JP4699245B2 - Switching power supply - Google Patents

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本発明は、いわゆるAC−DCコンバータや、DC―DCコンバータなどとして好適に実施され、直流安定電圧を出力するスイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply device that is suitably implemented as a so-called AC-DC converter, DC-DC converter, or the like and that outputs a DC stable voltage.

図13は、従来のリンギングチョークコンバータ(RCC方式)のスイッチング電源装置100を示している。   FIG. 13 shows a switching power supply device 100 of a conventional ringing choke converter (RCC method).

スイッチング電源装置100は、図示のように、ヒューズF1、入力交流電圧のノイズ除去を行うアクロス・ザ・ラインコンデンサC1(以下、ラインコンデンサC1とする)、コモンモード・チョークコイルL1(以下、ラインフィルタL1とする)と、ラインコンデンサC1、ラインフィルタL1にてノイズ除去された上記交流電圧を整流平滑して直流電圧に変換するブリッジダイオードBD1、平滑コンデンサC4と、1次巻線N1、2次巻線N2、制御巻線N3を備えたトランスT1と、トランスT1の1次巻線N1に下流側で直列に接続され、上記直流電圧をオン・オフすることで高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子Q1と、トランスT1の2次巻線N2に接続された2次側整流平滑回路8と、2次側整流平滑回路8の出力電圧が一定となるように、主スイッチング素子Q1のオン・オフを制御する主制御回路6とを備えている。   As shown in the figure, the switching power supply 100 includes a fuse F1, an across-the-line capacitor C1 (hereinafter referred to as a line capacitor C1) for removing noise from an input AC voltage, a common mode choke coil L1 (hereinafter referred to as a line filter). L1), a line capacitor C1, a bridge diode BD1 that rectifies and smoothes the AC voltage from which noise has been removed by the line filter L1 and converts it to a DC voltage, a smoothing capacitor C4, a primary winding N1, and a secondary winding. A transformer T1 having a line N2 and a control winding N3, and a main switching element connected in series downstream to the primary winding N1 of the transformer T1 and converting the DC voltage into a high-frequency AC voltage by turning on and off the DC voltage Q1, a secondary side rectifying / smoothing circuit 8 connected to the secondary winding N2 of the transformer T1, and a secondary side rectifying / smoothing circuit 8 As the force voltage is constant, and a main control circuit 6 that controls the on and off of the main switching element Q1.

なお、抵抗R2、R3、R5は、主スイッチング素子Q1の起動抵抗であり、主スイッチング素子Q1は、ここでは、nチャンネル型のMOSFETを使用しているが、他のスイッチング素子でもよい。以下、主スイッチング素子Q1をMOSFETQ1と記載する。また、トランスT1の各巻線の極性関係については、図中のトランスT1の各巻線に付記されている黒丸により示されている。1次巻線N1においては電流下流側端子に黒丸が付されており、2次巻線N2においては電流上流側端子に黒丸が付されており、制御巻線N3においては、ダイオードブリッジDB1の直流側帰線に接続されているほうの端子に黒丸が付されている。詳細には、電源が投入されると、各巻線には、上記黒丸から上記黒丸が記載されていないほうへ向かって誘導起電力が発生する。MOSFETQ1がオフすると、各巻線には、上述の逆向き、ずなわち、上記黒丸が記載されていないほうから上記黒丸のほうへ向かって誘導起電力が発生する。   The resistors R2, R3, and R5 are starting resistors of the main switching element Q1, and the main switching element Q1 uses an n-channel MOSFET here, but may be other switching elements. Hereinafter, the main switching element Q1 is referred to as MOSFET Q1. Further, the polarity relationship of each winding of the transformer T1 is indicated by black circles attached to each winding of the transformer T1 in the drawing. The primary winding N1 has a black circle on the current downstream side terminal, the secondary winding N2 has a black circle on the current upstream side terminal, and the control winding N3 has a direct current of the diode bridge DB1. A black circle is attached to the terminal connected to the side return. Specifically, when power is turned on, an induced electromotive force is generated in each winding from the black circle to the direction where the black circle is not described. When the MOSFET Q1 is turned off, an induced electromotive force is generated in each winding in the reverse direction, that is, from the direction where the black circle is not described toward the black circle.

以後、1次巻線N1の黒丸が付されていないほうの端子を「1次巻線N1の一端」、1次巻線N1の黒丸が付されているほうの端子を「1次巻線N1の他端」、2次巻線N2の黒丸が付されているほうの端子を「2次巻線N2の一端」、2次巻線N2の黒丸が付されていないほうの端子を「2次巻線N2の他端」、制御巻線N3の黒丸が付されていないほうの端子を「制御巻線N3の一端」、制御巻線N3の黒丸が付されているほうの端子を「制御巻線N3の他端」と称する。   Hereinafter, the terminal of the primary winding N1 that is not marked with a black circle is referred to as “one end of the primary winding N1,” and the terminal of the primary winding N1 that is marked with a black circle is referred to as “primary winding N1. The other end of the secondary winding N2 is marked with the black circle terminal “secondary winding N2 one end” and the secondary winding N2 with the black circle not marked “secondary” The other end of the winding N2 ”, the terminal without the black circle of the control winding N3 is“ one end of the control winding N3 ”, and the terminal with the black circle of the control winding N3 is“ control winding ” This is referred to as the other end of the line N3.

主制御回路6は、抵抗R1、バイアス抵抗R4、コンデンサC3、C5、フォトカプラPC1(フォトトランジスタ)、制御トランジスタQ2(NPN型)により構成されている。バイアス抵抗R4およびコンデンサC5は、トランスT1の制御巻線N3の一端とMOSFETQ1のゲートとの間に直列に接続され、コンデンサC5とMOSFETQ1のゲートとの接続点にフォトカプラPC1(フォトトランジスタのコレクタ)が接続され、フォトカプラPC1(フォトトランジスタのエミッタ)は、制御トランジスタQ2のベースに接続されている。   The main control circuit 6 includes a resistor R1, a bias resistor R4, capacitors C3 and C5, a photocoupler PC1 (phototransistor), and a control transistor Q2 (NPN type). The bias resistor R4 and the capacitor C5 are connected in series between one end of the control winding N3 of the transformer T1 and the gate of the MOSFET Q1, and the photocoupler PC1 (the collector of the phototransistor) is connected to the connection point between the capacitor C5 and the gate of the MOSFET Q1. And the photocoupler PC1 (the emitter of the phototransistor) is connected to the base of the control transistor Q2.

また、トランスT1の制御巻線N3の一端とバイアス抵抗R4との接続点には、抵抗R1の一端が接続され、抵抗R1の他端は、コンデンサC3を介して、トランスT1の制御巻線N3の他端に接続されている。さらに、抵抗R1の他端とコンデンサC3の一端との接続点には、制御トランジスタQ2のベースが接続され、制御トランジスタQ2のコレクタは、MOSFETQ1のゲートと起動抵抗R5の一端との接続点に接続され、制御トランジスタQ2のエミッタは、トランスT1の制御巻線N3の他端と起動抵抗R5の他端との接続点に接続されている。   Further, one end of the resistor R1 is connected to a connection point between one end of the control winding N3 of the transformer T1 and the bias resistor R4, and the other end of the resistor R1 is connected to the control winding N3 of the transformer T1 via the capacitor C3. Is connected to the other end. Further, the base of the control transistor Q2 is connected to the connection point between the other end of the resistor R1 and one end of the capacitor C3, and the collector of the control transistor Q2 is connected to the connection point between the gate of the MOSFET Q1 and one end of the starting resistor R5. The emitter of the control transistor Q2 is connected to a connection point between the other end of the control winding N3 of the transformer T1 and the other end of the starting resistor R5.

2次側整流平滑回路8は、トランスT1の2次巻線N2の一端に直列に接続されたダイオードD1と、トランスT1の2次巻線N2に並列に接続された平滑コンデンサC2および電圧検出回路7とにより構成されている。   The secondary side rectifying and smoothing circuit 8 includes a diode D1 connected in series to one end of the secondary winding N2 of the transformer T1, a smoothing capacitor C2 connected in parallel to the secondary winding N2 of the transformer T1, and a voltage detection circuit. 7.

次に、スイッチング電源装置100の動作を説明する。   Next, the operation of the switching power supply apparatus 100 will be described.

スイッチング電源装置100に電源が投入されると、入力された交流電圧は、ノイズフィルタF1、ラインコンデンサC1、およびラインフィルタL1を介してノイズ除去され、その後、ブリッジダイオードBD1および平滑コンデンサC4を介して整流平滑され直流電圧に変換される。平滑コンデンサC4の上記直流電圧が上昇することにより主電源電圧が上昇し、起動抵抗R2、R3とR5とでの分圧値が、MOSFETQ1の動作電圧以上になると、MOSFETQ1がオンし、トランスT1の1次巻線N1に励磁エネルギが蓄積される。   When the switching power supply device 100 is turned on, the input AC voltage is denoised through the noise filter F1, the line capacitor C1, and the line filter L1, and then passed through the bridge diode BD1 and the smoothing capacitor C4. Rectified and smoothed and converted to a DC voltage. When the DC voltage of the smoothing capacitor C4 rises, the main power supply voltage rises. When the divided voltage value at the starting resistors R2, R3, and R5 becomes equal to or higher than the operating voltage of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned on, and the transformer T1 Excitation energy is accumulated in the primary winding N1.

それと同時に、トランスT1の制御巻線N3には、トランスT1の1次巻線N1と同一方向の電圧V1が誘起され、その誘起電流は、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられ、これによってMOSFETQ1はオン状態を維持する。   At the same time, a voltage V1 in the same direction as the primary winding N1 of the transformer T1 is induced in the control winding N3 of the transformer T1, and the induced current is given to the gate of the MOSFET Q1 via the bias resistor R4 and the capacitor C5. As a result, the MOSFET Q1 is kept on.

次に、トランスT1の制御巻線N3に誘起された上記誘起電流は、フォトカプラPC1のフォトトランジスタを介してコンデンサC3に充電され、充電された電圧が制御トランジスタQ2の動作電圧以上になると、制御トランジスタQ2がオンする。これにより、MOSFETQ1のゲート電位が低下し、MOSFETQ1はオフとなる。このとき、トランスT1の制御巻線N3には、MOSFETQ1のオン時に誘起されていた電圧V1とは逆向きの電圧V3が誘起されるため、抵抗R1を介して、コンデンサC3の電荷が引き抜かれ、MOSFETQ1の次のオン動作のための準備が行われる。   Next, the induced current induced in the control winding N3 of the transformer T1 is charged in the capacitor C3 via the phototransistor of the photocoupler PC1, and when the charged voltage becomes equal to or higher than the operating voltage of the control transistor Q2, the control is performed. Transistor Q2 is turned on. As a result, the gate potential of the MOSFET Q1 is lowered and the MOSFET Q1 is turned off. At this time, since the voltage V3 opposite to the voltage V1 induced when the MOSFET Q1 is turned on is induced in the control winding N3 of the transformer T1, the charge of the capacitor C3 is extracted through the resistor R1, Preparation for the next ON operation of MOSFET Q1 is performed.

また、MOSFETQ1がオフすると、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギが、トランスT1の2次巻線N2へ供給され、ダイオードD1、平滑コンデンサC2を介して電圧検出回路7で出力電圧が検出される。該出力電圧は、図示しないフォトカプラPC1(発光素子)から主制御回路6のフォトカプラPC1(フォトトランジスタ)へ伝達され、MOSFETQ1のオン・オフが制御される。   When the MOSFET Q1 is turned off, the excitation energy stored in the primary winding N1 of the transformer T1 is supplied to the secondary winding N2 of the transformer T1, and the voltage detection circuit 7 is connected via the diode D1 and the smoothing capacitor C2. The output voltage is detected. The output voltage is transmitted from a photocoupler PC1 (light emitting element) (not shown) to the photocoupler PC1 (phototransistor) of the main control circuit 6, and the on / off of the MOSFET Q1 is controlled.

その後、上記励磁エネルギの放出が終了すると、トランスT1の1次巻線N1に発生する寄生容量と、トランスT1の1次巻線N1のインダクタとの間で共振が起こり、リンギング電圧が発生する。該リンギング電圧はトランスT1の制御巻線N3にも伝達され、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられ、MOSFETQ1は再びオンとなる。以上の動作を繰り返すことにより、MOSFETQ1がオン・オフする。   Thereafter, when the excitation energy is released, resonance occurs between the parasitic capacitance generated in the primary winding N1 of the transformer T1 and the inductor of the primary winding N1 of the transformer T1, and a ringing voltage is generated. The ringing voltage is also transmitted to the control winding N3 of the transformer T1, and is supplied to the gate of the MOSFET Q1 through the bias resistor R4 and the capacitor C5, so that the MOSFET Q1 is turned on again. By repeating the above operation, MOSFET Q1 is turned on / off.

以上の様なスイッチング電源装置100のスイッチング周波数fは、下記の(1)式で示され、下記のそれぞれの値が一定であれば、スイッチング周波数fは一定となる。   The switching frequency f of the switching power supply device 100 as described above is expressed by the following equation (1). If each of the following values is constant, the switching frequency f is constant.

f=(Vi−Vds)/8LpVoIo (1)
Vi:トランスT1の入力電圧
Vds:MOSFETQ1のドレイン―ソース間電圧
Lp:トランスT1の一次巻線N1のインダクタンス
Vo:出力電圧
Io:出力電流
特開平6−189545号公報(1994年7月8日公開)
f = (Vi−Vds) 2 / 8LpVoIo (1)
Vi: input voltage of transformer T1 Vds: drain-source voltage of MOSFET Q1 Lp: inductance of primary winding N1 of transformer T1 Vo: output voltage Io: output current
JP-A-6-189545 (published July 8, 1994)

ところで、上記従来の構成では、出力電流Ioが大きくなると、スイッチング周波数fが低下し、その結果、ノイズ性能や効率の低下等の問題が生じていた。これは、スイッチング周波数fが上記それぞれのパラメータによって決定されるためであった。   By the way, in the above conventional configuration, when the output current Io increases, the switching frequency f decreases, and as a result, problems such as noise performance and efficiency decrease occur. This is because the switching frequency f is determined by the respective parameters.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力負荷の変化によらず、スイッチング周波数fを高くするように任意に制御することができるスイッチング電源装置を実現することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a switching power supply apparatus that can be arbitrarily controlled to increase the switching frequency f regardless of changes in the output load. That is.

本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、上記オフ期間設定手段は、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えており、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記トランスの制御巻線に現れる、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて変動する電圧を整流平滑するダイオードおよびコンデンサと、上記ダイオードおよび上記コンデンサにより整流平滑された電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、上記ツェナダイオードのオンによりオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するフォトカプラとを備えていることを特徴としている。In order to solve the above-described problems, a switching power supply according to the present invention is connected to a transformer including a primary winding, a secondary winding, and a control winding, and to the primary winding of the transformer. In an RCC type switching power supply device having a main switching element that converts it to a high-frequency AC voltage by turning it on and off, a voltage that appears at the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is off is A potential raising means for raising the potential at a predetermined location with a time constant is provided, and before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the predetermined location is determined according to the time constant by the potential raising means. Off-period setting means for controlling the off-period of the main switching element by turning on at the timing when the potential is reached The off period setting means includes time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the output load of the switching power supply device, and according to the magnitude of the output load of the switching power supply apparatus. The time constant changing means for changing the time constant includes a diode that rectifies and smoothes a voltage that varies in accordance with the magnitude of the output load of the switching power supply, which appears in the control winding of the transformer when the main switching element is turned off, and A capacitor, a Zener diode that turns on / off according to the level of the diode and the voltage rectified and smoothed by the capacitor, and a circuit that turns on when the Zener diode is turned on to determine the time constant are added. By changing the circuit configuration that determines the time constant, the photo camera changes the time constant. It is characterized in that it comprises and La.

本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、上記電位上昇手段は、上記所定箇所が上記時定数により上記所定電位に達するまでの期間を周期的に変動させることでオフ期間を変調するオフ期間変調手段を備えており、上記オフ期間変調手段は、入力ラインの電圧を分圧する抵抗を備え、上記抵抗から供給される周期的に量が変化する電荷を上記電位上昇手段が処理する電荷の一部として上記電位上昇手段に供給することにより、上記オフ期間を変調することを特徴としている。In order to solve the above-described problems, a switching power supply according to the present invention is connected to a transformer including a primary winding, a secondary winding, and a control winding, and to the primary winding of the transformer. In an RCC type switching power supply device having a main switching element that converts it to a high-frequency AC voltage by turning it on and off, a voltage that appears at the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is off is A potential raising means for raising the potential at a predetermined location with a time constant is provided, and before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the predetermined location is determined according to the time constant by the potential raising means. Off-period setting means for controlling the off-period of the main switching element by turning on at the timing when the potential is reached The potential raising means includes off period modulation means for modulating the off period by periodically varying the period until the predetermined location reaches the predetermined potential by the time constant, and the off period modulation The means includes a resistor that divides the voltage of the input line, and supplies the electric potential increasing means with a part of the electric charge that the electric potential increasing means processes as a part of the charge that the electric potential increasing means processes. The OFF period is modulated.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えていることを特徴としている。 Switching power supply device according to the reference of the present invention, in order to solve the above problems, a primary winding, a transformer with a secondary winding, and control winding is connected to the primary winding of the transformer, DC In an RCC type switching power supply device including a main switching element that converts a voltage to a high-frequency AC voltage by turning the voltage on and off, a voltage that appears at a high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off is used. And a potential raising means for raising the potential at a predetermined place with a certain time constant, and before turning on the main switching element in the off state by ringing, the potential raising means causes the predetermined place according to the time constant. OFF period setting means for controlling the OFF period of the main switching element by turning ON at the timing when becomes a predetermined potential It is characterized in that it comprises.

従来のRCC方式のスイッチング電源装置の主スイッチング素子は、オン状態からオフ状態となり、その後再びオンするとき、リンギングによりオンする。   The main switching element of the conventional RCC switching power supply device changes from the on state to the off state, and then turns on by ringing when it is turned on again.

そこで、本発明に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上記電位上昇手段により、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、従来のようにリンギングによりオンさせる前に、オンさせる。これにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御、すなわち、上記リンギングで決定するオフ期間より短くすることができる。その結果、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を高くすることができる。   Therefore, the off period setting means of the switching power supply according to the present invention turns on the main switching element in the off state before turning on by ringing as in the prior art by the potential raising means. Thereby, the off period of the main switching element can be controlled, that is, shorter than the off period determined by the ringing. As a result, the switching frequency of the switching power supply device can be increased.

また、上記時定数を所望の値にすることで、上記主スイッチング素子のオフ期間を任意に短くすることができる。その結果、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を任意に高くすることができる。これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、出力負荷の変化によらず、上記スイッチング周波数を高くするように任意に制御することができるという効果を奏する。   Further, by setting the time constant to a desired value, the off period of the main switching element can be arbitrarily shortened. As a result, the switching frequency of the switching power supply device can be arbitrarily increased. Thereby, the switching power supply according to the present invention has an effect that it can be arbitrarily controlled so as to increase the switching frequency regardless of a change in output load.

ところで、本発明の課題を解決するために、従来では、トランスに補助巻線(追加の巻線)を設けている(特許文献1参照)。ところが、この場合、上記トランスのピンの使用数が増加するため、上記トランスのピン配置の自由度を低下させてしまう。しかしながら、本発明に係るスイッチング電源装置では、上記オフ期間設定手段により本発明の課題を解決するため、上記のような余分な巻線の追加が必要なく、これに伴い、トランスのピン配置の自由度を低下させることがないという効果も奏する。   Incidentally, in order to solve the problems of the present invention, conventionally, an auxiliary winding (additional winding) is provided in the transformer (see Patent Document 1). However, in this case, since the number of pins used in the transformer is increased, the degree of freedom in the pin arrangement of the transformer is reduced. However, in the switching power supply device according to the present invention, the above-described off period setting means solves the problems of the present invention, so that it is not necessary to add an extra winding as described above, and accordingly, the pin arrangement of the transformer is free. There is also an effect that the degree is not lowered.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置は、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧を用い、第1の所定箇所の電位を上昇させるとともに、第2の所定箇所を所定電位より低い電位にし、上記主スイッチング素子のオフ時に、上記第1の所定箇所の電位を用い、ある時定数で上記第2の所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記第2の所定箇所が上記所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えていることを特徴としている。 Switching power supply according to the reference of the present invention, the primary winding, the transformer comprising a secondary winding, and control winding is connected to the primary winding of the transformer by turning on and off the DC voltage In an RCC type switching power supply device having a main switching element for converting to a high-frequency AC voltage, the voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on is used to raise the potential at the first predetermined location. In addition, the second predetermined portion is set to a potential lower than the predetermined potential, and the potential at the second predetermined portion is increased with a certain time constant by using the potential at the first predetermined portion when the main switching element is turned off. Before turning on the main switching element in the off state by the ringing by the potential raising means according to the time constant. The second predetermined portion is by turning on at the timing at which a said predetermined potential is characterized by comprising an off-period setting means for controlling the off period of the main switching element.

最初に記載したスイッチング電源装置のオフ期間設定手段は、上述のように、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用いて、本発明の課題を解決している。しかしながら、本発明の課題を解決する手段が、上記構成に限られるわけではない。このスイッチング電源装置のオフ期間設定手段では、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧を用いて、本発明の課題を解決している。   As described above, the off period setting means of the switching power supply device described first solves the problem of the present invention by using the voltage that appears at the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is off. Yes. However, the means for solving the problems of the present invention is not limited to the above configuration. The off period setting means of the switching power supply apparatus solves the problem of the present invention by using a voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on.

詳細には、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧により、上記第1の所定箇所の電位を上昇させる。しかし、該上記第2の所定箇所の電位を所定電位まで上昇させて上記主スイッチング素子をオンさせるため、上記主スイッチング素子のオン時に、予め上記第2の所定箇所の電位を上記所定電位より低い電位にしておく。   Specifically, the potential at the first predetermined location is raised by the voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on. However, since the main switching element is turned on by raising the potential at the second predetermined position to a predetermined potential, the potential at the second predetermined position is previously lower than the predetermined potential when the main switching element is turned on. Keep potential.

次に、上記主スイッチング素子のオフ時に、上記第1の所定箇所の電位を用い、ある時定数で上記第2の所定箇所の電位を上記所定電位まで上昇させ、この電位により、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段と同様に、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンする前に、オンさせる。この結果、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段と同様の効果を奏することができる。   Next, when the main switching element is turned off, the potential at the first predetermined location is used, and the potential at the second predetermined location is raised to the predetermined potential with a certain time constant. Similar to the off period setting means of the switching power supply device, the main switching element in the off state is turned on before being turned on by ringing. As a result, an effect similar to that of the off period setting means of the switching power supply device described first can be obtained.

なお、上記主スイッチング素子のオフ時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧は、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧とは逆の極性である。従って、これを利用すれば、上記主スイッチング素子のオフ時に上記第1の所定箇所の電位を用いて上記第2の所定箇所の電位を上昇させるという、上記主スイッチング素子のオン時とは異なる動作を行わせることができる。   The voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned off has the opposite polarity to the voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on. Therefore, if this is utilized, an operation different from when the main switching element is turned on, the potential at the second predetermined place is raised using the potential at the first predetermined place when the main switching element is turned off. Can be performed.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上記の構成に加えて、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えていることが好ましい。 The off-period setting means of the switching power supply according to the reference of the present invention includes, in addition to the above configuration, time constant changing means for changing the time constant according to the output load of the switching power supply. Preferably it is.

最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上述のように、上記時定数を所定の値にすることで、上記主スイッチング素子のオフ期間を、従来の上記リンギングで決定するオフ期間より、任意に短くすることができる。   The off-period setting means of the switching power supply device described first is configured to determine the off-period of the main switching element by the conventional ringing by setting the time constant to a predetermined value as described above. Therefore, it can be arbitrarily shortened.

そこで、上記時定数変更手段により、上記出力負荷が大きい場合に、上記主スイッチング素子のオフ期間を、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間よりさらに短くするように上記時定数を変更することで、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数をさらに高くすることができる。一方、上記出力負荷が小さい場合には、上記時定数を変更しない、すなわち、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間とすることで、上記出力負荷が大きい場合に比べて上記スイッチング周波数を低くすることができる。   Therefore, when the output load is large, the time constant changing means makes the off period of the main switching element shorter than the off period determined by the off period setting means of the switching power supply device described first. By changing the time constant, the switching frequency of the switching power supply device can be further increased. On the other hand, when the output load is small, the time constant is not changed, that is, when the output load is large by setting the off period determined by the off period setting means of the switching power supply device described first. In comparison, the switching frequency can be lowered.

このように、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段に上記時定数変更手段を設けることで、上記出力負荷の大きさに応じて、上記スイッチング周波数を高くするように任意に制御することができ、その結果、上記出力負荷の変化によらず、高い効率を得ることができるという効果を奏する。   In this way, by providing the time constant changing means in the off period setting means of the switching power supply device described first, it is arbitrarily controlled to increase the switching frequency according to the size of the output load. As a result, there is an effect that high efficiency can be obtained regardless of the change in the output load.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置の上記電位上昇手段は、上記の構成に加えて、上記所定箇所が上記時定数により上記所定電位に達するまでの期間を周期的に変動させることでオフ期間を変調するオフ期間変調手段を備えていることが好ましい。 In addition to the above-described configuration, the potential raising unit of the switching power supply according to the reference of the present invention can change the off period by periodically varying the period until the predetermined part reaches the predetermined potential by the time constant. It is preferable to provide an off period modulation means for modulating.

上記の構成によれば、上記電位上昇手段は、上記所定箇所が上記時定数により上記所定電位に達するまでの期間を周期的に変動させることでオフ期間を変調するオフ期間変調手段を備えている。上記オフ期間変調手段手段により、上記主スイッチング素子のオフ期間を変調することができるため、これに伴い、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を変調させることができる。これにより、上記スイッチング周波数の高調波に依存するノイズのエネルギが、特定の周波数に集中することを防止することができ、この結果、上記スイッチング電源装置のフィルタ構成を最小限にすることができるという効果を奏する。   According to the above configuration, the potential increasing unit includes the off period modulation unit that modulates the off period by periodically changing a period until the predetermined portion reaches the predetermined potential by the time constant. . Since the off period of the main switching element can be modulated by the off period modulation means, the switching frequency of the switching power supply device can be modulated accordingly. Thereby, it is possible to prevent the energy of noise depending on the harmonics of the switching frequency from being concentrated on a specific frequency, and as a result, the filter configuration of the switching power supply device can be minimized. There is an effect.

ところで、全世界に対応した電源装置の定格入力電圧はAC100V〜AC240Vというワイドレンジに対応する必要がある。ところが、従来のRCC方式のスイッチング電源装置では、上記のようなワイドレンジ入力の場合、スイッチング周波数が広範囲に変動し、その結果、特にノイズ性能が悪化してしまう。   By the way, the rated input voltage of the power supply apparatus corresponding to the whole world needs to respond | correspond to the wide range of AC100V-AC240V. However, in the conventional RCC switching power supply, in the case of the wide range input as described above, the switching frequency fluctuates over a wide range, and as a result, noise performance is particularly deteriorated.

そこで、本発明に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上記の構成に加えて、上記スイッチング電源装置の入力電圧の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えていることが好ましい。   Therefore, in addition to the above configuration, the off period setting unit of the switching power supply according to the present invention includes a time constant changing unit that changes the time constant according to the magnitude of the input voltage of the switching power supply. Preferably it is.

最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上述のように、上記時定数を所定の値にすることで、上記主スイッチング素子のオフ期間を、従来の上記リンギングで決定するオフ期間より、任意に短くすることができる。   The off-period setting means of the switching power supply device described first is configured to determine the off-period of the main switching element by the conventional ringing by setting the time constant to a predetermined value as described above. Therefore, it can be arbitrarily shortened.

そこで、上記時定数変更手段により、上記入力電圧が小さい場合に、上記時定数を変更しない、すなわち、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間とすることで、上記スイッチング周波数を高くすることができる。一方、上記入力電圧が大きい場合には、上記主スイッチング素子のオフ期間を、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間より長くするように上記時定数を変更することで、上記スイッチング周波数を低くすることができる。   Therefore, by the time constant changing means, when the input voltage is small, the time constant is not changed, that is, by setting the off period determined by the off period setting means of the switching power supply device described first, The switching frequency can be increased. On the other hand, when the input voltage is large, the time constant is changed so that the off period of the main switching element is longer than the off period determined by the off period setting means of the switching power supply device described first. Thus, the switching frequency can be lowered.

このように、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段に上記時定数変更手段を設けることで、上記入力電圧の大きさに応じて、上記スイッチング周波数を任意に制御することができ、その結果、上記のようなワイドレンジ入力の場合でも上記スイッチング周波数が変動することを防ぐことができ、ワイドレンジ入力に対応した電源装置を得ることができるという効果を奏する。   In this way, by providing the time constant changing means in the off period setting means of the switching power supply device described first, the switching frequency can be arbitrarily controlled according to the magnitude of the input voltage, As a result, it is possible to prevent the switching frequency from fluctuating even in the case of the wide range input as described above, and it is possible to obtain a power supply device corresponding to the wide range input.

本発明に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を分圧する抵抗と、上記抵抗による分圧点から供給される電荷を上記時定数で蓄積することにより、上記所定箇所である自身の高電位側端子の電位を上昇させるコンデンサと、上記所定箇所が上記所定電位に達したときオンして、上記主スイッチング素子をオンさせるように動作するトランジスタとを備えており、上記電位上昇手段は、上記抵抗および上記コンデンサを含む回路により構成されていることが好ましい。   The off period setting means of the switching power supply according to the present invention is supplied from a resistor that divides a voltage appearing at a high-potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off, and a voltage dividing point by the resistor. By accumulating charge with the time constant, a capacitor that raises the potential of its own high potential side terminal, which is the predetermined location, and the main switching element are turned on when the predetermined location reaches the predetermined potential. It is preferable that the potential raising means is constituted by a circuit including the resistor and the capacitor.

上記オフ期間設定手段は、上記のように構成されることで、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、オンさせる。これにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御、すなわち、上記リンギングで決定するオフ期間より短くすることができる。その結果、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を高くすることができる。   The off-period setting means is configured as described above, and uses the voltage appearing on the high-potential side terminal of the main switching element when the main switching element is off to ring the main switching element in the off state. Turn it on before turning it on. Thereby, the off period of the main switching element can be controlled, that is, shorter than the off period determined by the ringing. As a result, the switching frequency of the switching power supply device can be increased.

また、上記回路の構成を変更することで、上記時定数を所望の値にすることができる。この結果、上記主スイッチング素子のオフ期間を任意に短くすることができ、これに伴い、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を任意に高くすることができる。これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、出力負荷の変化によらず、上記スイッチング周波数を高くするように任意に制御することができるという効果を奏する。また、余分な巻線の追加が必要ないため、トランスのピン配置の自由度を低下させることがないという効果も奏する。   Further, the time constant can be set to a desired value by changing the configuration of the circuit. As a result, the off period of the main switching element can be arbitrarily shortened, and accordingly, the switching frequency of the switching power supply device can be arbitrarily increased. Thereby, the switching power supply according to the present invention has an effect that it can be arbitrarily controlled so as to increase the switching frequency regardless of a change in output load. Further, since there is no need to add an extra winding, there is an effect that the degree of freedom of the pin arrangement of the transformer is not lowered.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段は、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧を整流するダイオードと、上記ダイオードにより整流された電圧による電荷を蓄積することにより、上記第1の所定箇所である自身の高電位側端子の電位を上昇させる第1のコンデンサと、上記ダイオードにより整流された電圧によりオンし、上記第2の箇所に供給される上記電荷を放出することにより、上記第2の所定箇所を上記所定電位より低い電位にするトランジスタと、上記主スイッチング素子のオフ時に、上記第1のコンデンサの電圧による電荷を上記時定数で蓄積することにより、上記第2の所定箇所である自身の高電位側端子の電位を上記所定電位に上昇させる上記第2のコンデンサとを備え、上記電位上昇手段は、上記ダイオードと上記第1のコンデンサと上記トランジスタと上記第2のコンデンサとを含む回路により構成されていることが好ましい。 The off period setting means of the switching power supply according to the present invention includes a diode for rectifying a voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on, and an electric charge by the voltage rectified by the diode By doing so, the first capacitor that increases the potential of its own high potential side terminal, which is the first predetermined location, and the voltage rectified by the diode are turned on and supplied to the second location. By discharging the electric charge, the electric charge due to the voltage of the first capacitor is accumulated with the time constant when the main switching element is turned off and the transistor that makes the second predetermined portion lower than the predetermined electric potential. The second capacitor for raising the potential of its own high potential side terminal, which is the second predetermined location, to the predetermined potential. With the door, the potential rise means is preferably composed of a circuit including the aforementioned diode and the first capacitor and the transistor and the second capacitor.

上記オフ期間設定手段は、上記のように構成されることで、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの制御巻線に現れる電圧を用い、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、オンさせる。これにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御、すなわち、上記リンギングで決定するオフ期間より短くすることができる。その結果、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を高くすることができる。   The off period setting means is configured as described above, and uses the voltage appearing in the control winding of the transformer when the main switching element is turned on to turn on the main switching element in the off state by ringing. Turn it on before. Thereby, the off period of the main switching element can be controlled, that is, shorter than the off period determined by the ringing. As a result, the switching frequency of the switching power supply device can be increased.

また、上記回路の構成を変更することで、上記時定数を所望の値にすることができる。この結果、上記主スイッチング素子のオフ期間を任意に短くすることができ、これに伴い、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を任意に高くすることができる。これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、出力負荷の変化によらず、上記スイッチング周波数を高くするように任意に制御することができるという効果を奏する。また、余分な巻線の追加が必要ないため、トランスのピン配置の自由度を低下させることがないという効果も奏する。   Further, the time constant can be set to a desired value by changing the configuration of the circuit. As a result, the off period of the main switching element can be arbitrarily shortened, and accordingly, the switching frequency of the switching power supply device can be arbitrarily increased. Thereby, the switching power supply according to the present invention has an effect that it can be arbitrarily controlled so as to increase the switching frequency regardless of a change in output load. Further, since there is no need to add an extra winding, there is an effect that the degree of freedom of the pin arrangement of the transformer is not lowered.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置の上記時定数変更手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記トランスの制御巻線に現れる、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて変動する電圧を整流平滑するダイオードおよびコンデンサと、上記ダイオードおよび上記コンデンサにより整流平滑された電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、上記ツェナダイオードのオンによりオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するフォトカプラとを備えていることが好ましい。 The time constant changing unit of the switching power supply according to the reference of the present invention is configured to change a voltage that appears in the control winding of the transformer when the main switching element is turned off and varies according to the output load of the switching power supply. A diode and capacitor for rectifying and smoothing, a Zener diode that turns on and off according to the level of the voltage rectified and smoothed by the diode and the capacitor, and a circuit that turns on when the Zener diode is turned on and determines the time constant are newly added. It is preferable to provide a photocoupler that changes the circuit configuration for determining the time constant and changes the time constant by adding a simple element.

上記時定数変更手段は、上記のように構成されることで、上記出力負荷が大きい場合に、上記主スイッチング素子のオフ期間を、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間よりさらに短くすることができ、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数をさらに高くすることができる。一方、上記出力負荷が小さい場合には、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間とすることができ、上記出力負荷が大きい場合に比べて上記スイッチング周波数を低くすることができる。   The time constant changing means is configured as described above, so that when the output load is large, the off period of the main switching element is determined by the off period setting means of the switching power supply device described first. It can be made shorter than the off period, and the switching frequency of the switching power supply device can be further increased. On the other hand, when the output load is small, the off-period determined by the off-period setting means of the switching power supply device described at the beginning can be set, and the switching frequency is made lower than when the output load is large. be able to.

このように、上記時定数変更手段は、上記のように構成されることで、上記出力負荷の大きさに応じて、上記スイッチング周波数を高くするように任意に制御することができ、その結果、上記出力負荷の変化によらず、高い効率を得ることができるという効果を奏する。   Thus, the time constant changing means can be arbitrarily controlled to increase the switching frequency according to the size of the output load by being configured as described above. There is an effect that high efficiency can be obtained regardless of the change in the output load.

本発明の参考に係るスイッチング電源装置の上記オフ期間変調手段は、入力ラインの電圧を分圧する抵抗を備え、上記抵抗から供給される周期的に量が変化する電荷を上記電位上昇手段が処理する電荷の一部として上記電位上昇手段に供給することにより、上記オフ期間を変調することが好ましい。 The off-period modulation means of the switching power supply according to the reference of the present invention includes a resistor that divides the voltage of the input line, and the potential raising means processes the charge supplied from the resistor, the amount of which changes periodically. It is preferable to modulate the off period by supplying the electric potential increasing means as a part of the electric charge.

上記オフ期間変調手段は、上記のように構成されることで、上記主スイッチング素子のオフ期間を変調することができ、これに伴い、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を変調させることができる。これにより、上記スイッチング周波数の高調波に依存するノイズのエネルギが、特定の周波数に集中することを防止することができ、この結果、上記スイッチング電源装置のフィルタ構成を最小限にすることができるという効果を奏する。   The off-period modulation means can be configured as described above to modulate the off-period of the main switching element, and accordingly, the switching frequency of the switching power supply device can be modulated. Thereby, it is possible to prevent the energy of noise depending on the harmonics of the switching frequency from being concentrated on a specific frequency, and as a result, the filter configuration of the switching power supply device can be minimized. There is an effect.

本発明に係るスイッチング電源装置の上記スイッチング電源装置の入力電圧の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段は、上記入力電圧の整流後電圧を平滑する平滑コンデンサの電圧を分圧する抵抗と、上記抵抗に直列に接続され、上記平滑コンデンサの電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、上記ツェナダイオードのオンにより上記抵抗の分圧点から供給される電圧でオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するトランジスタとを備えていることが好ましい。 The time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the input voltage of the switching power supply of the switching power supply according to the present invention divides the voltage of the smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage of the input voltage. A resistor, a Zener diode connected in series to the resistor, and turned on / off according to the voltage level of the smoothing capacitor, and turned on by a voltage supplied from a voltage dividing point of the resistor by turning on the Zener diode; It is preferable to include a transistor that changes the circuit configuration for determining the time constant by adding a new element to the circuit for determining the time constant to change the time constant.

上記時定数変更手段は、上記のように構成されることで、上記入力電圧が小さい場合に、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間とすることができ、上記スイッチング周波数を高くすることができる。一方、上記入力電圧が大きい場合には、上記主スイッチング素子のオフ期間を、最初に記載したスイッチング電源装置の上記オフ期間設定手段により決定するオフ期間より長くすることができ、上記スイッチング周波数を低くすることができる。   The time constant changing means is configured as described above, so that when the input voltage is small, the time constant changing means can be an off period determined by the off period setting means of the switching power supply device described first. The switching frequency can be increased. On the other hand, when the input voltage is large, the off-period of the main switching element can be made longer than the off-period determined by the off-period setting means of the switching power supply device described first, and the switching frequency can be lowered. can do.

このように、上記時定数変更手段は、上記のように構成されることで、上記入力電圧の大きさに応じて、上記スイッチング周波数を任意に制御することができ、その結果、上記のようなワイドレンジ入力の場合でも上記スイッチング周波数が変動することを防ぐことができ、ワイドレンジ入力に対応した電源装置を得ることができるという効果を奏する。   As described above, the time constant changing means is configured as described above, so that the switching frequency can be arbitrarily controlled according to the magnitude of the input voltage. Even in the case of wide range input, it is possible to prevent the switching frequency from fluctuating, and it is possible to obtain a power supply device that supports wide range input.

本発明に係るスイッチング電源装置は、以上のように、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、上記オフ期間設定手段は、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えており、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記トランスの制御巻線に現れる、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて変動する電圧を整流平滑するダイオードおよびコンデンサと、上記ダイオードおよび上記コンデンサにより整流平滑された電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、上記ツェナダイオードのオンによりオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するフォトカプラとを備えている。As described above, the switching power supply according to the present invention is connected to the transformer including the primary winding, the secondary winding, and the control winding, and the primary winding of the transformer, and turns on / off the DC voltage. In the RCC type switching power supply device having a main switching element for converting to a high-frequency AC voltage by using the voltage that appears at the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off, with a certain time constant A potential raising means for raising the potential at a predetermined location is provided, and before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the predetermined location becomes a predetermined potential according to the time constant by the potential raising means. The off-period setting means for controlling the off-period of the main switching element by being turned on at a predetermined timing, The period setting means includes time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the output load of the switching power supply device, and the time constant according to the magnitude of the output load of the switching power supply device. A time constant changing means for changing the diode, a capacitor for rectifying and smoothing a voltage that appears in the control winding of the transformer when the main switching element is turned off and fluctuates according to the magnitude of the output load of the switching power supply device, A zener diode that is turned on / off according to the level of the voltage rectified and smoothed by the diode and the capacitor, and a new element is added to the circuit that determines the time constant by turning on the zener diode. And a photocoupler for changing the time constant and changing the time constant. There.

本発明に係るスイッチング電源装置は、以上のように、1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、上記電位上昇手段は、上記所定箇所が上記時定数により上記所定電位に達するまでの期間を周期的に変動させることでオフ期間を変調するオフ期間変調手段を備えており、上記オフ期間変調手段は、入力ラインの電圧を分圧する抵抗を備え、上記抵抗から供給される周期的に量が変化する電荷を上記電位上昇手段が処理する電荷の一部として上記電位上昇手段に供給することにより、上記オフ期間を変調する。As described above, the switching power supply according to the present invention is connected to the transformer including the primary winding, the secondary winding, and the control winding, and the primary winding of the transformer, and turns on / off the DC voltage. In the RCC type switching power supply device having a main switching element for converting to a high-frequency AC voltage by using the voltage that appears at the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off, with a certain time constant A potential raising means for raising the potential at a predetermined location is provided, and before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the predetermined location becomes a predetermined potential according to the time constant by the potential raising means. The off-period setting means for controlling the off-period of the main switching element by being turned on at a predetermined timing, The level raising means includes an off period modulation means for modulating the off period by periodically changing a period until the predetermined location reaches the predetermined potential by the time constant, and the off period modulation means includes: A resistor for dividing the voltage of the input line is provided, and the off-off current is supplied to the potential raising means as a part of the charge to be processed by the potential raising means by periodically supplying the charge supplied from the resistor to the potential raising means. Modulate the duration.

本発明に係るスイッチング電源装置は、オフ状態にある主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前にオンさせる電位上昇手段により、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えているため、出力負荷の変化によらず、上記スイッチング電源装置のスイッチング周波数を高くするように任意に制御することができるという効果を奏する。   Since the switching power supply according to the present invention includes the off period setting means for controlling the off period of the main switching element by the potential increasing means for turning on the main switching element in the off state before turning it on by ringing. There is an effect that it is possible to arbitrarily control the switching power supply device so as to increase the switching frequency regardless of the change in the output load.

〔実施の形態1〕
本発明の参考形態としての一実施形態について図に基づいて説明すると以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment as a reference mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係るスイッチング電源装置11の回路構成を示している。なお、スイッチング電源装置11は、上記従来技術で示したスイッチング電源装置100に、スイッチング電源装置100が備えるMOSFETQ1(主スイッチング素子)のオフ期間を制御するオフ期間設定回路1(オフ期間設定手段)を付加したものである。よって、ここでは、オフ期間設定回路1について説明する。また、下記に示す図において、図13に示したスイッチング電源装置100と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとする。   FIG. 1 shows a circuit configuration of a switching power supply device 11 according to the present embodiment. The switching power supply device 11 includes an off period setting circuit 1 (off period setting means) that controls the off period of the MOSFET Q1 (main switching element) included in the switching power supply device 100 in addition to the switching power supply device 100 described in the above prior art. It is added. Therefore, here, the off-period setting circuit 1 will be described. Moreover, in the figure shown below, the member which attached | subjected the code | symbol same as the switching power supply device 100 shown in FIG. 13 shall have the same function unless it demonstrates especially.

オフ期間設定回路1は、MOSFETQ1のオフ時にMOSFETQ1のドレイン(高電位側端子)に発生するドレイン電圧を使用して、MOSFETQ1のオフ期間を制御するものである。なお、上記従来技術でも述べたように、MOSFETQ1は主スイッチング素子の一例であるため、他のスイッチング素子でもよい。   The off period setting circuit 1 controls the off period of the MOSFET Q1 using the drain voltage generated at the drain (high potential side terminal) of the MOSFET Q1 when the MOSFET Q1 is off. As described in the above prior art, MOSFET Q1 is an example of a main switching element, and may be another switching element.

始めに、オフ期間設定回路1の構成を示す。   First, the configuration of the off period setting circuit 1 will be described.

オフ期間設定回路1は、ダイオードD2、D3、D4、コンデンサC6〜C9、トランジスタQ3(PNP型)、Q4(NPN型)、および抵抗R6〜R13により構成されている。なお、ダイオードD2、コンデンサC6、C7、および抵抗R6〜R9、抵抗R12により電位上昇手段が構成されている。   The off period setting circuit 1 includes diodes D2, D3, and D4, capacitors C6 to C9, transistors Q3 (PNP type) and Q4 (NPN type), and resistors R6 to R13. The diode D2, the capacitors C6 and C7, the resistors R6 to R9, and the resistor R12 constitute potential increasing means.

抵抗R6の一端は、MOSFETQ1のドレインとトランスT1の1次巻線N1の他端との接続点に接続され、抵抗R6の他端は、抵抗R7を介して、抵抗R8の一端と直列に接続されている。抵抗R6、R7と、抵抗R8との分圧点には、コンデンサC6の一端が接続され、さらに、ダイオードD2のアノード側が接続されている。   One end of the resistor R6 is connected to a connection point between the drain of the MOSFET Q1 and the other end of the primary winding N1 of the transformer T1, and the other end of the resistor R6 is connected in series with one end of the resistor R8 via the resistor R7. Has been. One end of a capacitor C6 is connected to the voltage dividing point of the resistors R6 and R7 and the resistor R8, and further, the anode side of the diode D2 is connected.

ダイオードD2のカソード側には、抵抗R9の一端が接続され、抵抗R9の他端にはトランジスタQ4のベースが接続され、トランジスタQ4のベースには、さらに、抵抗R12、およびコンデンサC7の一端が接続されている。また、ブリッジダイオードBD1の直流側帰線に、MOSFETQ1のソース、Q4のエミッタ、R12の他端、C7の他端、C6の他端、および抵抗R8の他端が接続されている。   One end of the resistor R9 is connected to the cathode side of the diode D2, the base of the transistor Q4 is connected to the other end of the resistor R9, and the resistor R12 and one end of the capacitor C7 are further connected to the base of the transistor Q4. Has been. Further, the source of MOSFET Q1, the emitter of Q4, the other end of R12, the other end of C7, the other end of C6, and the other end of resistor R8 are connected to the DC side return of bridge diode BD1.

また、トランジスタQ4のコレクタには、抵抗R11を介して、トランジスタQ3のベースが接続され、トランジスタQ3のエミッタには、ダイオードD4を介してトランスT1の制御巻線N3の一端が接続され、同様に、コンデンサC8を介して、トランスT1の制御巻線N3の他端が接続されている。   Further, the base of the transistor Q3 is connected to the collector of the transistor Q4 via the resistor R11, and one end of the control winding N3 of the transformer T1 is connected to the emitter of the transistor Q3 via the diode D4. The other end of the control winding N3 of the transformer T1 is connected via the capacitor C8.

さらに、トランジスタQ3のコレクタには、コンデンサC9、ダイオードD3を介して、MOSFETQ1のゲートが接続されている。なお、トランジスタQ3のエミッタとベースとは、抵抗R10によって接続され、コンデンサC9と並列に抵抗R13が接続されている。   Furthermore, the gate of MOSFET Q1 is connected to the collector of transistor Q3 via capacitor C9 and diode D3. The emitter and base of the transistor Q3 are connected by a resistor R10, and a resistor R13 is connected in parallel with the capacitor C9.

次に、オフ期間設定回路1の動作を示す。   Next, the operation of the off period setting circuit 1 will be described.

まず、スイッチング電源装置11に電源が投入されると、入力された交流電圧は、ヒューズF1を介してラインコンデンサC1、およびラインフィルタL1でノイズ除去され、その後、ブリッジダイオードBD1および平滑コンデンサC4を介して整流平滑され直流電圧に変換される。平滑コンデンサC4の上記直流電圧が上昇することにより主電源電圧が上昇し、起動抵抗R2、R3とR5とでの分圧値が、MOSFETQ1の動作電圧以上になると、MOSFETQ1がオンし、トランスT1の1次巻線N1に励磁エネルギが蓄積される。   First, when the switching power supply 11 is turned on, the input AC voltage is noise-removed by the line capacitor C1 and the line filter L1 through the fuse F1, and then passed through the bridge diode BD1 and the smoothing capacitor C4. Is rectified and smoothed and converted to a DC voltage. When the DC voltage of the smoothing capacitor C4 rises, the main power supply voltage rises. When the divided voltage value at the starting resistors R2, R3, and R5 becomes equal to or higher than the operating voltage of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned on, and the transformer T1 Excitation energy is accumulated in the primary winding N1.

それと同時に、トランスT1の制御巻線N3には、トランスT1の1次巻線N1と同一方向の電圧V1が誘起され、その誘起電流は、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられ、これによってMOSFETQ1はオン状態を維持する。また、上記誘起電流は、オフ期間設定回路1のコンデンサC8に、ダイオードD4を介して流れ、電荷が蓄積される。   At the same time, a voltage V1 in the same direction as the primary winding N1 of the transformer T1 is induced in the control winding N3 of the transformer T1, and the induced current is given to the gate of the MOSFET Q1 via the bias resistor R4 and the capacitor C5. As a result, the MOSFET Q1 is kept on. The induced current flows through the capacitor D8 of the off period setting circuit 1 via the diode D4, and charges are accumulated.

さらに、上記誘起電流は、フォトカプラPC1のフォトトランジスタを介してコンデンサC3に充電され、充電された電圧が制御トランジスタQ2の動作電圧以上になると、制御トランジスタQ2がオンする。これにより、MOSFETQ1のゲート電位が低下し、MOSFETQ1はオフとなる。   Further, the induced current is charged into the capacitor C3 via the phototransistor of the photocoupler PC1, and when the charged voltage becomes equal to or higher than the operating voltage of the control transistor Q2, the control transistor Q2 is turned on. As a result, the gate potential of the MOSFET Q1 is lowered and the MOSFET Q1 is turned off.

このとき、MOSFETQ1のドレインには、平滑コンデンサC4の上記直流電圧と同等の高いドレイン電圧が発生し、トランスT1の制御巻線N3には、MOSFETQ1のオン時に誘起されていた電圧V1とは逆向きの電圧V3が誘起される。該電圧V3が誘起されることにより抵抗R1を介して電流が流れ、コンデンサC3の電荷が引き抜かれ、MOSFETQ1の次のオン動作のための準備が行われる。   At this time, a high drain voltage equivalent to the DC voltage of the smoothing capacitor C4 is generated at the drain of the MOSFET Q1, and the control winding N3 of the transformer T1 has a reverse direction to the voltage V1 induced when the MOSFET Q1 is turned on. Voltage V3 is induced. When the voltage V3 is induced, a current flows through the resistor R1, the charge of the capacitor C3 is extracted, and preparation for the next ON operation of the MOSFET Q1 is performed.

MOSFETQ1がオフすると、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギがトランスT1の2次巻線N2へ供給され、これ以降従来技術で示したように動作が行われるが、それと同時に、オフ期間設定回路1の動作も行われる。   When the MOSFET Q1 is turned off, the excitation energy stored in the primary winding N1 of the transformer T1 is supplied to the secondary winding N2 of the transformer T1, and thereafter, the operation is performed as shown in the prior art. At the same time, the operation of the off period setting circuit 1 is also performed.

オフ期間設定回路1は、まず、抵抗R6により上記ドレイン電圧をプローブし、抵抗R6およびR7の抵抗値の和と、抵抗R8の抵抗値との比により、上記ドレイン電圧を分圧する。抵抗R6およびR7を経由した電荷は、コンデンサC6に蓄積される。コンデンサC6の電流は、ダイオードD2、抵抗R9を介してコンデンサC7、抵抗R12に流れ、トランジスタQ4のベース(所定箇所)に印加される。トランジスタQ4のベース電位が、トランジスタQ4の動作電圧(所定電位)以上になると、トランジスタQ4がオンする。トランジスタQ4がオンすることにより、トランジスタQ3のベース電位が低下し、トランジスタQ3がオンする。なお、トランジスタQ4のベース電位は、抵抗R6〜R9、R12の各抵抗値、コンデンサC6、C7の容量、およびダイオードD2の電流定格で決定される時定数により上昇する。   The off period setting circuit 1 first probes the drain voltage by the resistor R6, and divides the drain voltage by the ratio of the sum of the resistance values of the resistors R6 and R7 and the resistance value of the resistor R8. The electric charges that have passed through the resistors R6 and R7 are accumulated in the capacitor C6. The current of the capacitor C6 flows through the diode D2 and the resistor R9 to the capacitor C7 and the resistor R12, and is applied to the base (predetermined location) of the transistor Q4. When the base potential of the transistor Q4 becomes equal to or higher than the operating voltage (predetermined potential) of the transistor Q4, the transistor Q4 is turned on. When the transistor Q4 is turned on, the base potential of the transistor Q3 is lowered and the transistor Q3 is turned on. Note that the base potential of the transistor Q4 rises due to the time constants determined by the resistance values of the resistors R6 to R9 and R12, the capacities of the capacitors C6 and C7, and the current rating of the diode D2.

トランジスタQ3がオンすると、コンデンサC8から電流が、トランジスタQ3、コンデンサC9、ダイオードD3を介して起動抵抗R2、R3、R5に与えられ、その電圧がMOSFETQ1のゲートに与えられ、MOSFETQ1の動作電圧以上になると、MOSFETQ1をオンさせる。すなわち、MOSFETQ1のオフ期間が終了する。なお、コンデンサC9に蓄積された電荷は、抵抗R13により放出される。   When the transistor Q3 is turned on, a current from the capacitor C8 is applied to the starting resistors R2, R3, and R5 via the transistor Q3, the capacitor C9, and the diode D3, and the voltage is applied to the gate of the MOSFET Q1, exceeding the operating voltage of the MOSFET Q1. Then, the MOSFET Q1 is turned on. That is, the off period of MOSFET Q1 ends. The electric charge accumulated in the capacitor C9 is released by the resistor R13.

MOSFETQ1のオフ期間が終了するのは、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギの2次側への放出が終了し、トランスT1の1次巻線N1に発生する寄生容量と、トランスT1の1次巻線N1のインダクタとの間で発生したリンギング電圧がトランスT1の制御巻線N3に伝達され、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられる前である。   The off period of the MOSFET Q1 ends when the discharge of the excitation energy accumulated in the primary winding N1 of the transformer T1 to the secondary side ends and the parasitic capacitance generated in the primary winding N1 of the transformer T1. And the ringing voltage generated between the inductor of the primary winding N1 of the transformer T1 is transmitted to the control winding N3 of the transformer T1 and is applied to the gate of the MOSFET Q1 via the bias resistor R4 and the capacitor C5. .

すなわち、オフ期間設定回路1は、MOSFETQ1が従来のように上記リンギング電圧でオンする前に、MOSFETQ1のオフ時にMOSFETQ1のドレインに発生するドレイン電圧を用いて、MOSFETQ1をオンさせることで、MOSFETQ1のオフ期間を短くすることができる。   That is, the off period setting circuit 1 turns off the MOSFET Q1 by turning on the MOSFET Q1 using the drain voltage generated at the drain of the MOSFET Q1 when the MOSFET Q1 is turned off before the MOSFET Q1 is turned on with the ringing voltage as in the prior art. The period can be shortened.

また、オフ期間設定回路1は、抵抗R6〜R9、R12の各抵抗値、コンデンサC6、C7の容量、およびダイオードD2の電流定格を変化させることにより、上記時定数を変化させることで、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができる。その結果、出力負荷VR1の変化によらず、スイッチング周波数f2を高くするように任意に制御することができる。   Further, the off-period setting circuit 1 changes the time constant by changing the resistance values of the resistors R6 to R9 and R12, the capacitances of the capacitors C6 and C7, and the current rating of the diode D2, thereby changing the MOSFET Q1. The off period can be arbitrarily shortened. As a result, it is possible to arbitrarily control the switching frequency f2 to be high regardless of the change in the output load VR1.

なお、MOSFETQ1がオンした後は、上記ドレイン電圧はほぼ0となる。従って、コンデンサC6およびC7に蓄積された電荷は、抵抗R12およびR8を介して放出される。これにより、MOSFETQ1のオン期間に、オフ期間設定回路1は初期の状態になり、次回の動作に備えられる。   Note that after the MOSFET Q1 is turned on, the drain voltage becomes almost zero. Therefore, the electric charges accumulated in the capacitors C6 and C7 are discharged through the resistors R12 and R8. Thus, the off period setting circuit 1 is in an initial state during the on period of the MOSFET Q1, and is prepared for the next operation.

以上、オフ期間設定回路1の動作について説明した。次に、オフ期間設定回路1が奏する効果について、図2〜図6を用いて詳細に説明する。   The operation of the off period setting circuit 1 has been described above. Next, the effect produced by the off period setting circuit 1 will be described in detail with reference to FIGS.

図2は、従来のスイッチング電源装置100が備えるMOSFETQ1のドレイン電圧およびドレイン電流A1を示している。また、図3は、スイッチング電源装置11が備えるMOSFETQ1の上記ドレイン電圧およびドレイン電流A2を示している。   FIG. 2 shows the drain voltage and drain current A1 of MOSFET Q1 provided in the conventional switching power supply apparatus 100. FIG. 3 shows the drain voltage and drain current A2 of the MOSFET Q1 included in the switching power supply device 11.

図示より、スイッチング電源装置11のMOSFETQ1のオフ期間は、スイッチング電源装置100のMOSFETQ1のオフ期間より短くなっていることがわかる。すなわち、オフ期間設定回路1が、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができることを示している。   From the figure, it can be seen that the off-period of the MOSFET Q1 of the switching power supply 11 is shorter than the off-period of the MOSFET Q1 of the switching power supply 100. That is, the off period setting circuit 1 can arbitrarily shorten the off period of the MOSFET Q1.

また、図示より、スイッチング電源装置100のドレイン電流A1が三角波であり、電流ピーク値が大きいことがわかる。これにより、スイッチング電源装置100は、自身の構成部品の発熱を余儀なくされていた。しかしながら、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2は台形波であり、電流ピーク値が小さいことがわかる。このスイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値を詳細に示したものが図4である。   Moreover, it turns out that the drain current A1 of the switching power supply apparatus 100 is a triangular wave, and the current peak value is large from the figure. As a result, the switching power supply apparatus 100 has been forced to generate heat from its components. However, it can be seen that the drain current A2 of the switching power supply device 11 is a trapezoidal wave and the current peak value is small. FIG. 4 shows the peak value of the drain current A2 of the switching power supply device 11 in detail.

図4は、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値の出力電流依存性を示している。なお、図中の太線は、図2で示したスイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値を示しており、図中の一点鎖線は、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値を示している。   FIG. 4 shows the output current dependence of the peak value of the drain current A2 of the switching power supply 11. The thick line in the figure indicates the peak value of the drain current A1 of the switching power supply apparatus 100 shown in FIG. 2, and the alternate long and short dash line in the figure indicates the peak value of the drain current A2 of the switching power supply apparatus 11. Yes.

図示より、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値は、おおよそ出力電流が3A以上になると、スイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値より小さくなっていることがわかり、これにより、オフ期間設定回路1の動作が有効であることわかる。また、スイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値は、出力電流に対して線形に増加を続けるが、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値は、出力電流が4A以上になると、その増加が抑えられていることがわかる。   From the figure, it can be seen that the peak value of the drain current A2 of the switching power supply device 11 is smaller than the peak value of the drain current A1 of the switching power supply device 100 when the output current is approximately 3 A or more. It can be seen that the operation of the setting circuit 1 is effective. Further, the peak value of the drain current A1 of the switching power supply device 100 continues to increase linearly with respect to the output current, but the peak value of the drain current A2 of the switching power supply device 11 increases when the output current becomes 4A or more. It can be seen that is suppressed.

以上のように、スイッチング電源装置11は、出力電流の変化によらず、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるオフ期間設定回路1を備えているため、図2および図4に示したように、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値を、スイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値に比べて小さくすることができる。その結果、自身の構成部品の発熱を抑制することができる。また、電流連続モードでの駆動が可能となるため、トランスT1のサイズ、MOSFETQ1の電流定格、およびダイオードD1の電流定格など、より小さいものを採用することができ、大幅なコストダウンを見込める。   As described above, the switching power supply device 11 includes the off-period setting circuit 1 that can arbitrarily shorten the off-period of the MOSFET Q1 regardless of the change in the output current. As described above, the peak value of the drain current A2 of the switching power supply device 11 can be made smaller than the peak value of the drain current A1 of the switching power supply device 100. As a result, it is possible to suppress the heat generation of its own component parts. Further, since driving in the continuous current mode is possible, smaller ones such as the size of the transformer T1, the current rating of the MOSFET Q1, and the current rating of the diode D1 can be adopted, and a significant cost reduction can be expected.

次に、図5は、スイッチング電源装置11の効率の出力電流依存性を示している。なお、図中の太線は、従来のスイッチング電源装置100の効率を示しており、図中の二点鎖線および点線は、スイッチング電源装置11の効率を示している。詳細には、上記一点鎖線は、出力電流が3A以上でスイッチング周波数f2が約75kHzの場合の効率、上記点線は、出力電流が2A以上でスイッチング周波数f2が約120kHzの場合の効率を示している。   Next, FIG. 5 shows the output current dependency of the efficiency of the switching power supply device 11. In addition, the thick line in a figure has shown the efficiency of the conventional switching power supply apparatus 100, and the dashed-two dotted line and the dotted line in the figure have shown the efficiency of the switching power supply apparatus 11. FIG. Specifically, the one-dot chain line indicates the efficiency when the output current is 3 A or more and the switching frequency f2 is about 75 kHz, and the dotted line indicates the efficiency when the output current is 2 A or more and the switching frequency f2 is about 120 kHz. .

図示より、上記一点鎖線および上記点線で示すように、それぞれ出力電流が2A以上、または出力電流が1A以上になると、スイッチング電源装置11は、リンギングによらず本実施の形態の周波数制御により動作していることが明白である。   As shown in the figure, as indicated by the one-dot chain line and the dotted line, when the output current is 2 A or more, or the output current is 1 A or more, the switching power supply device 11 operates according to the frequency control of this embodiment regardless of ringing. It is clear that

また、出力電流が5A以上になると、銅損等によるロスが、MOSFETQ1のスイッチングによるロスに比べ支配的となる領域である。オフ期間設定回路1を備えたスイッチング電源装置11は、銅損等によるロスが顕著になる領域で、従来より効率が改善されていることがわかる。   Further, when the output current is 5 A or more, the loss due to copper loss or the like is a region that becomes dominant as compared with the loss due to switching of the MOSFET Q1. It can be seen that the switching power supply device 11 provided with the off-period setting circuit 1 is more efficient than the conventional one in a region where loss due to copper loss or the like becomes significant.

最後に、図6は、スイッチング電源装置11のスイッチング周波数f2の出力電流依存性を示している。なお、図中の太線は、従来のスイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1を示しており、図中の二点鎖線および点線は、スイッチング電源装置11のスイッチング周波数f2を示している。詳細には、上記二点鎖線が、出力電流が3A以上でスイッチング周波数f2が約75kHz、上記点線が、出力電流が2A以上でスイッチング周波数f2が約120kHzの場合を示している。   Finally, FIG. 6 shows the output current dependence of the switching frequency f2 of the switching power supply device 11. In addition, the thick line in a figure has shown the switching frequency f1 of the conventional switching power supply apparatus 100, and the dashed-two dotted line and the dotted line in the figure have shown the switching frequency f2 of the switching power supply apparatus 11. FIG. Specifically, the two-dot chain line shows a case where the output current is 3 A or more and the switching frequency f2 is about 75 kHz, and the dotted line shows a case where the output current is 2 A or more and the switching frequency f2 is about 120 kHz.

図示より、上記二点鎖線および上記点線で示すように、それぞれ出力電流が2A以上、または出力電流が1A以上になると、スイッチング電源装置11は、リンギングによらず本実施の形態の周波数制御により動作し、その結果、スイッチング電源装置11の上記2つのスイッチング周波数f2は、スイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1よりも高くなっていることがわかる。また、スイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1は、出力電流が増加するにつれて低下を続けるが、スイッチング電源装置11の上記2つのスイッチング周波数f2は出力電流が増加しても低下するのを防いでいることがわかる。これにより、オフ期間設定回路1の動作が有効であることわかる。   From the figure, as indicated by the two-dot chain line and the dotted line, when the output current is 2 A or more, or the output current is 1 A or more, the switching power supply 11 operates according to the frequency control of this embodiment regardless of ringing. As a result, it can be seen that the two switching frequencies f2 of the switching power supply device 11 are higher than the switching frequency f1 of the switching power supply device 100. In addition, the switching frequency f1 of the switching power supply device 100 continues to decrease as the output current increases, but the two switching frequencies f2 of the switching power supply device 11 are prevented from decreasing even if the output current increases. I understand. Thereby, it is understood that the operation of the off period setting circuit 1 is effective.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源装置11は、MOSFETQ1のオフ時にMOSFETQ1のドレインに発生するドレイン電圧を用いて、リンギング電圧でMOSFETQ1がオンする前に、MOSFETQ1をオンさせることができるオフ期間設定回路1を備えている。   As described above, the switching power supply 11 according to the present embodiment uses the drain voltage generated at the drain of the MOSFET Q1 when the MOSFET Q1 is turned off, so that the MOSFET Q1 can be turned on before the MOSFET Q1 is turned on with the ringing voltage. A period setting circuit 1 is provided.

これにより、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるため、出力負荷VR1の変化によらず、スイッチング周波数f2を高くするように任意に制御することができる。その結果、上述したような効果を奏することができる。なお、従来では、本発明の課題を解決するために、トランスに補助巻線(追加の巻線)を設けている(特許文献1参照)。ところが、この場合、トランスのピンの使用数が増加するため、トランスのピン配置の自由度を低下させてしまうという新たな問題を生じてしまう。しかしながら、本実施形態に係るスイッチング電源装置11では、上記のような問題を生じることなく、上記課題を解決できる。   Thereby, since the off period of MOSFETQ1 can be shortened arbitrarily, it can control arbitrarily so that switching frequency f2 may be made high irrespective of change of output load VR1. As a result, the effects as described above can be achieved. Conventionally, in order to solve the problem of the present invention, an auxiliary winding (additional winding) is provided in the transformer (see Patent Document 1). However, in this case, since the number of transformer pins used increases, there arises a new problem that the degree of freedom of transformer pin arrangement is reduced. However, the switching power supply device 11 according to the present embodiment can solve the above problems without causing the above problems.

〔実施の形態2〕
本発明の参考形態としての他の実施形態について図に基づいて説明すると以下の通りである。
[Embodiment 2]
Another embodiment as a reference embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図7は、本実施形態に係るスイッチング電源装置21の回路構成を示している。なお、スイッチング電源装置21は、上記従来技術で記載したスイッチング電源装置100に、スイッチング電源装置100が備えるMOSFETQ1(主スイッチング素子)のオフ期間を制御するオフ期間設定回路2(オフ期間設定手段)を付加した回路である。よって、ここでは、オフ期間設定回路2について説明する。また、下記に示す図において、図13に示したスイッチング電源装置100と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとする。

なお、オフ期間設定回路2は、実施の形態1で示したオフ期間設定回路1と同様な効果を奏する回路であるが、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くするために、MOSFETQ1のオフ時に、MOSFETQ1のドレインに発生するドレイン電圧ではなく、MOSFETQ1のオン時に、トランスT1の制御巻線N3に誘起される電圧V1を使用する。
FIG. 7 shows a circuit configuration of the switching power supply device 21 according to the present embodiment. The switching power supply device 21 includes an off period setting circuit 2 (off period setting means) that controls the off period of the MOSFET Q1 (main switching element) included in the switching power supply device 100 in addition to the switching power supply device 100 described in the above prior art. This is an added circuit. Therefore, here, the off period setting circuit 2 will be described. Moreover, in the figure shown below, the member which attached | subjected the code | symbol same as the switching power supply device 100 shown in FIG. 13 shall have the same function unless it demonstrates especially.

The off period setting circuit 2 is a circuit having the same effect as the off period setting circuit 1 shown in the first embodiment. However, in order to arbitrarily shorten the off period of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned off when the MOSFET Q1 is turned off. The voltage V1 induced in the control winding N3 of the transformer T1 when the MOSFET Q1 is turned on is used instead of the drain voltage generated at the drain of the transistor T1.

始めに、オフ期間設定回路2の構成を示す。   First, the configuration of the off period setting circuit 2 will be shown.

オフ期間設定回路2は、ダイオードD5〜D8、コンデンサC10、C11、トランジスタQ5(NPN型)、および抵抗R14〜R16により構成されている。なお、ダイオードD5〜D7、コンデンサC10、C11、トランジスタQ5、および抵抗R14〜R16により電位上昇手段が構成されている。   The off period setting circuit 2 includes diodes D5 to D8, capacitors C10 and C11, a transistor Q5 (NPN type), and resistors R14 to R16. The diodes D5 to D7, the capacitors C10 and C11, the transistor Q5, and the resistors R14 to R16 constitute potential raising means.

ダイオードD5のアノード側が、トランスT1の制御巻線N3の一端に接続され、ダイオードD5のカソード側には、抵抗R14およびコンデンサC10の一端、ダイオードD6のアノード側が接続されている。   The anode side of the diode D5 is connected to one end of the control winding N3 of the transformer T1, and the resistor R14 and one end of the capacitor C10 and the anode side of the diode D6 are connected to the cathode side of the diode D5.

抵抗R14の他端には、ダイオードD7を介して、トランジスタQ5のコレクタが接続され、ダイオードD7のカソード側とトランジスタQ5のコレクタとの接続点には、コンデンサC11の一端およびダイオードD8のアノード側が接続されている。また、ダイオードD8のカソード側には、MOSFETQ1のゲートが接続されている。   The other end of the resistor R14 is connected to the collector of the transistor Q5 via the diode D7, and one end of the capacitor C11 and the anode side of the diode D8 are connected to the connection point between the cathode side of the diode D7 and the collector of the transistor Q5. Has been. The gate of MOSFET Q1 is connected to the cathode side of diode D8.

トランジスタQ5のベースには、ダイオードD6のカソード側に接続された抵抗R15が接続されている。なお、トランジスタQ5のベースと抵抗R15との接続点に抵抗R16の一端が接続されている。   A resistor R15 connected to the cathode side of the diode D6 is connected to the base of the transistor Q5. Note that one end of the resistor R16 is connected to a connection point between the base of the transistor Q5 and the resistor R15.

トランジスタQ3のエミッタには、MOSFETQ1のソース、コンデンサC11の他端、抵抗R16の他端、およびコンデンサC10の他端が接続されている。   The emitter of the transistor Q3 is connected to the source of the MOSFET Q1, the other end of the capacitor C11, the other end of the resistor R16, and the other end of the capacitor C10.

次に、オフ期間設定回路2の動作を示す。   Next, the operation of the off period setting circuit 2 will be described.

まず、スイッチング電源装置21に電源が投入されると、入力された交流電圧は、ヒューズF1を介してラインコンデンサC1、およびラインフィルタL1でノイズ除去され、その後、ブリッジダイオードBD1および平滑コンデンサC4を介して整流平滑され直流電圧に変換される。平滑コンデンサC4の上記直流電圧が上昇することにより主電源電圧が上昇し、起動抵抗R2、R3とR5とでの分圧値が、MOSFETQ1の動作電圧以上になると、MOSFETQ1がオンし、トランスT1の1次巻線N1に励磁エネルギが蓄積される。   First, when the switching power supply 21 is turned on, the input AC voltage is noise-removed by the line capacitor C1 and the line filter L1 via the fuse F1, and then via the bridge diode BD1 and the smoothing capacitor C4. Is rectified and smoothed and converted to a DC voltage. When the DC voltage of the smoothing capacitor C4 rises, the main power supply voltage rises. When the divided voltage value at the starting resistors R2, R3, and R5 becomes equal to or higher than the operating voltage of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned on, and the transformer T1 Excitation energy is accumulated in the primary winding N1.

それと同時に、トランスT1の制御巻線N3には、トランスT1の1次巻線N1と同一方向の電圧V1が誘起され、その誘起電流は、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられ、これによってMOSFETQ1はオン状態を維持する。   At the same time, a voltage V1 in the same direction as the primary winding N1 of the transformer T1 is induced in the control winding N3 of the transformer T1, and the induced current is given to the gate of the MOSFET Q1 via the bias resistor R4 and the capacitor C5. As a result, the MOSFET Q1 is kept on.

上記誘起電流は、オフ期間設定回路2のダイオードD5を介して、コンデンサC10、抵抗R14、ダイオードD7を介してコンデンサC11、ダイオードD6を介して抵抗R15およびR16に流れる。これにより、コンデンサC10(第1の所定箇所)およびC11(第2の所定箇所)には電荷が蓄積される。しかしながら、抵抗R15の抵抗値と、R16の抵抗値とで分圧された分圧値が、トランジスタQ5のベースに供給され、トランジスタQ5をオンさせる。   The induced current flows through the diode D5 of the off-period setting circuit 2 to the resistors R15 and R16 via the capacitor C10, the resistor R14, the diode D7, the capacitor C11, and the diode D6. As a result, charges are accumulated in the capacitors C10 (first predetermined location) and C11 (second predetermined location). However, the divided voltage value divided by the resistance value of the resistor R15 and the resistance value of R16 is supplied to the base of the transistor Q5 to turn on the transistor Q5.

その結果、抵抗R14、ダイオードD7を介してコンデンサC11に蓄積されるはずの電荷が、トランジスタQ5を介して放出され、コンデンサC7の電圧は、MOSFETQ1に作用するほどの電圧にはならない。すなわち、スイッチング電源装置21のオン期間には、オフ期間設定回路2の動作は影響しない。   As a result, the charge that should be accumulated in the capacitor C11 via the resistor R14 and the diode D7 is released via the transistor Q5, and the voltage of the capacitor C7 does not become a voltage that acts on the MOSFET Q1. That is, the operation of the off period setting circuit 2 does not affect the on period of the switching power supply device 21.

また、上記誘起電流は、フォトカプラPC1のフォトトランジスタを介してコンデンサC3に充電され、充電された電圧が制御トランジスタQ2の動作電圧以上になると、制御トランジスタQ2がオンする。これにより、MOSFETQ1のゲート電位が低下し、MOSFETQ1はオフとなる。このとき、MOSFETQ1のドレインには、平滑コンデンサC4の上記直流電圧と同等の高いドレイン電圧が発生し、トランスT1の制御巻線N3には、MOSFETQ1のオン時に誘起されていた電圧V1とは逆向きの電圧V3が誘起される。該電圧V3が誘起されることにより抵抗R1を介して電流が流れ、コンデンサC3の電荷が引き抜かれ、MOSFETQ1の次のオン動作のための準備が行われる。   The induced current is charged to the capacitor C3 via the phototransistor of the photocoupler PC1, and when the charged voltage becomes equal to or higher than the operating voltage of the control transistor Q2, the control transistor Q2 is turned on. As a result, the gate potential of the MOSFET Q1 is lowered and the MOSFET Q1 is turned off. At this time, a high drain voltage equivalent to the DC voltage of the smoothing capacitor C4 is generated at the drain of the MOSFET Q1, and the control winding N3 of the transformer T1 has a reverse direction to the voltage V1 induced when the MOSFET Q1 is turned on. Voltage V3 is induced. When the voltage V3 is induced, a current flows through the resistor R1, the charge of the capacitor C3 is extracted, and preparation for the next ON operation of the MOSFET Q1 is performed.

MOSFETQ1がオフとなり、電圧V1とは逆向きの電圧V3が誘起されると、オフ期間設定回路2のダイオードD5のアノード側がマイナスとなる。このとき、トランジスタQ5が瞬時にオフとなるように、抵抗R15およびR16の抵抗値を設定しておく。   When the MOSFET Q1 is turned off and a voltage V3 opposite to the voltage V1 is induced, the anode side of the diode D5 of the off period setting circuit 2 becomes negative. At this time, the resistance values of the resistors R15 and R16 are set so that the transistor Q5 is instantaneously turned off.

コンデンサC10に蓄積された電荷は、ダイオードD6、抵抗R15、およびR16を介して徐々に放出され、コンデンサC10の電圧は徐々に減少する。他方では、抵抗R14、ダイオードD7を介してコンデンサC11に電荷が蓄積され、コンデンサC11の電圧が上昇し、該コンデンサC11の電圧がMOSFETQ1の動作電圧(所定電位)を超えると、MOSFETQ1がオンする。すなわち、MOSFETQ1のオフ期間が終了する。なお、コンデンサC11の電圧は、抵抗R14〜R16の各抵抗値、コンデンサC10、C11の容量、ダイオードD5〜D7の電流定格、およびトランジスタQ5で決定される時定数により上昇する。   The electric charge accumulated in the capacitor C10 is gradually discharged through the diode D6 and the resistors R15 and R16, and the voltage of the capacitor C10 gradually decreases. On the other hand, charge is accumulated in the capacitor C11 via the resistor R14 and the diode D7, and the voltage of the capacitor C11 rises. When the voltage of the capacitor C11 exceeds the operating voltage (predetermined potential) of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned on. That is, the off period of MOSFET Q1 ends. Note that the voltage of the capacitor C11 increases depending on the resistance values of the resistors R14 to R16, the capacitances of the capacitors C10 and C11, the current ratings of the diodes D5 to D7, and the time constant determined by the transistor Q5.

MOSFETQ1のオフ期間が終了するのは、オフ期間設定回路1と同様に、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギの2次側への放出が終了し、トランスT1の1次巻線N1に発生する寄生容量と、トランスT1の1次巻線N1のインダクタとの間で発生したリンギング電圧がトランスT1の制御巻線N3に伝達され、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられる前である。   Similarly to the off period setting circuit 1, the off period of the MOSFET Q1 ends when the excitation energy stored in the primary winding N1 of the transformer T1 is released to the secondary side, and the 1 of the transformer T1 is terminated. A ringing voltage generated between the parasitic capacitance generated in the secondary winding N1 and the inductor of the primary winding N1 of the transformer T1 is transmitted to the control winding N3 of the transformer T1, via the bias resistor R4 and the capacitor C5. Before being given to the gate of MOSFETQ1.

また、オフ期間設定回路2は、抵抗R14〜R16の各抵抗値、コンデンサC10、C11の容量、ダイオードD5〜D7の電流定格、およびトランジスタQ5を変化させることにより、上記時定数を変化させることで、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができる。その結果、出力負荷VR1の変化によらず、スイッチング周波数f2を高くするように任意に制御することができる。   Further, the off period setting circuit 2 changes the time constant by changing the resistance values of the resistors R14 to R16, the capacitances of the capacitors C10 and C11, the current ratings of the diodes D5 to D7, and the transistor Q5. The OFF period of the MOSFET Q1 can be arbitrarily shortened. As a result, it is possible to arbitrarily control the switching frequency f2 to be high regardless of the change in the output load VR1.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源装置21は、MOSFETQ1のオン時に、トランスT1の制御巻線N3に誘起される電圧V1を使用して、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くするオフ期間設定回路2を備えている。   As described above, the switching power supply device 21 according to the present embodiment uses the voltage V1 induced in the control winding N3 of the transformer T1 when the MOSFET Q1 is turned on, so that the off period of the MOSFET Q1 is arbitrarily shortened. A setting circuit 2 is provided.

これにより、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるため、出力負荷VR1の変化によらず、スイッチング周波数f2を高くするように任意に制御することができる。その結果、オフ期間設定回路1が奏する効果と同様な効果を奏することができる。   Thereby, since the off period of MOSFETQ1 can be shortened arbitrarily, it can control arbitrarily so that switching frequency f2 may be made high irrespective of change of output load VR1. As a result, the same effect as that produced by the off-period setting circuit 1 can be obtained.

〔実施の形態3〕
本発明の他の実施形態について図に基づいて説明すると以下の通りである。
[Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図8は、本実施形態に係るスイッチング電源装置31の回路構成を示している。なお、スイッチング電源装置31は、上記実施の形態1で記載したオフ期間設定回路1に、MOSFETQ1のオフ期間を決定する時定数をスイッチング電源装置31の出力負荷VR1の大きさに応じて変更するための時定数変更回路3(時定数変更手段)を付加した回路である。よって、ここでは、時定数変更回路3について説明する。また、下記に示す図において、図1に示したスイッチング電源装置11と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとする。   FIG. 8 shows a circuit configuration of the switching power supply device 31 according to the present embodiment. Note that the switching power supply 31 changes the time constant for determining the off period of the MOSFET Q1 in accordance with the magnitude of the output load VR1 of the switching power supply 31 in the off period setting circuit 1 described in the first embodiment. The time constant changing circuit 3 (time constant changing means) is added. Therefore, here, the time constant changing circuit 3 will be described. Moreover, in the figure shown below, the member which attached | subjected the code | symbol same as the switching power supply device 11 shown in FIG. 1 shall have the same function unless it demonstrates in particular.

まず、時定数変更回路3の構成を示す。   First, the configuration of the time constant changing circuit 3 is shown.

時定数変更回路3は、ツェナダイオードD9、ダイオードD10、コンデンサC12、フォトカプラPC2、および抵抗R17、R18により構成されている。   The time constant changing circuit 3 includes a Zener diode D9, a diode D10, a capacitor C12, a photocoupler PC2, and resistors R17 and R18.

トランスT1の制御巻線N3の一端に、抵抗R17の一端が接続され、抵抗R17の他端には、フォトカプラPC2(発光素子)を介してツェナダイオードD9のアノード側が接続され、ツェナダイオードD9のカソード側には、ダイオードD10のカソード側が接続されている。また、ダイオードD10のアノード側には、トランスT1の制御巻線N3の他端が接続され、ツェナダイオードD9とダイオードD10との接続点と、トランスT1の制御巻線N3の一端との間に、コンデンサC12が接続されている。   One end of the resistor R17 is connected to one end of the control winding N3 of the transformer T1, and the other end of the resistor R17 is connected to the anode side of the Zener diode D9 via the photocoupler PC2 (light emitting element). The cathode side of the diode D10 is connected to the cathode side. The other end of the control winding N3 of the transformer T1 is connected to the anode side of the diode D10, and between the connection point between the Zener diode D9 and the diode D10 and one end of the control winding N3 of the transformer T1. A capacitor C12 is connected.

また、抵抗R18とフォトカプラPC2(フォトトランジスタ)とは、オフ期間設定回路1のダイオードD2と抵抗R9との接続点と、トランジスタQ4のベースとの間に直列に接続されている。なお、トランジスタQ4のベースには、フォトカプラPC2(フォトトランジスタのエミッタ)が接続されている。   The resistor R18 and the photocoupler PC2 (phototransistor) are connected in series between the connection point between the diode D2 and the resistor R9 of the off period setting circuit 1 and the base of the transistor Q4. A photocoupler PC2 (phototransistor emitter) is connected to the base of the transistor Q4.

次に、時定数変更回路3の動作を説明する。   Next, the operation of the time constant changing circuit 3 will be described.

まず、スイッチング電源装置31に電源が投入されると、入力された交流電圧は、ヒューズF1を介してラインコンデンサC1、およびラインフィルタL1でノイズ除去され、その後、ブリッジダイオードBD1および平滑コンデンサC4を介して整流平滑され直流電圧に変換される。平滑コンデンサC4の上記直流電圧が上昇することにより主電源電圧が上昇し、起動抵抗R2、R3とR5とでの分圧値が、MOSFETQ1の動作電圧以上になると、MOSFETQ1がオンし、トランスT1の1次巻線N1に励磁エネルギが蓄積される。   First, when the switching power supply 31 is turned on, the input AC voltage is noise-removed by the line capacitor C1 and the line filter L1 through the fuse F1, and then passed through the bridge diode BD1 and the smoothing capacitor C4. Is rectified and smoothed and converted to a DC voltage. When the DC voltage of the smoothing capacitor C4 rises, the main power supply voltage rises. When the divided voltage value at the starting resistors R2, R3, and R5 becomes equal to or higher than the operating voltage of the MOSFET Q1, the MOSFET Q1 is turned on, and the transformer T1 Excitation energy is accumulated in the primary winding N1.

それと同時に、トランスT1の制御巻線N3には、トランスT1の1次巻線N1と同一方向の電圧V1が誘起され、その誘起電流は、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられ、これによってMOSFETQ1はオン状態を維持する。   At the same time, a voltage V1 in the same direction as the primary winding N1 of the transformer T1 is induced in the control winding N3 of the transformer T1, and the induced current is given to the gate of the MOSFET Q1 via the bias resistor R4 and the capacitor C5. As a result, the MOSFET Q1 is kept on.

次に、トランスT1の制御巻線N3に誘起された上記誘起電流は、フォトカプラPC1のフォトトランジスタを介してコンデンサC3に充電され、充電された電圧が制御トランジスタQ2の動作電圧以上になると、制御トランジスタQ2がオンする。これにより、MOSFETQ1のゲート電位が低下し、MOSFETQ1はオフとなる。   Next, the induced current induced in the control winding N3 of the transformer T1 is charged in the capacitor C3 via the phototransistor of the photocoupler PC1, and when the charged voltage becomes equal to or higher than the operating voltage of the control transistor Q2, the control is performed. Transistor Q2 is turned on. As a result, the gate potential of the MOSFET Q1 is lowered and the MOSFET Q1 is turned off.

このとき、MOSFETQ1のドレインには、平滑コンデンサC4の上記直流電圧と同等の高いドレイン電圧が発生し、トランスT1の制御巻線N3には、MOSFETQ1のオン時に誘起されていた電圧V1とは逆向きの電圧V3が誘起される。該電圧V3が誘起されることにより抵抗R1を介して電流が流れ、コンデンサC3の電荷が引き抜かれ、MOSFETQ1の次のオン動作のための準備が行われる。   At this time, a high drain voltage equivalent to the DC voltage of the smoothing capacitor C4 is generated at the drain of the MOSFET Q1, and the control winding N3 of the transformer T1 has a reverse direction to the voltage V1 induced when the MOSFET Q1 is turned on. Voltage V3 is induced. When the voltage V3 is induced, a current flows through the resistor R1, the charge of the capacitor C3 is extracted, and preparation for the next ON operation of the MOSFET Q1 is performed.

ところで、電圧V3は、出力負荷VR1が大きくなれば、大きくなり、出力負荷VR1が小さくなれば、小さくなる。このような電圧V3を用いて、時定数変更回路3は、MOSFETQ1のオフ期間を決定する時定数を、出力負荷VR1の大きさに応じて変更することで、MOSFETQ1のオフ期間を出力負荷VR1の大きさに応じて任意に制御する。   By the way, the voltage V3 increases as the output load VR1 increases, and decreases as the output load VR1 decreases. Using such a voltage V3, the time constant changing circuit 3 changes the time constant for determining the off period of the MOSFET Q1 in accordance with the magnitude of the output load VR1, thereby changing the off period of the MOSFET Q1 to the output load VR1. Control arbitrarily according to the size.

詳細には、電圧V3が誘起されると、電圧V3は、時定数変更回路3のダイオードD10、コンデンサC12により整流平滑される。なお、この整流平滑された電圧V3、すなわち、コンデンサC12の電圧は、図8のコンデンサC12に付記されたように、トランスT1の制御巻線N3の一端側がマイナス、トランスT1の制御巻線N3の他端側がプラスとなる。   Specifically, when the voltage V3 is induced, the voltage V3 is rectified and smoothed by the diode D10 and the capacitor C12 of the time constant changing circuit 3. Note that the rectified and smoothed voltage V3, that is, the voltage of the capacitor C12 is negative at one end of the control winding N3 of the transformer T1, and the voltage of the control winding N3 of the transformer T1, as indicated by the capacitor C12 in FIG. The other end is positive.

コンデンサC12の電圧がツェナダイオードD9にかかり、コンデンサC12の電圧がツェナダイオードD9のツェナ電圧を上回れば、図8に付記された矢印の方向のように、トランスT1の制御巻線N3の他端側からトランスT1の制御巻線N3の一端側への方向へ多くの電流が流れ、コンデンサC12の電圧がツェナダイオードD9のツェナ電圧を下回れば、上記電流は流れない。   When the voltage of the capacitor C12 is applied to the Zener diode D9 and the voltage of the capacitor C12 exceeds the Zener voltage of the Zener diode D9, the other end side of the control winding N3 of the transformer T1 as shown by the arrow in FIG. If a large amount of current flows in the direction from one end to the other end of the control winding N3 of the transformer T1, and the voltage of the capacitor C12 falls below the Zener voltage of the Zener diode D9, the current does not flow.

すなわち、出力負荷VR1が大きければ、コンデンサC12の電圧が大きくなるため、上記矢印の方向へ電流が流れる。これにより、フォトカプラPC2のフォトダイオードが発光し、このフォトカプラPC2のフォトダイオードにより発光された光は、オフ期間設定回路1内に接続されているフォトカプラPC2のフォトトランジスタにより受光される。   That is, if the output load VR1 is large, the voltage of the capacitor C12 increases, and thus a current flows in the direction of the arrow. Accordingly, the photodiode of the photocoupler PC2 emits light, and the light emitted by the photodiode of the photocoupler PC2 is received by the phototransistor of the photocoupler PC2 connected in the off period setting circuit 1.

これにより、オフ期間設定回路1内の時定数変更回路3にも電流が流れるようになり、コンデンサC6の電流が、ダイオードD2、抵抗R9およびR18の並列接続された抵抗値を介してコンデンサC7、抵抗R12に流れ、トランジスタQ4のベースに印加される。この結果、出力負荷VR1が大きい場合には、オフ期間設定回路1によりオンさせるタイミングより早く、MOSFETQ1をオンさせることができ、スイッチング周波数f4を高くすることができる。   As a result, a current also flows through the time constant changing circuit 3 in the off period setting circuit 1, and the current of the capacitor C6 is passed through the resistance value of the diode D2 and the resistors R9 and R18 connected in parallel. It flows through resistor R12 and is applied to the base of transistor Q4. As a result, when the output load VR1 is large, the MOSFET Q1 can be turned on earlier than the timing when it is turned on by the off period setting circuit 1, and the switching frequency f4 can be increased.

一方、出力負荷VR1が小さければ、コンデンサC12の電圧が小さくなるため、上記電流が微量流れ、フォトカプラPC2の発光素子が弱く発光するか、あるいは、上記電流が流れず、フォトカプラPC2のフォトダイオードが発光しなくなる。この場合、オフ期間設定回路1内に接続されているフォトカプラPC2のフォトトランジスタは受光できないため、オフ期間設定回路1内の時定数変更回路3に電流が流れず、トランジスタQ4のベースには、コンデンサC6の電圧が、抵抗R9およびR12の抵抗値によって分圧されて印加される。   On the other hand, if the output load VR1 is small, the voltage of the capacitor C12 becomes small, so that a small amount of the current flows and the light emitting element of the photocoupler PC2 emits light weakly, or the current does not flow and the photodiode of the photocoupler PC2 Stops emitting light. In this case, since the phototransistor of the photocoupler PC2 connected in the off period setting circuit 1 cannot receive light, no current flows through the time constant changing circuit 3 in the off period setting circuit 1, and the base of the transistor Q4 has The voltage of the capacitor C6 is divided and applied by the resistance values of the resistors R9 and R12.

この結果、出力負荷VR1が小さい場合には、オフ期間設定回路1によりオンさせる場合と同じタイミングでMOSFETQ1をオンさせるため、MOSFETQ1のオフ期間が、出力負荷VR1が大きい場合に比べて長くなる。すなわち、スイッチング周波数f4を出力負荷VR1が大きい場合に比べて低くすることができる。   As a result, when the output load VR1 is small, the MOSFET Q1 is turned on at the same timing as when the off-period setting circuit 1 is turned on, so that the off-period of the MOSFET Q1 is longer than when the output load VR1 is large. That is, the switching frequency f4 can be made lower than when the output load VR1 is large.

なお、実施の形態1および2同様、MOSFETQ1のオフ期間が終了するのは、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギの2次側への放出が終了し、トランスT1の1次巻線N1に発生する寄生容量と、トランスT1の1次巻線N1のインダクタとの間で発生したリンギング電圧がトランスT1の制御巻線N3に伝達され、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられる前である。   As in the first and second embodiments, the MOSFET Q1 off period ends when the excitation energy accumulated in the primary winding N1 of the transformer T1 is released to the secondary side and the transformer T1 A ringing voltage generated between the parasitic capacitance generated in the primary winding N1 and the inductor of the primary winding N1 of the transformer T1 is transmitted to the control winding N3 of the transformer T1, via the bias resistor R4 and the capacitor C5. Before being applied to the gate of MOSFETQ1.

以上、時定数変更回路3の動作について説明した。次に、時定数変更回路3が奏する効果について、図を用いて詳細に説明する。   The operation of the time constant changing circuit 3 has been described above. Next, the effect produced by the time constant changing circuit 3 will be described in detail with reference to the drawings.

図9は、スイッチング電源装置31のドレイン電流A3のピーク値の出力電流依存性を示している。なお、図中の太線は、図2で示した従来のスイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値を、図中の二点鎖線は、図4で示した実施の形態1に係るスイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値を、図中の点線は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置31のドレイン電流A3のピーク値を示している。   FIG. 9 shows the output current dependence of the peak value of the drain current A3 of the switching power supply 31. The thick line in the figure indicates the peak value of the drain current A1 of the conventional switching power supply apparatus 100 shown in FIG. 2, and the two-dot chain line in the figure indicates the switching power supply apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 11 shows the peak value of the drain current A2, and the dotted line in the figure shows the peak value of the drain current A3 of the switching power supply 31 according to the present embodiment.

実施の形態1で、図4を用いて、スイッチング電源装置100のドレイン電流A1のピーク値は、出力電流に対して線形に増加していくが、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2のピーク値は、出力電流が4A以上になると、その増加が抑えられていることを述べた。しかしながら、図9から明らかであるように、スイッチング電源装置31のドレイン電流A3のピーク値は、出力電流が4A以上になると、その増加が、スイッチング電源装置11のドレイン電流A2よりもさらに抑えられていることがわかる。これにより、時定数変更回路3の動作が有効であることわかる。   In the first embodiment, the peak value of the drain current A1 of the switching power supply device 100 increases linearly with respect to the output current using FIG. 4, but the peak value of the drain current A2 of the switching power supply device 11 is It has been stated that the increase is suppressed when the output current is 4A or more. However, as is clear from FIG. 9, the peak value of the drain current A3 of the switching power supply device 31 increases more than the drain current A2 of the switching power supply device 11 when the output current is 4 A or more. I understand that. Thereby, it is understood that the operation of the time constant changing circuit 3 is effective.

これにより、自身の構成部品の発熱をさらに抑制することができる。また、トランスT1のサイズ、MOSFETQ1の電流定格、およびダイオードD1の電流定格など、スイッチング電源装置11に比べてさらに小さいものを採用することができ、大幅なコストダウンを見込める。   Thereby, the heat_generation | fever of an own component can be further suppressed. Further, the size of the transformer T1, the current rating of the MOSFET Q1, the current rating of the diode D1, and the like can be reduced as compared with the switching power supply device 11, and a significant cost reduction can be expected.

次に、図10は、スイッチング電源装置31のスイッチング周波数f4の出力電流依存性を示している。なお、図中の太線は、図6で示した従来のスイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1を示しており、二点鎖線および点線は、実施の形態1に係るスイッチング電源装置11のスイッチング周波数f2を示している(上記二点鎖線が、出力電流が3A以上でスイッチング周波数f2が約75kHz、上記点線が、出力電流が2A以上でスイッチング周波数f2が約120kHz)。また、実線は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置31のスイッチング周波数f4を示している。   Next, FIG. 10 shows the output current dependence of the switching frequency f4 of the switching power supply 31. In addition, the thick line in a figure has shown the switching frequency f1 of the conventional switching power supply apparatus 100 shown in FIG. 6, and the dashed-two dotted line and a dotted line show the switching frequency f2 of the switching power supply apparatus 11 which concerns on Embodiment 1. FIG. (The two-dot chain line indicates that the output current is 3 A or more and the switching frequency f2 is approximately 75 kHz, and the dotted line indicates that the output current is 2 A or more and the switching frequency f2 is approximately 120 kHz). Moreover, the continuous line has shown the switching frequency f4 of the switching power supply device 31 which concerns on this Embodiment.

実施の形態1における図6の説明において、スイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1は、出力電流が増加するにつれて低下していくが、スイッチング電源装置11の上記2つのスイッチング周波数f2は出力電流が増加しても低下するのを防いでいることを述べたが、本実施の形態におけるスイッチング電源装置31のスイッチング周波数f4は、スイッチング周波数f2と同様に、出力電流が増加しても低下するのを防ぐことができるだけでなく、出力電流が3A以上になると、スイッチング周波数f4を増加させるように動作していることがわかる。これにより、時定数変更回路3の動作が有効であることわかる。   In the description of FIG. 6 in the first embodiment, the switching frequency f1 of the switching power supply device 100 decreases as the output current increases, but the two switching frequencies f2 of the switching power supply device 11 increase the output current. In the present embodiment, the switching frequency f4 of the switching power supply 31 is prevented from decreasing even if the output current is increased, as in the switching frequency f2. It can be seen that when the output current is 3 A or more, the switching frequency f4 is increased. Thereby, it is understood that the operation of the time constant changing circuit 3 is effective.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源装置31は、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるオフ期間設定回路1に、出力負荷VR1の大きさに応じて変動する電圧V3の大きさに基づいて電流を流す、もしくは流さないツェナダイオードD9と、該電流に応じて、オフ期間設定回路1内の時定数変更回路3をオン・オフさせるように動作するフォトカプラPC2とを備える時定数変更回路3を備えている。   As described above, the switching power supply 31 according to the present embodiment has the off-period setting circuit 1 that can arbitrarily shorten the off-period of the MOSFET Q1, and the voltage V3 that varies according to the magnitude of the output load VR1. And a photocoupler PC2 that operates to turn on / off the time constant changing circuit 3 in the off period setting circuit 1 according to the current. A constant changing circuit 3 is provided.

これにより、スイッチング電源装置31の出力負荷VR1が大きい場合には、オフ期間設定回路1によりオンさせるタイミングより早く、MOSFETQ1をオンさせることができ、スイッチング周波数f4を高くするように任意に制御することができる。この結果、出力負荷VR1が大きい場合に、スイッチング周波数f4を低下させてしまうことがなく、オフ期間設定回路1より高い効率を得ることができる。   As a result, when the output load VR1 of the switching power supply 31 is large, the MOSFET Q1 can be turned on earlier than the timing when it is turned on by the off period setting circuit 1, and the switching frequency f4 is arbitrarily controlled. Can do. As a result, when the output load VR1 is large, the switching frequency f4 is not lowered, and higher efficiency than the off-period setting circuit 1 can be obtained.

一方、スイッチング電源装置31の出力負荷VR1が小さい場合には、オフ期間設定回路1によりオンさせる場合と同じタイミングでMOSFETQ1をオンさせるため、MOSFETQ1のオフ期間が、出力負荷VR1が大きい場合に比べて長くなる。すなわち、スイッチング周波数f4を出力負荷VR1が大きい場合に比べて低くするように任意に制御することができる。この結果、出力負荷VR1が小さい場合に、むやみにスイッチング周波数f4を高くしてしまうことがなく、オフ期間設定回路1より高い効率を得ることができる。   On the other hand, when the output load VR1 of the switching power supply 31 is small, the MOSFET Q1 is turned on at the same timing as when it is turned on by the off period setting circuit 1, so that the off period of the MOSFET Q1 is larger than that when the output load VR1 is large. become longer. That is, the switching frequency f4 can be arbitrarily controlled so as to be lower than when the output load VR1 is large. As a result, when the output load VR1 is small, the switching frequency f4 is not increased unnecessarily, and higher efficiency than the off-period setting circuit 1 can be obtained.

〔実施の形態4〕
本発明の他の実施形態について図11に基づいて説明すると以下の通りである。
[Embodiment 4]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図11は、本実施形態に係るスイッチング電源装置41の回路構成を示している。なお、スイッチング電源装置41は、上記実施の形態1で記載したオフ期間設定回路1に、オフ期間設定回路1が備えるMOSFETQ1のオフ期間を変調させるためのオフ期間変調回路4(オフ期間変調手段)を付加した回路である。よって、ここでは、オフ期間変調回路4について説明する。また、下記に示す図において、図1に示したスイッチング電源装置11と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとする。   FIG. 11 shows a circuit configuration of the switching power supply device 41 according to the present embodiment. The switching power supply 41 includes an off period modulation circuit 4 (off period modulation means) for causing the off period setting circuit 1 described in the first embodiment to modulate the off period of the MOSFET Q1 included in the off period setting circuit 1. It is a circuit to which is added. Therefore, here, the off-period modulation circuit 4 will be described. Moreover, in the figure shown below, the member which attached | subjected the code | symbol same as the switching power supply device 11 shown in FIG. 1 shall have the same function unless it demonstrates in particular.

まず、オフ期間変調回路4の構成を示す。   First, the configuration of the off-period modulation circuit 4 is shown.

オフ期間変調回路4は、抵抗R19およびR20により構成され、抵抗R19およびR20は、オフ期間設定回路1の抵抗R6、R7と、抵抗R8との分圧点に接続されているコンデンサC6の一端とラインフィルタL1とブリッジダイオードBD1との間の入力ライン(Lライン)との間に直列に接続されている。   The off-period modulation circuit 4 includes resistors R19 and R20, and the resistors R19 and R20 have one end of a capacitor C6 connected to a voltage dividing point between the resistors R6 and R7 of the off-period setting circuit 1 and the resistor R8. The line filter L1 and the input line (L line) between the bridge diode BD1 are connected in series.

次に、オフ期間変調回路4の動作を示す。   Next, the operation of the off period modulation circuit 4 will be described.

上記入力ラインに接続された抵抗R19およびR20は、コンデンサC6へ上記入力ラインから電荷を供給する。この電荷量は、上記交流電圧のレベルと、図示しないGNDとの差により決定されるため、上記入力交流電圧の周期に依存して変動する。   Resistors R19 and R20 connected to the input line supply charges from the input line to the capacitor C6. Since this amount of charge is determined by the difference between the level of the AC voltage and GND (not shown), it varies depending on the period of the input AC voltage.

このように、周期的に量が変動する電荷をコンデンサC6へ供給し、トランジスタQ4のベース電位が、トランジスタQ4の動作電圧以上に達するまでの期間を周期的に変動させることで、MOSFETQ1のオフ期間を変調させることができる。これにより、スイッチング周波数を変調させることができるため、上記スイッチング周波数の高調波に依存するノイズのエネルギが、特定の周波数に集中することを防止することができ、この結果、スイッチング電源装置41のフィルタ構成を最小限にすることができる。   In this way, by periodically changing the period until the base potential of the transistor Q4 reaches the operating voltage of the transistor Q4 by supplying the charge whose amount varies periodically to the capacitor C6, the off period of the MOSFET Q1 Can be modulated. Thereby, since the switching frequency can be modulated, it is possible to prevent the energy of noise depending on the harmonics of the switching frequency from being concentrated on a specific frequency. As a result, the filter of the switching power supply device 41 can be prevented. Configuration can be minimized.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源装置41は、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるオフ期間設定回路1に、周期的に量が変動する電荷をコンデンサC6へ供給することでMOSFETQ1のオフ期間を変調させるオフ期間変調回路4を備えている。   As described above, the switching power supply device 41 according to the present embodiment supplies the capacitor C6 with a charge whose amount varies periodically to the off period setting circuit 1 that can arbitrarily shorten the off period of the MOSFET Q1. The off-period modulation circuit 4 for modulating the off-period of the MOSFET Q1 is provided.

これにより、オフ期間設定回路1により奏する効果に加えて、MOSFETQ1のオフ期間を変調させることができるため、上記スイッチング周波数も変調させることができ、ノイズが、特定の周波数に集中することを防止することができるため、フィルタ構成を最小限にすることができる。   Thereby, in addition to the effect produced by the off period setting circuit 1, the off period of the MOSFET Q1 can be modulated, so that the switching frequency can also be modulated, and noise is prevented from concentrating on a specific frequency. Filter configuration can be minimized.

〔実施の形態5〕
本発明の他の実施形態について図12に基づいて説明すると以下の通りである。図12は、本実施形態に係るスイッチング電源装置51の回路構成を示している。
[Embodiment 5]
Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. FIG. 12 shows a circuit configuration of the switching power supply device 51 according to the present embodiment.

ところで、全世界に対応した電源装置の定格入力電圧はAC100V〜AC240Vというワイドレンジ入力に対応する必要がある。ところが、従来のRCC方式のスイッチング電源装置では、上記のようなワイドレンジ入力の場合、スイッチング周波数が広範囲に変動し、その結果、特にノイズ性能が悪化してしまうという問題を生じていた。   By the way, the rated input voltage of a power supply apparatus compatible with the whole world needs to correspond to a wide range input of AC100V to AC240V. However, in the conventional RCC switching power supply, in the case of the wide range input as described above, the switching frequency fluctuates over a wide range, and as a result, there is a problem that noise performance is particularly deteriorated.

そこで、上記問題を解決するために、スイッチング電源装置51は、上記実施の形態1で記載したオフ期間設定回路1に、MOSFETQ1のオフ期間を決定する時定数をスイッチング電源装置51に入力される交流電圧の大きさに応じて変更するための時定数変更回路5(時定数変更手段)を付加している。よって、ここでは、時定数変更回路5について説明する。また、下記に示す図において、図1に示したスイッチング電源装置11と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとする。   Therefore, in order to solve the above problem, the switching power supply 51 receives the time constant for determining the off-period of the MOSFET Q1 from the off-period setting circuit 1 described in the first embodiment. A time constant changing circuit 5 (time constant changing means) for changing according to the magnitude of the voltage is added. Therefore, here, the time constant changing circuit 5 will be described. Moreover, in the figure shown below, the member which attached | subjected the code | symbol same as the switching power supply device 11 shown in FIG. 1 shall have the same function unless it demonstrates in particular.

まず、時定数変更回路5の構成を示す。   First, the configuration of the time constant changing circuit 5 is shown.

時定数変更回路5は、ツェナダイオードD11、トランジスタQ6(NPN型)、および抵抗R21〜R25により構成され、抵抗R21の一端は、平滑コンデンサC4のプラス側端子に接続され、抵抗R21の他端には、抵抗R22および抵抗R23が直列に接続されている。抵抗R23の他端には、ツェナダイオードD11を介して抵抗R24の一端が直列に接続されている。すなわち、抵抗R21の他端と抵抗R24の一端との間には、抵抗R22、抵抗R23、ツェナダイオードD11が接続されている。   The time constant changing circuit 5 includes a Zener diode D11, a transistor Q6 (NPN type), and resistors R21 to R25. One end of the resistor R21 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor C4, and the other end of the resistor R21. The resistor R22 and the resistor R23 are connected in series. One end of a resistor R24 is connected in series to the other end of the resistor R23 via a Zener diode D11. That is, the resistor R22, the resistor R23, and the Zener diode D11 are connected between the other end of the resistor R21 and one end of the resistor R24.

また、抵抗R24の他端は、平滑コンデンサC4のマイナス側端子に接続され、さらに、ツェナダイオードD11のアノード側と、抵抗R24の一端との接続点には、トランジスタQ6のベースが接続され、トランジスタQ6のコレクタと、オフ期間設定回路1の抵抗R6およびR7と抵抗R8との分圧点との間には、抵抗R25が接続されている。トランジスタQ6のエミッタは、平滑コンデンサC4のマイナス側端子に接続されている。   The other end of the resistor R24 is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor C4, and the base of the transistor Q6 is connected to the connection point between the anode side of the Zener diode D11 and one end of the resistor R24. A resistor R25 is connected between the collector of Q6 and the voltage dividing points of the resistors R6 and R7 and the resistor R8 of the off period setting circuit 1. The emitter of the transistor Q6 is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor C4.

次に、時定数変更回路5の動作を示す。   Next, the operation of the time constant changing circuit 5 will be described.

まず、スイッチング電源装置51に電源が投入されると、入力された交流電圧は、ヒューズF1を介してラインコンデンサC1、およびラインフィルタL1でノイズ除去され、その後、ブリッジダイオードBD1および平滑コンデンサC4を介して整流平滑され直流電圧に変換される。   First, when the switching power supply 51 is turned on, the input AC voltage is noise-removed by the line capacitor C1 and the line filter L1 through the fuse F1, and then passed through the bridge diode BD1 and the smoothing capacitor C4. Is rectified and smoothed and converted to a DC voltage.

該直流電圧、すなわち平滑コンデンサC4の電圧は、上記入力交流電圧が大きければ、大きくなり、上記入力交流電圧が小さければ、小さくなる。このような平滑コンデンサC4の電圧を用いて、時定数変更回路5は、MOSFETQ1のオフ期間を決定する時定数を、上記入力交流電圧の大きさに応じて変更することで、MOSFETQ1のオフ期間を上記入力交流電圧の大きさに応じて任意に制御する。   The DC voltage, that is, the voltage of the smoothing capacitor C4 increases as the input AC voltage increases, and decreases as the input AC voltage decreases. Using such a voltage of the smoothing capacitor C4, the time constant changing circuit 5 changes the time constant for determining the OFF period of the MOSFET Q1 in accordance with the magnitude of the input AC voltage, thereby reducing the OFF period of the MOSFET Q1. It is arbitrarily controlled according to the magnitude of the input AC voltage.

まず、上記入力交流電圧が小さい場合について詳細に説明すると、上述したように、上記入力交流電圧が小さい場合、平滑コンデンサC4の電圧も小さくなる。また、これに伴い、スイッチング周波数f5も低くなる。そこで、この場合は、平滑コンデンサC4の電圧が、ツェナダイオードD10のツェナ電圧を越えないように抵抗R21〜R24の抵抗値を選定し、トランジスタQ6をオフのままにしておく。   First, the case where the input AC voltage is small will be described in detail. As described above, when the input AC voltage is small, the voltage of the smoothing capacitor C4 is also small. Along with this, the switching frequency f5 also decreases. Therefore, in this case, the resistance values of the resistors R21 to R24 are selected so that the voltage of the smoothing capacitor C4 does not exceed the Zener voltage of the Zener diode D10, and the transistor Q6 is left off.

これにより、オフ期間設定回路1によりオンさせる場合と同じタイミングでMOSFETQ1をオンさせるため、MOSFETQ1のオフ期間を短くすることができ、スイッチング周波数f5を高くすることができる。   As a result, the MOSFET Q1 is turned on at the same timing as when it is turned on by the off period setting circuit 1, so that the off period of the MOSFET Q1 can be shortened and the switching frequency f5 can be increased.

一方、上記入力交流電圧が大きい場合、平滑コンデンサC4の電圧も大きくなる。また、これに伴い、スイッチング周波数f5も高くなる。そこで、この場合は、平滑コンデンサC4の電圧が、ツェナダイオードD10のツェナ電圧を越えるように抵抗R21〜R24の抵抗値を選定し、トランジスタQ6をオンさせるようにする。   On the other hand, when the input AC voltage is large, the voltage of the smoothing capacitor C4 also increases. Along with this, the switching frequency f5 also increases. Therefore, in this case, the resistance values of the resistors R21 to R24 are selected so that the voltage of the smoothing capacitor C4 exceeds the Zener voltage of the Zener diode D10, and the transistor Q6 is turned on.

トランジスタQ6がオンすると、コンデンサC6の電圧を決定する抵抗R6、R7、およびR8のうち、抵抗R8に、抵抗R25が並列に接続される。これにより、コンデンサC6の電圧の増加が緩やかに推移することになり、この結果、MOSFETQ1のオフ期間を長くすることができ、スイッチング周波数f5を低くすることができる。   When transistor Q6 is turned on, resistor R25 is connected in parallel to resistor R8 among resistors R6, R7, and R8 that determine the voltage of capacitor C6. As a result, the increase in the voltage of the capacitor C6 gradually changes. As a result, the off period of the MOSFET Q1 can be lengthened, and the switching frequency f5 can be lowered.

なお、実施の形態1および2同様、MOSFETQ1のオフ期間が終了するのは、トランスT1の1次巻線N1に蓄積されていた上記励磁エネルギの2次側への放出が終了し、トランスT1の1次巻線N1に発生する寄生容量と、トランスT1の1次巻線N1のインダクタとの間で発生したリンギング電圧がトランスT1の制御巻線N3に伝達され、バイアス抵抗R4、コンデンサC5を介してMOSFETQ1のゲートに与えられる前である。   As in the first and second embodiments, the MOSFET Q1 off period ends when the excitation energy accumulated in the primary winding N1 of the transformer T1 is released to the secondary side and the transformer T1 A ringing voltage generated between the parasitic capacitance generated in the primary winding N1 and the inductor of the primary winding N1 of the transformer T1 is transmitted to the control winding N3 of the transformer T1, via the bias resistor R4 and the capacitor C5. Before being applied to the gate of MOSFETQ1.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源装置51は、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができるオフ期間設定回路1に、上記入力交流電圧の大きさに基づいて電流を流す、もしくは流さないツェナダイオードD11と、該電流に応じてオン・オフすることにより、コンデンサC6の電圧を設定するトランジスタQ6とを備える時定数変更回路5を備えている。   As described above, the switching power supply device 51 according to the present embodiment allows a current to flow through the off period setting circuit 1 that can arbitrarily shorten the off period of the MOSFET Q1 based on the magnitude of the input AC voltage, or A time constant changing circuit 5 including a Zener diode D11 that does not flow and a transistor Q6 that sets the voltage of the capacitor C6 by turning on and off according to the current is provided.

これにより、上記入力交流電圧が小さい場合には、オフ期間設定回路1によりオンさせる場合と同じタイミングでMOSFETQ1をオンさせるため、MOSFETQ1のオフ期間を任意に短くすることができる。すなわち、スイッチング周波数f5を高くするように任意に制御することができ、高い効率を得ることができる。   Thus, when the input AC voltage is small, the MOSFET Q1 is turned on at the same timing as when the off-period setting circuit 1 is turned on, so that the off-period of the MOSFET Q1 can be arbitrarily shortened. That is, it can be arbitrarily controlled to increase the switching frequency f5, and high efficiency can be obtained.

一方、上記入力交流電圧が大きい場合には、MOSFETQ1のコンデンサC6の電圧を設定することにより、コンデンサC6の電圧の増加を緩やかなものとして、MOSFETQ1のオフ期間を長くすることができる。この結果、むやみにスイッチング周波数f5が高くなることを防ぎ、高い効率を得ることができる。   On the other hand, when the input AC voltage is large, by setting the voltage of the capacitor C6 of the MOSFET Q1, the increase in the voltage of the capacitor C6 can be moderated and the off period of the MOSFET Q1 can be lengthened. As a result, it is possible to prevent the switching frequency f5 from being increased unnecessarily and to obtain high efficiency.

すなわち、本実施形態に係るスイッチング電源装置51は、スイッチング電源装置100のスイッチング周波数f1の入力電圧依存性と逆の依存性を付加することで、上記入力交流電圧の大きさに応じてスイッチング周波数が変動することを防ぎ、比較的上記スイッチング周波数の入力電圧依存性の小さな電源を得ることができる。   That is, the switching power supply device 51 according to the present embodiment adds a dependency opposite to the input voltage dependency of the switching frequency f1 of the switching power supply device 100, so that the switching frequency depends on the magnitude of the input AC voltage. It is possible to obtain a power supply that is prevented from fluctuating and has a relatively small input voltage dependency of the switching frequency.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、AC−DCコンバータや、DC―DCコンバータなどとして好適に使用できる。   The present invention can be suitably used as an AC-DC converter, a DC-DC converter, or the like.

本発明の参考形態としての実施形態を示すものであり、スイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates an embodiment as a reference form of the present invention, and is a circuit diagram illustrating a main configuration of a switching power supply device. 従来のスイッチング電源装置が備えるMOSFETQ1のドレイン電圧およびドレイン電流を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the drain voltage and drain current of MOSFETQ1 with which the conventional switching power supply device is provided. 参考形態としての本実施形態のスイッチング電源装置が備えるMOSFETQ1の上記ドレイン電圧およびドレイン電流を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the said drain voltage and drain current of MOSFETQ1 with which the switching power supply device of this embodiment as a reference form is provided. 参考形態としての本実施形態のスイッチング電源装置の上記ドレイン電流ピーク値の出力電流依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the output current dependence of the said drain current peak value of the switching power supply device of this embodiment as a reference form . 参考形態としての本実施形態のスイッチング電源装置の効率の出力電流依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the output current dependence of the efficiency of the switching power supply device of this embodiment as a reference form . 参考形態としての本実施形態のスイッチング電源装置のスイッチング周波数の出力電流依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the output current dependence of the switching frequency of the switching power supply device of this embodiment as a reference form . 本発明の参考形態としての他の実施形態を示すものであり、スイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。Another embodiment as a reference form of the present invention is shown, and is a circuit diagram showing a main configuration of a switching power supply device. 本発明の実施形態を示すものであり、スイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。And shows the implementation form of the present invention, it is a circuit diagram showing a main configuration of a switching power supply device. 本発明の実施形態のスイッチング電源装置のドレイン電流ピーク値の出力電流依存性を示すグラフである。Is a graph showing the output current dependency of the drain current peak value of the switching power supply of the implementation of the invention. 本発明の実施形態のスイッチング電源装置のスイッチング周波数の出力電流依存性を示すグラフである。Is a graph showing the output current dependency of the switching frequency of the switching power supply device of the implementation mode of the present invention. 本発明の他の実施形態を示すものであり、スイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。FIG. 10, showing another embodiment of the present invention , is a circuit diagram illustrating a configuration of a main part of a switching power supply device. 本発明のさらに他の実施形態を示すものであり、スイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。FIG. 32, showing still another embodiment of the present invention, is a circuit diagram illustrating a main configuration of a switching power supply device. 上記従来のスイッチング電源装置の要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of the said conventional switching power supply device.

1、2 オフ期間設定回路(オフ期間設定手段)
3 時定数変更回路(時定数変更手段)
5 オフ期間変調回路(オフ期間変調手段)
4 時定数変更回路(時定数変更手段)
6 主制御回路
11、21、31、41、51 スイッチング電源装置
MOSFETQ1 主スイッチング素子
T1 トランス
N1 1次巻線
N2 2次巻線
N3 制御巻線
1, 2 OFF period setting circuit (OFF period setting means)
3 Time constant changing circuit (time constant changing means)
5 Off-period modulation circuit (off-period modulation means)
4 Time constant changing circuit (Time constant changing means)
6 Main control circuit 11, 21, 31, 41, 51 Switching power supply MOSFETQ1 Main switching element T1 Transformer N1 Primary winding N2 Secondary winding N3 Control winding

Claims (5)

1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、
上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、
上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、
オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、
上記オフ期間設定手段は、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えており、
上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記トランスの制御巻線に現れる、上記スイッチング電源装置の出力負荷の大きさに応じて変動する電圧を整流平滑するダイオードおよびコンデンサと、
上記ダイオードおよび上記コンデンサにより整流平滑された電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、
上記ツェナダイオードのオンによりオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するフォトカプラとを備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。
A transformer comprising a primary winding, a secondary winding, and a control winding;
In an RCC type switching power supply comprising a main switching element connected to the primary winding of the transformer and converting the DC voltage into a high frequency AC voltage by turning on and off the DC voltage,
Using a voltage appearing on the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off, and comprising a potential raising means for raising the potential at a predetermined location with a certain time constant,
Before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the potential increasing means turns on the predetermined portion at a timing at which the predetermined potential becomes a predetermined potential according to the time constant. An off period setting means for controlling the off period ,
The off period setting means includes time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the output load of the switching power supply device,
The time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the output load of the switching power supply is a magnitude of the output load of the switching power supply that appears in the control winding of the transformer when the main switching element is off. A diode and a capacitor for rectifying and smoothing a voltage that fluctuates depending on the length;
A Zener diode that turns on and off according to the level of the voltage rectified and smoothed by the diode and the capacitor;
A photocoupler that is turned on when the Zener diode is turned on and adds a new element to the circuit that determines the time constant, changes the circuit configuration that determines the time constant, and changes the time constant. switching power supply device characterized in that it comprises.
1次巻線、2次巻線、および制御巻線を備えるトランスと、A transformer comprising a primary winding, a secondary winding, and a control winding;
上記トランスの1次巻線に接続され、直流電圧をオン・オフすることにより高周波交流電圧に変換する主スイッチング素子とを備えたRCC方式のスイッチング電源装置において、  In an RCC type switching power supply comprising a main switching element connected to the primary winding of the transformer and converting the DC voltage into a high frequency AC voltage by turning on and off the DC voltage,
上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を用い、ある時定数で所定箇所の電位を上昇させる電位上昇手段を備え、  Using a voltage appearing on the high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is turned off, and comprising a potential raising means for raising the potential at a predetermined location with a certain time constant,
オフ状態にある上記主スイッチング素子を、リンギングによりオンさせる前に、上記電位上昇手段により、上記時定数に応じて上記所定箇所が所定電位となったタイミングでオンさせることにより、上記主スイッチング素子のオフ期間を制御するオフ期間設定手段を備えており、  Before the main switching element in the off state is turned on by ringing, the potential increasing means turns on the predetermined portion at a timing at which the predetermined potential becomes a predetermined potential according to the time constant. An off period setting means for controlling the off period,
上記電位上昇手段は、上記所定箇所が上記時定数により上記所定電位に達するまでの期間を周期的に変動させることでオフ期間を変調するオフ期間変調手段を備えており、  The potential increasing means includes off period modulation means for modulating the off period by periodically varying the period until the predetermined location reaches the predetermined potential by the time constant,
上記オフ期間変調手段は、入力ラインの電圧を分圧する抵抗を備え、上記抵抗から供給される周期的に量が変化する電荷を上記電位上昇手段が処理する電荷の一部として上記電位上昇手段に供給することにより、上記オフ期間を変調することを特徴とするスイッチング電源装置。  The off-period modulation means includes a resistor that divides the voltage of the input line, and the electric potential increasing means is supplied to the electric potential increasing means as a part of the electric charge that is supplied from the resistor and whose amount changes periodically. A switching power supply device that modulates the off period by supplying.
上記オフ期間設定手段は、上記スイッチング電源装置の入力電圧の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段を備えていることを特徴とする請求項2記載のスイッチング電源装置。 3. The switching power supply apparatus according to claim 2 , wherein the off period setting means includes time constant changing means for changing the time constant in accordance with a magnitude of an input voltage of the switching power supply apparatus. 上記オフ期間設定手段は、上記主スイッチング素子のオフ時に上記主スイッチング素子の高電位側端子に現れる電圧を分圧する抵抗と、
上記抵抗による分圧点から供給される電荷を上記時定数で蓄積することにより、上記所定箇所である自身の高電位側端子の電位を上昇させるコンデンサと、
上記所定箇所が上記所定電位に達したときオンして、上記主スイッチング素子をオンさせるように動作するトランジスタとを備えており、
上記電位上昇手段は、上記抵抗および上記コンデンサを含む回路により構成されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載のスイッチング電源装置。
The off period setting means includes a resistor that divides a voltage appearing on a high potential side terminal of the main switching element when the main switching element is off;
A capacitor that raises the potential of its own high potential side terminal, which is the predetermined location, by accumulating the charge supplied from the voltage dividing point by the resistor with the time constant;
A transistor that is turned on when the predetermined location reaches the predetermined potential and operates to turn on the main switching element;
The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the potential raising means includes a circuit including the resistor and the capacitor.
上記スイッチング電源装置の入力電圧の大きさに応じて上記時定数を変更する時定数変更手段は、上記入力電圧の整流後電圧を平滑する平滑コンデンサの電圧を分圧する抵抗と、
上記抵抗に直列に接続され、上記平滑コンデンサの電圧のレベルに応じてオン・オフするツェナダイオードと、
上記ツェナダイオードのオンにより上記抵抗の分圧点から供給される電圧でオンし、上記時定数を決定する回路に新たな素子を加えるようにすることで、上記時定数を決定する回路構成を変化させ、上記時定数を変更するトランジスタとを備えていることを特徴とする請求項3記載のスイッチング電源装置。
The time constant changing means for changing the time constant according to the magnitude of the input voltage of the switching power supply device comprises: a resistor that divides the voltage of a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage of the input voltage;
A Zener diode connected in series to the resistor and turned on / off according to the voltage level of the smoothing capacitor;
The circuit configuration for determining the time constant is changed by turning on the zener diode at the voltage supplied from the voltage dividing point of the resistor and adding a new element to the circuit for determining the time constant. 4. The switching power supply device according to claim 3, further comprising a transistor that changes the time constant.
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