JPH03230754A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

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JPH03230754A
JPH03230754A JP2538390A JP2538390A JPH03230754A JP H03230754 A JPH03230754 A JP H03230754A JP 2538390 A JP2538390 A JP 2538390A JP 2538390 A JP2538390 A JP 2538390A JP H03230754 A JPH03230754 A JP H03230754A
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fet
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period
current
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Fumiaki Hashimoto
文明 橋本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce loss and enlarge output and make it into high frequency by changing the period when output voltage is applied to the secondary winding of a transformer by means of the switching means connected to the secondary winding of the transformer so as to control output voltage. CONSTITUTION:An FET 3 and a synchronous oscillating circuit 4 are provided on the primary side of a transformer 2, and an FET and a control circuit 7 are provide on the secondary side. The synchronous oscillating circuit 4 operates the FET 3 for the specified on period. The FET 5 comprises a channel 5b and a parasitic diode 5a. During the off period of the FET 3, the energy of the transformer 2 is discharged from a parasitic diode 5a to a smoothing capacitor 6 through a secondary winding 2c. After discharge, a secondary current flows from the smoothing capacitor 6 reversely to the transformer 2 through the channel 5b of the FET 5. This reverse flow period is controlled by a control circuit 7.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は産業用や民生用の電子機器に直流安定化電圧を
供給するスイッチング電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device that supplies DC stabilized voltage to industrial and consumer electronic equipment.

従来の技術 スイッチング電源装置は電子機器の低価格化・小型化・
高性能化・省エネルギー化に伴いより小型で出力の安定
性が高く高効率なものが強く求められており、第4図に
示すような回路構成の回生制御型スイッチング電源装置
が提案されている。
Conventional technology Switching power supplies are used to reduce the cost, size, and size of electronic devices.
With the trend toward higher performance and energy savings, there is a strong demand for smaller, more stable outputs, and higher efficiency power supplies, and a regeneration-controlled switching power supply device with a circuit configuration as shown in FIG. 4 has been proposed.

第4図、第5図を参照にして説明を行う。The explanation will be given with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図において、1は商用AC電圧を整流した直流電圧
もしくは直流電源であり、2はトランスで1次巻線2a
、1次バイアス巻線2b、2次巻線2c、2次巻線2c
に巻き上げて作られた2次バイアス巻線2dを備えてお
り、3は第1のスイッチング素子で電界効果トランジス
タ(以下FETという)で、3aはFET3の寄性ダイ
オード、3bはFET3のチャンネルを示しソースを直
流電源1のマイナス側へ、ドレインをトランス2の1次
巻線2aの一端に接続したものであり、FET3のオン
期間にFET3のチャンネル3bを介してトランス2に
エネルギーを貯えるとともにFET3の胃性ダイオード
3aを介してトランス2に貯゛えられたエネルギーを直
流電源1に電力回生する。4は抵抗41.42,43.
コンデンサ44゜45、ツェナーダイオード46.バイ
ポーラ型トランジスタ(以下BPTという)47からな
る同期発振回路でありFET3を求められたオン期間で
動作させるとともにFET3のオフ期間をトランス2の
1次バイアス巻線2bの誘起電圧の極性が反転するまで
持続するようにオフ動作させ、このオン・オフ動作の繰
返しにより発振を続けるものである。5は第2のスイッ
チ素子でFETよりなり、5aはFET5の胃性ダイオ
ード、5bはFET5のチャンネルを示し、ソースをト
ランス2の2次巻線2cの一端へ、ドレインを平滑コン
デンサ6へ接続したものであり、FET3のオン期間に
貯えられたトランス2のエネルギーがFET3のオフ期
間にトランス2の2次巻線2cを介してFET5の胃性
ダイオード5aから平滑コンデンサ6に放出された後、
今度は逆に平滑コンデンサ6からFET5のチャンネル
5bを介してトランス2の2次巻線2cに2次電流を流
す逆流期間を制御回路7により制御される。7は抵抗7
1゜72.73.74.誤差増幅器75.基準電圧76
゜BPT77からなるFET5の制御回路であり、出力
電圧Voを検出し基準電圧76と比較して基準電圧76
よりも高い時はBPT77のコレクタ電流を制御し抵抗
71での電圧降下を小さ(することによりFET5のゲ
ート・ソース間電圧を高(し、逆に基準電76よりも低
い時はBPT77のコレクタ電流を流し、抵抗71での
電圧降下を大きくすることによりFET5のゲート・ソ
ース間電圧を低くすることで、2次電流を流す逆流期間
を変化させる。又、第5図において(a)はFET3の
両端電圧波形VDSIを示しており、(b)はトランス
2の1次巻線2aに流れる1次電流101を示しており
、(C)は同期発振回路4の駆動パルス波形VGSIを
示しており、(d)はFET5の両端電圧波形VO52
を示しており、(e)はトランス2の2次巻線2Cに流
れる2次電流波形ID2を示しており、(f)はFET
5の駆動パルス波形V GS2を示しており、オフ期間
中で斜線で示した期間がトランス2の2次巻線2cに2
次電流を流す逆流期間を示している。
In Fig. 4, 1 is a DC voltage or DC power source obtained by rectifying a commercial AC voltage, and 2 is a transformer with a primary winding 2a.
, primary bias winding 2b, secondary winding 2c, secondary winding 2c
It is equipped with a secondary bias winding 2d made by winding it up, 3 is the first switching element and is a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), 3a is the parasitic diode of FET 3, and 3b is the channel of FET 3. The source is connected to the negative side of the DC power supply 1, and the drain is connected to one end of the primary winding 2a of the transformer 2. During the ON period of the FET 3, energy is stored in the transformer 2 through the channel 3b of the FET 3, and the energy is stored in the transformer 2 through the channel 3b of the FET 3. The energy stored in the transformer 2 is regenerated to the DC power supply 1 via the gastric diode 3a. 4 are resistors 41, 42, 43.
Capacitor 44°45, Zener diode 46. This is a synchronous oscillation circuit consisting of a bipolar transistor (hereinafter referred to as BPT) 47, which operates FET 3 in the required on period and continues the off period of FET 3 until the polarity of the induced voltage in the primary bias winding 2b of the transformer 2 is reversed. The oscillation is continued by repeating the on-off operation by turning off the oscilloscope for a sustained period of time. Reference numeral 5 denotes the second switching element, which is composed of an FET, 5a is the gastric diode of FET 5, 5b is the channel of FET 5, the source is connected to one end of the secondary winding 2c of the transformer 2, and the drain is connected to the smoothing capacitor 6. After the energy stored in the transformer 2 during the ON period of FET 3 is released from the gastric diode 5a of FET 5 to the smoothing capacitor 6 via the secondary winding 2c of the transformer 2 during the OFF period of FET 3,
This time, conversely, the control circuit 7 controls the reverse current period during which the secondary current flows from the smoothing capacitor 6 to the secondary winding 2c of the transformer 2 via the channel 5b of the FET 5. 7 is resistance 7
1°72.73.74. Error amplifier 75. Reference voltage 76
゜This is a control circuit for FET5 consisting of BPT77, which detects the output voltage Vo and compares it with the reference voltage 76 to determine the reference voltage 76.
When the voltage is higher than the reference voltage 76, the collector current of the BPT 77 is controlled to reduce the voltage drop across the resistor 71 (thereby increasing the gate-source voltage of the FET 5), and conversely, when it is lower than the reference voltage 76, the collector current of the BPT 77 is By increasing the voltage drop across resistor 71 and lowering the voltage between the gate and source of FET 5, the reverse flow period during which the secondary current flows is changed. It shows the voltage waveform VDSI at both ends, (b) shows the primary current 101 flowing through the primary winding 2a of the transformer 2, and (C) shows the drive pulse waveform VGSI of the synchronous oscillation circuit 4. (d) is the voltage waveform VO52 across FET5
, (e) shows the secondary current waveform ID2 flowing in the secondary winding 2C of the transformer 2, and (f) shows the secondary current waveform ID2 flowing in the secondary winding 2C of the transformer 2.
The drive pulse waveform V GS2 of 5 is shown, and the shaded period in the off period is when the secondary winding 2c of the transformer 2
It shows the reverse flow period during which the next current flows.

まず、同期発振回路4により決められたオン期間で動作
するFET3のオン期間にトランス2の1次巻線2aを
介して流れる1次電流rotによりトランス2に磁束が
発生しエネルギーが蓄積される。この時トランス2の2
次巻線2c、2dに誘起電圧が発生するがFET5の胃
性ダイオード5aを逆バイアスする方向に電圧が印加さ
れるように構成されるとともにFET5のゲート・ソー
ス間の逆電圧が印加されFET5がオフするように構成
されている。
First, magnetic flux is generated in the transformer 2 by the primary current rot flowing through the primary winding 2a of the transformer 2 during the ON period of the FET 3, which operates with the ON period determined by the synchronous oscillation circuit 4, and energy is stored. At this time, 2 of transformer 2
An induced voltage is generated in the next windings 2c and 2d, but the structure is such that the voltage is applied in a direction that reverse biases the gastric diode 5a of the FET 5, and a reverse voltage is applied between the gate and source of the FET 5, so that the FET 5 Configured to turn off.

但し、 Noはトランス2の2次バイアス巻線 2dの巻線数 Npはトランス2の1次巻線2aの巻線数 VINは直流電源1の電圧 VGS(max+はFET5の絶対最大ゲート・ソース
間電圧 である。
However, if No, the number of turns Np of the secondary bias winding 2d of the transformer 2 is the number of turns VIN of the primary winding 2a of the transformer 2 is the voltage VGS of the DC power supply 1 (max+ is the absolute maximum gate-source voltage of FET 5 It is voltage.

次に同期発振回路4のオフ信号でFET3がオフすると
トランス2の1次巻線2aにフライバック電圧が発生す
ると同時にトランス2の2次巻線2c。
Next, when the FET 3 is turned off by the off signal of the synchronous oscillation circuit 4, a flyback voltage is generated in the primary winding 2a of the transformer 2, and at the same time, a flyback voltage is generated in the secondary winding 2c of the transformer 2.

2dにもフライバック電圧が発生しFET5の胃性ダイ
オード5aを順バイアスする方向に電圧が印加されるた
め、トランス2に蓄積されたエネルギーかトランス2の
2次巻’1A2cを介して2次電流として放出され、平
滑コンデンサ6により平滑されて出力電圧Voとして出
力端に供給される。
2d also generates a flyback voltage and a voltage is applied in the direction of forward biasing the gastric diode 5a of the FET 5, so the energy stored in the transformer 2 or the secondary current flows through the secondary winding '1A2c of the transformer 2. The output voltage is emitted as a voltage Vo, is smoothed by a smoothing capacitor 6, and is supplied to the output terminal as an output voltage Vo.

この時FET5のゲート・ソース間電圧V GS2は時
定数1.(1+ 1つで制御回路7で制御さCR7+ 
  R?2 nた VGS2 となる電圧まで充電され、FET5はオンとなる。
At this time, the gate-source voltage VGS2 of FET5 has a time constant of 1. (1+ Controlled by control circuit 7 with one CR7+
R? The battery is charged to a voltage of 2 n VGS2, and the FET 5 is turned on.

但し、CはFET5の入力容量 R71は抵抗71の抵抗値 R72は抵抗72の抵抗値 Noはトランス2の2次巻線2dの巻線数 Nsはトランス2の2次巻線2cの巻線数 Voは出力電圧 VF5はFET5の胃性ダイオード5aの順方向電圧 I C77はBPT77のコレクタ電流VGS2(ll
ax)はFET5の絶対最大ゲート・ソース間電圧であ
る。
However, C is the input capacitance R71 of the FET5, the resistance value R72 is the resistance value of the resistor 72, No is the number of turns of the secondary winding 2d of the transformer 2, and Ns is the number of turns of the secondary winding 2c of the transformer 2. Vo is the output voltage VF5 is the forward voltage I of the gastric diode 5a of FET5, and C77 is the collector current of BPT77 VGS2 (ll
ax) is the absolute maximum gate-source voltage of FET5.

トランス2に蓄積されたエネルギーがすべて放出され2
次電流がゼロになると、すでにオンしているFET5の
チャンネル5bを介して平滑コンデンサ6の両端電圧、
すなわち、出力電圧Voがトランス2の2次巻線2cに
印加されるため、平滑コンデンサ6より逆方向に2次電
流が流れ、トランス2には前記とは逆方向の磁束が発生
しエネルギーが蓄積される。この状態ではトランス2の
各巻線に発生する誘起電圧の極性は変化しないため、ト
ランス2の1次バイアス巻線2bのフライバック電圧も
変化せず同期発振回路4はFET3のオフ期間を持続さ
せる。制御回路7によりFET5のゲート・ソース間電
圧すなわちオン期間が制御されており、FET5がオフ
するとトランス2の各巻線に発生する誘起電圧は極性が
反転するため、トランス2の2次巻線2cに発生する誘
起電圧はFET5の胃性ダイオード5aを逆バイアスし
、FET5もオフしているため2次巻線電流は流れな(
なりトランス2の1次巻線2aに発生する誘起電圧はF
ET3との接続端を負電圧に、直流電源1との接続端を
正電圧にする方向に発生するためFET3の胃性ダイオ
ード3aを介して直流電源1を充電する方向に1次電流
101が流れオフ期間中に蓄積されたトランス2のエネ
ルギーを直流電源1に電力回生を行う。この時にトラン
ス2の1次バイアス巻線2bに発生する誘起電圧の極性
も反転するため同期発振回路4は、FET3をオンさせ
る。オフ期間にトランス2に蓄積されたエネルギーがす
べて放出され、1次電流がゼロになると、すでにオンし
ているFET3を介して直流電源1より前記とは逆方向
の1次電流が流れて、トランス2に磁束が発生しエネル
ギーが蓄積される。この状態ではトランス2の各巻線に
発生する誘起電圧の極性は変化せず、同期発振回路4に
よりFET3はオンを持続する。同期発振回路4により
決められたオン期間で動作するFET3がオフすると、
トランス2に蓄積されたエネルギーはトランス2の2次
巻線2cを介して2次電流として放出される。
All the energy stored in transformer 2 is released and 2
When the next current becomes zero, the voltage across the smoothing capacitor 6 is
That is, since the output voltage Vo is applied to the secondary winding 2c of the transformer 2, a secondary current flows in the opposite direction from the smoothing capacitor 6, and a magnetic flux in the opposite direction is generated in the transformer 2, and energy is accumulated. be done. In this state, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 does not change, so the flyback voltage of the primary bias winding 2b of the transformer 2 also does not change, and the synchronous oscillation circuit 4 maintains the off period of the FET 3. The control circuit 7 controls the gate-source voltage, that is, the on-period of the FET 5, and when the FET 5 is turned off, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 is reversed. The generated induced voltage reverse biases the gastric diode 5a of FET 5, and since FET 5 is also off, no secondary winding current flows (
The induced voltage generated in the primary winding 2a of the transformer 2 is F
The primary current 101 flows in the direction of charging the DC power supply 1 through the gastric diode 3a of the FET 3 because it is generated in the direction of making the connection end with the ET3 a negative voltage and the connection end with the DC power supply 1 a positive voltage. Energy accumulated in the transformer 2 during the off period is regenerated to the DC power supply 1. At this time, the polarity of the induced voltage generated in the primary bias winding 2b of the transformer 2 is also reversed, so the synchronous oscillation circuit 4 turns on the FET 3. When all the energy stored in the transformer 2 during the off period is released and the primary current becomes zero, the primary current in the opposite direction flows from the DC power supply 1 through the FET 3 which is already on, and the transformer 2, magnetic flux is generated and energy is accumulated. In this state, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 does not change, and the synchronous oscillation circuit 4 keeps the FET 3 on. When the FET 3, which operates during the on period determined by the synchronous oscillation circuit 4, turns off,
The energy stored in the transformer 2 is released as a secondary current through the secondary winding 2c of the transformer 2.

これらの動作を繰返すことで、出力電圧VOは出力端に
供給される。
By repeating these operations, the output voltage VO is supplied to the output terminal.

さらに出力電圧Voが安定に制御される動作について詳
しく説明する。第5図に各動作波形を示しているが、回
期発振回路4の駆動パルス波形VGS+のオフ期間(t
+〜t3)をTOFFとし、そのうち2流電流102の
逆流期間(t2〜t3)をT ’OFFとし、一方同期
発振回路4の駆動パルス波形VGS+ のオン期間(t
3〜t5)をTONとし、そのうち1次電流IDIの回
生期間をTδNとすると、出力電流10は で表わされ、出力電圧voは で表わされる。
Furthermore, the operation for stably controlling the output voltage Vo will be explained in detail. Each operating waveform is shown in FIG. 5, and the off period (t
+~t3) is set as TOFF, of which the reverse flow period (t2~t3) of the dual current 102 is set as T'OFF, and on the other hand, the ON period (t
3 to t5) is TON, and when the regeneration period of the primary current IDI is TδN, the output current 10 is expressed as and the output voltage vo is expressed as .

但し、LSはトランス2の2次巻線2cのインダクタン
ス値 NSはトランス2の2次巻線2cの巻線数 NPはトランス2の1次巻線2aの巻線数 Tは発振周期で、T = TON+ TOFFVINは
直流電源1の電圧 である。
However, LS is the inductance value of the secondary winding 2c of the transformer 2, NS is the number of turns NP of the secondary winding 2c of the transformer 2, T is the number of turns of the primary winding 2a of the transformer 2, and T is the oscillation period. = TON+ TOFFVIN is the voltage of the DC power supply 1.

すなわち、オン期間TONは、同期発振回路4で決めら
れた一定値に保たれているため、出力電圧VOが一定で
あれば、オフ期間T OFF も一定となり、発振周期
Tも一定となるが、逆流期間T’OFFは制御回路7に
より制御されるFET5で変化でき、出力電流1oが変
化すると、出力電圧voが一定であれば、逆流期間T 
OFFを変化するこ七で制御可能となる。さらに直流電
源lの電圧変化に対しても、逆流期間T’OFFを変化
させることでI11御可能となる。
That is, since the on period TON is kept at a constant value determined by the synchronous oscillation circuit 4, if the output voltage VO is constant, the off period T OFF is also constant, and the oscillation period T is also constant. The backflow period T'OFF can be changed by the FET 5 controlled by the control circuit 7, and when the output current 1o changes, the backflow period T'OFF changes if the output voltage vo is constant.
It can be controlled by changing OFF. Furthermore, I11 can be controlled by changing the reverse current period T'OFF even when the voltage of the DC power supply l changes.

第5図において点線は、出力電流1oがゼロの時で無負
荷時を示し、逆流電流が最大でT ’0FF−上T O
FFとなり、実線は出力電流Ioが最大の時で最大負荷
時を示し、逆流電流がゼロでT’0FF=Oとなる。
In Fig. 5, the dotted line indicates no load when the output current 1o is zero, and when the reverse current is maximum, T'0FF-T O
FF, and the solid line indicates the maximum load when the output current Io is maximum, and T'0FF=O when the reverse current is zero.

発明が解決しようとする課題 上述のような現在提案されている回路構成では、 (1)第2のスイッチング素子であるFET5のゲート
・ソース間印加電圧が、抵抗の電圧降下を利用して制御
されているため、制御回路の損失が大きくなるとともに
FET5のターン・オフが、決められたゲート・ソース
間印加電圧による逆流電流を流し、それ以上流せなくな
る。すなわち、FETの飽和特性を利用したターン・オ
フであるためFET5のスイッチング損失が大きくなる
Problems to be Solved by the Invention In the currently proposed circuit configuration as described above, (1) the voltage applied between the gate and source of the FET 5, which is the second switching element, is controlled using the voltage drop across the resistor; Therefore, the loss of the control circuit becomes large, and when the FET 5 is turned off, a reverse current flows due to a predetermined voltage applied between the gate and the source, and no more current can flow. That is, since turn-off is performed using the saturation characteristics of the FET, the switching loss of the FET 5 becomes large.

(2)出力電流による制御においては、FET3の一定
のオフ期に逆流電流が流れる逆流期間T ’OFFを制
御するため、無負荷時において”r’oFF−AToF
pとなり、逆流電流が最大となることから、FET5の
ゲート・ソース間には、Ron損失を小さ(するために
最大逆電流を十分ドライブできるゲート電圧をFET5
をFET3のオフ時から2 T ’ OF F以内に印
加する必要がある。すなわち、 VGS2(I D2R) とする必要がある。
(2) In the control using the output current, in order to control the reverse flow period T'OFF during which the reverse current flows during a certain off-period of FET3, "r'oFF-AToF" is
p, and the reverse current is at its maximum. Therefore, the gate voltage between the gate and source of FET 5 that can sufficiently drive the maximum reverse current is set between the gate and source of FET 5 to minimize Ron loss.
must be applied within 2 T'OF from when FET3 is turned off. That is, it is necessary to set it as VGS2(ID2R).

但し、VGS2はFET5のゲート・ソース間電圧、 NGはトランス2の2次バイアス巻線 2dの巻線数、 NSはトランス2の2次巻線2cの巻 線数、 Voは出力電圧、 VF5はFET5の胃性ダイオード5aの順方向電圧、 R71は抵抗71の抵抗値 R72:抵抗72の抵抗値、 ! D2Rは最大逆流電流、 VGS2 (ID2R)はFET5の特性で決定される
最大逆流電流I D2Rをドライブするのに必要なゲー
ト・ソース関電 圧、 CはFET5の入力容量である。
However, VGS2 is the gate-source voltage of FET5, NG is the number of turns in the secondary bias winding 2d of transformer 2, NS is the number of turns in the secondary winding 2c of transformer 2, Vo is the output voltage, and VF5 is the Forward voltage of gastric diode 5a of FET5, R71 is resistance value of resistor 71, R72: resistance value of resistor 72, ! D2R is the maximum reverse current, VGS2 (ID2R) is the gate-source voltage required to drive the maximum reverse current ID2R determined by the characteristics of FET5, and C is the input capacitance of FET5.

又最大負荷時においては、T’opp=Oとなり、逆流
電流がゼロとなることから、FET5のゲート・ソース
間電圧VO52をFET3のオフ期間中ゼロにする必要
がある。すなわち とする必要がある。
Further, at the maximum load, T'opp=O, and the reverse current becomes zero, so it is necessary to make the gate-source voltage VO52 of the FET 5 zero during the off period of the FET 3. In other words, it is necessary to do so.

但し、vS9t77はFET5のゲート・ソース間をゼ
ロにするコレクタ電流を流した ときのBPT77の飽和電圧である。
However, vS9t77 is the saturation voltage of BPT77 when a collector current is passed between the gate and source of FET5 to make it zero.

さらに、FET3のオン時にFET5のゲート・ソース
間には逆電圧が印加されることから、FET5のゲート
・ソース間逆電圧保護の必とする必要がある。
Furthermore, since a reverse voltage is applied between the gate and source of FET 5 when FET 3 is turned on, it is necessary to protect reverse voltage between the gate and source of FET 5.

但し、VGS2(+++ax)はFET5のゲート・ソ
ース間絶対最大電圧である。
However, VGS2 (+++ax) is the absolute maximum voltage between the gate and source of FET5.

以上の制限のもとに抵抗R71、R72、R73を設定
すると、 ■ 抵抗R?+ 、 R?2 、 R73の損失が大き
い。
When resistors R71, R72, and R73 are set under the above limitations, ■ Resistor R? +, R? 2. The loss of R73 is large.

■ トランス2の2次巻線間電圧を高く設定することが
できず、制御平衡状態において、FET5のゲート電圧
が低くなり、Ron損失が大きくなる。
(2) The voltage between the secondary windings of the transformer 2 cannot be set high, and in the control equilibrium state, the gate voltage of the FET 5 becomes low and Ron loss becomes large.

■ FET5のオフ時にはゲートに蓄積された電荷が抵
抗71を介して放電するため、放電時間すなわちターン
・オフ時間が遅くなり、FET5のスイッチング損失が
大きくなる。
(2) When the FET 5 is turned off, the charge accumulated in the gate is discharged through the resistor 71, so that the discharge time, that is, the turn-off time is delayed, and the switching loss of the FET 5 becomes large.

■ 大出力化においては、FET5の電流定格の大きな
ものが使用され、入力容量が増加する。
■ In order to increase the output, a FET 5 with a large current rating is used, increasing the input capacity.

このため、抵抗71,72.73の抵抗値を小さくしな
ければならず、これにより抵抗の損失が著しく増加する
とともに制御電流すなわち、npn型BPT77のコレ
クタ電流が大きくなり、制御回路7のドライブ能力のア
ップによる使用素子の大型化及び損失の増加により、ス
イッチング電源装置の大出力化が困難である。
Therefore, the resistance values of the resistors 71, 72, and 73 must be made small, which significantly increases resistance loss and increases the control current, that is, the collector current of the npn-type BPT 77, which increases the drive capacity of the control circuit 7. Due to the increase in the size of the elements used and the increase in loss, it is difficult to increase the output of the switching power supply device.

■ 高周波化においては、高周波化に伴い、FET3の
オフ期間が短かくなるため抵抗71.72゜73の抵抗
値を小さくしなければならず、これにより上述(4)の
ように、抵抗の損失増加と、制御回路7の大型及び損失
増加により高周波化が困難である。
■ As the frequency increases, the off-period of FET3 becomes shorter, so the resistance value of the resistor 71.72°73 must be reduced, and as a result, as mentioned in (4) above, the loss of the resistor is reduced. It is difficult to increase the frequency due to the increased size of the control circuit 7 and increased loss.

といった多くの課題があり、スイッチング電源装置とし
ての高効率化、高周波化、大出力化が困難であった。
There were many issues such as these, and it was difficult to achieve high efficiency, high frequency, and high output as a switching power supply device.

本発明は、このような課題を解決するものでFETのゲ
ート・ソース間に一定のゲート電圧を印加する時間を制
御することで、FETのスイッチング損失の低減、抵抗
損失の低減、大出力化、高周波化が可能となる制御回路
を備えたスイッチング電源装置を提供するものである。
The present invention solves these problems by controlling the time during which a constant gate voltage is applied between the gate and source of the FET, thereby reducing switching loss, resistance loss, and increasing output of the FET. The present invention provides a switching power supply device equipped with a control circuit that enables high frequency operation.

課題を解決するための手段 上述の課題を解決するために本発明は第2のスイッチン
グ素子のゲート・ソース間にpnp型BPTのエミッタ
をゲートにコレクタをソースに接続し、前記pnp型B
PTのベース・エミッタ間にコンデンサとダイオードの
並列回路をアノード側をベースに、カソード側をエミッ
タに接続し前記pnp型BPTのベースをnpn型BP
T77のコレクタに接続し、npn型BPT77のコレ
クタ電流により前記コンデンサの充電時間を制御し、す
なわち前記pnp型BPTをオン・オフ時間を制御する
ことでFETのゲート・ソース間電圧の印加時間を制御
できる構成とするものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention connects the emitter of a pnp type BPT to the gate and the collector to the source between the gate and source of the second switching element, and connects the emitter of the pnp type BPT to the source.
A parallel circuit of a capacitor and a diode is connected between the base and emitter of the PT, with the anode side connected to the base and the cathode side connected to the emitter, and the base of the pnp type BPT is connected to the npn type BP.
Connected to the collector of T77, the charging time of the capacitor is controlled by the collector current of the npn type BPT77, that is, the application time of the gate-source voltage of the FET is controlled by controlling the on/off time of the pnp type BPT. The structure is such that it is possible to do so.

作用 この構成により、コンデンサの充電電流を制御する。す
なわち前期pnp型BPTのオン・オフ期間を制御する
ことにより、第2のスイッチング素子のゲート電圧印加
時間が制御で、その制御電流も小さくすることができ制
御回路の損失低減がでる。又前記pnp型BPTのオン
・オフによるドライブ電圧の印加を行うためBPTのオ
フ時にpnp型BPTのオフ時にトランス2の2次バイ
アス巻線2cで設定した電圧を直接印加できるため十分
なドライブ電圧を供給できるとともに、前記pnp型B
PTのオン時にゲート蓄積電荷を前記pnp型BPTの
エミッタを介して放電されるため、スイッチング損失の
低減も可能で、さらに大出力化、高周波化に対しても抵
抗の抵抗値で容易に行うことが可能となり、スイッチン
グ電源装置の高効率化、大出力化、高周波化を行うこと
ができる。
Effect: This configuration controls the charging current of the capacitor. That is, by controlling the on/off period of the PNP type BPT, the gate voltage application time of the second switching element can be controlled, and the control current can also be reduced, thereby reducing loss in the control circuit. Furthermore, since the drive voltage is applied by turning on and off the pnp type BPT, the voltage set by the secondary bias winding 2c of the transformer 2 can be directly applied when the pnp type BPT is off, so that a sufficient drive voltage can be applied. can be supplied, and the pnp type B
Since the gate accumulated charge is discharged through the emitter of the pnp type BPT when the PT is turned on, it is possible to reduce switching loss, and it is also possible to easily increase the output power and frequency by changing the resistance value of the resistor. This makes it possible to increase efficiency, increase output power, and increase frequency of switching power supply devices.

実施例 第1図は本発明の一実施例によるスイッチング電源装置
の回路構成図である。第1図、第2図を参照にして説明
を行う。第1図において第4図と同じものは同一の符号
を記す。1は商用AC電圧を整流した直流電圧もしくは
直流電源であり、2はトランスで1次巻線2a、1次バ
イアス巻線2b。
Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. The explanation will be given with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the same parts as in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. 1 is a DC voltage or DC power source obtained by rectifying a commercial AC voltage, and 2 is a transformer with a primary winding 2a and a primary bias winding 2b.

2次巻線2c、2次巻線2Cに巻き上げて作られた2次
バイアス巻線2dを備えており、3は第1のスイッチン
グ素子であるFETで、3aはFET3の胃性ダイオー
ド、3bはFET3のチャンネルを示しソースを直流電
源1のマイナス側へ、ドレインをトランス2の1次巻線
2aの一端に接続したものであり、FET3のオン期間
にFET3のチャンネル3bを介して、トランス2にエ
ネルギーを貯えるとともにFET3の胃性ダイオード3
aを介してトランス2に貯えられたエネルギーを直流電
源1に電力回生する。4は抵抗41.42゜43、コン
デンサ44.45.ツェナーダイオード46.8PT4
7からなる同期発振回路であり、FET3を決められた
オン期間で動作させるとともに、FET3のオフ期間を
トランス2の1次バイアス巻線2bの誘起電圧の極性が
反転するまで持続するようにオフ動作させ、このオン・
オフの繰返しにより発振を続けるものである。5は第2
のスイッチング素子のFETで5aはFET5の胃性ダ
イオード、5bはチャンネルを示しFET3のオン期間
に貯えられたトランス2のエネルギーがFET3のオフ
期間にトランス2の2次巻線2cを介してFET5の胃
性ダイオード5aから平滑コンデンサ6に放出しされた
後、今度は逆に平滑コンデンサ6からFET5のチャン
ネル5bを介してトランス2の2次巻線2Cに2次電流
を流す逆流期間を制御回路7により制御される。7は抵
抗71.74.81.誤差増幅器75.基準電圧76、
npn型BPT77、pnp型BPT82、コンデンサ
83.ダイオード84からなるFET5の制御回路であ
り、出力電圧voを検出し、基準電圧76と比較して、
基準電圧76よりも高い時はnpn型BPT77のコレ
クタ電流を制御しpnp型BPT82をオフさせ、FE
T5をオンさせることで2次電流の逆流期間を長くし、
逆に基準電圧76より低い時はnpn型BPT77のコ
レクタ電流を流し、BPT82のベース電位をさげpn
p型BPT82をオンさせ、FET5をオフさせること
で2次電流の逆流期間を短がくする。このようにして、
npn型BPT77のコレクタ電流により、コンデンサ
83の電位すなわちpnp型BPT82のベース電位を
スレッシュ電圧まで充電する時間を制御することにより
、FET5のゲート電圧の印加時間を制御でき、2次電
流の逆流期間を変化させることが可能である。
It is equipped with a secondary winding 2c and a secondary bias winding 2d made by winding around the secondary winding 2C, 3 is a FET which is the first switching element, 3a is a gastric diode of FET 3, and 3b is a gastric diode of FET 3. It shows the channel of FET 3, and its source is connected to the negative side of DC power supply 1, and its drain is connected to one end of the primary winding 2a of transformer 2. Gastric diode 3 of FET 3 as well as storing energy
The energy stored in the transformer 2 is regenerated to the DC power supply 1 via the power supply a. 4 is a resistor 41.42°43, a capacitor 44.45. Zener diode 46.8PT4
This is a synchronous oscillation circuit consisting of 7, which operates the FET 3 in a predetermined on period, and turns off the FET 3 so that the off period of the FET 3 continues until the polarity of the induced voltage in the primary bias winding 2b of the transformer 2 is reversed. Let this turn on
It continues to oscillate by repeatedly turning off. 5 is the second
5a is a gastric diode of FET5, 5b is a channel, and the energy of the transformer 2 stored during the on period of FET3 is transferred to the FET5 through the secondary winding 2c of the transformer 2 during the off period of FET3. After being discharged from the gastric diode 5a to the smoothing capacitor 6, a control circuit 7 controls a backflow period in which the secondary current flows from the smoothing capacitor 6 to the secondary winding 2C of the transformer 2 via the channel 5b of the FET 5. controlled by 7 is a resistor 71.74.81. Error amplifier 75. reference voltage 76,
npn type BPT77, pnp type BPT82, capacitor 83. This is a control circuit for the FET 5 consisting of a diode 84, which detects the output voltage vo and compares it with the reference voltage 76.
When the voltage is higher than the reference voltage 76, the collector current of the npn type BPT 77 is controlled, the pnp type BPT 82 is turned off, and the FE
By turning on T5, the reverse flow period of the secondary current is lengthened,
Conversely, when the voltage is lower than the reference voltage 76, the collector current of the npn type BPT 77 flows, lowering the base potential of the BPT 82 and pn
By turning on the p-type BPT 82 and turning off the FET 5, the reverse flow period of the secondary current is shortened. In this way,
By controlling the time for charging the potential of the capacitor 83, that is, the base potential of the PNP BPT 82, to the threshold voltage by the collector current of the NPN BPT 77, the application time of the gate voltage of the FET 5 can be controlled, and the reverse flow period of the secondary current can be controlled. It is possible to change it.

又、第2図において、第5図と同じものは同一の符号を
記す。(a)はFET3の両端電圧波形VOS+を示し
ており、(b)はトランス2の1次巻線2aに流れる1
次電流波形I旧を示しており、(C)は同期発振回路4
の駆動パルス波形VGSI を示しており、(d)はF
ET5の両端電圧波形VDS2を示しており、(e)は
トランス2の2次巻線2Cに流れる2次電流波形ID2
を示しており、(f)はFET5の駆動パルス波形V 
GS2を示しており、FET3のオフ期間中で斜線で示
した期間がトランス2の2次巻&ll2cに2次電流を
流す逆流期間を示している。
Also, in FIG. 2, the same parts as in FIG. 5 are denoted by the same symbols. (a) shows the voltage waveform VOS+ across the FET 3, and (b) shows the voltage waveform VOS+ flowing across the primary winding 2a of the transformer 2.
The next current waveform I is shown, and (C) is the synchronous oscillation circuit 4.
(d) shows the drive pulse waveform VGSI of F
It shows the voltage waveform VDS2 across the ET5, and (e) shows the secondary current waveform ID2 flowing through the secondary winding 2C of the transformer 2.
, and (f) is the drive pulse waveform V of FET5.
GS2, and the hatched period during the off period of the FET 3 indicates a reverse flow period during which the secondary current flows through the secondary winding &ll2c of the transformer 2.

まず、同期発振回路4により決められたオン期間で動作
するFET3のオン期間にトランス2の1次巻線2aを
介して流れる1次電流101によりトランス2に磁束が
発生し、エネルギーが蓄積される。この時トランス2の
2次巻線2c、2dに誘起電圧が発生するFET5の胃
性ダイオード5aを逆バイアスする方向に電圧が印加さ
れるように構成されるとともに、FET5のゲート・ソ
ース間には、 VGS2=  (Vre4+Vcssn)舛1.4[V
]の逆電圧が印加されFET5がオフするように構成さ
れている。
First, magnetic flux is generated in the transformer 2 by the primary current 101 flowing through the primary winding 2a of the transformer 2 during the ON period of the FET 3, which operates with the ON period determined by the synchronous oscillation circuit 4, and energy is stored. . At this time, the structure is such that a voltage is applied in a direction that reverse biases the gastric diode 5a of the FET 5, which generates an induced voltage in the secondary windings 2c and 2d of the transformer 2, and between the gate and source of the FET 5. , VGS2=(Vre4+Vcssn)1.4[V
] is applied so that the FET 5 is turned off.

但し、VF84はダイオード84の順方向電圧、VCE
82はBPT82のコレクター・ベース間電圧でこの状
態ではPN接合の順方向電圧となる。
However, VF84 is the forward voltage of diode 84, VCE
Reference numeral 82 denotes a collector-base voltage of the BPT 82, which in this state becomes a forward voltage of the PN junction.

次に同期発振回路4のオフ信号でFET3がオフすると
トランス2の1次巻線2aにフライバック電圧が発生す
ると同時にトランス2の2次巻締2c、2dにもフライ
バック電圧が発生し、FET5の胃性ダイオード5aを
順バイアスする方向に電圧が印加されるため、トランス
2に蓄積されたエネルギーがトランス2の2次巻線2c
を介して2次電流として放出され、平滑コンデンサ6に
より平滑されて出力電圧Voとして出力端に供給され、
FET5はオンとなる。
Next, when the FET 3 is turned off by the off signal of the synchronous oscillation circuit 4, a flyback voltage is generated in the primary winding 2a of the transformer 2, and at the same time, a flyback voltage is also generated in the secondary windings 2c and 2d of the transformer 2, and the FET 5 Since a voltage is applied in the direction of forward biasing the gastric diode 5a, the energy stored in the transformer 2 is transferred to the secondary winding 2c of the transformer 2.
is emitted as a secondary current through the smoothing capacitor 6, and is supplied to the output terminal as an output voltage Vo.
FET5 is turned on.

但し、CはFET5の入力容量、 Noはトランス2の2次巻線2dの巻線数、 Nsはトランス2の2次巻線2cの巻線数、 V F 5 aはFET5の胃性ダイオード5aの順方
向電圧、 voは出力電圧 C82はコンデンサ82の容量、 R71は抵抗71の抵抗値、 VGS2u++ax)はFET5の絶対最大ゲート・ソ
ース間電圧 である。
However, C is the input capacitance of FET5, No is the number of turns of the secondary winding 2d of transformer 2, Ns is the number of turns of the secondary winding 2c of transformer 2, and V F 5 a is the gastric diode 5a of FET5. vo is the output voltage C82 is the capacitance of the capacitor 82, R71 is the resistance value of the resistor 71, and VGS2u++ax) is the absolute maximum gate-source voltage of the FET5.

トランス2に蓄積されたエネルギーがすべて放出され2
次電流がゼロになると、すでにオンしているFET5の
チャンネル5bを介して平滑コンデンサ6の両端電圧、
すなわち、出力電圧Voがトランス2の2次巻線2Cに
印加されるため、平滑コンデンサ6より逆方向に2次電
流が流れ、トランス2には前記とは逆方向の磁束が発生
しエネルギーが蓄積される。この状態ではトランス2の
各巻線に発生する誘起電圧の極性は変化しないため、ト
ランス2の1次バイアス巻12bのフライバック電圧も
変化せず同期発振回路4はFET3のオフ期間を持続さ
せる。
All the energy stored in transformer 2 is released and 2
When the next current becomes zero, the voltage across the smoothing capacitor 6 is
That is, since the output voltage Vo is applied to the secondary winding 2C of the transformer 2, a secondary current flows in the opposite direction from the smoothing capacitor 6, a magnetic flux is generated in the transformer 2 in the opposite direction, and energy is accumulated. be done. In this state, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 does not change, so the flyback voltage of the primary bias winding 12b of the transformer 2 also does not change, and the synchronous oscillation circuit 4 maintains the off period of the FET 3.

制御回路7によりFET5のゲート・ソース間電圧、す
なわちオン期間が制御されており、FET5がオフする
とトランス2の各巻線に発生する誘起電圧は極性が反転
するため、トランス2の2次巻線2cに発生する誘起電
圧はFET5の胃性ダイオード5aを逆バイアスし、F
ET5もオフしているため2次巻線電流は流れなくなり
トランス2の1次巻線2aに発生する誘起電圧はFET
3との接続端を負電圧に、直流電源1との接続端を正電
圧にする方向に発生するためFET3の胃性ダイオード
3aを介して直流電源1を充電する方向に1次電流10
1が流れオフ期間中に蓄積されたトランス2のエネルギ
ーを直流電源1に電力回生を行う。この時にトランス2
の1次バイアス巻線2bに発生する誘起電圧の極性も反
転するため同期発振回路4はFET3をオンさせる。オ
フ期間にトランス2に蓄積されたエネルギーがすべて放
出され1次電流がゼロになるとすでにオンしているFE
T3を介して直流電源1より前記とは逆方向の1次電流
が流れてトランス2に磁束が発生しエネルギーが蓄積さ
れる。この状態ではトランス2の各巻線に発生する誘起
電圧の極性は変化せず、同期発振回路4によりFET3
はオンを持続する。同期発振回路4により決められたオ
ン期間で動作するFET3がオフするとトランス2に蓄
積されたエネルギーはトランス2の2次巻線2cを介し
て2次電流として放出される。
The control circuit 7 controls the voltage between the gate and source of the FET 5, that is, the on-period, and when the FET 5 is turned off, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 is reversed. The induced voltage generated in FET 5 reverse biases the gastric diode 5a, and
Since ET5 is also off, the secondary winding current no longer flows, and the induced voltage generated in the primary winding 2a of the transformer 2 is
The primary current 10 is generated in the direction of charging the DC power supply 1 through the gastric diode 3a of the FET 3 because it generates a negative voltage at the connection end with the FET 3 and a positive voltage at the connection end with the DC power supply 1.
1 flows and the energy of the transformer 2 accumulated during the off period is regenerated to the DC power supply 1. At this time, transformer 2
Since the polarity of the induced voltage generated in the primary bias winding 2b is also reversed, the synchronous oscillation circuit 4 turns on the FET 3. When all the energy stored in transformer 2 during the off period is released and the primary current becomes zero, the FE is already turned on.
A primary current in the opposite direction to that described above flows from the DC power source 1 via T3, generating magnetic flux in the transformer 2 and storing energy. In this state, the polarity of the induced voltage generated in each winding of the transformer 2 does not change, and the synchronous oscillation circuit 4
remains on. When the FET 3, which operates during the on period determined by the synchronous oscillation circuit 4, is turned off, the energy stored in the transformer 2 is released as a secondary current through the secondary winding 2c of the transformer 2.

これらの動作を繰返すことで、出力電圧Voは出力端に
供給される。
By repeating these operations, the output voltage Vo is supplied to the output terminal.

さらに出力電圧Voが安定に制御される動作について詳
しく説明する。第2図に各動作波形を示しているが、同
期発振回路4の駆動パルス波形VGSIのオフ期間(t
、 〜t3)をT OFFとし、そのうち2流電流ID
2の逆流期間(t2〜t3)をT’OFFとし、一方同
期発振回路4の駆動パルス波形VGS+ のオン期間(
t3〜t5)をTONとし、そのうち1次電流I旧の回
生期間をTδNとすると、で表わされ、出力電圧VOは で表わされる。
Furthermore, the operation for stably controlling the output voltage Vo will be explained in detail. Each operating waveform is shown in FIG. 2, and the off period (t
, ~t3) is set as T OFF, and two current currents ID
The backflow period (t2 to t3) of 2 is set as T'OFF, while the on period of the drive pulse waveform VGS+ of the synchronous oscillation circuit 4 (
t3 to t5) is TON, and the regeneration period of the primary current I is TδN, and the output voltage VO is expressed as .

但し、Lsはトランス2の2次巻線2Cのインダクタン
ス値、 NSはトランス2の2次巻線2Cの巻線数、 Npはトランス2の1次巻線2aの巻線数、 Tは発振周期でT = TON + TOFF、VIN
は直流電源1の電圧、 である。
However, Ls is the inductance value of the secondary winding 2C of the transformer 2, NS is the number of turns of the secondary winding 2C of the transformer 2, Np is the number of turns of the primary winding 2a of the transformer 2, and T is the oscillation period. At T = TON + TOFF, VIN
is the voltage of DC power supply 1,

すなわち、オン期間TONは、同期発振回路4で決めら
れた一定値に保たれているため、出力電圧Voが一定で
あればオフ期間T OFFも一定となり、発振周期Tも
一定となるが、逆流期間T ’OFFは、制御回路7に
より制御されるFET5で変化でき、出力電流10が変
化すると、出力電圧〜′0が一定であれば、逆流期間T
 ’OFFを変化することで制御可能となる。さらに直
流電源1の電圧変化に対しても、逆流期間T’OFFを
変化させることで制御可能となる。
That is, since the on period TON is kept at a constant value determined by the synchronous oscillation circuit 4, if the output voltage Vo is constant, the off period T OFF is also constant, and the oscillation period T is also constant. The period T'OFF can be changed by the FET 5 controlled by the control circuit 7, and when the output current 10 changes, if the output voltage ~'0 is constant, the backflow period T
It can be controlled by changing 'OFF'. Furthermore, changes in the voltage of the DC power supply 1 can be controlled by changing the backflow period T'OFF.

第2図において点線は出力電流1oがゼロの時で無負荷
時を示し、逆流電流が最大で 大の時で、最大負荷時を示し、逆流電流がゼロでT’0
FF=Oとなる。
In Figure 2, the dotted line indicates no load when the output current 1o is zero, indicates the maximum load when the reverse current is at its maximum, and indicates T'0 when the reverse current is zero.
FF=O.

第3図は本発明の他の実施例を示した回路構成図である
。第3図において第1図と同じものは同一の符号を記し
説明は省略する。第3図において、85はnpn型BP
Tであり、トランス2の2次バイアス巻線2dをなくし
たもので、トランス2の2次巻線2cが、第2のスイッ
チング素子のFET5のバイアス巻線でもある。9は抵
抗71゜74.81.誤差増幅器75.基準電圧76、
npn型BPT77.85.コンデンサ83.ダイオー
ド84からなるFET5の制御回路であり、出力電圧v
oを検出し、基準電圧76と比較して、基準電圧より低
い時は、npn型BPT77にコレクタ電流を流しnp
n型BPT85のベース電位を上げnpn型BPT85
をオンさせFET5をオフさせることで、2次電流の逆
流期間を短かくし、逆に基準電圧76より高い時はnp
n型BPT77の電流を制限し、npn型BPT85を
オフさせFET5をオンさせることで2次電流の逆流期
を長くする。このようにnpn型BPT77のコレクタ
電流により、コンデンサ83の電位、すなわちnpn型
BPT85のベース電位をスレッシュ電圧まで充電する
時間をI11御することにより、FET5のゲート電圧
の印加電圧を制御でき、2次電流の逆流期間を変化させ
ることが可能である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, 85 is an npn type BP
T, which eliminates the secondary bias winding 2d of the transformer 2, and the secondary winding 2c of the transformer 2 is also the bias winding of the FET 5 of the second switching element. 9 is a resistance of 71°74.81. Error amplifier 75. reference voltage 76,
npn type BPT77.85. Capacitor 83. This is a control circuit for FET5 consisting of a diode 84, and the output voltage v
o is detected and compared with the reference voltage 76. If it is lower than the reference voltage, the collector current is passed through the npn type BPT 77 and the np
Raise the base potential of n-type BPT85 and npn-type BPT85
By turning on the FET5 and turning off the FET5, the reverse flow period of the secondary current is shortened, and conversely, when the voltage is higher than the reference voltage 76, the np
By limiting the current of the n-type BPT 77, turning off the npn-type BPT 85, and turning on the FET 5, the reverse flow period of the secondary current is lengthened. In this way, by controlling the time I11 to charge the potential of the capacitor 83, that is, the base potential of the npn type BPT 85, to the threshold voltage by the collector current of the npn type BPT 77, the applied voltage of the gate voltage of the FET 5 can be controlled, and the voltage applied to the gate voltage of the FET 5 can be controlled. It is possible to vary the current backflow period.

動作は、第1図と同じであるため説明は省略する。Since the operation is the same as that in FIG. 1, the explanation will be omitted.

発明の効果 以上のように本発明によれば、コンデンサの充電電流を
制御することで第2のスイッチング素子であるFETの
ドライブ用BPTのオン・オフ期間を制御し、2次電流
の逆流期間を制御可能であるため、制御回路の損失が改
善でき、又、最大逆流電流を十分ドライブできる電圧を
ドライブ用BPTのオフ時、トランスの2次バイアス巻
線より直接印加できるとともに、ドライブ用BPTのオ
ン時にドライブ用BPTを介して放電することができ、
第2のスイッチング素子のスイッチング損失を低減する
ことができる。さらに、第2のスイッチング素子に逆電
圧が印加される時は、ドライブ用BPTのコレクタ・ベ
ース間は、pn接合の順バイアスとなっているため、こ
の順方向電圧とドライブ用BPTのベース・エミッタ間
に接続されたダイオードの順方向電圧で、すなわち、約
1.4〜・′でクランプされ第2のスイッチング素子で
あるFETのゲート・ソース間もこの値で保護される。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by controlling the charging current of the capacitor, the on/off period of the FET drive BPT, which is the second switching element, is controlled, and the reverse flow period of the secondary current is controlled. Since it is controllable, loss in the control circuit can be improved, and a voltage sufficient to drive the maximum reverse current can be directly applied from the secondary bias winding of the transformer when the drive BPT is turned off, and when the drive BPT is turned on. Can be discharged through the drive BPT at times,
Switching loss of the second switching element can be reduced. Furthermore, when a reverse voltage is applied to the second switching element, since the collector and base of the drive BPT are forward biased as a pn junction, this forward voltage and the base-emitter of the drive BPT The forward voltage of the diode connected between the FET and the gate and source of the FET, which is the second switching element, is also protected at this value.

又、大出力化、高周波化に対しても、前記コンデンサの
容量と第2のスイッチング素子であるFETのゲートと
トランス2の2次バイアス巻線間に直列に接続された抵
抗の抵抗値により、容易にゲートの立上り時間を設定で
きるようになり、大出力化、高周波化が容易に行えるな
どの効果が得られる。
Also, for higher output and higher frequency, the capacitance of the capacitor and the resistance value of the resistor connected in series between the gate of the FET, which is the second switching element, and the secondary bias winding of the transformer 2, The rise time of the gate can be easily set, and effects such as higher output and higher frequency can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のスイッチング電源装置の一実施例を示
す回路構成図、第2図は第1図の回路構成における各部
の動作波形を示す動作波形図、第3図は本発明の他の実
施例を示す回路構成図、第4図は現在提案されているス
イッチング電源装置の回路構成図、第5図は第4図の回
路構成における各部の動作波形を示す動作波形図である
。 1・・・・・・直流電源、2・・・・・・トランス、2
a・・・・・・1次巻線、2b・・・・・・1次バイア
ス巻線、2c・・・・・・2次巻線、2d・・・・・・
2次バイアス巻線、3・・・・・・FET、3a・・・
・・・胃性ダイオード、3b・・・・・・FET3のチ
ャンネル、4・・・・・・同期発振回路、5・・・・・
・FET、5a・・・・・・FET5の胃性ダイオード
、5b・・・・・・FET5のチャンネル、6・・・・
・・平滑コンデンサ、7.9・・・・・・制御回路、4
1,42.43.71,72゜73.74・・・・・・
抵抗、44.45.83・・・・・・コンデンサ、46
・・・・・・ツェナーダイオード、47.’77゜85
−−− n p n型BPT、82− p n p型B
PT、75・・・・・・誤差増幅器、76・・・・・・
基準電圧、84・・・・・・ダイオード、VDSI・・
・・・・FET3のトレイン・ソース間電圧、Vasド
・・・・・FET3のゲート・ソース間電圧、IDI・
・・・・・トランスの1次巻線2aの電流、”v’ o
 s :・・・・・・FET5のドレイン・ソース間電
圧、Vas=・・・・・・FET5のゲート・ソース間
電圧、+02・・・・・・トランス2の2次巻線2cの
電流、Vo・・・・・・出力電圧、ro・・・・・・出
力電流。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the switching power supply device of the present invention, FIG. 2 is an operation waveform diagram showing operating waveforms of each part in the circuit configuration of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a currently proposed switching power supply device, and FIG. 5 is an operation waveform diagram showing operating waveforms of each part in the circuit configuration of FIG. 4. 1...DC power supply, 2...Transformer, 2
a...Primary winding, 2b...Primary bias winding, 2c...Secondary winding, 2d...
Secondary bias winding, 3...FET, 3a...
...Gastric diode, 3b...FET3 channel, 4...Synchronized oscillation circuit, 5...
・FET, 5a... Gastric diode of FET5, 5b... Channel of FET5, 6...
... Smoothing capacitor, 7.9 ... Control circuit, 4
1,42.43.71,72゜73.74...
Resistor, 44.45.83...Capacitor, 46
...Zener diode, 47. '77°85
--- n p n type BPT, 82- p n p type B
PT, 75...Error amplifier, 76...
Reference voltage, 84...Diode, VDSI...
... Train-source voltage of FET3, Vas de... Gate-source voltage of FET3, IDI...
... Current in the primary winding 2a of the transformer, ``v' o
s:...Drain-source voltage of FET5, Vas=...Gate-source voltage of FET5, +02...Current of secondary winding 2c of transformer 2, Vo: Output voltage, ro: Output current.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1のスイッチング素子がオン・オフされ、第1のスイ
ッチング素子がオンのとき入力電圧をトランスの1次巻
線に印加して1次電流を流し、トランスにエネルギーを
貯え、第1のスイッチング素子がオフのときトランスに
貯えられたエネルギーを2次電流としてトランスの2次
巻線より放出し、この2次電流を整流手段と平滑手段に
より整流平滑して出力電圧を得て、トランスに貯えられ
エネルギーをすべてトランスの2次巻線より放出した後
に抵抗とコンデンサの時定数をコンデンサの充電電流を
制御することにより、オン・オフ期間を制御される整流
手段に並列に接続された第2のスイッチング素子を介し
て出力電圧がトランスの2次巻線に印加され、第2のス
イッチ手段により出力電圧がトランスの2次巻線に印加
される期間を変化させることで出力電圧の制御を行うよ
うに構成したスイッチング電源装置。
The first switching element is turned on and off, and when the first switching element is on, the input voltage is applied to the primary winding of the transformer to flow the primary current, energy is stored in the transformer, and the first switching element is turned on. When the transformer is off, the energy stored in the transformer is released as a secondary current from the secondary winding of the transformer, and this secondary current is rectified and smoothed by a rectifying means and a smoothing means to obtain an output voltage. A second switching device connected in parallel to the rectifying means whose on/off period is controlled by controlling the charging current of the capacitor and the time constant of the resistor and capacitor after all the energy is released from the secondary winding of the transformer. The output voltage is applied to the secondary winding of the transformer via the element, and the output voltage is controlled by changing the period during which the output voltage is applied to the secondary winding of the transformer by the second switch means. Configured switching power supply.
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