JP6300845B2 - Switching power supply circuit - Google Patents

Switching power supply circuit Download PDF

Info

Publication number
JP6300845B2
JP6300845B2 JP2016039486A JP2016039486A JP6300845B2 JP 6300845 B2 JP6300845 B2 JP 6300845B2 JP 2016039486 A JP2016039486 A JP 2016039486A JP 2016039486 A JP2016039486 A JP 2016039486A JP 6300845 B2 JP6300845 B2 JP 6300845B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
switching
circuit
diode
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016039486A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017158306A (en
Inventor
渡辺 悟
渡辺  悟
小林 伸一
伸一 小林
博俊 江澤
博俊 江澤
モハメッド ジャハンギ アラム
モハメッド ジャハンギ アラム
衛 柴崎
衛 柴崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DENRYO CO., LTD.
Original Assignee
DENRYO CO., LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DENRYO CO., LTD. filed Critical DENRYO CO., LTD.
Priority to JP2016039486A priority Critical patent/JP6300845B2/en
Priority to PCT/JP2016/088017 priority patent/WO2017149907A1/en
Publication of JP2017158306A publication Critical patent/JP2017158306A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6300845B2 publication Critical patent/JP6300845B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

Description

本発明は、DC/DCコンバータ等を有するスイッチング電源回路に関し、特に、電力損失を低減し、電力変換の効率を高めることが可能なスイッチング電源回路に関する。   The present invention relates to a switching power supply circuit having a DC / DC converter or the like, and more particularly to a switching power supply circuit that can reduce power loss and increase the efficiency of power conversion.

従来、直流電源からDC/DCコンバータによって交流電源に変換し、変換した交流電源を整流回路によって整流して、直流電力に変換するスイッチング電源回路が知られている。図8は、従来のスイッチング電源回路の構成を示す回路図、図9は、従来のスイッチング電源回路の電源部を3個使用して、ダイオードブリッジの出力を直列に接続した構成を示すブロック図である。図10は、図9に示すダイオードブリッジに流れる電流の経路を示す図である。   2. Description of the Related Art Conventionally, a switching power supply circuit that converts a DC power supply to an AC power supply by a DC / DC converter, rectifies the converted AC power supply by a rectifier circuit, and converts it into DC power is known. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional switching power supply circuit, and FIG. 9 is a block diagram showing a configuration in which three power supplies of the conventional switching power supply circuit are used and the outputs of a diode bridge are connected in series. is there. FIG. 10 is a diagram showing a path of current flowing through the diode bridge shown in FIG.

図8に示すように、スイッチング電源回路50は、直流電源40をスイッチングしてトランス60の一次巻線に電流を出力するスイッチング回路52と、一次巻線と二次巻線を有し、磁気的結合により電力変換を行うトランス60と、トランス60の二次巻線からの交流を直流に整流するダイオードブリッジ65と、スイッチング回路52のスイッチングを制御する制御回路75と、を有している。   As shown in FIG. 8, the switching power supply circuit 50 includes a switching circuit 52 that switches the DC power supply 40 and outputs a current to the primary winding of the transformer 60, a primary winding, and a secondary winding, and is magnetic. A transformer 60 that performs power conversion by coupling, a diode bridge 65 that rectifies alternating current from the secondary winding of the transformer 60 into direct current, and a control circuit 75 that controls switching of the switching circuit 52 are included.

図8に示すように、スイッチング電源回路50のスイッチング回路52は、MOSFET等のスイッチング素子からなり、直列に接続された2個のスイッチング素子が直流電源40の出力端に2組接続されている。   As shown in FIG. 8, the switching circuit 52 of the switching power supply circuit 50 includes switching elements such as MOSFETs, and two sets of switching elements connected in series are connected to the output terminal of the DC power supply 40.

直列に接続された2個のスイッチング素子53、54の接続点はトランス60の一次巻線61の一端と接続され、他の直列に接続された2個のスイッチング素子55、56の接続点はトランス60の一次巻線61の他端と接続されている。また、トランス60の一次巻線61に入力された電流は、交流電力に変換されて、トランス60の二次巻線62から出力される。   The connection point of the two switching elements 53 and 54 connected in series is connected to one end of the primary winding 61 of the transformer 60, and the connection point of the other two switching elements 55 and 56 connected in series is the transformer. 60 is connected to the other end of the primary winding 61. Further, the current input to the primary winding 61 of the transformer 60 is converted into AC power and output from the secondary winding 62 of the transformer 60.

制御回路75は、スイッチング回路52のスイッチングを制御し、スイッチング素子53、56とスイッチング素子54、55とを交互にONするようにする。これにより、トランス60の一次巻線61には、方向の異なる電流が交互に流れる。   The control circuit 75 controls the switching of the switching circuit 52 so that the switching elements 53 and 56 and the switching elements 54 and 55 are alternately turned on. Thereby, currents in different directions alternately flow in the primary winding 61 of the transformer 60.

トランス60の二次巻線62は、ダイオードD1、D2、D3、D4で構成されたダイオードブリッジ65の入力端と接続されており、ダイオードブリッジ65により整流されて出力端から負荷48等に電流が出力される。また、ダイオードブリッジ65の出力端には、リプル電流を抑制する平滑回路80としての電解コンデンサ等が接続されている。また、必要によりインダクタも接続する。   The secondary winding 62 of the transformer 60 is connected to the input end of a diode bridge 65 composed of diodes D1, D2, D3, and D4. The secondary bridge 62 is rectified by the diode bridge 65, and current is output from the output end to the load 48 and the like. Is output. The output terminal of the diode bridge 65 is connected to an electrolytic capacitor or the like as the smoothing circuit 80 that suppresses the ripple current. If necessary, an inductor is also connected.

図9は、従来のスイッチング電源回路の電源部をn(n=3)個使用して、ダイオードブリッジの出力を直列に接続した構成を示すブロック図である。   FIG. 9 is a block diagram showing a configuration in which n (n = 3) power supply units of a conventional switching power supply circuit are used and the outputs of the diode bridge are connected in series.

図9に示すように、従来のスイッチング電源回路50は、スイッチング回路52、トランス60及びダイオードブリッジ65が一体で構成された電源部51をn(nは、2以上の整数)個有しており、電源部51の出力は、直列に接続され、直列に接続された出力端a、bから負荷48に電力が供給される。   As shown in FIG. 9, the conventional switching power supply circuit 50 has n (n is an integer of 2 or more) power supply units 51 in which a switching circuit 52, a transformer 60, and a diode bridge 65 are integrally formed. The outputs of the power supply unit 51 are connected in series, and power is supplied to the load 48 from the output terminals a and b connected in series.

尚、図9に示すスイッチング電源回路50は、電源部51がn=3の構成を示し、n=1の電源部を51aとし、電源部51aのスイッチング回路を52a、トランスを60a、ダイオードブリッジを65aと記す。また、n=2の電源部を51bとし、電源部51bのスイッチング回路を52b、トランスを60b、ダイオードブリッジを65bと記し、n=3の電源部を51cとし、電源部51cのスイッチング回路を52c、トランスを60c、ダイオードブリッジを65cとそれぞれ記す。   The switching power supply circuit 50 shown in FIG. 9 has a configuration in which the power supply unit 51 has n = 3, the power supply unit with n = 1 is 51a, the switching circuit of the power supply unit 51a is 52a, the transformer is 60a, and the diode bridge is. Described as 65a. The power supply unit with n = 2 is 51b, the switching circuit of the power supply unit 51b is 52b, the transformer is 60b, the diode bridge is 65b, the power supply unit with n = 3 is 51c, and the switching circuit of the power supply unit 51c is 52c. The transformer is denoted as 60c and the diode bridge as 65c.

図10は、図9に示すダイオードブリッジに流れる電流の経路を示す図である。図10に示すように、ダイオードブリッジ65a、65b、65cを流れる電流は、出力端bから電流が流入し、ダイオードD11を通ってトランス60cに流れる。トランス60cからの電流は、ダイオードD10及びダイオードD7を通ってトランス60bに流れる。トランス60bからの電流は、ダイオードD6及びダイオードD3を通ってトランス60aに流れる。トランス60aからの電流は、ダイオードD2を通って、出力端aから電流が流出する。   FIG. 10 is a diagram showing a path of current flowing through the diode bridge shown in FIG. As shown in FIG. 10, the current flowing through the diode bridges 65a, 65b, and 65c flows from the output terminal b and flows to the transformer 60c through the diode D11. The current from the transformer 60c flows to the transformer 60b through the diode D10 and the diode D7. The current from the transformer 60b flows to the transformer 60a through the diode D6 and the diode D3. The current from the transformer 60a flows out of the output terminal a through the diode D2.

図10に示すように、整流時にダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数は2×n個である。   As shown in FIG. 10, the total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series during rectification is 2 × n.

また、特許文献1には、トランスによって入出力が電気的に絶縁された直流電源装置において、特に半導体スイッチの高周波動作化のためにスイッチング損失、ダイオードの損失を低減する直流電源装置が開示されている。   Further, Patent Document 1 discloses a DC power supply device that reduces switching loss and diode loss for high-frequency operation of a semiconductor switch, particularly in a DC power supply device in which input and output are electrically isolated by a transformer. Yes.

特許文献1に開示された直流電源装置は、直流電源装置の整流ダイオードブリッジ回路の入力側に、整流ダイオードのリカバリが発生する直前までの電流方向に対しては低インピーダンス、その逆方向には高インピーダンスを持つ回路要素を設けることにより、リカバリに伴うサージ電圧の発生を効果的に抑制して電力損失を低減するとともに、整流ダイオードの破壊や電磁ノイズの発生を防止するものである。   The DC power supply device disclosed in Patent Document 1 has a low impedance on the input side of the rectifier diode bridge circuit of the DC power supply device with respect to the current direction until the recovery of the rectifier diode occurs, and a high impedance in the opposite direction. By providing a circuit element having impedance, generation of a surge voltage accompanying recovery is effectively suppressed to reduce power loss, and destruction of a rectifier diode and generation of electromagnetic noise are prevented.

特開2013−27162JP2013-27162A

整流回路にダイオードブリッジを使用し、ダイオードブリッジをn個直列に接続した場合には、ダイオードブリッジの出力端電圧は各ダイオードブリッジで出力される電圧を加算した電圧値となる。このとき、出力端に負荷を接続すると電流が流れる。整流動作における電流が通過するダイオードの総数は、n(直列接続したダイオードブリッジ数)×2個となる。例えば、ダイオードブリッジ3個を直列にした整流回路では、整流動作における電流が通過するダイオードの総数は、6となる。   When a diode bridge is used for the rectifier circuit and n diode bridges are connected in series, the output voltage of the diode bridge is a voltage value obtained by adding the voltages output from the diode bridges. At this time, a current flows when a load is connected to the output terminal. The total number of diodes through which current flows in the rectification operation is n (the number of diode bridges connected in series) × 2. For example, in a rectifier circuit in which three diode bridges are connected in series, the total number of diodes through which current in the rectification operation passes is six.

ダイオードブリッジのダイオードに電流が流れることにより、ダイオードによる損失が発生する。ダイオードに流れる電流をI(A)、ダイオードの順方向電圧をVf(V)、ダイオードブリッジ数nを3とすると、損失Pdは、Pd=Vf×I×2×3となる。   When current flows through the diode of the diode bridge, loss due to the diode occurs. When the current flowing through the diode is I (A), the forward voltage of the diode is Vf (V), and the number of diode bridges n is 3, the loss Pd is Pd = Vf × I × 2 × 3.

このため、ダイオードブリッジ数に応じてダイオードで発生する損失が増大してしまう。整流回路で発生する損失が大きいため、例えば、特許文献1のように整流回路以外で損失を減らしても、効果が上がらないことがある。このため、直列に接続したダイオードブリッジで発生する損失を減らすことが求められている。   For this reason, the loss which generate | occur | produces in a diode will increase according to the number of diode bridges. Since the loss generated in the rectifier circuit is large, for example, even if the loss is reduced other than the rectifier circuit as in Patent Document 1, the effect may not be improved. For this reason, it is required to reduce the loss generated in the diode bridge connected in series.

そこで本発明は、トランスを複数使用して、トランス間に整流回路としてダイオードを用いて、出力を直列に接続した場合でも、ダイオードから発生する損失を減らし、電力の変換効率を高めることが可能なスイッチング電源回路を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses a plurality of transformers, uses a diode as a rectifier circuit between the transformers, and can reduce the loss generated from the diodes and increase the power conversion efficiency even when the outputs are connected in series. An object is to provide a switching power supply circuit.

上記目的達成のため、本発明のスイッチング電源回路は、n(nは2以上の整数)個のトランスと、
当該トランスの一次側に設けられ、直流電源をスイッチングして前記トランスの一次巻線に方向の異なる電流を交互に流す前記トランスにそれぞれ設けられたスイッチング回路と、前記トランスの二次側に設けられ、前記トランスの二次巻線から出力される電圧を直流に変換するダイオードからなるn−1個の整流回路と、を備えるスイッチング電源回路であって、前記整流回路のそれぞれは、隣合う一方の前記トランスと他方の前記トランスとの間に接続され、一方の前記トランスの二次巻線の両端のそれぞれに、同一極性を有する2個のダイオードの一方の端子を接続し、一方の前記トランスの二次巻線の一方の端に接続された前記2個のダイオードの他方の端子を、他方の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続し、一方の前記トランスの二次巻線の他方の端に接続された他の前記2個のダイオードの他方の端子を、他方の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続したものであり、前記スイッチング電源回路は、前記n個の前記トランスにおける隣合う一方の前記トランスの二次巻線の両端と他方の前記トランスの二次巻線の両端との間に接続された前記2個のダイオード及び前記他の前記2個のダイオードの計4個のダイオードからなる前記整流回路により、前記n個の前記トランスの二次巻線が直列に接続され、前記n個の前記トランスにおける1番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに、1個の逆流防止用のダイオードの一方の端子が、1番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続された前記整流回路の前記2個のダイオードと逆極性となるように接続され、計2個の前記逆流防止用のダイオードは他方の端子同士が接続され、当該他方の端子間の接続点は、負荷を接続した出力端の一方に接続され、前記n個の前記トランスにおけるn番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに、1個の他の逆流防止用のダイオードの一方の端子が、n番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続された前記整流回路の前記2個のダイオードと逆極性となるように接続され、計2個の前記他の逆流防止用のダイオードは他方の端子同士が接続され、当該他方の端子間の接続点は、負荷を接続した出力端の他方に接続されたものであり、前記整流回路に流れる電流が、n+1個のダイオードを通過するようにしたことを特徴とする。
To achieve the above object, the switching power supply circuit of the present invention comprises n (n is an integer of 2 or more) transformers,
Provided on the primary side of the transformer, provided on the secondary side of the transformer, and a switching circuit provided on each of the transformers for switching a DC power source and alternately flowing currents of different directions to the primary winding of the transformer , a switching power supply circuit and a (n-1) of the rectifier circuit consisting of diodes for converting the voltage into a DC output from the secondary winding of the transformer, each of said rectifying circuit, while the fit Ri next One of two diodes having the same polarity is connected to each of both ends of the secondary winding of one of the transformers, and one of the transformers The other terminals of the two diodes connected to one end of the secondary winding of the other are connected to both ends of the secondary winding of the other transformer, respectively, The other terminal of the two diodes other other connected to an end of the secondary winding of the transformer, which is connected to both ends of the other of said transformer secondary winding, the switching power supply circuit , the connected said two diodes and the other between the ends of the n number of ends and the other of the secondary winding of the neighboring Ri meet one of the transformer in the transformer of the transformer secondary winding The secondary windings of the n transformers are connected in series by the rectifier circuit including a total of four diodes of the two diodes, and two of the first transformers in the n transformers are connected. One terminal of one backflow preventing diode is opposite to each of the two diodes of the rectifier circuit connected to both ends of the secondary winding of the first transformer at each end of the secondary winding. The other two backflow prevention diodes are connected to each other, and a connection point between the other terminals is connected to one of output terminals to which a load is connected, One terminal of one other backflow prevention diode is connected to each of both ends of the secondary winding of the nth transformer at each of both ends of the secondary winding of the nth transformer in each of the n transformers. The other rectifier circuit connected to the two rectifier circuits are connected to have opposite polarity, and the other two backflow prevention diodes in total are connected to each other, and between the other terminals. The connection point is connected to the other output terminal to which a load is connected, and the current flowing through the rectifier circuit passes through n + 1 diodes.

また、本発明のスイッチング電源回路は、一方の前記トランスと他方の前記トランスとの間に接続された前記整流回路は、整流動作時に、一方の前記トランスの二次巻線の両端のいずれかの端と、他方の前記トランスの二次巻線の両端のいずれかの端とが1個の前記ダイオードを介して電気的に接続されて、電流を流すようにしたことを特徴とする。 The switching power supply circuit of the present invention is connected to said rectifier circuit between one of the transformer and the other of said transformer, during rectification operation, one of both ends of one of the transformer secondary winding and the end of which is the one end of both ends of the other of said transformer secondary winding is electrically connected via one of the diodes, is characterized in that the flow a current.

また、本発明のスイッチング電源回路の前記整流回路は、前記n個の前記トランスにおける隣合う一方の前記トランスの二次巻線の両端と他方の前記トランスの二次巻線の両端との間に接続され、前記整流回路に接続した一方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数は、前記整流回路に接続した他方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数の2倍であることを特徴とする。 Also, the rectifier circuit of the switching power supply circuit of the present invention, between opposite ends of said n ends and the other of the secondary winding of the neighboring Ri meet one of the transformer in the transformer of the transformer secondary winding The switching frequency of the switching circuit for switching the DC power source provided on the primary side of one of the transformers connected to the rectifier circuit is provided on the primary side of the other transformer connected to the rectifier circuit. The switching frequency of the switching circuit for switching the direct-current power supply is twice the switching frequency.

また、本発明のスイッチング電源回路は、前記整流回路の前記計4個のダイオードが、他方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数の周期の1/4ずつ順に導通状態となるようにしたことを特徴とする。 In the switching power supply circuit of the present invention, the total of the four diodes of the rectifier circuit switches 1 / of the switching frequency period of the switching circuit that switches the DC power supply provided on the primary side of the other transformer. It is characterized in that it becomes conductive in order of four.

また、本発明のスイッチング電源回路は、隣合う一方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路と他方の前記トランスとの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路とのスイッチング周波数は、同一周波数であり、位相が90度ずれたスイッチング周波数で隣合う一方の前記トランスと他方の前記トランスとの前記スイッチング回路をスイッチングして、前記整流回路の前記計4個のダイオードを、前記スイッチング周波数の周期の1/4ずつ順に導通状態となるようにしたことを特徴とする。 The switching power supply circuit of the present invention, the DC power source provided to the DC power source provided on the primary side of the neighboring Ri meet one of the transformer to the primary side of said switching circuit and the other of said transformer for switching switching frequency of said switching circuit for switching, the same is the frequency, by switching the switching circuit and one of the transformer and the other of said transformer phase with each Ri next switching frequency shifted 90 degrees, the rectifier circuit The total of four diodes are made conductive in order of 1/4 of the period of the switching frequency.

また、本発明のスイッチング電源回路における前記整流回路は、前記ダイオードに代えて、電流を一方向にだけ流す作用を有する整流素子を使用して、前記トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしたことを特徴とする。   Further, the rectifier circuit in the switching power supply circuit according to the present invention rectifies the output from the secondary winding of the transformer by using a rectifier element having an action of flowing a current only in one direction instead of the diode. The voltage and current in only one direction can be obtained.

また、本発明のスイッチング電源回路における前記整流回路は、前記ダイオードに代えて、制御信号を入力することによって電流を一方向にだけ流す動作が可能であるスイッチング素子を使用して、前記トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしたことを特徴とする。   In addition, the rectifier circuit in the switching power supply circuit of the present invention uses a switching element capable of flowing an electric current only in one direction by inputting a control signal, instead of the diode, and uses two switching elements. The output from the next winding is rectified to obtain a voltage and current in only one direction.

従来のダイオードブリッジでは、整流時にダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数は2×n個である。本発明によれば、ダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数はn+1個である。これにより、整流素子であるダイオードで発生する損失を低減することができる。   In the conventional diode bridge, the total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series during rectification is 2 × n. According to the present invention, the total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series is n + 1. Thereby, the loss which generate | occur | produces with the diode which is a rectifier can be reduced.

また、本発明によれば、整流後の出力電圧の低下量を低減できる。即ち、整流後の出力電圧の低下は、ダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数に依存する。本発明は、従来と比較して、電流が通過するダイオードの総数を減らすことができる。このため、整流後の出力電圧の低下量を低減できる。   Further, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of decrease in the output voltage after rectification. That is, the decrease in output voltage after rectification depends on the total number of diodes through which current flows when n diode bridges are connected in series. The present invention can reduce the total number of diodes through which current passes, as compared with the prior art. For this reason, the fall amount of the output voltage after rectification can be reduced.

また、本発明によれば、トランス間に接続された整流回路は、整流動作時に、一方のトランスの二次巻線の一方の端と、他方のトランスの二次巻線の他方の端とが1個のダイオードで接続される。従来は、整流動作時に、トランス間に2個のダイオードで接続されていた。このため、トランス間のダイオードに流れる電流による電圧の低下が減少し、電力変換の効率を高めることができる。   Further, according to the present invention, the rectifier circuit connected between the transformers has one end of the secondary winding of one transformer and the other end of the secondary winding of the other transformer in a rectifying operation. Connected by one diode. Conventionally, two diodes are connected between the transformers during the rectifying operation. For this reason, the voltage drop due to the current flowing through the diode between the transformers is reduced, and the efficiency of power conversion can be increased.

また、本発明によれば、トランス間に接続された整流回路は、一方のトランスのスイッチング周波数を他方のトランスのスイッチング周波数の2倍とすることにより、ブリッジ回路のダイオードに流れる電流が、スイッチング周波数の周期の1/4ずつ4個のダイオードが1個ずつ順に導通状態となる。   According to the present invention, in the rectifier circuit connected between the transformers, the switching frequency of one transformer is set to be twice the switching frequency of the other transformer, so that the current flowing through the diode of the bridge circuit is changed to the switching frequency. The four diodes are turned on one by one in order of 1/4 of the period.

このため、4個のダイオードがスイッチング周波数の1周期中に分担して導通状態となる。トランス間に接続されたダイオードに流れる電流が、スイッチング周波数の1周期中に4個のダイオードを順に流れるため、ダイオードの発熱を減らすことが可能となる。これにより、定格電流最大値が小さい整流素子を使用することができる。   For this reason, four diodes share in one cycle of the switching frequency and become conductive. Since the current flowing through the diodes connected between the transformers flows through the four diodes sequentially in one cycle of the switching frequency, it is possible to reduce the heat generation of the diodes. As a result, a rectifying element having a small maximum rated current can be used.

本発明によるスイッチング電源回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching power supply circuit by this invention. スイッチング電源回路における昇圧部の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the pressure | voltage rise part in a switching power supply circuit. 3個のトランスを備えるスイッチング電源回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching power supply circuit provided with three transformers. (a)から(d)は、トランス出力の極性に基づく、整流回路のダイオードを流れる電流の経路を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the path | route of the electric current which flows through the diode of a rectifier circuit based on the polarity of a transformer output. (a)及び(b)は、トランス出力の極性に基づく、整流回路のダイオードを流れる電流の経路を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the path | route of the electric current which flows through the diode of a rectifier circuit based on the polarity of a transformer output. 2個のトランスを備えるスイッチング電源回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching power supply circuit provided with two transformers. 図6に示すスイッチング回路に入力される制御信号のタイミングを示す図及び整流回路におけるスイッチング周波数の1周期中に電流が流れるダイオードを示す図である。It is a figure which shows the timing of the control signal input into the switching circuit shown in FIG. 6, and the figure which shows the diode through which an electric current flows in 1 period of the switching frequency in a rectifier circuit. 従来のスイッチング電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional switching power supply circuit. 従来のスイッチング電源回路の電源部を3個使用して、ダイオードブリッジの出力を直列に接続した構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure which used the power supply part of the conventional switching power supply circuit, and connected the output of the diode bridge in series. 図9に示すダイオードブリッジを流れる電流の経路を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a path of current flowing through the diode bridge illustrated in FIG. 9.

以下、図面を参照して、本発明によるスイッチング電源回路を実施するための形態について説明する。尚、本発明は、複数のトランスを使用して、トランス間にダイオードからなる整流回路を接続するようにして、整流回路の出力を直列に接続した場合でも、ダイオードから発生する整流回路の損失を減らして、スイッチング電源回路の電力変換の効率を高めるようにしたものである。   Hereinafter, an embodiment for implementing a switching power supply circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, even when a plurality of transformers are used and a rectifier circuit composed of diodes is connected between the transformers and the outputs of the rectifier circuits are connected in series, the loss of the rectifier circuit generated from the diodes is reduced. This is to reduce the power conversion efficiency of the switching power supply circuit.

図1は、本発明によるスイッチング電源装置のスイッチング電源回路の構成を示すブロック図、図2は、本発明によるスイッチング電源回路における昇圧部の回路構成を示す図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply circuit of a switching power supply apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of a booster in the switching power supply circuit according to the present invention.

[スイッチング電源回路の構成]
図1に示すように、スイッチング電源回路1は、直流電源40からの入力される直流電力をスイッチングして、所定の電圧を有する直流電力に変換して負荷48等に供給するものであり、n(nは、2以上の整数)個からなる昇圧部3と、昇圧部3からの交流電源を整流する整流回路20と、各昇圧部3を制御する制御回路30とを有している。
[Configuration of switching power supply circuit]
As shown in FIG. 1, the switching power supply circuit 1 switches the DC power input from the DC power supply 40, converts it to DC power having a predetermined voltage, and supplies it to the load 48, etc. (N is an integer greater than or equal to 2) voltage boosters 3, a rectifier circuit 20 that rectifies the AC power from the voltage booster 3, and a control circuit 30 that controls each voltage booster 3.

図1及び図2に示すように、スイッチング電源回路1の昇圧部3は、直流電源40からの入力される直流電力をスイッチングして、交流電力に変換するスイッチング回路7と、スイッチング回路7からの交流電力を一次巻線17に入力し、磁気結合により二次巻線18に電力を伝達するトランス16とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the boosting unit 3 of the switching power supply circuit 1 switches the DC power input from the DC power supply 40 and converts it into AC power, and the switching circuit 7 A transformer 16 is provided that inputs AC power to the primary winding 17 and transmits power to the secondary winding 18 by magnetic coupling.

尚、以下の説明で、n個の昇圧部3で1個目を示す第1の昇圧部を3aとし、第1の昇圧部3aのスイッチング回路を第1のスイッチング回路7aとし、トランスを第1のトランス16aとそれぞれ記す。また、n個の昇圧部3で2個目を示す第2の昇圧部を3bとし、第2の昇圧部3bのスイッチング回路を第2のスイッチング回路7bとし、トランスを第2のトランス16bとそれぞれ記す。   In the following description, the first booster, which is the first of the n boosters 3, is referred to as 3a, the switching circuit of the first booster 3a is referred to as the first switching circuit 7a, and the transformer is the first The transformers 16a are respectively described. Also, the second boosting unit, which is the second of the n boosting units 3, is 3b, the switching circuit of the second boosting unit 3b is the second switching circuit 7b, and the transformer is the second transformer 16b. I write.

同様に、n個の昇圧部3でn個目を示す第nの昇圧部を3nとし、第nの昇圧部3nのスイッチング回路を第nのスイッチング回路7nとし、トランスを第nのトランス16nとそれぞれ記す。   Similarly, the nth boosting unit, which is the nth boosting unit 3, is 3n, the switching circuit of the nth boosting unit 3n is the nth switching circuit 7n, and the transformer is the nth transformer 16n. Each is described.

また、第1のトランス16aと第2のトランス16bとの間に位置する整流回路を第1の整流回路20abとし、第2のトランス16bと第3のトランス16cとの間に位置する整流回路を第2の整流回路20bcとし、第n−1のトランス16n−1と第nのトランス16nとの間に位置する整流回路を第n−1の整流回路20(n−1)nとそれぞれ記す。また、名称を総称するときには、昇圧部3、スイッチング回路7、トランス16、整流回路20と記す。   The rectifier circuit located between the first transformer 16a and the second transformer 16b is referred to as a first rectifier circuit 20ab, and the rectifier circuit located between the second transformer 16b and the third transformer 16c is used. The second rectifier circuit 20bc and the rectifier circuit positioned between the (n-1) th transformer 16n-1 and the nth transformer 16n are referred to as the (n-1) th rectifier circuit 20 (n-1) n. Moreover, when naming a name generically, it describes as the step-up part 3, the switching circuit 7, the transformer 16, and the rectifier circuit 20.

図1に示すように、スイッチング電源回路1はn個の昇圧部3を有しており、それぞれの昇圧部3は、トランス16に対応して接続されたスイッチング回路7を有している。   As shown in FIG. 1, the switching power supply circuit 1 has n boosting units 3, and each boosting unit 3 has a switching circuit 7 connected corresponding to a transformer 16.

また、昇圧部3の出力部であるトランス16の二次巻線18からの出力は、整流回路20に接続されている。整流回路20は、トランス16間に(n−1)個設けられており、トランス16と整流回路20とを直列に接続して、逆流防止用のダイオードD1、D2及びD11、D12(図3に示すn=3のとき)を介して、出力の両端から負荷48等に電力が供給される。   The output from the secondary winding 18 of the transformer 16 that is the output unit of the booster unit 3 is connected to the rectifier circuit 20. (N-1) rectifier circuits 20 are provided between the transformers 16, and the transformers 16 and the rectifier circuits 20 are connected in series to prevent backflow prevention diodes D1, D2 and D11, D12 (see FIG. 3). (When n = 3 shown), power is supplied to the load 48 and the like from both ends of the output.

図2は、スイッチング電源回路における1個の昇圧部の回路構成を示す図である。図2に示すように、スイッチング回路7は、MOSFETから成るスイッチング素子11、12、13、14を有しており、直流電源40に対しスイッチング素子11とスイッチング素子12とが直列に接続され、スイッチング素子13とスイッチング素子14とが直列に接続されている。尚、MOSFETに接続されているダイオードは、寄生ダイオードを示す。   FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of one boosting unit in the switching power supply circuit. As shown in FIG. 2, the switching circuit 7 includes switching elements 11, 12, 13, and 14 made of MOSFETs. The switching element 11 and the switching element 12 are connected in series to the DC power supply 40, and switching is performed. The element 13 and the switching element 14 are connected in series. The diode connected to the MOSFET indicates a parasitic diode.

スイッチング素子11とスイッチング素子12との接続点がトランス16の一次巻線17の一方の端に接続され、スイッチング素子13とスイッチング素子14との接続点がトランス16の一次巻線17の他方の端に接続されている。   A connection point between the switching element 11 and the switching element 12 is connected to one end of the primary winding 17 of the transformer 16, and a connection point between the switching element 13 and the switching element 14 is the other end of the primary winding 17 of the transformer 16. It is connected to the.

これにより、スイッチング素子11とスイッチング素子14とをONし、スイッチング素子13とスイッチング素子12とがOFFすることにより、トランス16にia(図2に示す)で示す方向に電流が流れ、スイッチング素子13とスイッチング素子12とがONし、スイッチング素子11とスイッチング素子14とをOFFすることにより、トランス16にib(図2に示す)で示す方向に電流が流れる。   As a result, the switching element 11 and the switching element 14 are turned on, and the switching element 13 and the switching element 12 are turned off, whereby a current flows in the direction indicated by ia (shown in FIG. 2) through the transformer 16. When the switching element 12 is turned on and the switching element 11 and the switching element 14 are turned off, a current flows through the transformer 16 in the direction indicated by ib (shown in FIG. 2).

尚、スイッチング素子は、MOSFETに限らず、制御信号で回路電流をON、OFFすることができる電子部品であればよく、例えば、トランジスタ、IGBTであってもよい。   Note that the switching element is not limited to a MOSFET, and may be any electronic component that can turn on and off a circuit current with a control signal. For example, the switching element may be a transistor or an IGBT.

図1及び図2に示す制御回路30は、スイッチング素子の入力、例えば、MOSFETのゲートに制御信号(電圧)を印加して、スイッチング素子のON(導通)、OFF(非導通)を制御する。図2に示す制御回路30は、スイッチング素子11とスイッチング素子14とをONし、このときスイッチング素子13とスイッチング素子12とがOFFとなるように制御する、一方、スイッチング素子13とスイッチング素子12とをONしたときには、スイッチング素子11とスイッチング素子14とがOFFとなるように制御する。   The control circuit 30 shown in FIGS. 1 and 2 applies a control signal (voltage) to the input of the switching element, for example, the gate of the MOSFET, and controls ON (conducting) and OFF (non-conducting) of the switching element. The control circuit 30 shown in FIG. 2 turns on the switching element 11 and the switching element 14 and controls the switching element 13 and the switching element 12 to be turned off at this time. When the switch is turned on, the switching element 11 and the switching element 14 are controlled to be turned off.

このときの、制御信号のONの開始からOFFの終了までの時間を周期Tとする。また、スイッチング周波数fは、1/Tとなる。   A period T from the start of ON of the control signal to the end of OFF at this time is defined as a period T. The switching frequency f is 1 / T.

制御回路30は、スイッチング回路7毎に周期Tを有するスイッチング周波数の制御信号を入力し、スイッチング回路7は、制御信号によってスイッチング素子のON、OFFを繰り返す。   The control circuit 30 inputs a control signal having a switching frequency having a period T for each switching circuit 7, and the switching circuit 7 repeats ON / OFF of the switching element according to the control signal.

スイッチング回路7は、制御回路30からの制御信号によって直流電源をスイッチングして、交流電力に変換して、変換された交流電力をトランス16の一次巻線17に入力する。トランス16は、磁気結合により二次巻線18に交流電力を伝達する。   The switching circuit 7 switches the DC power supply according to a control signal from the control circuit 30 and converts it into AC power, and inputs the converted AC power to the primary winding 17 of the transformer 16. The transformer 16 transmits AC power to the secondary winding 18 by magnetic coupling.

トランス16の二次巻線18から出力される交流電力は、交流電力を直流電力に変換する整流回路(ダイオードブリッジ)20に入力される。   The AC power output from the secondary winding 18 of the transformer 16 is input to a rectifier circuit (diode bridge) 20 that converts AC power into DC power.

整流回路20は、ダイオードブリッジからなり、ダイオードブリッジの出力端から直流電圧が出力される。   The rectifier circuit 20 includes a diode bridge, and a DC voltage is output from the output end of the diode bridge.

[整流回路の電流の経路]
次に、スイッチング電源回路1における整流回路の構成及び、トランスの出力電圧極性に基づく整流回路のダイオードに流れる電流の経路について図3乃至図5を用いて説明する。
[Current path of rectifier circuit]
Next, the configuration of the rectifier circuit in the switching power supply circuit 1 and the path of the current flowing through the diode of the rectifier circuit based on the output voltage polarity of the transformer will be described with reference to FIGS.

図3は、3個のトランスを備えるスイッチング電源回路の構成を示すブロック図、図4(a)から(d)は、トランス出力の極性に基づく、整流回路のダイオードを流れる電流の経路を示す図、図5(a)から(b)は、トランス出力の極性に基づく、整流回路のダイオードを流れる電流の経路を示す図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply circuit including three transformers, and FIGS. 4A to 4D are diagrams showing paths of currents flowing through the diodes of the rectifier circuit based on the polarity of the transformer output. FIGS. 5A to 5B are diagrams showing a path of current flowing through the diode of the rectifier circuit based on the polarity of the transformer output.

図3に示すように、整流回路20abは、ダイオードブリッジからなり、トランス16aと16bとの間に接続されており、整流回路20bcは、ダイオードブリッジからなり、トランス16bと16cとの間に接続されている。   As shown in FIG. 3, the rectifier circuit 20ab is formed of a diode bridge and is connected between the transformers 16a and 16b. The rectifier circuit 20bc is formed of a diode bridge and is connected between the transformers 16b and 16c. ing.

整流回路20abは、一方のトランス16bの二次巻線の両端c、dのそれぞれに、同一極性を有する2個のダイオードD3、D4及びD5、D6の一方の端子を接続し、一方のトランス16bの二次巻線の一方の端cに接続された2個のダイオードD3、D4の他方の端子を、他方のトランス16aの二次巻線の両端a、bそれぞれに接続している。また、一方のトランス16bの二次巻線の他方の端dに接続された2個のダイオードD5、D6の他方の端子を、他方のトランス16aの二次巻線の両端a、bそれぞれに接続している。   The rectifier circuit 20ab connects one terminal of two diodes D3, D4, D5, and D6 having the same polarity to both ends c and d of the secondary winding of one transformer 16b, and one transformer 16b. The other terminals of the two diodes D3 and D4 connected to one end c of the secondary winding are connected to both ends a and b of the secondary winding of the other transformer 16a. Further, the other terminals of the two diodes D5 and D6 connected to the other end d of the secondary winding of one transformer 16b are connected to both ends a and b of the secondary winding of the other transformer 16a, respectively. doing.

トランス16a、16b間に接続された整流回路20abは、一方のトランス16bから他方のトランス16aへ電流を流すように4個のダイオード中の1個が導通状態となる。例えば、図4(a)に示すトランス16bのd端子が+極、c端子が−極であり、トランス16aのb端子が+極、a端子が−極のときには、整流回路20のダイオードD5が導通状態となり、トランス16aのa端子に電流が流れる。このように、トランス間に接続された整流回路で導通状態となるダイオードは、一方のトランス16の端子の極性と他方のトランス16の極性とで決定される。   In the rectifier circuit 20ab connected between the transformers 16a and 16b, one of the four diodes becomes conductive so that a current flows from one transformer 16b to the other transformer 16a. For example, when the d terminal of the transformer 16b shown in FIG. 4A is a positive pole and the c terminal is a negative pole, the b terminal of the transformer 16a is a positive pole, and the a terminal is a negative pole, the diode D5 of the rectifier circuit 20 is The conduction state is established, and a current flows through the a terminal of the transformer 16a. As described above, the diode that becomes conductive in the rectifier circuit connected between the transformers is determined by the polarity of the terminal of one transformer 16 and the polarity of the other transformer 16.

[トランスの極性による電流の経路について]
整流回路におけるトランスに発生する電圧方向による電流経路について図4を用いて説明する。図4(a)に示すように、トランス16aの二次巻線の端子a、bに発生する電圧が、矢印で示す方向のときには、出力電圧の極性を+極性とし、図4(c)に示すように、トランス16aの端子a、bに発生する電圧が、矢印で示す方向のときには、出力電圧の極性を−極性とする。
[Current path by polarity of transformer]
A current path according to a voltage direction generated in the transformer in the rectifier circuit will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, when the voltage generated at the terminals a and b of the secondary winding of the transformer 16a is in the direction indicated by the arrow, the polarity of the output voltage is set to + polarity, and FIG. As shown, when the voltage generated at the terminals a and b of the transformer 16a is in the direction indicated by the arrow, the polarity of the output voltage is negative.

尚、整流回路20、トランス16を流れる電流は、太い点線で示し、電流の流れる方向は矢印で示す。   The current flowing through the rectifier circuit 20 and the transformer 16 is indicated by a thick dotted line, and the direction in which the current flows is indicated by an arrow.

図4(a)に示すように、トランス16aの極性が+極性、トランス16bの極性が+極性、トランス16cの極性が+極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD11に流れてe端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子fからダイオードD9を通ってc端子からトランス16bに流れる。   As shown in FIG. 4A, when the polarity of the transformer 16a is + polarity, the polarity of the transformer 16b is + polarity, and the polarity of the transformer 16c is + polarity, current flows from the terminal o2, flows to the diode D11, and e terminal To the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal f through the diode D9 to the transformer 16b from the c terminal.

トランス16bからの電流は、端子dからダイオードD5を通ってa端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子bからダイオードD2を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal d through the diode D5 to the transformer 16a from the terminal a. Furthermore, the current from the transformer 16a flows from the terminal b through the diode D2 to the load or the like from the terminal o1.

また、図4(b)に示すように、トランス16aの極性が−極性、トランス16bの極性が−極性、トランス16cの極性が−極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD12に流れてf端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子eからダイオードD8を通ってd端子からトランス16bに流れる。   4B, when the polarity of the transformer 16a is -polarity, the polarity of the transformer 16b is -polarity, and the polarity of the transformer 16c is -polarity, current flows from the terminal o2 and flows to the diode D12. It flows from the f terminal to the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal e through the diode D8 to the transformer 16b from the d terminal.

トランス16bからの電流は、端子cからダイオードD4を通ってb端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子aからダイオードD1を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal c through the diode D4 to the transformer 16a from the b terminal. Furthermore, the current from the transformer 16a flows from the terminal a through the diode D1 to the load or the like from the terminal o1.

図4(a)、(b)に示すように、トランス16a、16b、16cが同一極性で変化するときには、ダイオードD7、D10、D3、D6には電流が流れない。このため、スイッチング電源回路1が、トランス16a、16b、16cが同一極性で変化するときには、ダイオードD7、D10、D3、D6を設けなくてもよい。   As shown in FIGS. 4A and 4B, when the transformers 16a, 16b, and 16c change with the same polarity, no current flows through the diodes D7, D10, D3, and D6. For this reason, in the switching power supply circuit 1, when the transformers 16a, 16b, and 16c change with the same polarity, the diodes D7, D10, D3, and D6 may not be provided.

しかしながら、以下に述べるように、トランス16a、16b、16c毎に、スイッチング周波数、スイッチング周波数の位相が異なり、各トランスの極性が異なるときには、ダイオードD7、D10、D3、D6を設けるようにする。   However, as will be described below, diodes D7, D10, D3, and D6 are provided when the transformers 16a, 16b, and 16c have different switching frequencies and different phases, and the transformers have different polarities.

[各トランスの極性が異なるとき電流の経路]
以下に、各トランスの極性が異なるときの電流の経路について説明する。図4(c)に示すように、トランス16aの極性が−極性、トランス16bの極性が+極性、トランス16cの極性が+極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD11に流れてe端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子fからダイオードD9を通ってc端子からトランス16bに流れる。
[Current path when the polarity of each transformer is different]
The current path when the polarities of the transformers are different will be described below. As shown in FIG. 4C, when the polarity of the transformer 16a is -polarity, the polarity of the transformer 16b is + polarity, and the polarity of the transformer 16c is + polarity, current flows from the terminal o2, flows to the diode D11, and flows to the e terminal. To the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal f through the diode D9 to the transformer 16b from the c terminal.

トランス16bからの電流は、端子dからダイオードD6を通ってb端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子aからダイオードD1を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal d through the diode D6 to the transformer 16a from the b terminal. Further, the current from the transformer 16a flows from the terminal a through the diode D1 to the load or the like from the terminal o1.

また、図4(d)に示すように、トランス16aの極性が+極性、トランス16bの極性が−極性、トランス16cの極性が−極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD12に流れてf端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子eからダイオードD8を通ってd端子からトランス16bに流れる。   As shown in FIG. 4D, when the polarity of the transformer 16a is + polarity, the polarity of the transformer 16b is -polarity, and the polarity of the transformer 16c is -polarity, current flows from the terminal o2 and flows to the diode D12. It flows from the f terminal to the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal e through the diode D8 to the transformer 16b from the d terminal.

トランス16bからの電流は、端子cからダイオードD3を通ってa端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子bからダイオードD2を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal c through the diode D3 to the transformer 16a from the terminal a. Furthermore, the current from the transformer 16a flows from the terminal b through the diode D2 to the load or the like from the terminal o1.

このように、トランス16bとトランス16aとの極性が異なることにより、D6、D3に電流が流れる。   As described above, when the transformer 16b and the transformer 16a have different polarities, current flows through D6 and D3.

次に、各トランスの極性が交互に異なるときの電流の経路について図5を用いて説明する。図5(a)に示すように、トランス16aの極性が+極性、トランス16bの極性が−極性、トランス16cの極性が+極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD11に流れてe端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子fからダイオードD10を通ってd端子からトランス16bに流れる。   Next, a current path when the polarities of the transformers are alternately different will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5A, when the polarity of the transformer 16a is + polarity, the polarity of the transformer 16b is -polarity, and the polarity of the transformer 16c is + polarity, current flows from the terminal o2, flows to the diode D11, and flows to the e terminal. To the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal f through the diode D10 to the transformer 16b from the d terminal.

トランス16bからの電流は、端子cからダイオードD3を通ってa端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子bからダイオードD2を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal c through the diode D3 to the transformer 16a from the terminal a. Furthermore, the current from the transformer 16a flows from the terminal b through the diode D2 to the load or the like from the terminal o1.

また、図5(b)に示すように、トランス16aの極性が−極性、トランス16bの極性が+極性、トランス16cの極性が−極性のときには、端子o2から電流が流れ込み、ダイオードD12に流れてf端子からトランス16cに流れる。トランス16cからの電流は、端子eからダイオードD7を通ってc端子からトランス16bに流れる。   Further, as shown in FIG. 5B, when the polarity of the transformer 16a is -polarity, the polarity of the transformer 16b is + polarity, and the polarity of the transformer 16c is -polarity, current flows from the terminal o2 and flows to the diode D12. It flows from the f terminal to the transformer 16c. The current from the transformer 16c flows from the terminal e through the diode D7 to the transformer 16b from the c terminal.

トランス16bからの電流は、端子dからダイオードD6を通ってb端子からトランス16aに流れる。さらに、トランス16aからの電流は、端子aからダイオードD1を通って端子o1から負荷等に流れる。   The current from the transformer 16b flows from the terminal d through the diode D6 to the transformer 16a from the b terminal. Furthermore, the current from the transformer 16a flows from the terminal a through the diode D1 to the load or the like from the terminal o1.

このように、トランス16a、トランス16b及びトランス16cとの極性が交互に変化するときには、ダイオードD3、D10又はダイオードD7、D6に電流が流れる。   As described above, when the polarities of the transformer 16a, the transformer 16b, and the transformer 16c change alternately, a current flows through the diodes D3 and D10 or the diodes D7 and D6.

また、図4(a)、(b)、(c)、(d)及び図5(a)、(b)に示す電流経路のように、トランス16cとトランス16bとの間は、ダイオード1個で直列に接続されている。また、トランス16bとトランス16aとの間は、ダイオード1個で直列に接続されている。従来のダイオードブリッジではトランス間にダイオード2個が直列に接続されていた。本発明は、これにより、ダイオードによる出力電圧の低下を減少できる。また、ダイオードによる損失を減らすことができる。   Further, as in the current paths shown in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 5D and FIGS. 5A and 5B, one diode is provided between the transformer 16c and the transformer 16b. Are connected in series. The transformer 16b and the transformer 16a are connected in series with one diode. In the conventional diode bridge, two diodes are connected in series between the transformers. Thus, the present invention can reduce the decrease in output voltage due to the diode. Further, loss due to the diode can be reduced.

尚、整流回路20の出力端は、出力端o1、o2側に位置するトランスの両極に直列接続された2組の逆流防止用のダイオードD1、D2及びD11、D12(n=3のとき)の接続点からそれぞれ出力される。   The output terminal of the rectifier circuit 20 is composed of two sets of backflow prevention diodes D1, D2 and D11, D12 (when n = 3) connected in series to both poles of the transformer located on the output terminals o1, o2. Output from each connection point.

図4(c)、(d)及び図5(a)、(b)に示すように、ダイオードD7、D10、D3、D6を設けることにより、トランスから出力される電圧を同一タイミングで同一方向に発生するように制御する必要はない。   As shown in FIGS. 4C and 4D and FIGS. 5A and 5B, by providing the diodes D7, D10, D3, and D6, the voltage output from the transformer is set in the same direction at the same timing. There is no need to control it to occur.

尚、図4(a)、(b)に示すように、トランスから出力される電圧を同一タイミングで同一方向に発生するようにすることにより、ダイオードD7、D10、D3、D6に電流が流れないため、トランス間に接続するダイオードの数を減らすこともできる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, currents do not flow through the diodes D7, D10, D3, and D6 by generating the voltage output from the transformer in the same direction at the same timing. Therefore, the number of diodes connected between the transformers can be reduced.

整流回路についてダイオードを用いた実施形態について述べたが、ダイオードに代えて、電流を一方向にだけ流す作用を有する整流素子、例えば、水銀整流器、亜酸化銅整流器、サイラトロン、セレン整流器、二極真空管を使用して、トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしてもよい。   Although the embodiment using a diode for the rectifier circuit has been described, instead of the diode, a rectifier having an action of flowing a current only in one direction, for example, a mercury rectifier, a cuprous oxide rectifier, a thyratron, a selenium rectifier, a bipolar vacuum tube May be used to rectify the output from the secondary winding of the transformer so as to obtain voltage and current in only one direction.

また、整流回路は、ダイオードに代えて、制御信号を入力することによって電流を一方向にだけ流す動作が可能であるスイッチング素子、例えば、MOSFET、トランジスタ、IGBT、サイリスタを使用して、トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしてもよい。   In addition, the rectifier circuit uses a switching element, such as a MOSFET, a transistor, an IGBT, or a thyristor, that can operate to flow a current only in one direction by inputting a control signal instead of a diode. The output from the next winding may be rectified to obtain voltage and current in only one direction.

[整流回路における各ダイオードの電流分担について]
次に、トランス間に接続している整流回路に流れる電流を各ダイオードに分担して、ダイオードの導通期間を短くすることが可能なスイッチング電源回路について図6、図7を用いて説明する。
[Current sharing of each diode in the rectifier circuit]
Next, a switching power supply circuit capable of sharing the current flowing through the rectifier circuit connected between the transformers to each diode to shorten the conduction period of the diode will be described with reference to FIGS.

図6は、2個のトランスを備えるスイッチング電源回路の構成を示すブロック図、図7は図6に示すスイッチング回路に入力される制御信号のタイミングを示す図及び整流回路におけるスイッチング周波数の1周期中に電流が流れるダイオードを示す図である。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply circuit including two transformers, FIG. 7 is a diagram showing timings of control signals input to the switching circuit shown in FIG. 6, and during one cycle of the switching frequency in the rectifier circuit It is a figure which shows the diode through which an electric current flows.

図6に示すように、2個のトランス16a、16b間にダイオードD3、D4、D5、D6から成る整流回路20abが接続されている。   As shown in FIG. 6, a rectifier circuit 20ab including diodes D3, D4, D5, and D6 is connected between the two transformers 16a and 16b.

前述したように、整流回路20abは、一方のトランス16bの二次巻線の両端c、dのそれぞれに、同一極性を有する2個のダイオードD3、D4及びD5、D6の一方の端子を接続し、一方のトランス16bの二次巻線の一方の端cに接続された2個のダイオードD3、D4の他方の端子を、他方のトランス16aの二次巻線の両端a、bそれぞれに接続している。   As described above, the rectifier circuit 20ab connects one terminal of two diodes D3, D4 and D5, D6 having the same polarity to both ends c, d of the secondary winding of one transformer 16b. The other terminals of the two diodes D3 and D4 connected to one end c of the secondary winding of one transformer 16b are connected to both ends a and b of the secondary winding of the other transformer 16a, respectively. ing.

また、一方のトランス16bの二次巻線の他方の端dに接続された2個のダイオードD5、D6の他方の端子を、他方のトランス16aの二次巻線の両端a、bそれぞれに接続している。   Further, the other terminals of the two diodes D5 and D6 connected to the other end d of the secondary winding of one transformer 16b are connected to both ends a and b of the secondary winding of the other transformer 16a, respectively. doing.

[スイッチング回路のスイッチング周波数について]
図7に示すように、第1のトランス16aをスイッチングする第1のスイッチング回路7aのスイッチング周波数faは、第2のトランス16bをスイッチングする第2のスイッチング回路16bのスイッチング周波数fbの2倍となるようにする。
[Switching frequency of switching circuit]
As shown in FIG. 7, the switching frequency fa of the first switching circuit 7a that switches the first transformer 16a is twice the switching frequency fb of the second switching circuit 16b that switches the second transformer 16b. Like that.

例えば、第1のトランス16aをスイッチングする第1のスイッチング回路7aのスイッチング周波数faを、100kHzとすると、第2のトランス16bをスイッチングする第2のスイッチング回路7bのスイッチング周波数fbは、50kHzである。   For example, if the switching frequency fa of the first switching circuit 7a that switches the first transformer 16a is 100 kHz, the switching frequency fb of the second switching circuit 7b that switches the second transformer 16b is 50 kHz.

次に、第1のトランス16aをスイッチングする第1のスイッチング回路7aのスイッチング周波数faが、第2のトランス16bをスイッチングする第2のスイッチング回路7bのスイッチング周波数fbの2倍であるときの、整流回路20abにおける電流が通過するダイオード及びその導通時間について述べる。   Next, rectification when the switching frequency fa of the first switching circuit 7a that switches the first transformer 16a is twice the switching frequency fb of the second switching circuit 7b that switches the second transformer 16b. The diode through which the current in the circuit 20ab passes and its conduction time will be described.

図7に示すように、第2スイッチング回路のスイッチング周波数fbの周期Tbの1/4にあたる時間t1からt2で、第1のスイッチング回路7aのスイッチング素子11a、14aがONして、スイッチング素子13a、12aがOFFのときに、電流ia1が流れて、トランス16aの2次側の端子a、bに矢印で示すVa2の電圧(−極性)が発生する。   As shown in FIG. 7, the switching elements 11a and 14a of the first switching circuit 7a are turned on during the time t1 to t2 corresponding to ¼ of the cycle Tb of the switching frequency fb of the second switching circuit, and the switching elements 13a, When 12a is OFF, current ia1 flows, and voltage Va2 (-polarity) indicated by an arrow is generated at the terminals a and b on the secondary side of the transformer 16a.

また、第2のスイッチング回路7bのスイッチング素子11b、14bがOFFして、スイッチング素子13b、12bがONのときに、電流ib2が流れて、トランス16bに矢印で示すVb1(+極性)の電圧が発生し、図7の電流通過ダイオードで示すように、ダイオードD6が導通状態となる。   Further, when the switching elements 11b and 14b of the second switching circuit 7b are turned off and the switching elements 13b and 12b are turned on, the current ib2 flows, and the voltage of Vb1 (+ polarity) indicated by an arrow is applied to the transformer 16b. As shown by the current passing diode in FIG. 7, the diode D6 becomes conductive.

次に、図7に示すように、第2スイッチング回路のスイッチング周波数fbの周期1/4にあたる時間t2からt3で、第1のスイッチング回路7aのスイッチング素子11a、14aがOFFして、スイッチング素子13a、12aがONのときに、電流ia2が流れて、トランス16aの2次側の端子a、bに矢印で示すVa1の電圧(+極性)が発生する。   Next, as shown in FIG. 7, the switching elements 11a and 14a of the first switching circuit 7a are turned off and the switching element 13a from time t2 to t3 corresponding to the period ¼ of the switching frequency fb of the second switching circuit. , 12a is ON, current ia2 flows, and Va1 voltage (+ polarity) indicated by an arrow is generated at the secondary side terminals a, b of the transformer 16a.

また、第2のスイッチング回路7bのスイッチング素子11b、14bがOFFして、スイッチング素子13b、12bがONのときに、電流ib2が流れて、トランス16bに矢印で示すVb1(+極性)の電圧が発生し、図7の電流通過ダイオードで示すように、ダイオードD5が導通状態となる。   Further, when the switching elements 11b and 14b of the second switching circuit 7b are turned off and the switching elements 13b and 12b are turned on, the current ib2 flows, and the voltage of Vb1 (+ polarity) indicated by an arrow is applied to the transformer 16b. As shown by the current passing diode in FIG. 7, the diode D5 becomes conductive.

次に、図7に示すように、第2スイッチング回路のスイッチング周波数fbの周期1/4にあたる時間t3からt4で、第1のスイッチング回路7aのスイッチング素子11a、14aがONして、スイッチング素子13a、12aがOFFのときに、電流ia1が流れて、トランス16aの2次側の端子a、bに矢印で示すVa2の電圧(−極性)が発生する。   Next, as shown in FIG. 7, the switching elements 11a and 14a of the first switching circuit 7a are turned on from time t3 to t4 corresponding to the period ¼ of the switching frequency fb of the second switching circuit, and the switching element 13a. , 12a is OFF, the current ia1 flows, and a voltage Va2 (-polarity) indicated by an arrow is generated at the terminals a and b on the secondary side of the transformer 16a.

また、第2のスイッチング回路7bのスイッチング素子11b、14bがONして、スイッチング素子13b、12bがOFFのときに、電流ib1が流れて、トランス16bに矢印で示すVb2(−極性)の電圧が発生し、図7の電流通過ダイオードで示すように、ダイオードD4が導通状態となる。   In addition, when the switching elements 11b and 14b of the second switching circuit 7b are turned on and the switching elements 13b and 12b are turned off, the current ib1 flows, and the voltage of Vb2 (−polarity) indicated by an arrow is applied to the transformer 16b. As shown by the current passing diode in FIG. 7, the diode D4 becomes conductive.

次に、図7に示すように、第2スイッチング回路のスイッチング周波数fbの周期1/4にあたる時間t4からt5で、第1のスイッチング回路7aのスイッチング素子11a、14aがOFFして、スイッチング素子13a、12aがONのときに、電流ia2が流れて、トランス16aの2次側の端子a、bに矢印で示すVa1の電圧(+極性)が発生する。   Next, as shown in FIG. 7, the switching elements 11a and 14a of the first switching circuit 7a are turned off and the switching element 13a from time t4 to t5 corresponding to the period ¼ of the switching frequency fb of the second switching circuit. , 12a is ON, current ia2 flows, and Va1 voltage (+ polarity) indicated by an arrow is generated at the secondary side terminals a, b of the transformer 16a.

また、第2のスイッチング回路7bのスイッチング素子11b、14bがONして、スイッチング素子13b、12bがOFFのときに、電流ib1が流れて、トランス16bに矢印で示すVb2(−極性)の電圧が発生し、図7の電流通過ダイオードで示すように、ダイオードD3が導通状態となる。   In addition, when the switching elements 11b and 14b of the second switching circuit 7b are turned on and the switching elements 13b and 12b are turned off, the current ib1 flows, and the voltage of Vb2 (−polarity) indicated by an arrow is applied to the transformer 16b. As shown by the current passing diode in FIG. 7, the diode D3 becomes conductive.

このように、第n−1のトランスと第nのトランスとの間に接続された整流回路の4個のダイオードが、スイッチング周波数f(n−1)の周期の1/4ずつ導通状態となる。   As described above, the four diodes of the rectifier circuit connected between the (n−1) th transformer and the nth transformer are turned on by a quarter of the period of the switching frequency f (n−1). .

また、トランスを3個以上用いる場合には、例えば、n=3のときには、第3のトランス16cのスイッチング周波数が、第2のトランス16bのスイッチング周波数の2倍となるように設定する。また、第1のトランス16aのスイッチング周波数が、第2のトランス16bのスイッチング周波数の2倍となるように設定する。   When three or more transformers are used, for example, when n = 3, the switching frequency of the third transformer 16c is set to be twice the switching frequency of the second transformer 16b. Further, the switching frequency of the first transformer 16a is set to be twice the switching frequency of the second transformer 16b.

尚、以上の説明では、トランス2個及び整流回路を1個用いた実施形態について述べたが、トランスをn個使用し、整流回路に接続された両端のトランスをスイッチングするスイッチング回路のスイッチング周波数の比率が1:2(または2:1)となるようにする。低い周波数の1周期の間に整流回路に流れる電流を各ダイオードに分担して流すことができる。また、このときのトランス間に接続されるダイオードは1個である。   In the above description, the embodiment using two transformers and one rectifier circuit has been described. However, the switching frequency of the switching circuit that uses n transformers and switches the transformers at both ends connected to the rectifier circuit is described. The ratio should be 1: 2 (or 2: 1). The current flowing through the rectifier circuit during one cycle of a low frequency can be shared by each diode. In addition, one diode is connected between the transformers at this time.

また、トランスをn個使用し、整流回路に接続された両端のトランスをスイッチングするスイッチング回路のスイッチング周波数を同一とし、スイッチング周波数の位相を各々90度ずらした場合においても、スイッチング周波数の1周期の間に整流回路に流れる電流を各ダイオードに分担して流すことができる。また、このときのトランス間に接続されるダイオードは1個である。   In addition, even when n transformers are used and the switching frequency of the switching circuit that switches the transformers at both ends connected to the rectifier circuit is the same, and the phase of the switching frequency is shifted by 90 degrees, one cycle of the switching frequency A current flowing through the rectifier circuit can be shared between the diodes. In addition, one diode is connected between the transformers at this time.

このように、トランスをn個用いたときには、整流回路の数をn−1することができる。これにより、電流が通過するダイオードが減り、損失を少なくすることができる。   Thus, when n transformers are used, the number of rectifier circuits can be reduced to n-1. As a result, the number of diodes through which current passes is reduced, and loss can be reduced.

また、図6に示す2個のトランスを備えるスイッチング電源回路について説明したが、図6に示す2個のトランスを備えるスイッチング電源回路を複数設けて、その整流回路の出力を並列に接続して、負荷等に電力を供給することも可能である。   Moreover, although the switching power supply circuit provided with the two transformers shown in FIG. 6 has been described, a plurality of switching power supply circuits provided with the two transformers shown in FIG. 6 are provided, and the outputs of the rectifier circuits are connected in parallel. It is also possible to supply power to a load or the like.

以上述べたように、従来のダイオードブリッジでは、整流時にダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数は2×n個である。本発明によれば、ダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数はn+1個である。これにより、整流素子であるダイオードで発生する損失を低減できる。   As described above, in the conventional diode bridge, the total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series during rectification is 2 × n. According to the present invention, the total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series is n + 1. Thereby, the loss which generate | occur | produces with the diode which is a rectifier can be reduced.

また、本発明によれば、整流後の出力電圧の低下量を低減できる。即ち、整流後の出力電圧の低下は、ダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数に依存する。本発明は、従来と比較して、電流が通過するダイオードの総数を減らすことができる。   Further, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of decrease in the output voltage after rectification. That is, the decrease in output voltage after rectification depends on the total number of diodes through which current flows when n diode bridges are connected in series. The present invention can reduce the total number of diodes through which current passes, as compared with the prior art.

また、本発明によれば、トランス間に接続された整流回路は、整流動作時に、一方のトランスの二次巻線の一方の端と、他方のトランスの二次巻線の他方の端とが1個のダイオードで接続される。従来は、整流動作時に、トランス間に2個のダイオードで接続されていた。このため、トランス間のダイオードに流れる電流による電圧の低下が減少し、電力変換の効率を高めることができる。   Further, according to the present invention, the rectifier circuit connected between the transformers has one end of the secondary winding of one transformer and the other end of the secondary winding of the other transformer in a rectifying operation. Connected by one diode. Conventionally, two diodes are connected between the transformers during the rectifying operation. For this reason, the voltage drop due to the current flowing through the diode between the transformers is reduced, and the efficiency of power conversion can be increased.

また、本発明によれば、トランス間に接続された整流回路は、一方のトランスのスイッチング周波数を他方のトランスのスイッチング周波数の2倍とすることにより、ブリッジ回路のダイオードに流れる電流が、スイッチング周波数の周期の1/4ずつ4個のダイオードが1個ずつ順に導通状態となる。   According to the present invention, in the rectifier circuit connected between the transformers, the switching frequency of one transformer is set to be twice the switching frequency of the other transformer, so that the current flowing through the diode of the bridge circuit is changed to the switching frequency. The four diodes are turned on one by one in order of 1/4 of the period.

このため、4個のダイオードがスイッチング周波数の1周期中に分担して導通状態となる。トランス間に接続されたダイオードに流れる電流が、スイッチング周波数の1周期中に4個のダイオードを順に流れるため、ダイオードの発熱を減らすことが可能となる。これにより、定格電流最大値が小さい整流素子を使用することができる。   For this reason, four diodes share in one cycle of the switching frequency and become conductive. Since the current flowing through the diodes connected between the transformers flows through the four diodes sequentially in one cycle of the switching frequency, it is possible to reduce the heat generation of the diodes. As a result, a rectifying element having a small maximum rated current can be used.

以下に、出願人による先行技術調査において発見された先行技術文献と本発明との対比を説明する。特許文献1(特開2013−27162号公報)には、トランスによって入出力が電気的に絶縁された直流電源装置において、特に半導体スイッチの高周波動作化のためにスイッチング損失、ダイオードの損失を低減する直流電源装置が開示されている。   Hereinafter, a comparison between the prior art document discovered in the prior art search by the applicant and the present invention will be described. In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-27162), in a DC power supply device in which input and output are electrically insulated by a transformer, switching loss and diode loss are reduced especially for high-frequency operation of a semiconductor switch. A DC power supply is disclosed.

特許文献1に開示された直流電源装置は、直流電源装置の整流ダイオードブリッジ回路の入力側に、整流ダイオードのリカバリが発生する直前までの電流方向に対しては低インピーダンス、その逆方向には高インピーダンスを持つ回路要素を設けることにより、リカバリに伴うサージ電圧の発生を効果的に抑制して電力損失を低減するとともに、整流ダイオードの破壊や電磁ノイズの発生を防止するものである。   The DC power supply device disclosed in Patent Document 1 has a low impedance on the input side of the rectifier diode bridge circuit of the DC power supply device with respect to the current direction until the recovery of the rectifier diode occurs, and a high impedance in the opposite direction. By providing a circuit element having impedance, generation of a surge voltage accompanying recovery is effectively suppressed to reduce power loss, and destruction of a rectifier diode and generation of electromagnetic noise are prevented.

本発明は、n(nは2以上の整数)個のトランス16と、トランス16にそれぞれ設けられたスイッチング回路7と、トランス16から出力される電圧を直流に変換するダイオードからなる整流回路20と、を備え、整流回路20は、一方のトランスと他方のトランスとの間に接続され、一方のトランスの二次巻線の両端のそれぞれに、同一極性を有する2個のダイオードを接続し、接続された2個のダイオードの他方の端子を、他方のトランスの二次巻線の両端それぞれに接続して、トランス16と整流回路20とを直列に接続して、整流回路20に流れる電流が、n+1個のダイオードを通過するようにしたものである。なお、従来の整流時にダイオードブリッジn個を直列に接続したときの電流が通過するダイオードの総数は、2×n個である。   The present invention includes n (n is an integer of 2 or more) transformers 16, a switching circuit 7 provided in each of the transformers 16, and a rectifier circuit 20 including a diode that converts a voltage output from the transformer 16 into a direct current. The rectifier circuit 20 is connected between one transformer and the other transformer, two diodes having the same polarity are connected to both ends of the secondary winding of the one transformer, and connected. The other terminals of the two diodes connected to both ends of the secondary winding of the other transformer, the transformer 16 and the rectifier circuit 20 are connected in series, and the current flowing through the rectifier circuit 20 is It passes through n + 1 diodes. The total number of diodes through which current passes when n diode bridges are connected in series during conventional rectification is 2 × n.

また、本発明は、トランス間に接続された整流回路は、一方のトランスのスイッチング周波数を他方のトランスのスイッチング周波数の2倍とすることにより、ブリッジ回路のダイオードに流れる電流が、スイッチング周波数の周期の1/4ずつ4個のダイオードが1個ずつ順に導通状態となる。このため、スイッチング周波数の1周期中に4個のダイオードを順に流れるため、ダイオードの発熱を減らすことが可能となる。これにより、定格電流最大値が小さい整流素子を使用することができる。   Further, according to the present invention, in the rectifier circuit connected between the transformers, the switching frequency of one transformer is set to be twice the switching frequency of the other transformer, so that the current flowing through the diode of the bridge circuit is The four diodes are turned on one by one in turn. For this reason, since four diodes flow in order during one cycle of the switching frequency, it is possible to reduce the heat generation of the diodes. As a result, a rectifying element having a small maximum rated current can be used.

このように、本発明は、トランス間に整流回路としてダイオードを用いた場合でも、ダイオードから発生する損失を減らし、電力の変換効率を高めることが可能である。従来は、整流回路で発生する損失が大きいため、例えば、特許文献1のように整流回路以外で損失を減らしても、効果が上がらないことがある。このため、本発明は、先行技術文献にはない特徴を有している。   As described above, according to the present invention, even when a diode is used as a rectifier circuit between transformers, it is possible to reduce loss generated from the diode and increase power conversion efficiency. Conventionally, since the loss generated in the rectifier circuit is large, for example, even if the loss is reduced other than the rectifier circuit as in Patent Document 1, the effect may not be improved. For this reason, this invention has the characteristic which a prior art document does not have.

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。   The present invention can be embodied in many forms without departing from its essential characteristics. Therefore, it is needless to say that the above-described embodiment is exclusively for description and does not limit the present invention.

1、50 スイッチング電源回路
昇圧部
7、52 スイッチング回路
7a 第1のスイッチング回路
7b 第2のスイッチング回路
11、12、13、14 スイッチング素子(MOSFET)
16、60 トランス
17、61 一次巻線
18、62 二次巻線
20 整流回路
30、75 制御回路
40 直流電源
51 電源部
65 ダイオードブリッジ
80 平滑回路(電解コンデンサ)
1, 50 Switching power supply circuit
3 Boosting Units 7, 52 Switching Circuit 7a First Switching Circuit 7b Second Switching Circuits 11, 12, 13, 14 Switching Elements (MOSFETs)
16, 60 Transformer 17, 61 Primary winding 18, 62 Secondary winding 20 Rectifier circuit 30, 75 Control circuit 40 DC power supply 51 Power supply unit 65 Diode bridge 80 Smoothing circuit (electrolytic capacitor)

Claims (7)

n(nは2以上の整数)個のトランスと、
当該トランスの一次側に設けられ、直流電源をスイッチングして前記トランスの一次巻線に方向の異なる電流を交互に流す前記トランスにそれぞれ設けられたスイッチング回路と、
前記トランスの二次側に設けられ、前記トランスの二次巻線から出力される電圧を直流に変換するダイオードからなるn−1個の整流回路と、を備えるスイッチング電源回路であって、
前記整流回路のそれぞれは、隣合う一方の前記トランスと他方の前記トランスとの間に接続され、一方の前記トランスの二次巻線の両端のそれぞれに、同一極性を有する2個のダイオードの一方の端子を接続し、一方の前記トランスの二次巻線の一方の端に接続された前記2個のダイオードの他方の端子を、他方の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続し、一方の前記トランスの二次巻線の他方の端に接続された他の前記2個のダイオードの他方の端子を、他方の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続したものであり、
前記スイッチング電源回路は、前記n個の前記トランスにおける隣合う一方の前記トランスの二次巻線の両端と他方の前記トランスの二次巻線の両端との間に接続された前記2個のダイオード及び前記他の前記2個のダイオードの計4個のダイオードからなる前記整流回路により、前記n個の前記トランスの二次巻線が直列に接続され、
前記n個の前記トランスにおける1番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに、1個の逆流防止用のダイオードの一方の端子が、1番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続された前記整流回路の前記2個のダイオードと逆極性となるように接続され、計2個の前記逆流防止用のダイオードは他方の端子同士が接続され、
当該他方の端子間の接続点は、負荷を接続した出力端の一方に接続され、
前記n個の前記トランスにおけるn番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに、1個の他の逆流防止用のダイオードの一方の端子が、n番目の前記トランスの二次巻線の両端それぞれに接続された前記整流回路の前記2個のダイオードと逆極性となるように接続され、計2個の前記他の逆流防止用のダイオードは他方の端子同士が接続され、
当該他方の端子間の接続点は、負荷を接続した出力端の他方に接続されたものであり、
前記整流回路に流れる電流が、n+1個のダイオードを通過するようにしたことを特徴とするスイッチング電源回路。
n transformers (n is an integer of 2 or more),
A switching circuit provided on the primary side of the transformer, provided on each of the transformers for switching a DC power supply and alternately flowing currents of different directions to the primary winding of the transformer;
A switching power supply circuit comprising: n-1 rectifier circuits that are provided on the secondary side of the transformer and configured by a diode that converts a voltage output from the secondary winding of the transformer into a direct current;
Each of the rectifier circuit, is connected between one of the transformer and the other of the transformer to suit Ri next to the respective ends of one of the transformer secondary winding, the two diodes having the same polarity One terminal is connected, and the other terminal of the two diodes connected to one end of the secondary winding of one of the transformers is connected to both ends of the secondary winding of the other transformer. The other terminal of the other two diodes connected to the other end of the secondary winding of one of the transformers is connected to both ends of the secondary winding of the other transformer ,
The switching power supply circuit, the n of said one of said transformer secondary winding to fit Ri next in transfected both ends and the other connected the two between opposite ends of the transformer secondary winding The secondary windings of the n number of transformers are connected in series by the rectifier circuit including a total of four diodes including a diode and the other two diodes.
One terminal of one backflow prevention diode is connected to each of both ends of the secondary winding of the first transformer at each of both ends of the secondary winding of the first transformer of the n transformers. The two diodes of the connected rectifier circuit are connected so as to have a reverse polarity, and the other two terminals of the backflow prevention diodes are connected to each other,
The connection point between the other terminals is connected to one of the output ends to which the load is connected,
One end of one other backflow prevention diode is connected to both ends of the secondary winding of the nth transformer at each end of the secondary winding of the nth transformer of the n transformers. Each of the two diodes of the rectifier circuit connected to each other is connected so as to have a reverse polarity, and the other two backflow prevention diodes in total are connected to each other.
The connection point between the other terminals is connected to the other of the output ends connected to the load,
A switching power supply circuit characterized in that a current flowing through the rectifier circuit passes through n + 1 diodes.
一方の前記トランスと他方の前記トランスとの間に接続された前記整流回路は、整流動作時に、一方の前記トランスの二次巻線の両端のいずれかの端と、他方の前記トランスの二次巻線の両端のいずれかの端とが1個の前記ダイオードを介して電気的に接続されて、電流を流すようにしたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。   The rectifier circuit connected between one of the transformers and the other of the transformers, during rectification operation, either end of the secondary winding of one of the transformer and the secondary of the other of the transformer 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein any one of both ends of the winding is electrically connected through one diode so that a current flows. 前記整流回路は、前記n個の前記トランスにおける隣合う一方の前記トランスの二次巻線の両端と他方の前記トランスの二次巻線の両端との間に接続され、前記整流回路に接続した一方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数は、前記整流回路に接続した他方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数の2倍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回路。 The rectifier circuit is connected between both ends of n ends and the other of the secondary winding of the neighboring Ri meet one of the transformer in the transformer of the transformer secondary winding, connected to the rectifier circuit The switching frequency of the switching circuit that switches the DC power source provided on the primary side of the one of the transformers is the switching frequency of the DC power source provided on the primary side of the other transformer connected to the rectifier circuit. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching power supply circuit is twice the switching frequency of the switching circuit. 前記整流回路の前記計4個のダイオードが、他方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路のスイッチング周波数の周期の1/4ずつ順に導通状態となるようにしたことを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源回路。   The total of four diodes of the rectifier circuit are made conductive in order of 1/4 of the cycle of the switching frequency of the switching circuit that switches the DC power source provided on the primary side of the other transformer. The switching power supply circuit according to claim 3. 合う一方の前記トランスの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路と他方の前記トランスとの一次側に設けられた前記直流電源をスイッチングする前記スイッチング回路とのスイッチング周波数は、同一周波数であり、位相が90度ずれたスイッチング周波数で隣合う一方の前記トランスと他方の前記トランスとの前記スイッチング回路をスイッチングして、
前記整流回路の前記計4個のダイオードを、前記スイッチング周波数の周期の1/4ずつ順に導通状態となるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
Switching frequency of said switching circuit for switching the DC power source provided on the primary side of said switching circuit and the other of said transformer for switching the DC power source provided on the primary side of the neighboring Ri fit one of said transformer , the same is the frequency, by switching the switching circuit and one of the transformer and the other of said transformer phase with each Ri next switching frequency shifted 90 degrees,
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the total of the four diodes of the rectifier circuit are sequentially turned on by a quarter of the period of the switching frequency.
前記整流回路は、前記ダイオードに代えて、電流を一方向にだけ流す作用を有する整流素子を使用して、前記トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。   The rectifier circuit rectifies the output from the secondary winding of the transformer by using a rectifying element having an action of flowing a current only in one direction instead of the diode, so that a voltage and a current in only one direction are The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching power supply circuit is obtained. 前記整流回路は、前記ダイオードに代えて、制御信号を入力することによって電流を一方向にだけ流す動作が可能であるスイッチング素子を使用して、前記トランスの二次巻線からの出力を整流し、一方向のみの電圧、電流が得られるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。   In place of the diode, the rectifier circuit rectifies the output from the secondary winding of the transformer by using a switching element capable of flowing a current only in one direction by inputting a control signal. 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein voltage and current in only one direction are obtained.
JP2016039486A 2016-03-02 2016-03-02 Switching power supply circuit Active JP6300845B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016039486A JP6300845B2 (en) 2016-03-02 2016-03-02 Switching power supply circuit
PCT/JP2016/088017 WO2017149907A1 (en) 2016-03-02 2016-12-21 Switching power supply circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016039486A JP6300845B2 (en) 2016-03-02 2016-03-02 Switching power supply circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017158306A JP2017158306A (en) 2017-09-07
JP6300845B2 true JP6300845B2 (en) 2018-03-28

Family

ID=59742668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016039486A Active JP6300845B2 (en) 2016-03-02 2016-03-02 Switching power supply circuit

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6300845B2 (en)
WO (1) WO2017149907A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020231B1 (en) * 2017-03-08 2019-09-10 (주)에너캠프 Energy level conversion circuit for portable energy storage apparatus
JP2019075948A (en) * 2017-10-19 2019-05-16 株式会社三社電機製作所 DC power supply

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2615932B2 (en) * 1988-10-26 1997-06-04 日新電機株式会社 High voltage DC power supply
JPH066975A (en) * 1992-06-17 1994-01-14 Canon Inc High voltage power supply circuit
JP5546685B2 (en) * 2011-06-10 2014-07-09 三菱電機株式会社 Charger

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017149907A1 (en) 2017-09-08
JP2017158306A (en) 2017-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9318967B2 (en) DC to DC converter and DC to DC conversion system
US7239530B1 (en) Apparatus for isolated switching power supply with coupled output inductors
US8068355B1 (en) Apparatus for isolated switching power supply with coupled output inductors
CN108475992B (en) Control circuit and method for controlling a resonant converter and power inverter
CN108206634B (en) Insulating synchronous rectification DC/DC converter, controller, adapter and equipment
EP2814155A1 (en) LC snubber circuit
US9318971B2 (en) Switching power supply apparatus
US9270166B2 (en) Power factor improvement circuit
US7154763B2 (en) Push-pull switching power converter
JP2007166887A (en) Control method of dc-dc converter
JP2014117065A (en) Parallel operation power unit
JP2019118234A (en) Isolated bidirectional dc/dc converter and control method of the same
US11664721B2 (en) Multiphase interleaved forward power converters including clamping circuits
US11063526B2 (en) Power conversion equipment
JP6300845B2 (en) Switching power supply circuit
JP2006166550A (en) Input/output isolation type dc-dc converter
JP4355712B2 (en) Switching power supply
JP6388154B2 (en) Resonant type DC-DC converter
US11451161B2 (en) Power switcher, power rectifier, and power converter including cascode-connected transistors
JP7118293B2 (en) power converter
WO2017149906A1 (en) Switching power supply circuit
KR102414467B1 (en) DC-DC Converters, and Methods for Operating DC-DC Converters
US11527965B2 (en) Power conversion circuit and power conversion device
JP2011151788A (en) Semiconductor device
JP6515762B2 (en) Power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6300845

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250