JP5265236B2 - スイッチング電源装置用スナバ回路 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置用スナバ回路（電子回路における急激な圧力上昇を抑えるための回路、ｓｎｕｂｂｅｒ）に係り、特に、トランスの一次巻線に接続された主スイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧を抑制してスイッチング損失の低減を図ることができ、且つ、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができるように工夫したものに関する。

一般に、各種電子機器の安定化電源としてスイッチング電源装置が使用されている。この種のスイッチング電源装置の場合には、主スイッチング素子の「ターンオフ」時にいわゆる「サージ電圧」が発生してしまう。そこで、そのようなサージ電圧を抑制させるためにスナバ回路を設けている。そのようなスナバ回路を設けたスイッチング電源装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
特公平７−６７２７３号公報

上記特許文献１に開示されているスイッチング電源装置は図７に示すような構成になっている。
まず、電源端子１０１、１０３があるとともに出力端子１０５、１０７がある。上記電源端子１０１、１０３側と出力端子１０５、１０７側との間には、トランスＴ_１が設置されている。このトランスＴ_１は一次巻線Ｔ_１−Ｐと二次巻線Ｔ_１−Ｓとから構成されている。上記電源端子１０１、１０３側には、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１には駆動トランスＴ_２が夫々設置されている。

上記駆動トランスＴ_２は後述する制御回路１０９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ_２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と補助スイッチング素子Ｑ_ａ１を駆動する二次巻線Ｔ_２−Ｑ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２と二次巻線Ｔ_{２−Ｑａ１}とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ_１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ_１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ_２と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２との間には抵抗Ｒ_２が設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑ_ａ１と二次巻線Ｔ_{２−Ｑａ１}との間には抵抗Ｒ_ａ１が設置されている。

又、上記電源端子１０１、１０３側には、ダイオードＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_ａ１、Ｄ_ａ２、Ｄ_ａ３が設置されている。又、上記電源端子１０１、１０３側には、コンデンサＣ_１、Ｃ_ａ１、Ｃ_ａ２が設置されているとともにチョークコイルＬ_ａ１が設置されている。そして、上記補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、ダイオードＤ_ａ１、Ｄ_ａ２、Ｄ_ａ３、コンデンサＣ_ａ１、Ｃ_ａ２、チョークコイルＬ_ａ１によってスナバ回路１１１を構成している。

上記出力端子１０５、１０７側には制御回路１０９が設置されている。又、上記出力端子１０５、１０７側にはダイオードＤ_３、Ｄ_４が設置されているとともにチョークコイルＬ_１、コンデンサＣ_２が設置されている。
尚、図７中Ｖ_ｉｎは電源電圧を示している。

上記構成において、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が「オン」すると、チョークコイルＬ_ａ１とコンデンサＣ_ａ１、Ｃ_ａ２とによる共振回路が形成されて共振電流が流れる。その共振電流はダイオードＤ_ａ２の作用によって、コンデンサＣ_ａ１からコンデンサＣ_ａ２にのみ流れる。

又、トランスＴ_１の二次巻線Ｔ_１−Ｓの誘起電圧は、ダイオードＤ_３、Ｄ_４によって整流され、且つ、チョークコイルＬ_１、コンデンサＣ_２によって平滑化され、出力端子１０５、１０７を介して出力される。その際、その出力電圧は駆動制御回路１０９によって予め設定された設定値になるように制御される。

又、上記主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が「ターンオフ」すると、トランスＴ_１の蓄積エネルギにより、主スイッチング素子Ｑ_２のドレイン・ソース間に加わる電圧が、ダイオードＤ_ａ１を介してコンデンサＣ_ａ１に加えられ、それによって、充電が行われる。スイッチング素子Ｑ_２のドレイン・ソース間の電圧はコンデンサＣ_ａ１の端子電圧の上昇に伴って徐々に上昇することになり、それによって、サージ電圧の発生を抑制することができる。又、コンデンサＣ_ａ２の充電電荷はダイオードＤ_ａ３を介してトランスＴ_１の一次巻線Ｔ_１−Ｐを介して放電される。

又、上記スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が「ターンオン」すると、トランスＴ_１の一次巻線Ｔ_１−Ｐに主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２を介して直流電源からの電流が流れる。又、スナバ回路１１１においては、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が「オン」となるので、前述したように、コンデンサＣ_ａ１からＣ_ａ２に共振電流が流れる。その際、コンデンサＣ_ａ１、Ｃ_ａ２の容量を等しく設定しておくことにより、共振電流による放電によって、コンデンサＣ_ａ１の端子電圧は略「０」となる。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、従来のスイッチング電源装置用の構成では、スナバ回路１１１における損失が大きく、結局、スイッチング損失が大きくなってしまうという問題があった。
又、別の問題として構成が複雑であって小型化に不向きであるという問題があった。具体的には、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１を駆動するために、多数の駆動二次巻線、すなわち、二次巻線Ｔ_２−Ｑ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２と二次巻線Ｔ_{２−Ｑａ１}を必要とするものであり、又、それ以外にも多数の電子部品を必要としており、それによって、構成が複雑化してしまって小型化が困難であるという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、スイッチング損失の低減を図ることができ、且つ、構成の簡略化と装置の小型化を図ることが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、スイッチング電源装置のトランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に接続された主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のターンオフ時のサージ電圧を制御することにより該主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のスイッチング損失を低減させるように構成されたスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記トランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に対して、直列に接続したダイオード（Ｄ _ａ１ ）とコンデンサ（Ｃ _ａ１ ）を、並列に接続し、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）に対して、直列に接続したダイオード（Ｄ _ａ２ ）とチョークコイル（Ｌ _ａ１ ）、補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）を、直列に接続し、上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）が補助スイッチとしての機能を備えていて、上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）のターンオンの時、上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）をターンオンし、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）と上記チョークコイル（Ｌ _ａ１ ）を上記ダイオード（Ｄ _ａ２ ）の導通により共振させ、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）の電圧極性を上記主スイッチング素子（Ｑ _１ ，Ｑ _２ ）と上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）がターンオンする前と反転させ、上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）のターンオフの時、上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）をターンオフし、上記トランス（Ｔ _１ ）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄ _ａ１ ）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）の電圧が徐々に高くなってその電圧極性が上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）と補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）がターンオフする前と反転させ、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）の電圧の立ち上がりを緩やかにするようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）の何れかが上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）としての機能を兼備していることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、スイッチング電源装置のトランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に接続された主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のターンオフ時のサージ電圧を制御することにより該主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のスイッチング損失を低減させるように構成されたスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記トランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に対してダイオード（Ｄ_ａ１）とコンデンサ（Ｃ_ａ１）を並列に接続し、上記主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のターンオフ時、上記トランス（Ｔ_１）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄ_ａ１）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃ_ａ１）の電圧が徐々に高くなって（正）に反転し、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）の電圧の立ち上がりを緩やかにするように構成しているので、まず、スナバ回路としての損失を低減させてスイッチング電源装置としてのスイッチング損失を低減させることができる。又、駆動トランスの二次巻線の数を減少させることができ、必要な電子部品の個数を減少させることができ、それによって、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができる。又、スイッチング周波数の高周波化が可能になり、それによって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。又、入力電圧範囲の広範囲化が可能になる。
又、請求項２によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑ_ａ１）を備えていることを特徴とするものであり、上記効果を確実に得ることができる。
又、請求項３によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、補助スイッチング素子（Ｑ_ａ１）の機能を上記主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）の何れかが兼備していることを特徴とするものであり、それによって、電子部品点数をさらに減少させて構成の簡略化と装置の小型化を図ることができる。
又、請求項４によるスイッチング電源装置用スナバ回路は、請求項１〜請求項３の何れかに記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、上記スイッチング電源装置は、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型の何れかであることを特徴とするものであり、少なくとも、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置に適用可能である。

以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は本願発明を２石フォワード型のスイッチング電源装置に適用した例を示すものである。
因みに、フォワード型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オン」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＮ方式」を意味しており、これに対して、フライバック型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オフ」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＦＦ式」を意味している。又、２石とは主スイッチング素子の個数を意味するものであり、この実施の形態の場合には２個の主スイッチング素子を使用しているものである。

本実施の形態によるスイッチング電源装置は図１に示すような構成になっている。まず、電源端子１、３があるとともに出力端子５、７がある。上記電源端子１、３側と出力端子５、７側との間にはトランスＴ_１が設置されている。このトランスＴ_１は一次巻線Ｔ_１−Ｐと二次巻線Ｔ_１−Ｓとから構成されている。上記電源端子１、３側には、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１が設置されている。又、上記主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１には駆動トランスＴ_２が設置されている。

上記駆動トランスＴ_２は後述する制御回路９からの駆動信号を入力する一次巻線Ｔ_２−Ｄと、この信号を出力して上記主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２と補助スイッチング素子Ｑ_ａ１を駆動する二次巻線Ｔ_２−Ｑ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２とから構成されている。上記スイッチング素子Ｑ_１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ_１が設置されている。又、上記スイッチング素子Ｑ_２と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２との間には抵抗Ｒ_２が設置されている。又、上記補助スイッチング素子Ｑ_ａ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ１との間には抵抗Ｒ_ａ１が設置されている。

又、上記電源端子１、３側にはダイオードＤ_ａ１、Ｄ_ａ２が設置されている。又、上記電源端子１、３側にはコンデンサＣ_１、Ｃ_ａ１が設置されているとともにチョークコイルＬ_ａ１が設置されている。そして、上記スイッチング素子Ｑ_ａ１、ダイオードＤ_ａ１、Ｄ_ａ２、コンデンサＣ_ａ１、チョークコイルＬ_ａ１によってスナバ回路１１を構成している。

上記出力端子５、７側には制御回路９が設置されている。又、上記出力端子５、７側にはダイオードＤ_３、Ｄ_４が設置されていると共にチョークコイルＬ_１、コンデンサＣ_２が設置されている。
尚、図１中符号Ｖ_ｉｎは電源電圧を示している。

以上の構成を基に図２及び図３を参照してその作用を説明する。図２は図１に示した回路と同じ内容であって動作原理を説明するための図として表したものである。
図２に示す動作原理図に関して説明を補充する。図２中符号ＳＷ_１は主スイッチング素子Ｑ_１における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものであり、又、符号ＳＷ_２は主スイッチング素子Ｑ_２における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものであり、又、符号ＳＷ_ａ１は補助スイッチング素子Ｑ_ａ１における「オン／オフ」スイッチ機能部を表すものである。又、制御回路９より出力される制御信号をＧＤ_１、ＧＤ_２で示している。上記制御信号ＧＤ_１は主スイッチング素子Ｑ_１の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ_１を駆動するための制御信号であり、制御信号ＧＤ_２は主スイッチング素子Ｑ_２の「オン／オフ」スイッチ機能部ＳＷ_２を駆動するための制御信号である。

又、図３はタイミングチャートである。図３のタイミングチャートにおいて、符号Ｖ_１、Ｖ_２は主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧を示し、Ｉ_１、Ｉ_２は主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２を流れる電流を示し、Ｉ_ｄａ１、Ｉ_ｄａ２はダイオードＤ_ａ１、Ｄ_ａ２を流れる電流を示し、Ｉ_Ｃａ１はコンデンサＣ_ａ１を流れる電流を示し、Ｖ_Ｃａ１はコンデンサＣ_ａ１の両端電圧を示し、Ｖ_ｌａ１はチョークコイルＬ_ａ１の両端電圧を示している。そして、図３（ａ）は主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧Ｖ_１、Ｖ_２の時間変化を示し、図３（ｂ）は主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の電流Ｉ_１、Ｉ_２の時間変化を示し、図３（ｃ）はダイオードＤ_ａ１を流れる電流Ｉ_ｄａ１の時間変化を示し、図３（ｄ）はダイオードＤ_ａ２を流れる電流Ｉ_ｄａ２の時間変化を示し、図３（ｅ）はコンデンサＣ_ａ１を流れる電流Ｉ_Ｃａ１の時間変化を示し、図３（ｆ）はコンデンサＣ_ａ１の両端電圧Ｖ_Ｃａ１の時間変化を示し、図３（ｇ）はチョークコイルＬ_ａ１の両端電圧Ｖ_ｌａ１の時間変化を示している。

まず、図３に示す期間「（１）（時刻ｔ_１〜ｔ_２）」において、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１を「ターンオフ」する。それによって、図３（ｂ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２を流れる電流Ｉ_１、Ｉ_２が瞬時に「０」となる。又、図３（ｃ）に示すように、トランスＴ_１の蓄積エネルギによって、ダイオードＤ_ａ１に電流Ｉ_ｄａ１が流れる。又、図３（ｆ）に示すように、コンデンサＣ_ａ１の電圧Ｖ_ｃａ１は「−Ｖ_ｉｎ」から徐々に高くなり、「正」に反転する。又、図３（ａ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧Ｖ_１、Ｖ_２はコンデンサＣ_ａ１の電圧Ｖ_ｃａ１の上昇に伴って徐々に高くなる。このように、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧Ｖ_１、Ｖ_２が徐々に上昇するようになるため、ターンオフ時のスイッチング損失は略「０」となる。

次に、図３に示す期間「（２）（時刻ｔ_２〜ｔ_３）」においては、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１は「オフ」したままである。そして、ダイオードＤ_ａ２に流れる電流Ｉ_ｄａ２は、図３（ｄ）に示すように、「０」である。これは補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１が「オフ」しているためである。又、コンデンサＣ_ａ１においては充放電が殆どなく、よって、コンデンサＣ_ａ１の電圧Ｖ_ｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、「正」の電圧で略一定に維持される。

次に、図３に示す期間「（３）（時刻ｔ_３〜ｔ_４）」において、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１
が「ターンオン」する。それによって、図１（ａ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧Ｖ_１、Ｖ_２が「０」になる。又、図３（ｂ）に示すように、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の電流Ｉ_１、Ｉ_２が流れ始める。したがって、ターンオン時の損失は略「０」になる。同時に補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１が「オン」するため、コンデンサＣ_ａ１とチョークコイルＬ_ａ１による共振回路が形成され、ダイオードＤ_ａ２、チョークコイルＬ_ａ１、主スイッチング素子ＳＷ_１を介して共振電流が流れる。そして、コンデンサＣ_ａ１の両端電圧Ｖ_ｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、共振により電圧が低下してその極性が反転する。

次に、図３に示す期間「（４）（時刻ｔ_４〜ｔ_５）」において、コンデンサＣ_ａ１とチョークコイルＬ_ａ１との共振によって、図３（ｇ）に示すように、チョークコイルＬ_ａ１の両端電圧Ｖ_ｌａ１が電源電圧Ｖ_ｉｎより高くなる。又、チョークコイルＬ_ａ１、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１、主スイッチング素子Ｑ_１の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、電源端子１、３、主スイッチング素子Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_２、ダイオードＤ_ａ１、チョークコイルＬ_ａ１の経路で回生電流が流れる。そして、コンデンサＣ_ａ１の電流Ｉ_ｃａ１は、図３（ｅ）に示すように、「０」にな。又、コンデンサＣ_ａ１の電圧Ｖ_ｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、負電圧「−Ｖ_ｉｎ」で略一定のままとなる。そして、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の電流Ｉ_１、Ｉ_２は、図３（ｂ）に示すように、回生電流が流れる期間中は減少する。

さらに、図３に示す期間「（５）（時刻ｔ_５〜ｔ_６）」において、既に説明した期間「（４）」で流れていた回生電流はダイオードＤ_ａ２が逆バイアスされることによって流れなくなる。又、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の電流Ｉ_１、Ｉ_２は、図３（ｂ）に示すように、流れたままである。又、コンデンサＣ_ａ１の電圧Ｖ_ｃａ１は、図３（ｆ）に示すように、「−Ｖ_ｉｎ」のままである。
以下、同様のサイクルを繰り返すものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、スナバ回路１１としての損失を低減させ、それによって、スイッチング電源装置としてのスイッチング損失を低減させることができる。これは、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２、補助スイッチング素子Ｑ_ａ１の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_ａ１が「ターンオフ」した時、ダイオードＤ_ａ１とコンデンサＣ_ａ１の作用によって、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能部ＳＷ_１、ＳＷ_２の両端電圧Ｖ_１、Ｖ_２が徐々に上昇するようになるためである。
又、駆動トランスＴ_２の二次巻線の数を減少させることができる。すなわち、従来の場合には、二次巻線Ｔ_２−Ｑ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２と二次巻線Ｔ_{２−Ｑａ１}を必要としていたが、本実施の形態の場合には、二次巻線Ｔ_２−Ｑ１と二次巻線Ｔ_２−Ｑ２の二つで事足りるものである。このように必要な電子部品の個数を減少させることができ、それによって、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができる。具体的には、図７に示した従来の構成の場合には２１点の電子部品を必要としていたが、図１に示す本実施の形態の場合には１７点の電子部品で事足りることになる。
又、上記構成により、スイッチング周波数の高周波化が可能になり、それによって、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。
又、入力電圧範囲の広範囲化が可能になる。

次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、２石フォワード型のスイッチング電源装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、この第２の実施の形態の場合には、２石フライバック型のスイッチング電源装置に適用した場合を例に挙げて示すものである。回路の構成としては、前記第１の実施の形態における回路中のダイオードＤ_４とチョークコイルＬ_１をなくした点が違っており、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
前述したように、フォワード型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オン」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＮ方式」を意味しており、これに対して、この第２の実施の形態の場合のようなフライバック型とは、スイッチング素子を構成するトランジスタが「オフ」した時にエネルギの伝達が実行される「ＯＮ―ＯＦＦ式」を意味しており、その為に、前記第１の実施の形態における回路中のダイオードＤ_４とチョークコイルＬ_１をなくしているものである。
このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。

次に、図５を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、スイッチング素子Ｑ_１にスイッチング素子Ｑ_ａ１の機能を兼備させたものである。したがって、この第３の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の場合におけるスイッチング素子Ｑ_ａ１はないものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、部品点数が減少することにより、構成の簡略化と小型化をより効果的に図ることができる。

次に、図６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成において、スイッチング素子Ｑ_２にスイッチング素子Ｑ_ａ１の機能を兼備させたものである。したがって、この第４の実施の形態の場合にも、前記第１の実施の形態の場合におけるスイッチング素子Ｑ_ａ１はないものである。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、部品点数が減少することにより、構成の簡略化と小型化をより効果的に図ることができる。

尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記各実施の形態の場合には、２石フォワード型のスイッチング電源装置、２石フライバック型のスイッチング電源装置を例に挙げて説明したが、それ以外にも、１石フォワード型のスイッチング電源装置、１石フライバック型のスイッチング電源装置のような１個の主スイッチング素子を備えたものに対しても同様に適用可能である。
又、駆動トランスＴ_２としては、絶縁ホトカプラ素子、ブートスとラップ回路により生成される信号でもよい。
又、主スイッチング素子Ｑ_１、Ｑ_２、の「オン／オフ」スイッチング機能ＳＷ_１、ＳＷ_２の「ターンオフ」時の蓄積エネルギが不足する場合には、トランスＴ_１の一次巻線Ｔ_１−Ｐに別体のコイルを直列に接続するようにしてもよい。

本発明は、スイッチング電源装置用スナバ回路に係り、特に、トランスの一次巻線に接続された主スイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧を抑制してスイッチング損失の低減を図ることができ、且つ、構成の簡略化と装置の小型化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、２石フォワード型、２石フライバック型、１石フォワード型、１石フライバック型のスイッチング電源装置用スナバ回路に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の回路構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の動作原理を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の回路構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の回路構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、スイッチング電源装置の回路構成を示す図である。 従来例を示す図で、スイッチング電源装置の回路構成を示す図である。

符号の説明

１ 電源端子
３ 電源端子
５ 出力端子
７ 出力端子
９ 制御回路
Ｔ_１ トランス
Ｔ_２ 駆動トランス
Ｑ_１ 主スイッチング素子
Ｑ_２ 主スイッチング素子
Ｑ_ａ１ 補助スイッチング素子
Ｄ_ａ１ ダイオード
Ｄ_ａ２ ダイオード
Ｃ_ａ１ コンデンサ
Ｌ_ａ１ チョークコイル
Ｒ_ａ１ 抵抗

Claims (2)

1. スイッチング電源装置のトランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に接続された主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のターンオフ時のサージ電圧を制御することにより該主スイッチング素子（Ｑ_１、Ｑ_２）のスイッチング損失を低減させるように構成されたスイッチング電源装置用スナバ回路において、
   上記トランス（Ｔ_１）の一次巻線（Ｔ_１−Ｐ）に対して、直列に接続したダイオード（Ｄ _ａ１ ）とコンデンサ（Ｃ _ａ１ ）を、並列に接続し、
   上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）に対して、直列に接続したダイオード（Ｄ _ａ２ ）とチョークコイル（Ｌ _ａ１ ）、補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）を、直列に接続し、
   上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）が補助スイッチとしての機能を備えていて、
   上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）のターンオンの時、上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）をターンオンし、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）と上記チョークコイル（Ｌ _ａ１ ）を上記ダイオード（Ｄ _ａ２ ）の導通により共振させ、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）の電圧極性を上記主スイッチング素子（Ｑ _１ ，Ｑ _２ ）と上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）がターンオンする前と反転させ、
   上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）のターンオフの時、上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）をターンオフし、上記トランス（Ｔ _１ ）の蓄積エネルギによって上記ダイオード（Ｄ _ａ１ ）に電流を流し、上記コンデンサ（Ｃ _ａ１ ）の電圧が徐々に高くなってその電圧極性が上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）と補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）がターンオフする前と反転させ、それによって、上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）の電圧の立ち上がりを緩やかにするようにしたことを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。
2. 請求項１記載のスイッチング電源装置用スナバ回路において、
   上記主スイッチング素子（Ｑ _１ 、Ｑ _２ ）の何れかが上記補助スイッチング素子（Ｑ _ａ１ ）としての機能を兼備していることを特徴とするスイッチング電源装置用スナバ回路。

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