JP7177763B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、
1次側主巻線、2次側主巻線及び2次側補助巻線を備えたトランスと、
1次側主巻線の一端に接続され、2次側主巻線及び2次側補助巻線に電圧を発生させる1次側スイッチング素子と、
2次側主巻線に発生した電圧を同期整流する同期整流素子と、
同期整流素子に駆動信号を出力する制御手段と、
2次側補助巻線に発生した電圧から制御手段を動作させる電源電圧を生成する補助電源手段と、
を備えたスイッチング電源装置に於いて、
補助電源手段は、
2次側補助巻線に直列接続し、同期整流素子に同期して動作する双方向性スイッチ素子と、
2次側補助巻線と双方向性スイッチ素子の直列回路に並列接続したコンデンサと、
を備えたことを特徴とする。
双方向性スイッチ素子のオンオフ駆動のタイミングが、同期整流素子のオンオフ駆動のタイミングと一致している。
制御手段が出力する同期整流素子のオンオフ駆動信号により双方向性スイッチ素子をオンオフ駆動する。
双方向性スイッチ素子をMOS型電界効果トランジスタ(MOS-FET)とする。
補助電源手段は、2次側補助巻線に発生するサージ電圧を抑制するノイズ低減回路を備える。
同期整流素子によりハイサイド型同期整流回路を構成する。
本発明は、1次側主巻線、2次側主巻線及び2次側補助巻線を備えたトランスと、1次側主巻線をスイッチングして2次側主巻線及び2次側補助巻線に電圧を発生する1次側スイッチング素子と、2次側主巻線に発生した電圧を同期整流する同期整流素子と、同期整流素子に駆動信号を出力する制御手段と、2次側補助巻線に発生した電圧から制御手段を動作する電源電圧を生成する補助電源手段とを備えたスイッチング電源装置に於いて、補助電源手段は、2次側補助巻線に直列接続し、同期整流素子に同期して動作する双方向性スイッチ素子と、2次側補助巻線と双方向性スイッチ素子の直列回路に並列接続したコンデンサとを備えたため、従来の制御IC(制御手段)を駆動する補助電源手段に設けていた整流ダイオードを双方向性スイッチ素子に置き代えたことにより、負荷短絡時には、負荷短絡が始まった初期段階での双方向性スイッチ素子のオンによりコンデンサの電荷を放電して同期整流素子の駆動電圧を低下させて素子をオフに固定し、負荷短絡に伴い1次側スイッチング素子のデューティを低下するタイミングで1次側スイッチング素子がオンしても、1次側スイッチング素子と同期整流素子が同時にオンすることがなく、1次側から2次側へ大きな貫通電流が流れることを防止し、1次側スイッチング素子の素子破壊を確実に防止可能とする。
また、双方向性スイッチ素子のオンオフ駆動のタイミングが、同期整流素子のオンオフ駆動のタイミングと一致しており、具体的には、制御手段が出力する同期整流素子のオンオフ駆動信号により双方向性スイッチ素子をオンオフ駆動するようにしたため、制御手段として機能する制御ICをそのまま利用して簡単に双方向性スイッチ素子を駆動することができる。
また、双方向性スイッチ素子をMOS型電界効果トランジスタ(MOS-FET)とすることで、同期整流素子と同じ駆動信号を使用することが可能となり、制御手段から同期整流素子に供給している駆動信号をそのまま双方向性スイッチ素子に供給して駆動することができ、従来の整流ダイオードを双方向性スイッチ素子に置き代えたことに伴うコスト増加を最小限に抑えることができる。
また、ノイズ低減回路により2次側補助巻線に発生するサージ電圧を抑制することでノイズを低減することで、制御手段として機能する制御ICの安定した動作を可能とする。
また、同期整流回路をハイサイド型同期整流回路とすることで、コモンモードノイズを低減させることができる。
図1に示すように、本実施形態のスイッチング電源装置はシングルエンドのフライバックDC-DCコンバータを例にとっており、電流動作モードを電流臨界モードのフライバック方式としている。
スイッチング電源装置の動作中に、出力端子14a,14bに接続している負荷で短絡が発生したとすると、出力電圧Voは略0ボルト付近に低下する。
図5に示すように、本実施形態は、補助電源部16にノイズ低減回路24を設けたことを特徴とする。ノイズ低減回路24は、インダクタL1、コンデンサC4及び抵抗R1でノイズフィルタを構成し、双方向性スイッチ素子TR3のオンオフに伴い重畳したサージ電圧等の高周波ノイズ成分を低減し、制御IC10の電源ノイズによる誤動作を確実に防止する。
図6に示すように、本実施形態は補助電源部16にシリーズレギュレータとして機能する定電圧回路26を設けてもよい。定電圧回路26は、NPNトランジスタQ1、ツェナーダイオードZD1、抵抗R11,R21及びダイオードD5で構成する。
図7に示すように、本実施形態は、同期整流素子TR2となるNチャネルのMOS-FETのソースSを出力端子14bのグランドGND側に接続したローサイド型同期整流回路としてもよい。これに伴いトランスTの2次側主巻線Tm2と2次側補助巻線Tsは分離しており、2次側主巻線Tm2の両端にはコンデンサC2とMOS-FETを用いた同期整流素子TR2を直列接続した同期整流回路を接続し、コンデンサC2の両端を出力端子14a,14bに接続し、出力電圧Voを取り出している。
また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
12a,12b:入力端子
14a,14b:出力端子
16:補助電源部
18:出力電圧検出部
20:1次側制御IC
22:絶縁回路部
24:ノイズ低減回路
26:定電圧回路
TR1:1次側スイッチング素子
TR2:同期整流素子
TR3:双方向性スイッチ素子
D1~D3:ボディダイオード
T:トランス
Tm1:1次側主巻線
Tm2:2次側主巻線
Ts:2次側補助巻線
C1,C2,C3,C4:コンデンサ
Claims (6)
- 1次側主巻線、2次側主巻線及び2次側補助巻線を備えたトランスと、
前記1次側主巻線の一端に接続され、前記2次側主巻線及び前記2次側補助巻線に電圧を発生させる1次側スイッチング素子と、
前記2次側主巻線に発生した電圧を同期整流する同期整流素子と、
前記同期整流素子に駆動信号を出力する制御手段と、
前記2次側補助巻線に発生した電圧から前記制御手段を動作する電源電圧を生成する補助電源手段と、
を備えたスイッチング電源装置に於いて、
前記補助電源手段は、
前記2次側補助巻線に直列接続し、前記同期整流素子に同期して動作する双方向性スイッチ素子と、
前記2次側補助巻線と前記双方向性スイッチ素子の直列回路に並列接続したコンデンサと、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
- 請求項1記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記双方向性スイッチ素子のオンオフ駆動のタイミングが、前記同期整流素子のオンオフ駆動のタイミングと一致していることを特徴とするスイッチング電源装置。
- 請求項1記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記制御手段が出力する前記同期整流素子のオンオフ駆動信号により前記双方向性スイッチ素子をオンオフ駆動することを特徴とするスイッチング電源装置。
- 請求項1乃至3の何れかに記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記双方向性スイッチ素子をMOS型電界効果トランジスタとしたことを特徴とするスイッチング電源装置。
- 請求項1乃至4の何れかに記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記補助電源手段は、前記2次側補助巻線に発生するサージ電圧を抑制するノイズ低減回路を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
- 請求項1乃至5の何れかに記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記同期整流素子によりハイサイド型同期整流回路を構成したことを特徴とするスイッチング電源装置。
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JP2019198302A JP7177763B2 (ja) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | スイッチング電源装置 |
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JP2007020388A (ja) | 2005-06-08 | 2007-01-25 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 電圧変換回路およびスイッチング電源装置 |
JP2009268226A (ja) | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Yokogawa Electric Corp | スイッチング電源装置 |
JP2017175753A (ja) | 2016-03-23 | 2017-09-28 | ローム株式会社 | 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ、同期整流回路、電源アダプタおよび電子機器、制御方法 |
JP2018046674A (ja) | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源装置 |
JP2019161968A (ja) | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社ノーリツ | スイッチング電源装置 |
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- 2019-10-31 JP JP2019198302A patent/JP7177763B2/ja active Active
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