JP4785561B2 - Switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、高効率化、小型化、並びに低コスト化を実現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 achieves high efficiency, miniaturization, and cost reduction.

従来のスイッチング電源装置として、図14に示すように、一次側を、直流電源の両端にトランスTの第一の一次巻線Np1と第一のスイッチ素子Q1とを直列に接続し、このスイッチ素子Q1の端子間に第二の一次巻線Np2と第一のコンデンサC1とを直列に接続し、第二の一次巻線Np2の端子間に第二のスイッチ素子Q2と第二のコンデンサC2とを直列に接続して構成し、二次側を、二次巻線Nsにセンタータップを設け、この二次巻線Nsの両端に整流回路を接続して構成してある、いわゆるブーストハーフブリッジ(以下「BHB」という。)方式スイッチング電源装置といわれるスイッチング電源装置が公知である(特許文献1参照)。   As a conventional switching power supply device, as shown in FIG. 14, the primary side has a first primary winding Np1 of a transformer T and a first switch element Q1 connected in series to both ends of a DC power supply. The second primary winding Np2 and the first capacitor C1 are connected in series between the terminals of Q1, and the second switch element Q2 and the second capacitor C2 are connected between the terminals of the second primary winding Np2. A so-called boost half bridge (hereinafter referred to as “secondary winding Ns”) in which a secondary tap is provided with a center tap on the secondary winding Ns and a rectifier circuit is connected to both ends of the secondary winding Ns. A switching power supply device referred to as a “BHB” switching power supply device is known (see Patent Document 1).

また、別の従来のスイッチング電源装置として、図15に示すように、一次側を、直流電源の両端に第一のトランスT1の一次巻線Np1と第二のトランスT2の一次巻線Np2と第一のスイッチ素子Q1とを直列に接続し、第一のスイッチ素子Q1の両端に第二のスイッチ素子Q2とコンデンサC1とを直列に接続して構成し、二次側を、第一のダイオードD1と第一のトランスT1の二次巻線Ns1と第二のトランスT2の三次巻線Nrとを直列に接続し、第一のダイオードD1と第一のトランスT1の二次巻線Ns1との直列回路に並列に、第二のダイオードD2と第二のトランスT2の二次巻線Ns2との直列回路を接続して構成してあるものが公知である(特許文献2参照)。
特開2003− 79142公報 特開2004−320916公報
As another conventional switching power supply device, as shown in FIG. 15, the primary side is connected to both ends of the DC power source by the primary winding Np1 of the first transformer T1, the primary winding Np2 of the second transformer T2, and the first winding Np2. The first switch element Q1 is connected in series, the second switch element Q2 and the capacitor C1 are connected in series to both ends of the first switch element Q1, and the secondary side is the first diode D1. And the secondary winding Ns1 of the first transformer T1 and the tertiary winding Nr of the second transformer T2 are connected in series, and the first diode D1 and the secondary winding Ns1 of the first transformer T1 are connected in series. A configuration in which a series circuit of a second diode D2 and a secondary winding Ns2 of a second transformer T2 is connected in parallel with the circuit is known (see Patent Document 2).
JP 2003-79142 A JP 2004-320916 A

しかし、前者のスイッチング電源は、定格負荷付近で漏れインダクタンス電流を利用することにより、ゼロボルトスイッチング(以下「ZVS」という。)が可能であるが、軽負荷域ではこれらの電流が減少し、ZVSが困難である。一方、軽負荷域でもZVSできる程度の電流を流せる漏れインダクタンス値にすると、デッドタイムが長くなり、効率低下を招くという問題が生じる。   However, the former switching power supply can perform zero-volt switching (hereinafter referred to as “ZVS”) by using the leakage inductance current near the rated load, but these currents decrease in the light load region, and ZVS Have difficulty. On the other hand, when the leakage inductance value is such that a current that can be ZVS is allowed to flow even in a light load region, there arises a problem that the dead time becomes long and the efficiency is lowered.

また、後者のスイッチング電源装置は、第一のトランスを飽和させることにより、ZVS用の電流を得ることができるが、二つのトランスを要するため、装置全体のコストがかかるとともに、設置面積が大きくなるという問題点がある。   Moreover, although the latter switching power supply device can obtain the current for ZVS by saturating the first transformer, since it requires two transformers, the cost of the entire device is increased and the installation area is increased. There is a problem.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ゼロボルトスイッチングを実現し、装置全体の低コスト化並びに小型化を可能としたスイッチング電源装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a switching power supply device that realizes zero-volt switching and enables reduction in cost and size of the entire device.

上記課題を解決するため、本発明のスイッチング電源装置は、直流電源と、第一および第二の一次巻線、第一および第二の二次巻線並びに三次巻線とを有する出力トランスと、前記直流電源と一端が前記直流電源に接続される前記第一の一次巻線と一端が前記第一の一次巻線の他端に接続される第一のスイッチ素子との直列回路と、前記第一の一次巻線の一端に一端が接続される第二の一次巻線と前記第一のスイッチ素子の他端と接続される第一のコンデンサとの直列回路と、前記第二の一次巻線の端子間に接続される第二のスイッチ素子と第二のコンデンサとの直列回路と、第一の整流素子の一端と第一の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、この直列回路と並列に第二の整流素子の一端と第二の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、前記第一および第二それぞれの二次巻線の他端に接続される前記三次巻線前記第一の整流素子と前記第一の二次巻線と前記三次巻線との直列回路と並列に接続される平滑コンデンサとを有することを特徴とする。 To solve the above problems, the switching power supply apparatus of the present invention includes an output transformer having a DC power source, first and second primary winding, and first and second secondary winding and a tertiary winding, A series circuit of the DC power source, the first primary winding having one end connected to the DC power source, and a first switch element having one end connected to the other end of the first primary winding ; A series circuit of a second primary winding having one end connected to one end of one primary winding and a first capacitor connected to the other end of the first switch element; and the second primary winding A series circuit of a second switch element and a second capacitor connected between the terminals of the first rectifier, a series circuit of which one end of the first rectifier element and one end of the first secondary winding are connected , series one end of the second rectifier element and one end of the second secondary winding is connected in parallel with the series circuit Road and, said tertiary winding being connected to the other end of the said first and second respective secondary windings, and the first rectifier element and the first secondary winding and the tertiary winding It has a smoothing capacitor connected in parallel with a series circuit .

直流電源と、一次巻線、第一および第二の二次巻線並びに三次巻線とを有する出力トランスと、前記直流電源と一端が前記直流電源に接続される前記第一の一次巻線と一端が前記第一の一次巻線の他端に接続される第一のスイッチ素子との直列回路と、前記一次巻線の端子間に接続される前記第二のスイッチング素子とコンデンサとの直列回路と、第一の整流素子の一端と第一の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、この直列回路と並列に第二の整流素子の一端と第二の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、前記第一および第二それぞれの二次巻線の他端に接続される前記三次巻線前記第一の整流素子と前記第一の二次巻線と前記三次巻線との直列回路と並列に接続される平滑コンデンサとを有することを特徴とする An output transformer having a DC power source, a primary winding, first and second secondary windings and a tertiary winding, the DC power source and the first primary winding having one end connected to the DC power source ; A series circuit of a first switch element having one end connected to the other end of the first primary winding, and a series circuit of the second switching element and a capacitor connected between terminals of the primary winding When, a series circuit one end of the first rectifier element and one end of the first secondary winding is connected in parallel with the series circuit of the second rectifying element one end of the second secondary winding a series circuit and one end is connected, said first and second and said tertiary winding is connected to the other end of each of the secondary winding, the first rectifier element and the first secondary winding And a smoothing capacitor connected in parallel with the series circuit of the tertiary winding.

前記整流素子がMOSFETその他スイッチング素子であることを特徴とする。   The rectifying element is a MOSFET or other switching element.

本発明によれば、トランスが一つで済むことにより、従来のスイッチング電源装置に比べて装置全体の低コスト化並びに小型化を可能とした。また、特にBHB方式のスイッチング電源装置においては、高入力電圧域,中負荷域でZVSできる程度の電流を流せる漏れインダクタンス値にすると、デッドタイムが長くなり、効率低下を招くという問題があったが、この発明により、漏れインダクタンス値を大きくしなくとも高入力電圧域,中負荷域においても、効率の低下を抑えてZVSをすることができる。   According to the present invention, since only one transformer is required, the overall cost of the device can be reduced and the size can be reduced as compared with the conventional switching power supply device. In particular, in the BHB type switching power supply device, there is a problem that if the leakage inductance value that allows ZVS to flow in a high input voltage range and a medium load range is set, the dead time becomes long and the efficiency is lowered. According to the present invention, ZVS can be performed while suppressing a decrease in efficiency even in a high input voltage range and a medium load range without increasing the leakage inductance value.

図1は本発明を実施するための最良の形態を示すものである。本実施例に係るスイッチング電源装置は、2つの一次巻線Np1,Np2、2つの二次巻線Ns1,Ns2並びに三次巻線Nrとを有する出力トランスTを有する。出力トランスTの構成については後述する。本実施例に係るスイッチング電源装置はBHB方式のスイッチング電源装置を採用している。具体的には、直流電源Vinの両端に第一の一次巻線Np1と第一のスイッチ素子Q1とを直列に接続してある。続いて、第一のスイッチ素子Q1の端子間に第二の一次巻線Np2と第一のコンデンサC1とを直列に接続してある。また、第二の一次巻線Np2の端子間に第二のスイッチ素子Q2と第二のコンデンサC2とを直列に接続してある。   FIG. 1 shows the best mode for carrying out the present invention. The switching power supply according to this embodiment includes an output transformer T having two primary windings Np1, Np2, two secondary windings Ns1, Ns2, and a tertiary winding Nr. The configuration of the output transformer T will be described later. The switching power supply according to this embodiment employs a BHB switching power supply. Specifically, the first primary winding Np1 and the first switch element Q1 are connected in series to both ends of the DC power supply Vin. Subsequently, the second primary winding Np2 and the first capacitor C1 are connected in series between the terminals of the first switch element Q1. A second switch element Q2 and a second capacitor C2 are connected in series between the terminals of the second primary winding Np2.

二次側においては、第一の整流素子D1と第一の二次巻線Ns1とを直列に接続し、この直列回路と並列に第二の整流素子D2と第二の二次巻線Ns2との直列回路を接続してある。また、この直列回路を構成する第二の二次巻線Ns2の一端に三次巻線Nrを接続して整流回路を構成し、この出力側に平滑コンデンサCoを設けてある。   On the secondary side, the first rectifying element D1 and the first secondary winding Ns1 are connected in series, and the second rectifying element D2 and the second secondary winding Ns2 are connected in parallel with the series circuit. Are connected in series. Further, a tertiary winding Nr is connected to one end of the second secondary winding Ns2 constituting this series circuit to constitute a rectifier circuit, and a smoothing capacitor Co is provided on the output side.

続いて、本実施例に係るスイッチング電源装置を構成するトランスの一例を図2及び図3に示す。本実施例のトランスT11は、底板に4個の磁脚を並列に隔に設けてある。内側に設けた2つの磁脚のうち一方の磁脚に第一の二次巻線Ns1を巻回し、他方の磁脚に第二の二次巻線Ns2を巻回してある。また、内側に設けた2つの磁脚周囲に三次巻線Nrを巻回してある。さらに、二次巻線Ns1,Ns2を外側から覆うように第二の一次巻線Np2と、第一の一次巻線Np1を巻回してある。   Subsequently, an example of a transformer constituting the switching power supply device according to the present embodiment is shown in FIGS. In the transformer T11 of this embodiment, four magnetic legs are provided in parallel on the bottom plate. The first secondary winding Ns1 is wound around one of the two magnetic legs provided on the inner side, and the second secondary winding Ns2 is wound around the other magnetic leg. A tertiary winding Nr is wound around two magnetic legs provided on the inner side. Further, the second primary winding Np2 and the first primary winding Np1 are wound so as to cover the secondary windings Ns1, Ns2 from the outside.

続いて、別の出力トランスTの実施例について図4の図に従って説明する。図4に示す出力トランスT12は、内側の磁脚22,23は前記実施例同様に二個設けてあり、外側の磁脚21を一個のみ設け、計三個の磁脚21,22,23を設けたコア2を備えてある。巻線Np,Ns1,Ns2,Nrの巻き方については図4図示実施例と同様である。   Next, another embodiment of the output transformer T will be described with reference to FIG. In the output transformer T12 shown in FIG. 4, the inner magnetic legs 22 and 23 are provided in the same manner as in the above embodiment, only the outer magnetic leg 21 is provided, and a total of three magnetic legs 21, 22, and 23 are provided. The provided core 2 is provided. The winding method of the windings Np, Ns1, Ns2, and Nr is the same as in the embodiment shown in FIG.

続いて、前記とは別のトランスの一例を図5及び図6に示す。本実施例のトランスT13は、底板に4個の磁脚を並列に設けてある。内側に設けた2つの磁脚のうち一方の磁脚に第一の二次巻線Ns1を巻回し、他方の内側磁脚に第二の二次巻線Ns2を巻回してある。また、内側に設けた2つの磁脚それぞれに三次巻線Nrを巻回してある。さらに、それぞれの磁脚に第二の一次巻線Np2及び第一の一次巻線Np1を巻回してある。加えて、それぞれの磁脚に巻回した一次巻線Np1,Np2及び三次巻線Nrの内側の端部を導線で接続してある。   Subsequently, an example of a transformer different from the above is shown in FIGS. In the transformer T13 of this embodiment, four magnetic legs are provided in parallel on the bottom plate. The first secondary winding Ns1 is wound around one of the two magnetic legs provided on the inner side, and the second secondary winding Ns2 is wound around the other inner magnetic leg. A tertiary winding Nr is wound around each of the two magnetic legs provided on the inner side. Further, a second primary winding Np2 and a first primary winding Np1 are wound around each magnetic leg. In addition, the inner ends of the primary windings Np1 and Np2 and the tertiary winding Nr wound around the respective magnetic legs are connected by conductive wires.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は、以下のように動作する。回路動作を、等価回路図である図7とその各部の電圧と電流の波形である図8を用いて説明する。図1に示す実施例のトランスTは、等価的に図7に示すトランスT1とT2の2つのトランスとして表す事ができる。   The switching power supply device configured as described above operates as follows. The circuit operation will be described with reference to FIG. 7 which is an equivalent circuit diagram and FIG. 8 which is a voltage and current waveform of each part. The transformer T in the embodiment shown in FIG. 1 can be equivalently expressed as two transformers T1 and T2 shown in FIG.

先ず、図7に示す時間T0の際に第一のスイッチ素子Q1がオンするが、入力電圧はトランス一次側漏れインダクタンスに印加されている。第一の一次巻線Np1と第三の一次巻線Np3とを接続した両端と、第二の一次巻線Np2と第四の一次巻線Np4とを接続した両端はそれぞれ短絡状態であり、二次側への電力供給は行われていない。二次側の第一の整流ダイオードD1と第二の整流ダイオードD2とが両方とも導通している転流期間である。   First, the first switch element Q1 is turned on at time T0 shown in FIG. 7, but the input voltage is applied to the transformer primary side leakage inductance. Both ends connecting the first primary winding Np1 and the third primary winding Np3 and both ends connecting the second primary winding Np2 and the fourth primary winding Np4 are short-circuited, respectively. No power is supplied to the next side. This is a commutation period in which the first rectifier diode D1 and the second rectifier diode D2 on the secondary side are both conductive.

続いて、図8に示すように時間T1で一次側電流は、二次側出力電流の一次換算値に達し、第一の一次巻線Np1と第三の一次巻線Np3とを接続した両端と、第二の一次巻線Np2と第四の一次巻線Np4とを接続した両端に電圧が発生する。二次側の第一の整流ダイオードD1と第二の整流ダイオードD2との両方を流れていた電流は、全て第一の整流ダイオードD1に移行し、第一の励磁インダクタンスLp1と第二の励磁インダクタンスLp2への充電及び第三の一次巻線Np3と第四の一次巻線Np4とより二次側への電力供給が始まる。   Subsequently, as shown in FIG. 8, at time T1, the primary side current reaches the primary conversion value of the secondary side output current, and both ends connecting the first primary winding Np1 and the third primary winding Np3. A voltage is generated across both ends of the second primary winding Np2 and the fourth primary winding Np4. All of the current flowing through both the first rectifier diode D1 and the second rectifier diode D2 on the secondary side is transferred to the first rectifier diode D1, and the first excitation inductance Lp1 and the second excitation inductance are transferred. Charging to Lp2 and power supply to the secondary side from the third primary winding Np3 and the fourth primary winding Np4 are started.

時間T2になると、第一のスイッチ素子Q1がオフする。その時トランス一次側漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギにより第一のスイッチ素子Q1の内部コンデンサCQ1は充電され、第二のスイッチ素子Q2の内部コンデンサCQ2は放電される。この時、二次側への電力供給は続いている。   At time T2, the first switch element Q1 is turned off. At that time, the internal capacitor CQ1 of the first switch element Q1 is charged by the energy stored in the transformer primary side leakage inductance, and the internal capacitor CQ2 of the second switch element Q2 is discharged. At this time, power supply to the secondary side continues.

時間T3になると、第二のスイッチ素子Q2の寄生ダイオードDQ2が導通する。第一の一次巻線Np1と第三の一次巻線Np3とを接続した両端と、第二の一次巻線Np2と第四の一次巻線Np4とを接続した両端の電圧はそれぞれゼロボルトになり二次側の第一の整流ダイオードD1と第二の整流ダイオードD2とが両方とも導通している転流期間になる。   At time T3, the parasitic diode DQ2 of the second switch element Q2 becomes conductive. The voltages at both ends connecting the first primary winding Np1 and the third primary winding Np3, and both ends connecting the second primary winding Np2 and the fourth primary winding Np4 become zero volts, respectively. This is a commutation period in which the first rectifier diode D1 and the second rectifier diode D2 on the next side are both conductive.

時間T4で第二のスイッチ素子Q2がオンする。この時、第二のスイッチ素子Q2はこの寄生ダイオードDQ2が導通した状態であるので、ゼロボルトスイッチングする。   At time T4, the second switch element Q2 is turned on. At this time, the second switch element Q2 performs zero volt switching because the parasitic diode DQ2 is in a conductive state.

時間T5になると、第一の整流ダイオードD1と第二の整流ダイオードD2との両方を流れていた電流は、全て第二の整流ダイオードD2に移行し、トランスの一次側をクランプし、第一の励磁インダクタンスLp1及び第二の励磁インダクタンスLp2に蓄積されたエネルギの放出が第一の一次巻線Np1及び第二の一次巻線Np2より行われ、二次側への電力供給が始まる。第一の三次巻線Nr1電流及び第二の三次巻線Nr2電流が増加、各励磁インダクタ電流に重畳し、第二のスイッチ素子Q2電流が増加する。   At time T5, all the currents flowing through both the first rectifier diode D1 and the second rectifier diode D2 are transferred to the second rectifier diode D2, and the primary side of the transformer is clamped. The energy stored in the excitation inductance Lp1 and the second excitation inductance Lp2 is released from the first primary winding Np1 and the second primary winding Np2, and power supply to the secondary side is started. The first tertiary winding Nr1 current and the second tertiary winding Nr2 current increase and are superimposed on each exciting inductor current, and the second switch element Q2 current increases.

時間T6で第二のスイッチ素子Q2がオフする。第二の漏れインダクタンスLr2に蓄積されたエネルギにより第二のスイッチ素子Q2の内部コンデンサCQ2は充電され、第一のスイッチ素子Q1の内部コンデンサCQ1は放電される。またこの際、本実施例では第一の三次巻線Nr1電流及び第二の三次巻線Nr2電流の影響により、第一の励磁インダクタンスLp1電流、第二の励磁インダクタンスLp2電流、第三の励磁インダクタンスLp3電流並びに第四の励磁インダクタンスLp4電流は全周期に渡り直流重畳し、従来方式よりも大きな電流値となっている。この増大した電流により第二のスイッチ素子Q2の内部コンデンサCQ2の充電、第一のスイッチ素子Q1の内部コンデンサCQ1の放電を行うため従来の方式よりもZVS範囲を拡大させる事が可能になる。   At time T6, the second switch element Q2 is turned off. The internal capacitor CQ2 of the second switch element Q2 is charged by the energy stored in the second leakage inductance Lr2, and the internal capacitor CQ1 of the first switch element Q1 is discharged. At this time, in this embodiment, due to the influence of the first tertiary winding Nr1 current and the second tertiary winding Nr2 current, the first excitation inductance Lp1 current, the second excitation inductance Lp2 current, and the third excitation inductance. The Lp3 current and the fourth exciting inductance Lp4 current are DC-superimposed over the entire period, and have a current value larger than that of the conventional method. Since the increased current charges the internal capacitor CQ2 of the second switch element Q2 and discharges the internal capacitor CQ1 of the first switch element Q1, the ZVS range can be expanded as compared with the conventional method.

時間T7になると、第一のスイッチ素子Q1の内部コンデンサCQ1は充分放電されており、第一のスイッチ素子Q1の寄生ダイオードDQ1が導通し始める。次のサイクルが始まるときには、第一のスイッチ素子Q1の寄生ダイオードDQ1が導通した状態であるので、第一のスイッチ素子Q1はゼロボルトスイッチングする。   At time T7, the internal capacitor CQ1 of the first switch element Q1 is sufficiently discharged, and the parasitic diode DQ1 of the first switch element Q1 starts to conduct. When the next cycle starts, since the parasitic diode DQ1 of the first switch element Q1 is in a conductive state, the first switch element Q1 performs zero volt switching.

本実施形態に係るスイッチング電源装置は、以上のような作用によりトランスが一つで済み、従来のスイッチング電源装置に比べて装置全体の低コスト化並びに小型化を可能とした。また、BHB方式のスイッチング電源装置では、高入力電圧域,中負荷域でZVSできる程度の励磁電流を流せるインダクタンス値にすると、この電流による損失が大きく、効率が低下するという問題があったが、この発明により、高入力電圧域,中負荷域においても、第一のスイッチ素子の寄生容量放電電流が増加して、効率の低下を抑えてZVSをすることができる。   The switching power supply according to the present embodiment requires only one transformer due to the above-described operation, and enables the cost and size of the entire apparatus to be reduced as compared with the conventional switching power supply. Also, in the BHB type switching power supply device, there is a problem that if the inductance value is such that ZVS can flow in a high input voltage range and medium load range, the loss due to this current is large and the efficiency decreases. According to the present invention, the parasitic capacitance discharge current of the first switch element increases even in a high input voltage range and a medium load range, and ZVS can be performed while suppressing a decrease in efficiency.

続いて、本発明は、フォワードアクティブクランプ方式のスイッチング電源装置に応用することができ、図9にこれを示す。本実施例に係るスイッチング電源装置は、一次巻線Np、2つの二次巻線Ns1,Ns2並びに三次巻線Nrとを有する出力トランスTを有する。出力トランスTの構成については後述する。直流電源Vinの両端に一次巻線Npと第一のスイッチ素子Q1とを直列に接続してある。続いて、一次巻線Npの端子間に第二のスイッチ素子Q2とコンデンサC1とを直列に接続してある。   Subsequently, the present invention can be applied to a forward active clamp type switching power supply apparatus, which is shown in FIG. The switching power supply according to the present embodiment includes an output transformer T having a primary winding Np, two secondary windings Ns1, Ns2, and a tertiary winding Nr. The configuration of the output transformer T will be described later. A primary winding Np and a first switch element Q1 are connected in series to both ends of the DC power supply Vin. Subsequently, a second switch element Q2 and a capacitor C1 are connected in series between the terminals of the primary winding Np.

二次側においては、第一の整流素子D1と第一の二次巻線Ns1とを直列に接続し、この直列回路と並列に第二の整流素子D2と第二の二次巻線Ns2との直列回路を接続してある。また、この直列回路を構成する第二の二次巻線Ns2の一端に三次巻線Nrを接続して整流回路を構成し、この出力側に平滑コンデンサCoを設けてある。   On the secondary side, the first rectifying element D1 and the first secondary winding Ns1 are connected in series, and the second rectifying element D2 and the second secondary winding Ns2 are connected in parallel with the series circuit. Are connected in series. Further, a tertiary winding Nr is connected to one end of the second secondary winding Ns2 constituting this series circuit to constitute a rectifier circuit, and a smoothing capacitor Co is provided on the output side.

続いて、本実施例に係るスイッチング電源装置を構成するトランスの一例を図10及び図11に示す。本実施例のトランスT21は、底板に4個の磁脚を並列に設けてある。内側に設けた2つの磁脚のうち一方の磁脚に第一の二次巻線Ns1を巻回し、他方の内側磁脚に第二の二次巻線Ns2を巻回してある。また、内側に設けた2つの磁脚周囲に三次巻線Nrを巻回してある。さらに、第一の二次巻線Ns1,第二の二次巻線Ns2を外側から覆うように一次巻線Npを巻回してある。   Subsequently, an example of a transformer constituting the switching power supply device according to the present embodiment is shown in FIGS. The transformer T21 of this embodiment has four magnetic legs provided in parallel on the bottom plate. The first secondary winding Ns1 is wound around one of the two magnetic legs provided on the inner side, and the second secondary winding Ns2 is wound around the other inner magnetic leg. A tertiary winding Nr is wound around two magnetic legs provided on the inner side. Further, the primary winding Np is wound so as to cover the first secondary winding Ns1 and the second secondary winding Ns2 from the outside.

続いて、前記とは別のトランスの一例を図12及び図13に示す。本実施例のトランスは、底板に4個の磁脚を並列に設けてある。内側に設けた2つの磁脚のうち一方の磁脚に第一の二次巻線Ns1を巻回し、他方の内側磁脚に第二の二次巻線Ns2を巻回してある。また、内側に設けた2つの磁脚のそれぞれに三次巻線Nrを巻回し、さらに一次巻線Npを巻回してある。加えて、それぞれの磁脚に巻回した一次巻線Np及び三次巻線Nrの内側の端部を導線で接続してある。   Subsequently, an example of a transformer different from the above is shown in FIGS. In the transformer of this embodiment, four magnetic legs are provided in parallel on the bottom plate. The first secondary winding Ns1 is wound around one of the two magnetic legs provided on the inner side, and the second secondary winding Ns2 is wound around the other inner magnetic leg. A tertiary winding Nr is wound around each of the two magnetic legs provided on the inner side, and a primary winding Np is further wound. In addition, the inner ends of the primary winding Np and the tertiary winding Nr wound around the respective magnetic legs are connected by conductive wires.

以上のように構成してあるスイッチング電源装置は、BHB方式のスイッチング電源装置と同様に作用する。そのため、詳細な説明は割愛する。なお、BHB方式のスイッチング電源装置、並びにフォワードアクティブクランプ方式のスイッチング電源装置の実施例において、二次側の整流素子としてダイオードD1,D2を用いたが、MOSFETなどのスイッチング素子を用いた同期整流方式を採用することも可能である。   The switching power supply configured as described above operates in the same manner as the BHB switching power supply. Therefore, detailed description is omitted. In the embodiments of the BHB type switching power supply device and the forward active clamp type switching power supply device, the diodes D1 and D2 are used as the secondary side rectifying elements, but the synchronous rectifying method using a switching element such as a MOSFET is used. It is also possible to adopt.

本発明によれば、トランスが一つで済むことにより、従来のスイッチング電源装置に比べて装置全体の低コスト化並びに小型化を可能とした。また、高入力電圧域,中負荷域においても、ZVSの範囲を拡大することができ、産業上利用可能である。   According to the present invention, since only one transformer is required, the overall cost of the device can be reduced and the size can be reduced as compared with the conventional switching power supply device. In addition, the ZVS range can be expanded even in a high input voltage range and a medium load range, which can be used industrially.

本発明に係るスイッチング電源装置の最良の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the best embodiment of the switching power supply device according to the present invention. 図1図示実施形態におけるトランスの実施例の正面図である。1 is a front view of an example of a transformer in the embodiment shown in FIG. 図2図示トランスのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the trans | transformer shown in FIG. 図3とは別のトランスの実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the Example of a trans | transformer different from FIG. 図1図示実施形態における別のトランスの実施例の正面図である。1 is a front view of another transformer example in the embodiment shown in FIG. 図5図示トランスのA−A断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the transformer shown in FIG. 本発明に係るスイッチング電源装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a switching power supply device according to the present invention. 本発明に係るスイッチング電源装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the switching power supply device which concerns on this invention. フォワードアクティブクランプ方式のスイッチング電源装置における最良の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the best embodiment in the switching power supply device of a forward active clamp system. 図9図示実施形態におけるトランスの実施例の正面図である。9 is a front view of an example of the transformer in the illustrated embodiment. 図10図示トランスのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the trans | transformer shown in FIG. 図9図示実施形態における別のトランスの実施例の正面図である。9 is a front view of an example of another transformer in the illustrated embodiment. 図12図示トランスのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the trans | transformer shown in FIG. 従来のスイッチング電源装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional switching power supply device. 図14図示従来例とは別のスイッチング電源装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the switching power supply device different from the prior art example shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

T トランス
Q スイッチ素子
L チョーク
C コンデンサ
D ダイオード
Np 一次巻線
Ns 二次巻線
Nr 三次巻線
T transformer Q switch element L choke C capacitor D diode Np primary winding Ns secondary winding Nr tertiary winding

Claims (3)

直流電源と、第一および第二の一次巻線、第一および第二の二次巻線並びに三次巻線とを有する出力トランスと、前記直流電源と一端が前記直流電源に接続される前記第一の一次巻線と一端が前記第一の一次巻線の他端に接続される第一のスイッチ素子との直列回路と、前記第一の一次巻線の一端に一端が接続される第二の一次巻線と前記第一のスイッチ素子の他端と接続される第一のコンデンサとの直列回路と、前記第二の一次巻線の端子間に接続される第二のスイッチ素子と第二のコンデンサとの直列回路と、第一の整流素子の一端と第一の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、この直列回路と並列に第二の整流素子の一端と第二の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、前記第一および第二それぞれの二次巻線の他端に接続される前記三次巻線前記第一の整流素子と前記第一の二次巻線と前記三次巻線との直列回路と並列に接続される平滑コンデンサとを有することを特徴とするスイッチング電源装置。 An output transformer having a DC power supply, first and second primary windings, first and second secondary windings and a tertiary winding; and the DC power supply and one end connected to the DC power supply. Secondly one primary winding and one end a series circuit of a first switching element connected to the other end of the first primary winding, one end to one end of the first primary winding is connected A first circuit connected to the other end of the first switch element and a second switch element connected to a terminal of the second primary winding A series circuit with a first capacitor, a series circuit in which one end of the first rectifying element and one end of the first secondary winding are connected , and one end of the second rectifying element and the second in parallel with the series circuit a series circuit having one end and is connected to the secondary winding, connected to the other end of said first and second respective secondary windings Is the the tertiary winding, said first rectifier element and the first switching power supply unit and having a smoothing capacitor connected in parallel with the series circuit of the secondary winding and the tertiary winding . 直流電源と、一次巻線、第一および第二の二次巻線並びに三次巻線とを有する出力トランスと、前記直流電源と一端が前記直流電源に接続される前記第一の一次巻線と一端が前記第一の一次巻線の他端に接続される第一のスイッチ素子との直列回路と、前記一次巻線の端子間に接続される前記第二のスイッチング素子とコンデンサとの直列回路と、第一の整流素子の一端と第一の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、この直列回路と並列に第二の整流素子の一端と第二の二次巻線の一端とが接続される直列回路と、前記第一および第二それぞれの二次巻線の他端に接続される前記三次巻線前記第一の整流素子と前記第一の二次巻線と前記三次巻線との直列回路と並列に接続される平滑コンデンサとを有することを特徴とするスイッチング電源装置。 An output transformer having a DC power source, a primary winding, first and second secondary windings and a tertiary winding, the DC power source and the first primary winding having one end connected to the DC power source ; A series circuit of a first switch element having one end connected to the other end of the first primary winding, and a series circuit of the second switching element and a capacitor connected between terminals of the primary winding When, a series circuit one end of the first rectifier element and one end of the first secondary winding is connected in parallel with the series circuit of the second rectifying element one end of the second secondary winding a series circuit and one end is connected, said first and second and said tertiary winding is connected to the other end of each of the secondary winding, the first rectifier element and the first secondary winding switch, characterized in that it comprises a smoothing capacitor connected in parallel with the series circuit of the tertiary winding and Ring power supply. 前記整流素子がMOSFETその他スイッチング素子であることを特徴とする請求項1又は2記載のスイッチング電源装置。 3. The switching power supply device according to claim 1, wherein the rectifying element is a MOSFET or other switching element.
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