JPH02237466A - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JPH02237466A JPH02237466A JP5875589A JP5875589A JPH02237466A JP H02237466 A JPH02237466 A JP H02237466A JP 5875589 A JP5875589 A JP 5875589A JP 5875589 A JP5875589 A JP 5875589A JP H02237466 A JPH02237466 A JP H02237466A
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- winding
- capacitor
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
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- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、スイッチング素子としてパワーMOSトラン
ジスタを使用した絶縁型のスイッチングtilgに関す
るものである.更に詳しく述べると、そのMOSトラン
ジスタと並列にコンデンサの充放電回路を設けることに
よって、MOSトランジスタのターン・オフ時の電圧の
立ち上がりを緩やかにし、高周波ノイズを低減すると共
にスイッチング損失を減少させたスイッチング電源であ
る. [従来の技術コ スイッチング電源は、それを使用する電子機器側からの
小型化への強い要求からますます高周波化が進んでいる
.スイッチング周波数を高くすると電圧変換を行う主ト
ランスや整流平滑回路のコンデンサ等を小さくできるた
めである.スイッチング素子としては、バイポーラ・ト
ランジスタが用いられていたが、近年では高速スイッチ
ングが可能なパワーMOSトランジスタが使用されてい
る. 従来のスイッチング電源の主要部の回路構成を第3図に
示す.これは主トランスにより入出力間が直流的に絶縁
されている絶縁型スイッチング電源である.主トランス
Tの一次巻線N,に対して直列にスイッチング素子であ
るパワーMOSトランジスタQを設け、それによって直
流入力をスイッチングする.そして主トランスTで電圧
変換を行い、その二次巻&It N tに接続した整流
平滑回路lOから直流出力を得る.MOSトランジスタ
Qのゲートに印加する駆動信号により、そのオン・オフ
時間を制御することによって出力の定電圧安定化が行わ
れる.なおMOSトランジスタQに対して並列に接続さ
れている抵抗RとコンデンサCとの直{IJ回路はサー
ジ吸収用である.また巻線N4とダイオードDとの回路
は主トランスTのリセント回路である. [発明が解決しようとする課題] スイッチング周波数が高くなるとスイッチング電源から
発生するノイズは大きくなる.ノイズは各種電子機器に
妨害を与えるため、ノイズ電圧の限度値が世界各国で公
的に規制されている. 従ってスイッチング電源を小型化するため高周波化して
も、ノイズ対策のためにノイズフィルタの強化やアプソ
ーバの強化などが必要となる.従来技術ではノイズフィ
ルタにかなりのコストと体積が必要となるし、またアブ
ソーバを強化すると発熱が大きくなり効率の低下を招く
。
ジスタを使用した絶縁型のスイッチングtilgに関す
るものである.更に詳しく述べると、そのMOSトラン
ジスタと並列にコンデンサの充放電回路を設けることに
よって、MOSトランジスタのターン・オフ時の電圧の
立ち上がりを緩やかにし、高周波ノイズを低減すると共
にスイッチング損失を減少させたスイッチング電源であ
る. [従来の技術コ スイッチング電源は、それを使用する電子機器側からの
小型化への強い要求からますます高周波化が進んでいる
.スイッチング周波数を高くすると電圧変換を行う主ト
ランスや整流平滑回路のコンデンサ等を小さくできるた
めである.スイッチング素子としては、バイポーラ・ト
ランジスタが用いられていたが、近年では高速スイッチ
ングが可能なパワーMOSトランジスタが使用されてい
る. 従来のスイッチング電源の主要部の回路構成を第3図に
示す.これは主トランスにより入出力間が直流的に絶縁
されている絶縁型スイッチング電源である.主トランス
Tの一次巻線N,に対して直列にスイッチング素子であ
るパワーMOSトランジスタQを設け、それによって直
流入力をスイッチングする.そして主トランスTで電圧
変換を行い、その二次巻&It N tに接続した整流
平滑回路lOから直流出力を得る.MOSトランジスタ
Qのゲートに印加する駆動信号により、そのオン・オフ
時間を制御することによって出力の定電圧安定化が行わ
れる.なおMOSトランジスタQに対して並列に接続さ
れている抵抗RとコンデンサCとの直{IJ回路はサー
ジ吸収用である.また巻線N4とダイオードDとの回路
は主トランスTのリセント回路である. [発明が解決しようとする課題] スイッチング周波数が高くなるとスイッチング電源から
発生するノイズは大きくなる.ノイズは各種電子機器に
妨害を与えるため、ノイズ電圧の限度値が世界各国で公
的に規制されている. 従ってスイッチング電源を小型化するため高周波化して
も、ノイズ対策のためにノイズフィルタの強化やアプソ
ーバの強化などが必要となる.従来技術ではノイズフィ
ルタにかなりのコストと体積が必要となるし、またアブ
ソーバを強化すると発熱が大きくなり効率の低下を招く
。
このように高周波化と低ノイズ化とは相反する問題であ
るとされ、これが電源を小型化する際の大きなネックと
なっていた. 本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、高周波化しても低ノイズ化でき、且つスイッチング損
失も低減できるスイッチング電源を提供することにある
. [課題を解決するための手段] 本発明は、主トランスの一次巻線に対して直列にスイッ
チング素子としてMOSトランジスタを接続し、そのオ
ン・オフ時間を制御することによって主トランスの二次
巻線に接続した整流平滑回路から直流出力を取り出す絶
縁型スイッチング電源である.そして前記ような目的を
達成するため本発明では、第1のダイオードとコンデン
サとを直列接続してなる充電回路を前記MOSトランジ
スタと並列に設けると共に、主トランスに一次@線と同
じ向きにほぼ同巻数の第3の巻線をその巻き始め側が一
次巻線の巻き始め側に接続されるように設け、前記第l
\のダイオードとコンデンサとの接続点と第3の巻線の
巻き終わり側との間に第2のダイオードを設けてコンデ
ンサの放電回路を形成している.ここで第2のダイオー
ドと直列にインダクタンスを設け、主トランスの一次巻
線と第3の巻線とに発生する起電力のアンバランスを解
消するため、充放電回路それぞれに小さな抵抗を挿入す
るのが好ましい. [作用] MOSトランジスタのターン・オフ時にはコンデンサを
充電しながらドレインーソース間電圧vlが立ち上がる
ため、その勾配は緩やかになり高周波ノイズは減少し、
またその立ち上がり波形に不要な振動等が極めて少ない
ためスイッチング損失も激減する。
るとされ、これが電源を小型化する際の大きなネックと
なっていた. 本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、高周波化しても低ノイズ化でき、且つスイッチング損
失も低減できるスイッチング電源を提供することにある
. [課題を解決するための手段] 本発明は、主トランスの一次巻線に対して直列にスイッ
チング素子としてMOSトランジスタを接続し、そのオ
ン・オフ時間を制御することによって主トランスの二次
巻線に接続した整流平滑回路から直流出力を取り出す絶
縁型スイッチング電源である.そして前記ような目的を
達成するため本発明では、第1のダイオードとコンデン
サとを直列接続してなる充電回路を前記MOSトランジ
スタと並列に設けると共に、主トランスに一次@線と同
じ向きにほぼ同巻数の第3の巻線をその巻き始め側が一
次巻線の巻き始め側に接続されるように設け、前記第l
\のダイオードとコンデンサとの接続点と第3の巻線の
巻き終わり側との間に第2のダイオードを設けてコンデ
ンサの放電回路を形成している.ここで第2のダイオー
ドと直列にインダクタンスを設け、主トランスの一次巻
線と第3の巻線とに発生する起電力のアンバランスを解
消するため、充放電回路それぞれに小さな抵抗を挿入す
るのが好ましい. [作用] MOSトランジスタのターン・オフ時にはコンデンサを
充電しながらドレインーソース間電圧vlが立ち上がる
ため、その勾配は緩やかになり高周波ノイズは減少し、
またその立ち上がり波形に不要な振動等が極めて少ない
ためスイッチング損失も激減する。
コンデンサの放電は、主トランスの逆起電力の発生が終
わる時とMOSトランジスタがターン・オンした時の二
度に分けて行われる.[実施例] 第1図は本発明に係るスイッチングil源の一実施例の
主要部を示す回路図である.スイッチング部の基本的な
構成は前記第3図に示す従来技術と同様であってよい.
即ち、主トランスTの一次巻線N,に対して直列にスイ
ッチング素子であるMOSトランジスタQを接続し、そ
のオン・オフ時間を制御することによって主ト′ランス
Tの二次巻線N,に接続した整流平滑回路10から直流
出力を取り出す絶縁型スイッチング電源である. 本発明が従来技術と顕著に相違する点は、MOSトラン
ジスタQに並列にコンデンサC,の充電回路を設けると
ともに、主トランスTに別巻線を設けて該コンデンサC
Iの放電回路を形成した点である.第1図で破線で囲ん
だ部分がそれである. つまり、第1のダイオードD1とコンデンサC1 とを
直列接続してなる充電回路を前記MOSトランジスタQ
と並列に設けるQ.また主トランスTに一次巻線Nl
と同じ向きにほぼ同巻数の第3のSvAN,をその巻き
始め側が一次巻線N1 の巻き始め側に接続されるよう
に設け、前記第1のダイオードD,とコンデンサCI
との接続点aと第3の巻線NsO巻き終わりとの間に第
2のダイオードD8を設けてコンデンサC,の放電回路
を形成している.第1のダイオードD,は、そのアノー
ドがMOSトランジスタQのドレイン側を、カソ一ドが
コンデンサC側を向くように設けられる.また第2のダ
イオードDI は、そのアノードがコンデンサC,側を
、カソードが第3の巻線N,側を向《ように設けられる
. ここで第2のダイオードD糞と直列にインダクタンスL
を設εナ、またコンデンサC,の充電回路と放電回路と
にそれぞれに抵抗R+,Rzを挿入するのが好ましい.
なお巻線N4とダイオードDとの回路は主トランスTの
リセント回路である. MOSトランジスタQのゲートに駆動信号を印加するこ
とで、該MOSトランジスタQはスイッチングを行い、
主トランスTの二次SmNzに電圧が誘起し、それを整
流平滑回路IOで直流にして負荷(図示せず)に供給す
る.出力電圧の定電圧安定化はMOSトランジスタQの
ゲートへの駆動信号のパルス幅の制御によって行う。
わる時とMOSトランジスタがターン・オンした時の二
度に分けて行われる.[実施例] 第1図は本発明に係るスイッチングil源の一実施例の
主要部を示す回路図である.スイッチング部の基本的な
構成は前記第3図に示す従来技術と同様であってよい.
即ち、主トランスTの一次巻線N,に対して直列にスイ
ッチング素子であるMOSトランジスタQを接続し、そ
のオン・オフ時間を制御することによって主ト′ランス
Tの二次巻線N,に接続した整流平滑回路10から直流
出力を取り出す絶縁型スイッチング電源である. 本発明が従来技術と顕著に相違する点は、MOSトラン
ジスタQに並列にコンデンサC,の充電回路を設けると
ともに、主トランスTに別巻線を設けて該コンデンサC
Iの放電回路を形成した点である.第1図で破線で囲ん
だ部分がそれである. つまり、第1のダイオードD1とコンデンサC1 とを
直列接続してなる充電回路を前記MOSトランジスタQ
と並列に設けるQ.また主トランスTに一次巻線Nl
と同じ向きにほぼ同巻数の第3のSvAN,をその巻き
始め側が一次巻線N1 の巻き始め側に接続されるよう
に設け、前記第1のダイオードD,とコンデンサCI
との接続点aと第3の巻線NsO巻き終わりとの間に第
2のダイオードD8を設けてコンデンサC,の放電回路
を形成している.第1のダイオードD,は、そのアノー
ドがMOSトランジスタQのドレイン側を、カソ一ドが
コンデンサC側を向くように設けられる.また第2のダ
イオードDI は、そのアノードがコンデンサC,側を
、カソードが第3の巻線N,側を向《ように設けられる
. ここで第2のダイオードD糞と直列にインダクタンスL
を設εナ、またコンデンサC,の充電回路と放電回路と
にそれぞれに抵抗R+,Rzを挿入するのが好ましい.
なお巻線N4とダイオードDとの回路は主トランスTの
リセント回路である. MOSトランジスタQのゲートに駆動信号を印加するこ
とで、該MOSトランジスタQはスイッチングを行い、
主トランスTの二次SmNzに電圧が誘起し、それを整
流平滑回路IOで直流にして負荷(図示せず)に供給す
る.出力電圧の定電圧安定化はMOSトランジスタQの
ゲートへの駆動信号のパルス幅の制御によって行う。
MOSトランジスタQがターン・オフすると、従来のス
イッチング電源ではMOSトランジスタのドレインーソ
ース間電圧vlは急峻に立ち上がるが、本発明では第1
のダイオードD+ を通してコンデンサCIに充電しな
がら立ち上がる.このためその立ち上がりの勾配は暖や
か且つスムーズになり高周波ノイズは低減しスイッチン
グ#員失も激減する.コンデンサC,に充電されている
間、その放電は第3のS &i N Sの働きによって
阻止される.つまり第3のt’線Nコには一次巻線N1
と同じ向きに同じ逆起電力が生じるためである. コンデンサC,に蓄積された電荷の放電は主トランスT
の逆起電力の発生が終わった時と、MoSトランジスタ
Qがターン・オンした時の二度に分けて行われる.主ト
ランスTの逆起電力の発生が終わった時には、インダク
タンスL1第2のダイオードDl−.第3の巻MNsを
通って入力側へ放電がなされる. ここでインダクタンスLは急峻な電流を阻止する機能を
果たす.従って設置するのが好ましいが原理的には無く
てもよい.また抵抗R+R8は、MoSトランジスタQ
のターン・オン時に一次巻線Nl と第3の巻線N,と
で発生する電圧のアンバランスによる電流の還流を阻止
するためのものである.一次巻&i N + と第3
の壱線N,とが同じ巻数になっていれば、これら抵抗R
+ ,Rxは理論上は不要であるが、実際には設けるの
が好ましい. M O S, トランジスタのターン・オフ時の電圧・
電流波形をオシロスコープで観測した例を第2図及び第
4図に示す.第2図は本発明の回路構成の場合であり、
第4図は第3図に示す従来技術の場合である.なおスケ
ールは縦軸の電圧は5 Q V / div 、電流は
LA/divであり、横軸の時間は50nS/divで
ある.第2図と第4図とを比べてみれば明らかなように
、本発明では電圧波形の立ち上がりは緩やかで且つ一様
であり、電流波形の立ち下がりには振動はほとんど見ら
れない.それに対して従来回路では電圧波形の立ち上が
りは急峻で間に振動が起こり、また電流波形にも振動が
みられる,MOSI−ランジスタのターン・オフ時のス
イッチング損失を計算すると、本発明回路では約2.7
3Wであり、従来回路の約6.82Wに比べて大幅に改
善される. [発明の効果] 本発明は上記のように、MOSトランジスタと並列にコ
ンデンサの充電回路を形成し、主トランスに別巻線を設
けてそれによりコンデンサの放電回路を形成したから、
MOSトランジスタのターン・オフ時に電圧の立ち上が
りが緩やかで且つ一様になり、高周波ノイズの低減と、
スイッチング損失の大幅な減少を図ることができる.こ
の結果、ノイズフィルタやアブソーバ回路が大型化する
こともなく、スイッチング電源の小型化と高性能化を実
現できる.
イッチング電源ではMOSトランジスタのドレインーソ
ース間電圧vlは急峻に立ち上がるが、本発明では第1
のダイオードD+ を通してコンデンサCIに充電しな
がら立ち上がる.このためその立ち上がりの勾配は暖や
か且つスムーズになり高周波ノイズは低減しスイッチン
グ#員失も激減する.コンデンサC,に充電されている
間、その放電は第3のS &i N Sの働きによって
阻止される.つまり第3のt’線Nコには一次巻線N1
と同じ向きに同じ逆起電力が生じるためである. コンデンサC,に蓄積された電荷の放電は主トランスT
の逆起電力の発生が終わった時と、MoSトランジスタ
Qがターン・オンした時の二度に分けて行われる.主ト
ランスTの逆起電力の発生が終わった時には、インダク
タンスL1第2のダイオードDl−.第3の巻MNsを
通って入力側へ放電がなされる. ここでインダクタンスLは急峻な電流を阻止する機能を
果たす.従って設置するのが好ましいが原理的には無く
てもよい.また抵抗R+R8は、MoSトランジスタQ
のターン・オン時に一次巻線Nl と第3の巻線N,と
で発生する電圧のアンバランスによる電流の還流を阻止
するためのものである.一次巻&i N + と第3
の壱線N,とが同じ巻数になっていれば、これら抵抗R
+ ,Rxは理論上は不要であるが、実際には設けるの
が好ましい. M O S, トランジスタのターン・オフ時の電圧・
電流波形をオシロスコープで観測した例を第2図及び第
4図に示す.第2図は本発明の回路構成の場合であり、
第4図は第3図に示す従来技術の場合である.なおスケ
ールは縦軸の電圧は5 Q V / div 、電流は
LA/divであり、横軸の時間は50nS/divで
ある.第2図と第4図とを比べてみれば明らかなように
、本発明では電圧波形の立ち上がりは緩やかで且つ一様
であり、電流波形の立ち下がりには振動はほとんど見ら
れない.それに対して従来回路では電圧波形の立ち上が
りは急峻で間に振動が起こり、また電流波形にも振動が
みられる,MOSI−ランジスタのターン・オフ時のス
イッチング損失を計算すると、本発明回路では約2.7
3Wであり、従来回路の約6.82Wに比べて大幅に改
善される. [発明の効果] 本発明は上記のように、MOSトランジスタと並列にコ
ンデンサの充電回路を形成し、主トランスに別巻線を設
けてそれによりコンデンサの放電回路を形成したから、
MOSトランジスタのターン・オフ時に電圧の立ち上が
りが緩やかで且つ一様になり、高周波ノイズの低減と、
スイッチング損失の大幅な減少を図ることができる.こ
の結果、ノイズフィルタやアブソーバ回路が大型化する
こともなく、スイッチング電源の小型化と高性能化を実
現できる.
第1図は本発明に係るスイッチング電源の一実施例の主
要部を示す回路図、第2図はそのターン・オフ時の電圧
・電流波形図である.また第3図は従来技術の一例を示
す回路図、第4図はそのター゛ン・オフ時の電圧・電流
波形図である. T・・・主トランス、N1・・・一次巻線、N2・・・
二次巻線、N,・・・第3のS*,Q・・・MoSトラ
ンジスタ、C( ・・・コンデンサ、DI ・・・第1
のダイオード、D!・・・第2のダイオー,ド、L・・
・インダクタンス. 特許出願人 富士電気化学株式会社 代 理 人 茂 見 穣第1図 第3図 第21!1 第4図
要部を示す回路図、第2図はそのターン・オフ時の電圧
・電流波形図である.また第3図は従来技術の一例を示
す回路図、第4図はそのター゛ン・オフ時の電圧・電流
波形図である. T・・・主トランス、N1・・・一次巻線、N2・・・
二次巻線、N,・・・第3のS*,Q・・・MoSトラ
ンジスタ、C( ・・・コンデンサ、DI ・・・第1
のダイオード、D!・・・第2のダイオー,ド、L・・
・インダクタンス. 特許出願人 富士電気化学株式会社 代 理 人 茂 見 穣第1図 第3図 第21!1 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、主トランスの一次巻線に対して直列にスイッチング
素子としてMOSトランジスタを接続し、そのオン・オ
フ時間を制御することによって主トランスの二次巻線に
接続した整流平滑回路から直流出力を取り出す絶縁型ス
イッチング電源において、第1のダイオードとコンデン
サとを直列接続してなる充電回路を前記MOSトランジ
スタと並列に設けると共に、主トランスに一次巻線と同
じ向きにほぼ同巻数の第3の巻線をその巻き始め側が一
次巻線の巻き始め側に接続されるように設け、前記第1
のダイオードとコンデンサとの接続点と第3の巻線の巻
き終わり側との間に第2のダイオードを設けてコンデン
サの放電回路を形成したことを特徴とするスイッチング
電源。 2、第1のダイオードとコンデンサとの接続点と第3の
巻線の巻き終わり側との間に、インダクタンスと第2の
ダイオードとを直列に設けて、第3の巻線とともにコン
デンサの放電回路を形成した請求項1記載のスイッチン
グ電源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058755A JP2781978B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058755A JP2781978B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | スイッチング電源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02237466A true JPH02237466A (ja) | 1990-09-20 |
JP2781978B2 JP2781978B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=13093353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1058755A Expired - Fee Related JP2781978B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2781978B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014017281A (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | トランス及び該トランスを用いた絶縁型スイッチング電源 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6389052A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | Densetsu:Kk | スイツチング電源回路 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1058755A patent/JP2781978B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6389052A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | Densetsu:Kk | スイツチング電源回路 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014017281A (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | トランス及び該トランスを用いた絶縁型スイッチング電源 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2781978B2 (ja) | 1998-07-30 |
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