JP4963894B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、一次・二次間をトランスで絶縁し、二次側に同期整流回路を備えたスイッチング電源装置に関するものである。

従来の一次・二次間をトランスで絶縁し、二次側に同期整流回路を備えたスイッチング電源装置として図３に示すものが公知である（特許文献１参照）。このスイッチング電源装置は、二次側に二つの整流用ＭＯＳＦＥＴ１１，１３を備えてある。第一のＭＯＳＦＥＴ１１のゲートと第二のＭＯＳＦＥＴ１３のドレイン間に抵抗とコンデンサとを直列接続した第一のスナバ回路１０を接続し、第二のＭＯＳＦＥＴ１３のゲートと第一のＭＯＳＦＥＴ１１のドレイン間に第二のスナバ回路９を接続してある。第一のＭＯＳＦＥＴ１１のゲート・ソース間、第二のＭＯＳＦＥＴ１３のゲート・ソース間に、それぞれ抵抗１２，１４を接続してある。

また、別の従来のスイッチング電源装置として、図４に示すものもある。このスイッチング電源装置は、略前記従来例と同様の構成をしているが、前記従来例のスナバ回路９，１０の部分を抵抗のみで構成してある。
米国特許第６９１７５２９号明細書

しかし、前者のスイッチング電源は、図５に示すように、駆動電圧が正負に振れるため、駆動損失が大きくなるという問題点がある。また、後者のスイッチング電源装置は、図６に示すように、駆動電圧が極端に高くなるため、駆動損失が大きくなるという問題点がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、駆動損失を低減する新規なスイッチング電源装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係るスイッチング電源装置は、一次・二次間をトランスで絶縁し、このトランスの二次巻線にセンタータップを設け、これら二次巻線の両端にそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成したスイッチを設けてあり、このスイッチのゲート・ソース間に補助巻線を接続し、この補助巻線と前記スイッチのゲートとの間に、ダイオードと抵抗とを直列接続し、前記補助巻線と並列にＭＯＳＦＥＴで構成した補助スイッチのドレイン・ソースを接続し、この補助スイッチのゲートに前記補助巻線を接続してあることを特徴とする。

前記ダイオードのアノードを前記補助巻線の一端に接続し、このダイオードのカソードと前記スイッチのゲートとを前記抵抗を介して接続してあることを特徴とする。

本発明によれば、上記構成により、特に二次側に設けたスイッチのゲート・ソース間に補助巻線を接続したことにより、駆動電圧を下げることができる。また、上記構成により、駆動電圧が正の範囲で駆動することにより、駆動損失を下げることができる。

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、一次・二次間をトランス８で絶縁してある。一次側は直流電源１を有し、この両端子間を四つのＭＯＳＦＥＴの主スイッチ２，３，４，５からなるブリッジ回路を設け、それぞれ直列に接続した二つの主スイッチ２，３，４，５の接続点をトランスの一次巻線８−１を介して接続して、フルブリッジ回路を構成してある。また、このスイッチング電源装置は一方の主スイッチ２，３の接続点とトランスの一次巻線８−１の一端との間に抵抗６とコンデンサ７とを並列に接続した共振及び偏励磁防止回路を接続してある。なお、本発明では一次側の回路については限定しておらず、例えば、ハーフブリッジ回路やプッシュプル回路であっても本発明は成立する。

一方、二次側はトランスの二次巻線８−２，８−３にセンタータップを設け、これらの出力側にはチョーク１５と平滑コンデンサ１６とで平滑回路を構成してある。二次巻線８−２，８−３の両端にそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成したスイッチ１１，１３を設けてある。以上の構成よりスイッチ１１，１３は極性が逆である。これらスイッチ１１，１３のゲート・ソース間にはそれぞれ補助巻線８−４，８−５を接続し、これら補助巻線８−４，８−５の巻数によりスイッチ１１，１３の駆動電圧を調整してある。

補助巻線８−４，８−５とスイッチ１１，１３のゲートとの間に、ダイオード１７，２２と抵抗１８，２３とを直列接続してある。ダイオード１７，２２のカソードをスイッチ１１，１３のゲートに接続し、スイッチ１１をオフさせる場合に、負のゲート電圧でオフしないようにしてある。補助巻線８−４，８−５と並列にＭＯＳＦＥＴで構成した補助スイッチ２１，２６のドレイン・ソースを接続してある。この補助スイッチ２１，２６のゲートを、補助巻線８−４，８−５の一端に接続してある。

スイッチ１１，１３のそれぞれのゲート・ソース間には抵抗１２，１４を接続してある。これと同様に補助スイッチ２１，２６のそれぞれのゲート・ソース間にも抵抗１９，２４を接続してある。また、補助スイッチ２１，２６のゲートとダイオード１７，２２のアノードとの間にも抵抗２０，２５を接続してある。

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、各部の電圧と電流の波形である図２を用いて説明する。直流電源１が起動すると、主スイッチ４，３のゲートにバイアスがかかり、主スイッチ４，３がオンする。主スイッチ素子４がオンすると、一次巻線８−１を介して、抵抗６、コンデンサ７を流れて、主スイッチ３に流れる。また、一次巻線８−１には正極性の電圧がかかり、これにより、第一の二次巻線８−２並びに第一の補助巻線８−４に起電力電圧が発生する。

第一の補助巻線８−４に起電力電圧が発生すると、この起電力電圧はダイオード１７及び抵抗１８を通してスイッチ１１のゲートに与え、スイッチ１１がオンしてスイッチ１１が駆動する。スイッチ１１がオフするには、第一の補助巻線８−４に発生する逆起電力電圧によりダイオード１７に電流は流れず、補助スイッチ２１のゲート電圧が下がって、補助スイッチ２１をオンさせる。補助スイッチ２１がオンすることにより、スイッチ１１のゲート電圧をオフさせることができる。これにより、スイッチ１１の駆動を止めることができる。

続いて、主スイッチ２，５のゲートにバイアスがかかり、主スイッチ２，５がオンする。主スイッチ２がオンすると、抵抗６、コンデンサ７、及び一次巻線８−１を介して、主スイッチ５に流れる。また、一次巻線８−１には逆極性の電圧がかかり、これにより、第二の二次巻線８−３並びに第二の補助巻線８−５に起電力電圧が発生する。

第二の補助巻線８−５に起電力電圧が発生すると、この起電力電圧はダイオード２２及び抵抗２３を通してスイッチ１３のゲートに与え、スイッチ１３がオンしてスイッチ１３が駆動する。スイッチ１３がオフするには、第二の補助巻線８−５に発生する逆起電力電圧によりダイオード２２に電流は流れず、補助スイッチ２６のゲート電圧が下がって、補助スイッチ２６をオンさせる。補助スイッチ２６がオンすることにより、スイッチ１３のゲート電圧をオフさせることができる。これにより、スイッチ１３の駆動を止めることができる。

以上の通り、スイッチ１１，１３のゲート・ソース間に補助巻線８−４，８−５を接続し、補助巻線８−４，８−５とスイッチ１１，１３のゲートとの間に、ダイオード１７，２２と抵抗１８，２３とを直列接続したことにより、スイッチ１１，１３の駆動電圧が正負に振れることを防止することができ、駆動電圧を下げることができる。また、駆動電圧が正の範囲で駆動することにより、駆動損失も下げることができる。

本発明によれば、特に二次側に設けたスイッチのゲート・ソース間に補助巻線を接続したことにより、駆動電圧を下げることができ、また、上記構成により、駆動電圧が正の範囲で駆動することにより、駆動損失を下げることができ、産業上利用可能である。

本発明に係るスイッチング電源装置の実施例の回路構成図である。 本発明に係るスイッチング電源装置の動作波形図である。 従来の実施形態の回路構成図である。 同じく従来の実施形態の回路構成図である。 図３図示従来例の動作波形図である。 図４図示従来例の動作波形図である。

符号の説明

１ 直流電源
２，３，４，５ 主スイッチ
６，１２，１４，１８，１９，２０，２３，２４，２５ 抵抗
７ コンデンサ
８ トランス
９，１０ スナバ回路
１１，１３ スイッチ
１５ チョーク
１６ 平滑コンデンサ
１７，２２ ダイオード
２１，２６ 補助スイッチ

Claims (2)

1. 一次・二次間をトランスで絶縁し、このトランスの二次巻線にセンタータップを設け、これら二次巻線の両端にそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成したスイッチを設けてあり、このスイッチのゲート・ソース間に補助巻線を接続し、前記補助巻線の一端にダイオードのアノードを接続し、このダイオードのカソードと前記スイッチのゲートとを接続し、前記補助巻線と並列にＭＯＳＦＥＴで構成した補助スイッチのドレイン・ソースを接続し、この補助スイッチのゲートを前記補助巻線の一端及び前記ダイオードのアノードに接続してあることを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 前記ダイオードのカソードと前記スイッチのゲートとを抵抗を介して接続してあることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。

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