干渉放射を起こす。
【００１４】
加えて今度は点ＤがダイオードＤＥを介して点Ｂ、すなわち蓄積コンデンサＣＳと接続されている。これにより、ダイオードＤＥの０.７ボルト程度のわずかな順方向電圧をのぞいて、電圧インパルスＰは点Ｄにおいて、点Ｂにおける電圧の値を上回ることができない。これはすなわち、電圧インパルスＰが点Ｄにおいて、電圧ＵＢの点Ｂにおける値にまで制限されることを意味する。この電圧ＵＢはしかもトランジスタＴ１に対して危険なものではなく、また許容できないほど高い干渉放射も形成しない。
【００１５】
ダイオードＤＥは点Ｄと定電圧の別の点との間にも接続することができる。この定電圧はほぼ電圧ＵＢのオーダーに存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイッチング電源部の概略図である。
【符号の説明】
Ｓ 制御回路

Claims (3)

1. 配電整流器（ＢＲ）の出力側が、充電コンデンサ（ＣＮ）と、絶縁変圧器（Ｔｒ）の一次巻線（Ｗ１）及びスイッチングトランジスタ（Ｔ１）からなる直列回路とに接続され、
   前記充電コンデンサ（ＣＮ）はチョーク（ＬＨ）及び第１のダイオード（ＤＨ）からなる直列回路を介して一次巻線（Ｗ１）のタップ（Ａ）に接続され、
   一次巻線（Ｗ１）の端部（Ｂ）が蓄積コンデンサ（ＣＳ）に接続され、かつ減結合素子（ＤＮ）を介して充電コンデンサ（ＣＮ）に接続され、蓄積コンデンサ（ＣＳ）は充電コンデンサ（ＣＮ）に比べて容量が大きく、蓄積コンデンサ（ＣＳ）および充電コンデンサ（ＣＮ）は減結合素子を介して分離可能である、
   電源の高調波負荷が低減されたスイッチング電源部において、
   チョーク（ＬＨ）と第１のダイオード（ＤＨ）との接続点（Ｄ）が第２のダイオード（ＤＥ）を介して定電圧の点（Ｂ）へ接続されており、
   スイッチングトランジスタ（Ｔ１）の電圧負荷、すなわちチョーク（ＬＨ）において誘導されたインパルスによってスイッチングトランジスタが阻止された瞬間に発生する負荷が低減される
   ことを特徴とするスイッチング電源部。
2. 第２のダイオード（ＤＥ）が一次巻線（Ｗ１）の端部に接続され、該端部が充電コンデンサ（ＣＮ）に接続されている、請求項１記載の回路。
3. 減結合素子が第３のダイオード（ＤＮ）によって形成されている、請求項２記載の回路。

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