JPH03183355A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH03183355A
JPH03183355A JP31832889A JP31832889A JPH03183355A JP H03183355 A JPH03183355 A JP H03183355A JP 31832889 A JP31832889 A JP 31832889A JP 31832889 A JP31832889 A JP 31832889A JP H03183355 A JPH03183355 A JP H03183355A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、昇圧型のスイッチング電源装置に関し、更に
詳細には、サージ吸収及びスイッチング損失低減のため
の回路を有するスイッチング電源装置に関する。
[従来の技術] 入力vi流雷電圧昇圧することができるスイッチングレ
ギュレータは第5図に示すように構成されている。即ち
、第1及び第2の電源端子11.12をイ「する直流電
源10と、一端が第1の電源端子11に接続された昇圧
用リアクトル13と、このリアクトル13のf!!!端
と第2の電源端子12との間に接続されたスイッチング
素子としてのトランジスタ14と、トランジスタ14を
オン・オフ制御するための制御回路15と、リアクトル
13の他端と一対の出力端子16.17の内の一方との
間に接続された整流用ダイオード18と、一対の出力端
子16.17の相互間に接続された平滑用コンデンサ1
9とから成る。なお、電源端子12及び出力端子17は
共通に#:続されたグランド端子である。
このスイッチングレギュレータでは、トランジスタ14
のオン期間にリアクトル13にエネルギを蓄積させ、ト
ランジスタ14のオフ期間に電源電圧にリアクトル13
の電圧を加算して出力する。
これにより、平滑用コンデンサ19に電源電圧以上の電
圧が得られ、これを負荷20に印加することができる。
[発明が解決しようとする課題] ところで、トランジスタ14をオンからオフに転換する
際にリアクトル13に基づいてサージ電圧が発生する。
トランジスタ14にはダイオード18を介してコンデン
サ19が並列に接続されているので、コンデンサ1つの
電圧よりも高いサージ電圧は吸収することができる。従
って、オフ転換時におけるトランジスタ14に対する高
い電圧の印加が阻止される。しかし、オフ転換時におけ
るトランジスタ14の端子間電圧(コレクタ・ベース間
電圧)の立上りを緩やかにして電力損失を低減させるこ
とはほとんどできない。この種の問題は、昇圧用リアク
トルの出力段にインバータ回路を接続する場合にも生じ
る。
そこで、本発明の目的はスイッチング損失の少ないスイ
ッチング電源装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、直
流電圧を供給するための直流電源と、端が前記直流電源
の一方の端子に接続された昇圧用リアクトルと、前記昇
圧用リアクトルの他端と前記直流電源の他方の端子との
間に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング
素子をオン・オフ制御するための制御回路と、直流出力
を得るための出力端子と、前記昇圧用リアクトルの他端
と前記出力端子との間に接続された整流用ダイオードと
、前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグラン
ド出力端子との間に接続された平滑用コンデンサとを備
えた昇圧型のスイッチング電源装置において、一端が前
記昇圧用リアクトルのfl!1@に接続されたサージ吸
収用コンデンサと、前記サージ吸収用コンデンサの他端
と前記直流電源の一方の端子との間に接続されたサージ
吸収用ダイオードと、前記サージ吸収用コンデンサを介
して前記スイッチング素子に並列に接続された共振用リ
アクトルと逆流阻止用ダイオードとの直列回路とを備え
ていることを特徴とする昇圧型のスイッチング電源装置
に係わるものである。
なお、請求項2に示すように、スイッチング素子の代り
にインバータ回路を接続することもできる。
[作 用] 請求項1及び2のいずれにおいても、スイッチング素子
のオン期間中に、サージ吸収用コンデンサは逆の極性に
充電されている。この状態でスイッチング素子がオフに
転換すると、サージ吸収用コンデンサとサージ吸収用ダ
イオードとの回路に電流か流れ、サージ電圧が吸収され
、且つスイッチング素子の両端子間型圧の立上りが緩や
かになる。スイッチング素子がオンに転換すると、エネ
ルギ放出用コンデンサとスイッチング素子と共振用リア
クトル24と逆流阻止用ダイオード23とから成る閉回
路に電流が流れ、エネルギ放出用コンデンサの逆向きの
充電が行われ、この充電が飽和した状態で共振用リアク
トルにエネルギが残っている場合にはこのエネルギがサ
ージ吸収用ダイオードを介して電源に戻される。
[第1の実施例] 次に、第1図及び第2図を参照して本発明の第1の実施
例に係わる昇圧型のスイッチング電源装置を説明する。
但し、第1図において、符号10〜20で示すものは、
第5図で同一符号で示すものと実質的に同一であるので
、その説明を省略する。
第1図の昇圧型のスイッチング電源装置は、端が昇圧用
リアクトル13の出力端に接続されたエネルギ放出用コ
ンデンサ21と、このコンデンサ21のfl!1端と昇
圧用リアクトル13の入力端との間に接続されたサージ
吸収用ダイオード22と、コンデンサ21を介してトラ
ンジスタ14に並列に接続された逆流阻止用ダイオード
23と共振用リアクトル24との直列回路を備えている
第1図の回路の主動作は第5図の従来の回路と同一であ
る。第2図の11時点よりら前のトランジスタ14のオ
フ期間には第2図(B)に示すようにコンデンサ21が
正の極性に充電されている。
この状態でトランジスタ14がオン制御されると、コン
デンサ21とトランジスタ14と共振用リアクトル24
とダイオード23とから成る閉回路に第2図(D)に示
すように共@電流が流れる。これにより、コンデンサ2
1の逆向きの充電が行われる。t2時点でコンデンサ2
1の電圧が飽和した状態で共振用リアクトル24にエネ
ルギが余っていれば、これが第2図(C)のt2〜t3
期間に示すようにダイオード22を通る電流11が流れ
、余ったエネルギがコンデンサを含む電源10に戻され
る。t4時点でトランジスタ14かオフ制御されると、
サージ電圧が発生ずるが、昇圧用リアクトル13とコン
デンサ21とタイオード22との閉回路に、第2図(C
)のL4〜t5期間に示すように電流■1が流れ、コン
デンサ21が逆向きに充電され、サージが吸収される。
上述から明らかなように本実施例では、コンデンサ21
によってサージを吸収すると共に、トランジスタ14の
コレクタ・ベース間電圧の立]二つを緩やかにしてスイ
ッチング損失を低減することができる。
[第2の実施例] 次に、第3図に示す第2の実施例の昇圧型のスイッチン
グ電源装置を説明する。但し、第1図及び第5図と実質
的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略
する。この実施例では、昇圧用リアクトル13の出力端
子と第2の電源端子12との間にインバータ回v!42
5が接続されている。インバータ回#I25は、ブリッ
ジ接続された第1、第2、第3及び第4のトランジスタ
14a、14b、14C114dと、これ等の制御回路
15aと、絶縁トランス26とから成る。トランス26
の1次巻m27はトランジスタ14aのエミッタとトラ
ンジスタ14cのエミッタとの間に接続されている。2
次巻線28は、センタタップを有し、一対の整流用ダイ
オード18a、18bとコンデンサ19とから成る整流
平滑回路を介して出力端子16.17に接続されている
このスイッチング電源装置を動作させる時には、まず、
4つのトランジスタ14a、14b、14c、14dを
同時にオンになす、これにより、第1図のトランジスタ
14をオンにしたと等価な状態になり、昇圧用リアクト
ル13にエネルギが蓄積される0次に、第1のトランジ
スタ14aをオン、第2のトランジスタ14bをオフ、
第3のトランジスタ14cをオフ、第4のトランジスタ
14dをオンに制御する。これにより、昇圧用リアクト
ル13が+−ランス26を介してダイオード18a、1
8bとコンデンサ19とから成る整流平滑回路に接続さ
れ、電源電圧とりアクドル13の電圧との和の電圧が1
ヘランス26を介してコンデンサ19に与えられる0次
に、再び第1〜第4のl・ランジスタ14a〜14dを
同時にオンになし、昇圧用リアクトル13にエネルギを
蓄積する。しかる後、第2及び第3の1〜ランジスタ1
4b、14cをオン、第1及び第4のl・ランジスタ1
4a、14dをオフ制御し、電源電圧と昇圧用リアクl
〜ルI3の電圧との和の電圧をI−ランス26を介して
コンデンサ19に与える。
この第3図の回路における第1〜第4のトランジスタ1
4a〜14bは、第1図の1〜ランジスタ14と同様な
働きをするものであるので、コンデンサ21とダイオー
ド22.23と共振用リアクトル24とから成る回路は
第1図と同様に働く。
なお、共振動作時には、コンデンサ21、第1のトラン
ジスタ14aと1次巻線27と第4のトランジスタ14
d又は第3のトランジスタ14cと1次巻線27と第2
のトランジスタ14b、リアクトル24、タイオード2
3から成る閉回路で共振電流が流れる。
[第3の実施例] 次に、第4図を参照して第3の実施例に係わる昇圧型ス
イッチング電源装置を説明する。但し、第1図、第3図
、第5図と共通する部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。
この実施例では、昇圧用リアクトル13と第2の電源端
子12との間に並列型インバータ回路25aが接続され
ている。インバータ回n 25 aは第1及び第2のト
ランジスタ14a、14bと、トランス26と、制御回
路15bとから成る。I・ランス26の1次巻線27の
センタタップは昇圧用リアクトル13の出力端子に接続
され、1次巻線27の両端と第2の電源端子12との間
には第1及び第2のトランジスタ14a、14bがそれ
ぞれ接続されている。2次巻M28もセンタタップを有
し、2つの整流用ダイオード18a、18bと平滑用コ
ンデンサ19とから成る整流平滑回路を介して出力端子
16.17に接続されている。
このスイッチング電源装置を動作させる時には、まず、
第1及び第2のトランジスタ14a、14bを同時にオ
ンにする。これにより、第1図と同様に昇圧用リアクト
ル13にエネルギか蓄積される。次に、第1のトランジ
スタ14aをオン、第2のトランジスタ14bをオフに
する。これにより、1次巻線27の上半分に電源電圧に
リアクトル13の電圧を加算した電圧が印加され、これ
に応じた電圧が2次巻m28に得られる。次に、再び第
1及び第2のトランジスタ14a、14bを同時にオン
にし、リアクトル13にエネルギを蓄積させる0次に、
第2のトランジスタ14bをオン、第1のトランジスタ
14aをオフに制御する。
この結果、電源電圧にリアクトル13の電圧を加算した
電圧が1次巻線27の下半分に印加され、2次巻線28
に前とは逆方向の電圧が得られる。
サージ吸収動作は、第1図と実質的に同一である。共振
時には、コンデンサ21.1次巻線27の上半分と第1
のトランジスタ14a及び1次巻線27の下半分と第2
のトランジスタ14b、リアクトル24、タイオード2
3の閉回路で電流が流れる。
[変形例] 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
トランジスタ14.14a〜14dを電界効果トランジ
スタ等の別のスイッチング素子に置き換えることができ
る。
[発明の効果] 上述のように、本発明によれば、昇圧型スイッチング電
源装置におけるサージ電圧の吸収、及びスイッチング損
失の低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例のスイッチング電源装置
を示す回路図、 第2図は第1図の各部の状態を示す波形図、第3図は第
2の実施例のスイッチング電源装置を示す回路図、 第4図は第3の実施例のスイッチング電源装置を示す回
路図、 第5図は従来の昇圧型スイッチング電源装置を示す回路
図である。 10・・・直流電源、11・・・第1の電源端子、12
・・・第2の電源端子、13・・・昇圧用リアクトル、
14・・・トランジスタ、15・・・制御回路、16.
17・・・出力端子、18・・・整流用ダイオード、1
9・・・平滑用コンデンサ、21・・・サージ吸収用コ
ンデンサ、22・・・エネルギ放出用ダイオード、23
・・・逆流阻止用ダイオード、24・・・共振用リアク
トル。 代  理  人   高  野  則  次第1図 第5図 第2図 1 t2 3 4t5 手続補正書(rlカ 平成 2年5 月24日 平成 ]−年 特許願 第318328号 2゜ 発明の名称 スイッチング電源装置 3゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]直流電圧を供給するための直流電源と、一端が前
    記直流電源の一方の端子に接続された昇圧用リアクトル
    と、 前記昇圧用リアクトルの他端と前記直流電源の他方の端
    子との間に接続されたスイッチング素子と、 前記スイッチング素子をオン・オフ制御するための制御
    回路と、 直流出力を得るための出力端子と、 前記昇圧用リアクトルの他端と前記出力端子との間に接
    続された整流用ダイオードと、 前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグランド
    出力端子との間に接続された平滑用コンデンサと を備えた昇圧型のスイッチング電源装置において、一端
    が前記昇圧用リアクトルの他端に接続されたサージ吸収
    用コンデンサと、 前記サージ吸収用コンデンサの他端と前記直流電源の一
    方の端子との間に接続されたサージ吸収用ダイオードと
    、 前記サージ吸収用コンデンサを介して前記スイッチング
    素子に並列に接続された共振用リアクトルと逆流阻止用
    ダイオードとの直列回路と を備えていることを特徴とする昇圧型のスイッチング電
    源装置。 [2]直流電圧を供給するための直流電源と、一端が前
    記直流電源の一方の端子に接続された昇圧用リアクトル
    と、 前記昇圧用リアクトルと前記直流電源の他方の端子との
    間に接続され且つ少なくとも2つのスイッチング素子と
    トランスとを含んでいるインバータ回路と、 前記インバータ回路に接続された整流平滑回路と を備えた昇圧型のスイッチング電源装置において、一端
    が前記昇圧用リアクトルの他端に接続されたサージ吸収
    用コンデンサと、 前記サージ吸収用コンデンサの他端と前記直流電源の一
    方の端子との間に接続されたサージ吸収用ダイオードと
    、 前記サージ吸収用コンデンサを介して前記インバータ回
    路に並列に接続された共振用リアクトルと逆流阻止用ダ
    イオードとの直列回路と を備えていることを特徴とする昇圧型のスイッチング電
    源装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012005265A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Tdk-Lambda Corp Dcdcコンバータ
WO2014041386A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Freescale Semiconductor, Inc. Power switching device, three phase bridge inverter, and method of operating a power switching device
US10342636B2 (en) 2015-08-12 2019-07-09 Medineering Gmbh Medical holding arm having annular LED display means

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