JP5729762B2 - Switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、補助巻線の誘起電圧に基づいて一定の補助電圧を生成する補助電源部を備えたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device including an auxiliary power supply unit that generates a constant auxiliary voltage based on an induced voltage of an auxiliary winding.

世界各国の各種商用交流電圧においても使用できるよう構成したワールドワイドなスイッチング電源装置として、例えば、図２に示すスイッチング電源装置１０が知られている。同図に示すように、このスイッチング電源装置１０は、１００[Ｖ]／２００[Ｖ]系の商用交流電源から供給された商用交流電圧ＶACIN（８５〜１３２[Ｖ]／１８７〜２６４[Ｖ]）を整流するダイオードブリッジ回路Ｄ1を備え、このダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧は、アクティブフィルタ２に供給されている。 For example, a switching power supply 10 shown in FIG. 2 is known as a world-wide switching power supply configured to be used with various commercial AC voltages in countries around the world. As shown in the figure, this switching power supply device 10 includes a commercial AC voltage V ACIN (85 to 132 [V] / 187 to 264 [V] supplied from a 100 [V] / 200 [V] system commercial AC power source. with a diode bridge circuit D 1 for rectifying the]), the output voltage of the diode bridge circuit D 1 is supplied to the active filter 2.

アクティブフィルタ２は、チョーク等のリアクトルを介してダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力端子間に接続されたスイッチング手段を有し、このスイッチング手段のスイッチング動作は制御部に含まれているアクティブフィルタ制御回路４からの制御信号によって制御される。アクティブフィルタ２によれば、ダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧を整形して正弦波状とすることにより、力率を改善することができる。 The active filter 2 has switching means connected between the output terminals of the diode bridge circuit D 1 through a reactor such as a choke, and the switching operation of this switching means is the active filter control circuit 4 included in the control unit. It is controlled by the control signal from According to the active filter 2, by a sinusoidal shape the output voltage of the diode bridge circuit D 1, it is possible to improve the power factor.

アクティブフィルタ２の出力端子間には、平滑用コンデンサＣ1と、トランスＴの一次巻線Ｔ1および電力用ＦＥＴＱ1（スイッチング手段）のドレイン・ソース導電路からなる直列回路とが接続されている。電力用ＦＥＴＱ1のゲートには制御部に含まれているＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３からの制御信号が入力される。これにより、電力用ＦＥＴＱ1の導通期間が制御され、一次巻線Ｔ1にスイッチング電圧が供給される。 Between the output terminal of the active filter 2, and smoothing capacitor C 1, a series circuit consisting of the drain-source conduction path of the primary winding T 1 and the power FETs Q 1 of the transformer T (switching means) is connected . A control signal from the DC-DC converter control circuit 3 included in the control unit is input to the gate of the power FET Q 1 . As a result, the conduction period of the power FET Q 1 is controlled, and the switching voltage is supplied to the primary winding T 1 .

トランスＴの二次巻線Ｔ2の一端にはダイオードＤ2のアノードが接続されている。また、ダイオードＤ2のカソードは平滑用コンデンサＣ2の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ2の他端は二次巻線Ｔ2の他端に接続されている。平滑用コンデンサＣ2の両端からは、不図示の負荷に供給するための直流の二次側出力電圧ＶDCOUTが出力される。 The anode of the diode D 2 is connected to one end of the secondary winding T 2 of the transformer T. The cathode of the diode D 2 is connected to one end of the smoothing capacitor C 2, the other end of the smoothing capacitor C 2 is connected to the other end of the secondary winding T 2. From both ends of the smoothing capacitor C 2 , a DC secondary output voltage V DCOUT to be supplied to a load (not shown ) is output.

トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に補助巻線Ｔ3を有している。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図２において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。 The transformer T has an auxiliary winding T 3 in addition to the primary winding T 1 and the secondary winding T 2 . Auxiliary winding T 3 is wound with the primary winding T 1 the same polarity as the core of the transformer T, are connected in series with the primary winding T 1. In the following description, of the two ends of the auxiliary winding T 3 , the end connected to the primary winding T 1 is called an “interconnect end”, and the opposite end The part is referred to as a “non-interconnect end” (the end on the side marked with ● in FIG. 2).

補助巻線Ｔ3の誘起電圧に基づいて制御部の電源電圧となる補助電圧Ｖ2を生成する補助電源部には、例えば、非特許文献１に記載の定電圧回路６とダイオードＤ3とが備えられている。ダイオードＤ3のアノードは補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ3のカソードは定電圧回路６を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。 For example, a constant voltage circuit 6 and a diode D 3 described in Non-Patent Document 1 are included in the auxiliary power supply unit that generates the auxiliary voltage V 2 that is the power supply voltage of the control unit based on the induced voltage of the auxiliary winding T 3. Is provided. The anode of the diode D 3 is connected to the non-interconnection end of the auxiliary winding T 3 , and the cathode of the diode D 3 is connected to the collector of the transistor Q 2 constituting the constant voltage circuit 6.

トランジスタＱ2のベースはツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗Ｒ5が接続され、トランジスタＱ2のエミッタには平滑用コンデンサＣ3の一端が接続されている。また、平滑用コンデンサＣ3の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。そして、平滑用コンデンサＣ3の両端からは、制御部の電源電圧となる補助電圧Ｖ2が出力される。 The base of the transistor Q 2 is connected to the cathode of the Zener diode ZD, and the anode of the Zener diode ZD is connected to the interconnection end of the auxiliary winding T 3 . Between the collector and the base of the transistor Q 2 is connected a resistor R 5, the emitter of the transistor Q 2 is one end of the smoothing capacitor C 3 is connected. Further, the other end of the smoothing capacitor C 3 is connected to an interconnection end of the auxiliary winding T 3 . An auxiliary voltage V 2 serving as a power supply voltage for the control unit is output from both ends of the smoothing capacitor C 3 .

上記の通り、スイッチング電源装置１０に入力される商用交流電圧ＶACINは８５〜２６４[Ｖ]の広い範囲で変動するが、このスイッチング電源装置１０によれば、補助巻線Ｔ3の誘起電圧がある程度上昇するとツェナーダイオードＺＤが導通状態となり、補助電圧Ｖ2が制限される。これにより、過電圧が供給されることによるＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の破損等が防がれている。 As described above, the commercial AC voltage V ACIN input to the switching power supply 10 varies in a wide range of 85 to 264 [V]. According to this switching power supply 10, the induced voltage of the auxiliary winding T 3 is If it rises to some extent, the Zener diode ZD becomes conductive, and the auxiliary voltage V 2 is limited. As a result, damage to the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4 due to the supply of overvoltage is prevented.

図３は、上記スイッチング電源装置１０を改良・発展させたスイッチング電源装置１１である（例えば、特許文献１参照）。   FIG. 3 shows a switching power supply device 11 obtained by improving and developing the switching power supply device 10 (see, for example, Patent Document 1).

同図に示すように、このスイッチング電源装置１１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に２つの補助巻線Ｔ3、Ｔ4を有している。補助巻線Ｔ3、Ｔ4は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、直列に接続されている。また、補助巻線Ｔ3の一端は電力用ＦＥＴＱ1のソースに接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、電力用ＦＥＴＱ1のソースに接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図３において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。同様に、補助巻線Ｔ4の２つの端部のうち、補助巻線Ｔ3に接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。 As shown in the figure, in this switching power supply device 11, the transformer T has two auxiliary windings T 3 and T 4 in addition to the primary winding T 1 and the secondary winding T 2 . The auxiliary windings T 3 and T 4 are wound around the core of the transformer T with the same polarity as the primary winding T 1 and are connected in series. One end of the auxiliary winding T 3 is connected to the source of the power FET Q 1 . In the following description, of the two ends of the auxiliary winding T 3 , the end connected to the source of the power FET Q 1 is referred to as an “interconnect end” and the opposite end Is referred to as a “non-interconnect end” (the end on the side marked with ● in FIG. 3). Similarly, of the two ends of the auxiliary winding T 4 , the end connected to the auxiliary winding T 3 is called an “interconnect end”, and the opposite end is called “non-interconnect”. It will be called “end” (end on the side marked with ●).

補助電源部には、主に定電圧回路６とダイオードＤ3とが備えられている。ダイオードＤ3のアノードは補助巻線Ｔ4の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ3のカソードは定電圧回路６を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。 The auxiliary power unit is mainly a constant voltage circuit 6 and the diode D 3 is provided. The anode of the diode D 3 is connected to the non-interconnection end of the auxiliary winding T 4 , and the cathode of the diode D 3 is connected to the collector of the transistor Q 2 constituting the constant voltage circuit 6.

トランジスタＱ2のベースはツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗Ｒ5が接続され、トランジスタＱ2のエミッタには順方向に接続されたダイオードＤ5を介して平滑用コンデンサＣ3の一端が接続されている。補助巻線Ｔ3の非相互接続端にも、順方向に接続されたダイオードＤ4を介して平滑用コンデンサＣ3の一端が接続されている。また、平滑用コンデンサＣ3の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。そして、平滑用コンデンサＣ3の両端からは、制御部の電源電圧となる補助電圧Ｖ2が出力される。 The base of the transistor Q 2 is connected to the cathode of the Zener diode ZD, and the anode of the Zener diode ZD is connected to the interconnection end of the auxiliary winding T 3 . Between the collector and the base of the transistor Q 2 is connected a resistor R 5, one end of the smoothing capacitor C 3 via the diode D 5, which is connected in the forward direction to the emitter of the transistor Q 2 is connected . To non-interconnected ends of the auxiliary winding T 3, one end of the smoothing capacitor C 3 is connected via a diode D 4 connected in the forward direction. Further, the other end of the smoothing capacitor C 3 is connected to an interconnection end of the auxiliary winding T 3 . An auxiliary voltage V 2 serving as a power supply voltage for the control unit is output from both ends of the smoothing capacitor C 3 .

このスイッチング電源装置１１では、商用交流電圧ＶACINの入力が開始されると、補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ４で直流化した電圧Ｖ1と、補助巻線Ｔ3および補助巻線Ｔ4の誘起電圧の和電圧をダイオードＤ3で直流化した電圧Ｖ3（＝定電圧回路６の入力電圧）の上昇率の違いにより、ダイオードＤ5が導通状態となり、定電圧回路６の出力電圧Ｖ4によって平滑用コンデンサＣ3が充電される。その後、ツェナーダイオードＺＤが導通状態となると、定電圧回路６の出力電圧Ｖ4はそれ以上上昇することなく一定電圧ＶZDに維持され、電圧Ｖ1が電圧Ｖ4を超えると、ダイオードＤ4は導通状態となり、平滑用コンデンサＣ3はダイオードＤ4を通じて充電されるようになる。このとき、ダイオードＤ5は非導通状態となり、定電圧回路６の動作は停止する。 In the switching power supply unit 11, the input of the commercial AC voltage V ACIN is initiated, the voltages V 1 which is direct current with the induced voltage of the auxiliary winding T 3 diode D 4, the auxiliary winding T 3 and the auxiliary winding Due to the difference in the rate of increase of the voltage V 3 (= input voltage of the constant voltage circuit 6) obtained by converting the sum of the induced voltages of T 4 to DC by the diode D 3 , the diode D 5 becomes conductive, and the output of the constant voltage circuit 6 The smoothing capacitor C 3 is charged by the voltage V 4 . After that, when the Zener diode ZD becomes conductive, the output voltage V 4 of the constant voltage circuit 6 is maintained at the constant voltage V ZD without increasing further, and when the voltage V 1 exceeds the voltage V 4 , the diode D 4 The conduction state is established, and the smoothing capacitor C 3 is charged through the diode D 4 . At this time, the diode D 5 is turned off, and operation of the constant voltage circuit 6 is stopped.

つまり、このスイッチング電源装置１１において、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４は、起動当初は定電圧回路６の出力電圧Ｖ4により必要な電力が供給されるが、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が十分上昇した後（定常時）は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧から生成された電圧Ｖ1により必要な電力が供給される。したがって、このスイッチング電源装置１１によれば、定電圧回路６における定常時の電力損失を削減にすることができる。 In other words, in this switching power supply device 11, the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4 are initially supplied with the necessary power by the output voltage V 4 of the constant voltage circuit 6. After the output voltage V 0 has sufficiently increased (during steady state), necessary power is supplied by the voltage V 1 generated from the induced voltage of the auxiliary winding T 3 . Therefore, according to this switching power supply device 11, it is possible to reduce power loss during steady state in the constant voltage circuit 6.

特開２００１−１６８５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-16851

実用電子回路ハンドブック１「トランジスタと組み合わせた定電圧回路」、ＣＱ出版社、１９７２年９月、ｐ．３７５、図４Practical Electronic Circuit Handbook 1 “Constant Voltage Circuit Combined with Transistor”, CQ Publishing Co., Ltd., September 1972, p. 375, FIG.

しかしながら、図３に示す従来のスイッチング電源装置１１では、上昇率の異なる２つの電圧Ｖ1、Ｖ3を生成するため、トランスＴに、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に２つの補助巻線Ｔ3、Ｔ4を設ける必要がある。このため、従来のスイッチング電源装置１１では、トランスＴが大型化・複雑化してしまうという問題があった。 However, in the conventional switching power supply device 11 shown in FIG. 3, in order to generate two voltages V 1 and V 3 having different rates of increase, in addition to the primary winding T 1 and the secondary winding T 2 , Two auxiliary windings T 3 and T 4 need to be provided. For this reason, the conventional switching power supply device 11 has a problem that the transformer T becomes large and complicated.

一方、図２に示す従来のスイッチング電源装置１０では、必要とされる補助巻線が１つのため、トランスＴの小形化を図ることができる反面、定常時においても定電圧回路６が動作し続けるため、電力損失が大きくなってしまうという問題があった。   On the other hand, in the conventional switching power supply device 10 shown in FIG. 2, since the required auxiliary winding is one, the transformer T can be reduced in size, but the constant voltage circuit 6 continues to operate even in a steady state. For this reason, there is a problem that power loss becomes large.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、トランスの大型化・複雑化を招くことなく、定電圧回路における電力損失を低減することができるスイッチング電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a switching power supply device that can reduce power loss in a constant voltage circuit without increasing the size and complexity of the transformer. It is to provide.

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、一次側直流電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、一次巻線の電圧上昇に伴って誘起電圧が上昇するように一次巻線と同一極性に巻回された補助巻線とを有するトランスと、二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路を含む制御部と、補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧として制御部に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、
補助電源部は、補助巻線の一端に接続され、補助巻線の誘起電圧を直流化して直流化電圧を生成する直流化手段と、直流化手段と制御部との間に設けられ、直流化電圧を定電圧化して補助電圧を生成する定電圧化手段とを有し、
定電圧化手段は、一端が直流化手段の出力端に接続され、定電圧化する前の直流化電圧を降下させる第１電圧降下手段と、制御部と補助巻線の他端との間に設けられ、制御部の消費電流に応じた電圧降下を生じさせることで、第１電圧降下手段の他端の電位を上昇させて、第１電圧降下手段における電圧降下を減少させる第２電圧降下手段と、制御部に並列接続されたシャントレギュレータと、直列接続された第１抵抗および第２抵抗からなり、一端がシャントレギュレータのカソード端子に接続され、かつ他端が補助巻線の他端に接続されるとともに、第１抵抗と第２抵抗との接続点にシャントレギュレータのリファレンス端子が接続された分圧回路とを有し、第１電圧降下手段は、他端が分圧回路の一端に接続され、第２電圧降下手段は、シャントレギュレータのアノード端子と分圧回路の他端との間に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a switching power supply device according to the present invention includes a switching means for generating a switching voltage by switching a primary side DC voltage, a primary winding to which the switching voltage is supplied, a secondary winding, Rectifying and smoothing the induced voltage of the secondary winding and the transformer having the auxiliary winding wound with the same polarity as the primary winding so that the induced voltage rises as the voltage of the primary winding rises An output voltage generating means for generating a secondary output voltage of the direct current; a control unit including a switching control circuit for controlling the switching means; and an auxiliary voltage for generating a direct current based on the induced voltage of the auxiliary winding. A switching power supply unit including an auxiliary power supply unit that supplies a power supply voltage to the control unit,
The auxiliary power supply unit is connected to one end of the auxiliary winding, and is provided between the DC unit for generating DC voltage by converting the induced voltage of the auxiliary winding into DC, and between the DC unit and the control unit. Constant voltage means for making the voltage constant and generating an auxiliary voltage,
The constant voltage converting means has one end connected to the output terminal of the direct current converting means, and between the first voltage drop means for decreasing the direct current voltage before the constant voltage is applied, and between the control unit and the other end of the auxiliary winding. A second voltage drop unit that is provided and raises the potential at the other end of the first voltage drop unit by reducing a voltage drop in the first voltage drop unit by causing a voltage drop according to the consumption current of the control unit; And a shunt regulator connected in parallel to the control unit, a first resistor and a second resistor connected in series, one end connected to the cathode terminal of the shunt regulator and the other end connected to the other end of the auxiliary winding And a voltage dividing circuit in which the reference terminal of the shunt regulator is connected to the connection point between the first resistor and the second resistor, and the other end of the first voltage drop means is connected to one end of the voltage dividing circuit. And the second voltage drop means is Characterized in that provided between the other end of the anode terminal and the voltage dividing circuit of the shunt regulator.

この構成によれば、スイッチング制御回路を含む制御部に電流が流れると、第２電圧降下手段に電圧降下が生じ、該電圧降下に応じて第１電圧降下手段の他端の電位が上昇する。これにより、第１電圧降下手段における電圧降下が減少するため、第１電圧降下手段の電力損失を低減することができ、結果として、定電圧化手段（定電圧回路）の電力損失を低減することができる。しかも、この構成によれば、上記動作を単一の補助巻線で実現することができるので、トランスの小形化を図ることができる。   According to this configuration, when a current flows through the control unit including the switching control circuit, a voltage drop occurs in the second voltage drop unit, and the potential of the other end of the first voltage drop unit increases according to the voltage drop. Thereby, since the voltage drop in the first voltage drop means is reduced, the power loss of the first voltage drop means can be reduced, and as a result, the power loss of the constant voltage converting means (constant voltage circuit) is reduced. Can do. In addition, according to this configuration, the above operation can be realized with a single auxiliary winding, so that the transformer can be miniaturized.

なお、上記第１および第２電圧降下手段は、例えば、抵抗である。   The first and second voltage drop means are, for example, resistors.

また、本発明に係るスイッチング電源装置において、上記一次側直流電圧は、外部から入力された交流電圧が整流された後にアクティブフィルタを介して整形されたものであり、上記制御部は、アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路を含んでいることを特徴とする。   In the switching power supply according to the present invention, the primary side DC voltage is shaped through an active filter after the AC voltage input from the outside is rectified, and the control unit An active filter control circuit for controlling is included.

この構成によれば、制御部にアクティブフィルタ制御回路が含まれた結果、制御部の消費電流が増加するので、第２電圧降下手段に生じる電圧降下が大きくなり、第１電圧降下手段の他端における電位の上昇も大きくなる。これにより、制御部の消費電流の増加に伴う第１電圧降下手段の電力損失の増加を抑制することができる。   According to this configuration, since the current consumption of the control unit increases as a result of including the active filter control circuit in the control unit, the voltage drop generated in the second voltage drop unit becomes large, and the other end of the first voltage drop unit The increase in potential at the point also increases. Thereby, the increase in the power loss of the 1st voltage drop means accompanying the increase in the consumption current of a control part can be suppressed.

本発明によれば、トランスの大型化・複雑化を招くことなく、定電圧回路における電力損失を低減することができるスイッチング電源装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the switching power supply device which can reduce the power loss in a constant voltage circuit can be provided, without causing the enlargement and complication of a transformer.

本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to the present invention. 単一の補助巻線が設けられた従来のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional switching power supply device provided with the single auxiliary | assistant winding. ２つの補助巻線が設けられた従来のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional switching power supply device provided with two auxiliary windings.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明する。なお、図１に示されている各構成要素のうち、図２と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that, among the components shown in FIG. 1, the components given the same reference numerals as those in FIG.

［スイッチング電源装置の構成］
図１に示すように、本発明に係るスイッチング電源装置１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に単一の補助巻線Ｔ3を有している。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図１において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。 [Configuration of switching power supply unit]
As shown in FIG. 1, in the switching power supply device 1 according to the present invention, the transformer T has a single auxiliary winding T 3 in addition to the primary winding T 1 and the secondary winding T 2 . Auxiliary winding T 3 is wound with the primary winding T 1 the same polarity as the core of the transformer T, are connected in series with the primary winding T 1. In the following description, of the two ends of the auxiliary winding T 3 , the end connected to the primary winding T 1 is called an “interconnect end”, and the opposite end The part is referred to as a “non-interconnect end” (the end on the side marked with ● in FIG. 1).

補助巻線Ｔ3の誘起電圧に基づいて、本発明の「スイッチング制御回路」に相当するＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ2を生成する補助電源部は、本発明の「直流化手段」に相当するダイオードＤ3と、本発明の「定電圧化手段」に相当する定電圧回路５と、平滑用コンデンサＣ3とを有している。 Based on the induced voltage of the auxiliary winding T 3 , the auxiliary power supply that generates the auxiliary voltage V 2 that is the power supply voltage of the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4 corresponding to the “switching control circuit” of the present invention. The section includes a diode D 3 corresponding to the “direct current means” of the present invention, a constant voltage circuit 5 corresponding to the “constant voltage means” of the present invention, and a smoothing capacitor C 3 .

ダイオードＤ3のアノードは補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ3のカソードは定電圧回路５に接続されている。 The anode of the diode D 3 is connected to the non-interconnection end of the auxiliary winding T 3 , and the cathode of the diode D 3 is connected to the constant voltage circuit 5.

定電圧回路５は、本発明の「第１電圧降下手段」に相当する抵抗Ｒ1と、本発明の「第２電圧降下手段」に相当する抵抗Ｒ2と、シャントレギュレータＩＣと、直列接続された第１抵抗Ｒ3および第２抵抗Ｒ4からなる分圧回路とを有している。 The constant voltage circuit 5 is connected in series with a resistor R 1 corresponding to the “first voltage drop means” of the present invention, a resistor R 2 corresponding to the “second voltage drop means” of the present invention, and a shunt regulator IC. And a voltage dividing circuit including a first resistor R 3 and a second resistor R 4 .

シャントレギュレータＩＣは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４を含む制御部に並列に接続されている。分圧回路の一端（点ａ；抵抗Ｒ1と第１抵抗Ｒ3との接続点）はシャントレギュレータＩＣのカソード端子に接続され、分圧回路の他端（点ｃ；抵抗Ｒ2と第２抵抗Ｒ4との接続点）は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。第１抵抗Ｒ3と第２抵抗Ｒ4との接続点（点ｂ）には、シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子が接続されている。 The shunt regulator IC is connected in parallel to a control unit including the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4. One end of the voltage dividing circuit (point a; connection point between the resistor R 1 and the first resistor R 3 ) is connected to the cathode terminal of the shunt regulator IC, and the other end of the voltage dividing circuit (point c; the resistor R 2 and the second resistor R 2 ). connection point between the resistance R 4) is connected to the interconnection terminals of the auxiliary winding T 3. A reference terminal of the shunt regulator IC is connected to a connection point (point b) between the first resistor R 3 and the second resistor R 4 .

抵抗Ｒ1は、一端がダイオードＤ3のカソードに接続され、他端が分圧回路の一端（点ａ）に接続されている。また、抵抗Ｒ2は、一端が分圧回路の他端（点ｃ）に接続され、他端がシャントレギュレータＩＣのアノード端子（点ｄ）に接続されている。 The resistor R 1 has one end connected to the cathode of the diode D 3 and the other end connected to one end (point a) of the voltage dividing circuit. The resistor R 2 has one end connected to the other end (point c) of the voltage dividing circuit and the other end connected to the anode terminal (point d) of the shunt regulator IC.

平滑用コンデンサＣ3は、一端がシャントレギュレータＩＣのカソード端子に接続され、他端がシャントレギュレータＩＣのアノード端子に接続されている。平滑用コンデンサＣ3は、補助巻線Ｔ3からダイオードＤ3を介して供給される直流化電圧Ｖ1を定電圧回路５により定電圧化した出力電圧によって充電される。そして、この充電により、平滑用コンデンサＣ3の両端には、制御部の電源電圧となる補助電圧Ｖ2が発生する。 Smoothing capacitor C 3 has one end connected to the cathode terminal of the shunt regulator IC, and the other end is connected to the anode terminal of the shunt the IC. The smoothing capacitor C 3 is charged with an output voltage obtained by making the DC voltage V 1 supplied from the auxiliary winding T 3 through the diode D 3 constant by the constant voltage circuit 5. As a result of this charging, an auxiliary voltage V 2 serving as a power supply voltage for the control unit is generated at both ends of the smoothing capacitor C 3 .

［スイッチング電源装置の起動時の動作］
次に、本発明に係るスイッチング電源装置１の起動時の動作について具体的に説明する。なお、以下の説明では、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３の消費電流をＩ1、アクティブフィルタ制御回路４の消費電流をＩ2、抵抗Ｒ2に生じる電圧降下をＶR2とする。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３の起動電圧は、アクティブフィルタ制御回路４の起動電圧よりも低く設定されているものとする。 [Operation at startup of switching power supply unit]
Next, the operation at the start-up of the switching power supply device 1 according to the present invention will be specifically described. In the following description, the consumption current of the DC-DC converter control circuit 3 is I 1 , the consumption current of the active filter control circuit 4 is I 2 , and the voltage drop generated in the resistor R 2 is V R2 . Further, it is assumed that the starting voltage of the DC-DC converter control circuit 3 is set lower than the starting voltage of the active filter control circuit 4.

このスイッチング電源装置１では、商用交流電圧ＶACINの入力が開始され、本発明の「一次側直流電圧」に相当するアクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が上昇すると、それに伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ3で直流化した直流化電圧Ｖ1（＝定電圧回路５の入力電圧）が上昇し、定電圧回路５から制御部に補助電圧Ｖ2が供給される。 In this switching power supply device 1, when the input of the commercial AC voltage V ACIN is started and the output voltage V 0 of the active filter 2 corresponding to the “primary side DC voltage” of the present invention rises, the auxiliary winding T 3 is accordingly increased. The DC voltage V 1 (= the input voltage of the constant voltage circuit 5) obtained by converting the induced voltage into DC by the diode D 3 rises, and the auxiliary voltage V 2 is supplied from the constant voltage circuit 5 to the control unit.

制御部に補助電圧Ｖ2が供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３が起動すると、抵抗Ｒ2にＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３の消費電流Ｉ1に応じた電圧降下ＶR2（＝Ｉ1Ｒ2、以下「Ｖａ」と称する）が生じ、分圧回路の他端（点ｃ）の電位は、シャントレギュレータＩＣのアノード端子（点ｄ）の電位よりもＶａだけ低下する。このため、シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子（点ｂ）の電位は、シャントレギュレータＩＣのアノード端子（点ｄ）に対して、見かけ上Ｖａだけ低下する。 When the auxiliary voltage V 2 is supplied to the control unit and the DC-DC converter control circuit 3 is activated, a voltage drop V R2 (= I 1 R) corresponding to the consumption current I 1 of the DC-DC converter control circuit 3 is applied to the resistor R 2. 2 , hereinafter referred to as “Va”), the potential of the other end (point c) of the voltage dividing circuit is lowered by Va from the potential of the anode terminal (point d) of the shunt regulator IC. For this reason, the potential of the reference terminal (point b) of the shunt regulator IC is apparently reduced by Va with respect to the anode terminal (point d) of the shunt regulator IC.

シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子（点ｂ）の電位がＶａ低下すると、シャントレギュレータＩＣは、シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子（点ｂ）の電位をＶａ上昇させるために、分圧回路の一端（点ａ）の電位を上昇させるよう動作する。より具体的には、シャントレギュレータＩＣは、分圧回路の一端（点ａ）の電位を、分圧回路の第１抵抗Ｒ3と第２抵抗Ｒ4の分圧比に応じて（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖａ上昇させるよう動作する。 When the potential of the reference terminal (point b) of the shunt regulator IC decreases by Va, the shunt regulator IC causes one end (point a) of the voltage dividing circuit to increase the potential of the reference terminal (point b) of the shunt regulator IC by Va. It operates to increase the potential of. More specifically, the shunt regulator IC sets the potential at one end (point a) of the voltage dividing circuit according to the voltage dividing ratio of the first resistor R 3 and the second resistor R 4 of the voltage dividing circuit (1 + R 3 / R 4 ) Operates to increase Va.

分圧回路の一端（点ａ）の電位が（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖａ上昇すると、直流化電圧Ｖ1は一定であるため、抵抗Ｒ1における電圧降下が（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖａ減少する。これにより、抵抗Ｒ1の電力損失が（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖａ・Ｉ1低減される。 When the potential at one end (point a) of the voltage dividing circuit rises by (1 + R 3 / R 4 ) Va, since the DC voltage V 1 is constant, the voltage drop at the resistor R 1 decreases by (1 + R 3 / R 4 ) Va To do. As a result, the power loss of the resistor R 1 is reduced by (1 + R 3 / R 4 ) Va · I 1 .

さらに補助電圧Ｖ2が上昇して、アクティブフィルタ制御回路４が起動すると、抵抗Ｒ2に消費電流Ｉ1およびアクティブフィルタ制御回路４の消費電流Ｉ2に応じた電圧降下ＶR2（＝（Ｉ1＋Ｉ2）Ｒ2、以下「Ｖｂ」と称する）が生じ、分圧回路の他端（点ｃ）の電位は、シャントレギュレータＩＣのアノード端子（点ｄ）の電位よりもＶｂだけ低下する。このため、シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子（点ｂ）の電位は、シャントレギュレータＩＣのアノード端子（点ｄ）に対して、見かけ上Ｖｂだけ低下する。 When the auxiliary voltage V 2 further rises and the active filter control circuit 4 is activated, the voltage drop V R2 (= (I 1) corresponding to the consumption current I 1 and the consumption current I 2 of the active filter control circuit 4 is generated in the resistor R 2. + I 2 ) R 2 (hereinafter referred to as “Vb”) occurs, and the potential at the other end (point c) of the voltage dividing circuit is lower by Vb than the potential at the anode terminal (point d) of the shunt regulator IC. For this reason, the potential of the reference terminal (point b) of the shunt regulator IC is apparently lowered by Vb with respect to the anode terminal (point d) of the shunt regulator IC.

シャントレギュレータＩＣのリファレンス端子（点ｂ）の電位がＶｂ低下すると、シャントレギュレータＩＣは、分圧回路の一端（点ａ）の電位を、分圧回路の第１抵抗Ｒ3と第２抵抗Ｒ4の分圧比に応じて（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖｂ上昇させるよう動作する。これにより、抵抗Ｒ1における電圧降下が（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖｂ減少するので、抵抗Ｒ1の電力損失が（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖｂ・（Ｉ1＋Ｉ2）低減される。 When the potential of the reference terminal (point b) of the shunt regulator IC decreases by Vb, the shunt regulator IC converts the potential of one end (point a) of the voltage dividing circuit to the first resistor R 3 and the second resistor R 4 of the voltage dividing circuit. It operates to increase (1 + R 3 / R 4 ) Vb in accordance with the partial pressure ratio. As a result, the voltage drop in the resistor R 1 is reduced by (1 + R 3 / R 4 ) Vb, so that the power loss of the resistor R 1 is reduced by (1 + R 3 / R 4 ) Vb · (I 1 + I 2 ).

結局、本発明に係るスイッチング電源装置１では、抵抗Ｒ2を設けたことにより、抵抗Ｒ1における電圧降下を（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖｂ減少させ、抵抗Ｒ1の電力損失を（１＋Ｒ3／Ｒ4）Ｖｂ・（Ｉ1＋Ｉ2）低減させることができる。 After all, in the switching power supply device 1 according to the present invention, by providing the resistor R 2 , the voltage drop at the resistor R 1 is reduced by (1 + R 3 / R 4 ) Vb, and the power loss of the resistor R 1 is reduced to (1 + R 3 / R 4 ) Vb · (I 1 + I 2 ) can be reduced.

また、上記から分かるように、本発明に係るスイッチング電源装置１では、抵抗Ｒ1における電圧降下は、制御部の消費電流Ｉ1、Ｉ2が増加するほど減少する。すなわち、本発明に係るスイッチング電源装置１では、制御部に含まれるＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３やアクティブフィルタ制御回路４等の制御回路の数が増え、制御部全体の消費電流が増えるほど、抵抗Ｒ1における電圧降下が減少するので、抵抗Ｒ1における損失低減効果が大きくなり、その結果、定電圧回路５における損失低減効果も大きくなる。 Further, as can be seen from the above, in the switching power supply device 1 according to the present invention, the voltage drop in the resistor R 1 decreases as the consumption currents I 1 and I 2 of the control unit increase. That is, in the switching power supply device 1 according to the present invention, the number of control circuits such as the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4 included in the control unit increases, and the current consumption of the entire control unit increases. since the voltage drop across R 1 is reduced, the loss reduction effect in the resistor R 1 increases. As a result, the greater the loss reduction effect in the constant voltage circuit 5.

しかも、本発明に係るスイッチング電源装置１では、上記動作を単一の補助巻線Ｔ3で実現することができるので、トランスＴの小形化を図ることができる。したがって、本発明に係るスイッチング電源装置１によれば、トランスＴの大型化・複雑化を招くことなく、定電圧回路５における電力損失を低減することができる。 In addition, in the switching power supply device 1 according to the present invention, the above-described operation can be realized by a single auxiliary winding T 3 , so that the transformer T can be miniaturized. Therefore, according to the switching power supply device 1 according to the present invention, the power loss in the constant voltage circuit 5 can be reduced without increasing the size and complexity of the transformer T.

以上、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。   As mentioned above, although preferable embodiment of the switching power supply device which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the structure of the said embodiment.

例えば、図１に示すスイッチング電源装置１では、補助電圧Ｖ2をＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給しているが、これは単なる一例であって、いずれか一方にのみ供給してもよいし、さらに他の制御回路に供給してもよい。 For example, in the switching power supply device 1 shown in FIG. 1, the auxiliary voltage V 2 is supplied to the DC-DC converter control circuit 3 and the active filter control circuit 4, but this is merely an example, and only one of them is supplied. It may be supplied or may be supplied to another control circuit.

また、上記実施形態では、外部から入力された交流電圧を整流した後にアクティブフィルタを介して整形することにより、一次側直流電圧を一次巻線Ｔ1に供給しているが、アクティブフィルタ２を介することなく、外部から直接一次側直流電圧を一次巻線Ｔ1に供給してもよい。 In the above embodiment, the primary side DC voltage is supplied to the primary winding T 1 by rectifying the AC voltage input from the outside and then shaping it through the active filter. it not, may be fed directly primary DC voltage to the primary winding T 1 from the outside.

１ スイッチング電源装置
２ アクティブフィルタ
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路
４ アクティブフィルタ制御回路
５ 定電圧回路（定電圧化手段）
Ｔ トランス
Ｔ1 一次巻線
Ｔ2 二次巻線
Ｔ3 補助巻線
Ｄ3 ダイオード（直流化手段）
Ｒ1 抵抗（第１電圧降下手段）
Ｒ2 抵抗（第２電圧降下手段）
Ｒ3 第１抵抗
Ｒ4 第２抵抗
ＩＣ シャントレギュレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching power supply device 2 Active filter 3 DC-DC converter control circuit 4 Active filter control circuit 5 Constant voltage circuit (constant voltage means)
T transformer T 1 primary winding T 2 secondary winding T 3 auxiliary winding D 3 diode (DC conversion means)
R 1 resistance (first voltage drop means)
R 2 resistance (second voltage drop means)
R 3 1st resistor R 4 2nd resistor IC Shunt regulator

Claims (3)

一次側直流電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、
前記スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、前記一次巻線の電圧上昇に伴って誘起電圧が上昇するように前記一次巻線と同一極性に巻回された補助巻線とを有するトランスと、
前記二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、
前記スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路を含む制御部と、
前記補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧として前記制御部に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記補助電源部は、
前記補助巻線の一端に接続され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化して直流化電圧を生成する直流化手段と、
前記直流化手段と前記制御部との間に設けられ、前記直流化電圧を定電圧化して前記補助電圧を生成する定電圧化手段とを有し、
前記定電圧化手段は、
一端が前記直流化手段の出力端に接続され、定電圧化する前の前記直流化電圧を降下させる第１電圧降下手段と、
前記制御部と前記補助巻線の他端との間に設けられ、前記制御部の消費電流に応じた電圧降下を生じさせることで、前記第１電圧降下手段の他端の電位を上昇させて、前記第１電圧降下手段における電圧降下を減少させる第２電圧降下手段と、
前記制御部に並列接続されたシャントレギュレータと、
直列接続された第１抵抗および第２抵抗からなり、一端が前記シャントレギュレータのカソード端子に接続され、かつ他端が前記補助巻線の他端に接続されるとともに、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点に前記シャントレギュレータのリファレンス端子が接続された分圧回路とを有し、
前記第１電圧降下手段は、他端が前記分圧回路の一端に接続されており、
前記第２電圧降下手段は、前記シャントレギュレータのアノード端子と前記分圧回路の他端との間に設けられている
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 Switching means for switching the primary DC voltage to generate a switching voltage;
A primary winding to which the switching voltage is supplied, a secondary winding, and an auxiliary winding wound in the same polarity as the primary winding so that an induced voltage increases as the voltage of the primary winding increases. A transformer having
Output voltage generating means for rectifying and smoothing the induced voltage of the secondary winding to generate a DC secondary output voltage;
A control unit including a switching control circuit for controlling the switching means;
A switching power supply unit including an auxiliary power supply unit that generates a DC auxiliary voltage based on the induced voltage of the auxiliary winding and supplies the auxiliary voltage as a power supply voltage to the control unit;
The auxiliary power unit is
DC conversion means connected to one end of the auxiliary winding and generating a DC voltage by converting the induced voltage of the auxiliary winding to DC.
Provided between the DC unit and the control unit, and has a constant voltage unit for generating the auxiliary voltage by making the DC voltage constant.
The constant voltage means is
One end is connected to the output terminal of the direct current means, and a first voltage drop means for lowering the direct current voltage before making the voltage constant;
It is provided between the control unit and the other end of the auxiliary winding, and causes a voltage drop according to the current consumption of the control unit to raise the potential of the other end of the first voltage drop means. Second voltage drop means for reducing a voltage drop in the first voltage drop means;
A shunt regulator connected in parallel to the control unit;
The first resistor and the second resistor are connected in series, one end is connected to the cathode terminal of the shunt regulator and the other end is connected to the other end of the auxiliary winding, and the first resistor and the second resistor A voltage dividing circuit in which a reference terminal of the shunt regulator is connected to a connection point with two resistors;
The first voltage drop means has the other end connected to one end of the voltage dividing circuit,
The switching power supply device, wherein the second voltage drop means is provided between an anode terminal of the shunt regulator and the other end of the voltage dividing circuit . 前記第１および第２電圧降下手段は、抵抗で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。The switching power supply according to claim 1, wherein the first and second voltage drop means are resistors. 前記一次側直流電圧は、外部から入力された交流電圧が整流された後にアクティブフィルタを介して整形されたものであり、The primary side DC voltage is shaped through an active filter after the AC voltage inputted from the outside is rectified,
前記制御部は、前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。The switching power supply apparatus according to claim 1, wherein the control unit includes an active filter control circuit that controls the active filter.
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