JPH04185280A - Resonant switching power source circuit - Google Patents

Resonant switching power source circuit

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JPH04185280A
JPH04185280A JP31712390A JP31712390A JPH04185280A JP H04185280 A JPH04185280 A JP H04185280A JP 31712390 A JP31712390 A JP 31712390A JP 31712390 A JP31712390 A JP 31712390A JP H04185280 A JPH04185280 A JP H04185280A
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JP
Japan
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voltage
switching element
circuit
power supply
switching
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JP31712390A
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Japanese (ja)
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Yukio Okada
幸夫 岡田
Yukio Takahashi
幸雄 高橋
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To lower the internal loss of a switching by constituting a voltage detection circuit simply out of a transistor and a diode only, and turning on the transistor with the timing that the voltage of a resonant transistor becomes a specified value or less. CONSTITUTION:An optional circuit, which has the function of detecting the minimum point of the voltage VDS between the oscillating electrodes to be controlled, preferably, the minimum point of the first vibration and turning on the switching element with this timing, can be used for a voltage detection circuit (a transistor Q0, a resistor R9, and a diode D2), and by this voltage detection circuit, the timing of the energy transmission from the resonant capacitor CRES to the secondary coil L2 of a transformer 50 being completed is detected. When turning on the switching element SW by this timing, the energy charged in the resonant capacitor CRES is consumed little inside the switching element SW.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は絶縁トランスとコンデンサの直列共振を利用す
るスイッチング電源回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to a switching power supply circuit that utilizes series resonance between an isolation transformer and a capacitor.

(ロ)従来の技術 第5図を参照して従来のスイッチング電源回路を説明す
る。
(b) Prior Art A conventional switching power supply circuit will be explained with reference to FIG.

スイッチング電源回路の主回路はその出力DC0UTを
入力電源D CI Nから絶縁するトランス (72)
、このトランス(72)の−次コイルL1の電流をスイ
ッチング制御するスイッチング素子SW、このスイッチ
ング素子SWを所定タイミングで駆動する制御回路(6
0)から構成され、大電流スイッチングおよび高圧スイ
ッチングに基づくノイズの防止、あるいはこのノイズに
よるスイッチング素子SW等の破壊防止のために、抵抗
R2□、コンデンサC2□、ダイオードD22からなる
スナバ回路、抵抗R2□、コンデンサC21からなるス
ナバ回路、抵抗R23、コンデンサC24からなるスナ
バ回路および急峻な立ち上がり、立ち下がりを抑え、ノ
イズの発生を抑制する目的でビーズコア(80)等のイ
ンダクタンスが回路の所定箇所に付加されている。
The main circuit of the switching power supply circuit is a transformer (72) that isolates its output DC0UT from the input power supply DCIN.
, a switching element SW that controls switching of the current of the secondary coil L1 of this transformer (72), and a control circuit (6) that drives this switching element SW at a predetermined timing.
0), and in order to prevent noise due to large current switching and high voltage switching, or to prevent destruction of switching elements SW etc. due to this noise, a snubber circuit consisting of resistor R2□, capacitor C2□, and diode D22, and resistor R2 □, a snubber circuit consisting of a capacitor C21, a snubber circuit consisting of a resistor R23 and a capacitor C24, and inductances such as bead cores (80) are added at designated points in the circuit in order to suppress steep rises and falls and suppress noise generation. has been done.

集積回路として提供されることが多い制御回路(60)
はパルスジェネレータ(62)、アンドゲート(64)
、フリツプフロツプ(66)、バッファ+681、比較
器(70)を備える。パルスジェネレータ(62)は端
子TPINと接地間にコンデンサが接続され内蔵された
抵抗とのOR時定数で決められる一定の周波数で動作し
、あるいは、外部よりトリガパルスを供給すればトリガ
パルスに同期した周波数で動作する。
Control circuit (60) often provided as an integrated circuit
are pulse generator (62), and gate (64)
, a flip-flop (66), a buffer +681, and a comparator (70). The pulse generator (62) operates at a constant frequency determined by the OR time constant of a capacitor connected between the terminal TPIN and the built-in resistor, or synchronized with the trigger pulse by supplying a trigger pulse from the outside. Operate on frequency.

次に、このスイッチング電源回路の動作を説明する。Next, the operation of this switching power supply circuit will be explained.

制御回路(60)は抵抗R2Dを介して端子V0゜に供
給される入力電源D CI Nにより起動し、起動後は
ダイオードD2゜およびコンデンサC2゜により整流、
平滑されるトランス(72)の三次コイル上3出力によ
り動作する。
The control circuit (60) is started by the input power supply D CI N supplied to the terminal V0° via the resistor R2D, and after starting, it is rectified by the diode D2° and the capacitor C2°.
It operates by three outputs on the tertiary coil of the smoothed transformer (72).

今、比較器(70)の圧力がハイレベルであれば。Now, if the pressure of the comparator (70) is at a high level.

フリツプフロツプ(66)はパルスジェネレータ(62
)出力の立ち上がりでアントゲ−) f84)によりセ
ットされ、パルスジェネレータ(62)出力の立ち下が
りでリセットされる。スイッチング素子SWはこのフリ
ツプフロツプ(66)のセット出力Qに基づいてバッフ
ァ(68)により駆動される。そこで、トランス(72
)の−次回路電流はこのスイッチング素子SWのスイッ
チング動作に基づいて所定の時定数で変化して、トラン
ス(72)の−次コイルL2および三次コイルL3に電
圧を誘起する。
The flip-flop (66) is a pulse generator (62).
) is set by the output voltage (f84) at the rising edge of the pulse generator (62), and is reset at the falling edge of the output from the pulse generator (62). The switching element SW is driven by the buffer (68) based on the set output Q of the flip-flop (66). Therefore, the transformer (72
) changes at a predetermined time constant based on the switching operation of the switching element SW, and induces a voltage in the secondary coil L2 and the tertiary coil L3 of the transformer (72).

トランス(72)の−次回路電流は電流検出抵抗R81
1Nにより検出され、比較器(70)の反転入力端子に
入力されている。
The negative circuit current of the transformer (72) is detected by the current detection resistor R81.
1N and is input to the inverting input terminal of the comparator (70).

入力電源D CI Nの電圧が低(なるか、圧力DC0
いアの電流が増加するかして、を流検出抵抗RSENに
より検出される一次回路電流が設定値78以上になると
、比較器(70)がアンドゲート(64)にローレベル
を出力し、このアンドゲート(64)によりパルスジェ
ネレータ(62)からフリツプフロツプ(66)に入力
されるセット信号が遮断される。この結果、−次回路電
流の平均値制御が行われる。従って、このような動作方
式のスイッチング電源回路では、起動直後を除いて、ス
イッチング素子SWのオン・オフが入力電源D CI 
Nの電圧値、出力DC0UTの電流値に基づいて、ラン
ダムに行われる。
Input power supply D CI N voltage is low (or pressure DC0
When the primary circuit current detected by the current detection resistor RSEN becomes equal to or higher than the set value 78 due to an increase in the current in the a, the comparator (70) outputs a low level to the AND gate (64), and this The AND gate (64) blocks the set signal input from the pulse generator (62) to the flip-flop (66). As a result, average value control of the -order circuit current is performed. Therefore, in a switching power supply circuit with such an operation method, the on/off of the switching element SW is controlled by the input power supply D CI, except immediately after startup.
This is performed randomly based on the voltage value of N and the current value of output DC0UT.

(ハ)発明が解決しようとする課題 従来のスイッチング電源回路はスイッチング特性あるい
は周波数特性の良好なダイオード、抵抗、コンデンサに
より構成されるスナバ回路およびビーズコアを複数必要
とするためスイッチング電源回路に対する小型化の要求
、低価格化の要求に応えることができない欠点を有して
いる。そして、このスナバ回路およびビーズコアの付加
によりスイッチング電源回路の動作周波数が制限される
ばかりか、スナバ回路において電力消費されスイッチン
グ電源回路の効率が低下する欠点を有している。
(c) Problems to be Solved by the Invention Conventional switching power supply circuits require multiple snubber circuits and bead cores composed of diodes, resistors, and capacitors with good switching or frequency characteristics. It has the disadvantage that it cannot meet the demand for lower prices. The addition of the snubber circuit and bead core not only limits the operating frequency of the switching power supply circuit, but also has the disadvantage that power is consumed in the snubber circuit, reducing the efficiency of the switching power supply circuit.

即ち、ノイズを低減させるスイッチング電源回路では交
換効率が低下し、また交換効率を向上させるスイッチン
グ電源回路ではノイズが問題となる。従って、ノイズの
低減と高い交換効率という相反する技術的事項を備える
スイッチング電源回路を実現できなかった。
That is, in a switching power supply circuit that reduces noise, exchange efficiency decreases, and in a switching power supply circuit that increases exchange efficiency, noise becomes a problem. Therefore, it has not been possible to realize a switching power supply circuit that has contradictory technical requirements such as noise reduction and high exchange efficiency.

また、大電流、高電圧をスイッチングするため、有限の
傾斜でオン・オフするスイッチング素子内部で消費され
る電力が大きく、スイッチング電源回路の効率が低下す
る欠点を有している。
Furthermore, since large currents and high voltages are switched, a large amount of power is consumed inside the switching elements that turn on and off with a finite slope, resulting in a disadvantage that the efficiency of the switching power supply circuit is reduced.

(駒問題点を解決するだめの手段 本発明は斯る問題点に鑑みてなされ、その出力を入力電
源から絶縁するトランスと、このトランスの一次コイル
電流を制御するスイッチング素子と、このスイッチング
素子を所定タイミングで駆動する制御回路と、前記スイ
ッチング素子の被制御電極間に接続した共振コンデンサ
と、前記絶縁トランスの三次コイルの電圧を検出して共
振コンデンサの電圧が所定値となるタイミングで前記制
御回路をトリガしてスイッチング素子をオンさせる電圧
検出回路から構成される共振型スイッチング電源回路に
より、前記した従来のスイッチング電源回路が有する問
題を解決するものである。
(Means for solving the bridge problem) The present invention was made in view of the above problem, and includes a transformer that insulates the output from the input power source, a switching element that controls the primary coil current of this transformer, and a switching element that controls the primary coil current of this transformer. a control circuit that is driven at a predetermined timing, a resonant capacitor connected between the controlled electrodes of the switching element, and a resonant capacitor that detects the voltage of the tertiary coil of the isolation transformer and detects the voltage of the resonant capacitor at a timing when the voltage of the resonant capacitor reaches a predetermined value. The problem of the conventional switching power supply circuit described above is solved by a resonant switching power supply circuit composed of a voltage detection circuit that triggers a voltage to turn on a switching element.

(ホ)作用 共振コンデンサの振動電圧を検出し、この共振コンデン
サの電圧が所定値となるタイミングでスイッチング素子
をオンさせるため、スイッチング素子が遮断する電圧レ
ベル、電流レベルを任意の低い値とすることができ、ス
イッチング素子内部で消費される電力が低下する。また
、これにより、スイッチングノイズのレベルが低下する
ためスナバ回路が不要となる。
(e) The oscillating voltage of the working resonance capacitor is detected, and the switching element is turned on at the timing when the voltage of this resonance capacitor reaches a predetermined value, so the voltage level and current level at which the switching element cuts off are set to arbitrarily low values. This reduces the power consumed inside the switching element. Additionally, this reduces the level of switching noise, making a snubber circuit unnecessary.

また、共振コンデンサの充電電荷レベルの極小点でスイ
ッチング素子がオンするため、共振コンデンサの充電エ
ネルギーが有効に二次側に伝達され、スイッチング素子
内部で消費される充電エネルギーが低下する。
Furthermore, since the switching element is turned on at the minimum point of the charge level of the resonant capacitor, the charging energy of the resonant capacitor is effectively transmitted to the secondary side, and the charging energy consumed inside the switching element is reduced.

さらに、電圧検出回路がトランジスタとダイオードのみ
によって構成され簡素であると共に共振コンデンサの電
圧が所定値以下となるタイミングでトランジスタがオン
する構成であるためトランジスタの飽和による動作速度
の低下がない。
Furthermore, since the voltage detection circuit is simple, consisting only of transistors and diodes, and the transistor is turned on at the timing when the voltage of the resonant capacitor becomes less than a predetermined value, there is no reduction in operating speed due to saturation of the transistor.

さらにまた、共振コンデンサの電圧波形を比較的低電圧
のトランスの三次コイルから得るため。
Furthermore, to obtain the voltage waveform of the resonant capacitor from the tertiary coil of the relatively low voltage transformer.

電圧検出回路の高耐圧設計が不要である。There is no need to design a voltage detection circuit with high voltage resistance.

(へ)実施例 第1図乃至第4図を参照して本発明の共振型スイッチン
グ電源回路(以下、単にスイッチング電源回路と称する
)を説明する。
(F) Embodiment A resonant switching power supply circuit (hereinafter simply referred to as a switching power supply circuit) of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図を参照すると1本発明のスイッチング電源回路は
その圧力DCOUTを入力電源D C+ Nから絶縁す
るトランス(50)、パワーMO3FET、あるいは高
速タイプのIGET等が使用されるスイッチング素子S
W、スイッチング素子SWの被制御電極間に接続される
共振コンデンサCRIIII、スイッチング素子SWを
所定タイミングで駆動する制御回路(20)、出力電圧
検出回路(52)、共振コンデンサcpisの残留電圧
をトランス(50)の三次コイルから検出する電圧検出
回路(トランジスタQ0.抵抗R9、ダイオードD2)
等から構成される。なお、スイッチング素子SWの被制
御電極間にスナバ回路としてのコンデンサを並列接続し
たスイッチング電源回路が知られているが、本発明のス
イッチング電源回路の動作はその種のものとは明らかに
相違するものである。
Referring to FIG. 1, the switching power supply circuit of the present invention includes a switching element S that uses a transformer (50) for insulating the pressure DCOUT from the input power supply DC+N, a power MO3FET, or a high-speed type IGET.
W, a resonant capacitor CRIII connected between the controlled electrodes of the switching element SW, a control circuit (20) that drives the switching element SW at a predetermined timing, an output voltage detection circuit (52), and a transformer ( 50) Voltage detection circuit that detects from the tertiary coil (transistor Q0, resistor R9, diode D2)
Consists of etc. Although a switching power supply circuit in which a capacitor as a snubber circuit is connected in parallel between the controlled electrodes of the switching element SW is known, the operation of the switching power supply circuit of the present invention is clearly different from that kind. It is.

制御回路(20)は第2図にブロック図が示されている
ように、端子■。。の電源電圧の立ち上がりを検出する
比較器(22)、この比較器(22)の8カに基づいて
それぞれ5■の基準電圧VR1,,v8を出力する基準
電圧回路(34)、  3人力オアゲート(24+。
The control circuit (20), as shown in the block diagram in FIG. . A comparator (22) that detects the rise of the power supply voltage, a reference voltage circuit (34) that outputs 5 reference voltages VR1, v8 based on the eight comparators (22), and a three-man OR gate (34). 24+.

端子C1に接続されるコンデンサC3と抵抗R4(第1
図参照)により設定される周波数であって、幅の狭いパ
ルスを出力するクロンクジエネレータ(26)、フリツ
ブフロップ(28)、差動増幅器(30)、比較器(3
2)、プッシュプル接続されるトランジスタQ1、Q2
から構成される。
Capacitor C3 and resistor R4 (first
A clock generator (26), a flip-flop (28), a differential amplifier (30), a comparator (3), which outputs a narrow pulse at a frequency set by the
2) Push-pull connected transistors Q1 and Q2
It consists of

本実施例ではトランス(50)の二次側の出力回路に出
力電圧検出回路(52)を備え、ホトカブラPCを介す
るこの出力により、電圧検出回路(トランジスタQ0、
抵抗R8、ダイオードD2)出力と独立に制御回路(2
0)が制御される。
In this embodiment, an output voltage detection circuit (52) is provided in the output circuit on the secondary side of the transformer (50), and the voltage detection circuit (transistor Q0,
Resistor R8, diode D2) output and independent control circuit (2
0) is controlled.

本実施例では、電圧検出回路(トランジスタQ。、抵抗
R8、ダイオードD2)によって、ノヘワースイッチ素
子SWのONするタイミング(VDllの極小点)が決
められ、一方、出力回路に接続されている出力電圧検出
回路(52)により、ホトカブラPCを介する制御信号
によりパワースイッチSWのOFFするタイミングが決
められる。この結果、大圧力条件並びにトランス(50
)とコンデンサC□8の共振条件に従った周波数で回路
が動作するスイッチング・レギュレータである。
In this embodiment, the voltage detection circuit (transistor Q, resistor R8, diode D2) determines the timing at which the power switch element SW is turned on (minimum point of VDll), while the output connected to the output circuit A voltage detection circuit (52) determines the timing at which the power switch SW is turned OFF based on a control signal via the photocoupler PC. As a result, high pressure conditions and transformer (50
) is a switching regulator whose circuit operates at a frequency according to the resonance conditions of the capacitor C□8.

第1図および第2図を参照して実施例の基本的なスイッ
チング動作をまず説明する。
The basic switching operation of the embodiment will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

本発明のスイッチング電源回路は抵抗R,を介して端子
V。。に供給される入力電源D CI Nにより起動す
る。
The switching power supply circuit of the present invention connects the terminal V via the resistor R. . It is activated by the input power supply DCIN supplied to the

この端子V。0の電圧が遷移する不安定動作期間では、
端子■。。の電圧と基準電圧VB丁とを比較する比較器
(22)およびこの比較出力を反転入力する3人力オア
ゲート(24)により、トランジスタQ1がオフ、トラ
ンジスタQ2がオンして制御回路(2(1)の出力OU
Tがローレベルに保たれている。従って、このタイミン
グではスイッチング素子SWはオフしている。
This terminal V. During the unstable operation period when the voltage of 0 changes,
Terminal ■. . A comparator (22) that compares the voltage of VB with the reference voltage VB and a three-way OR gate (24) that inverts and inputs the comparison output turn off the transistor Q1 and turn on the transistor Q2, turning on the control circuit (2 (1) output OU
T is kept at a low level. Therefore, the switching element SW is off at this timing.

次に、クロックジェネレータ(26)が出力する一定周
期のパルスによりフリツプフロツプ(28)がセントさ
れ、さらにクロンクジエネレータ(26)の出力パルス
がローレベルになると、3人力オアゲート(24)は非
反転出力としてローレベノシを、反転出力としてハイレ
ベルを出力する。そして、この3人力オアゲー) (2
4+の出力によりトランジスタQ1がオン、トランジス
タQ2がオフして制御回路(20)の出力OUTがハイ
レベルになり、スイッチング素子SWがオンする。
Next, the flip-flop (28) is turned on by the pulse of a certain period outputted by the clock generator (26), and when the output pulse of the clock generator (26) becomes low level, the three-way OR gate (24) outputs a non-inverted output. It outputs a low level as the output, and a high level as the inverted output. And this three-man power game) (2
The output of 4+ turns on the transistor Q1 and turns off the transistor Q2, so that the output OUT of the control circuit (20) becomes high level, and the switching element SW is turned on.

スイッチング素子SWがオンすると、トランス(50)
の−次コイルL、に所定の時定数で立ち上がる電流が流
れる。この電流は電流検出抵抗R,□によってI s!
sとして検出され、比較器(32)の基準電圧vsと比
較される。そこで、r 1lItNが基準電圧Vsより
大きくなるタイミングでフリップフロツブ(28)がリ
セットされ、スイッチング素子SWがオフする。
When the switching element SW is turned on, the transformer (50)
A current that rises at a predetermined time constant flows through the second coil L of . This current is I s! by the current detection resistor R, □.
s and compared with the reference voltage vs of the comparator (32). Therefore, the flip-flop (28) is reset at the timing when r1lItN becomes larger than the reference voltage Vs, and the switching element SW is turned off.

スイッチング素子SWがオフすると、この被制御電極間
に並列接続された共振コンデンサCR1,sに所定の時
定数で充電が行われた後、トランス(50)の−次コイ
ルL1と共振コンデンサCl1l!Sによって直列共振
回路が形成されるため回路電流が振動する。そこで、電
圧検出回路(トランジスタQ0、抵抗R,、ダイオード
D2)によりこの振動電圧の極小点を検出し、そのタイ
ミングでクロックジェネレータ(26)がトリガされ、
スイッチング素子SWが再びオンされる。
When the switching element SW is turned off, the resonant capacitor CR1,s connected in parallel between the controlled electrodes is charged with a predetermined time constant, and then the secondary coil L1 of the transformer (50) and the resonant capacitor Cl1l! Since a series resonant circuit is formed by S, the circuit current oscillates. Therefore, the minimum point of this oscillating voltage is detected by the voltage detection circuit (transistor Q0, resistor R, diode D2), and the clock generator (26) is triggered at that timing.
Switching element SW is turned on again.

本発明のスイッチング電源回路は直前に説明したスイッ
チング素子SWのオン動作、オフ動作を繰り返すことに
よって二次コイルL2に電圧を誘起する。
The switching power supply circuit of the present invention induces a voltage in the secondary coil L2 by repeating the ON operation and OFF operation of the switching element SW just described.

第3図(A)(B)および第4図(A)(B)を参照し
て本発明をさらに詳細に説明する。なお、第3図(A)
(B)はそれぞれ従来のスイッチング電源回路と本発明
のスイッチング電源回路のスイッチング素子SWの被制
御電極間電圧VOSおよび電流IDl9の波形を模式的
に示している。これら波形を参照する上で、スイッチン
グ素子SWの被制御電極間電圧VOgと電流■。8の位
相がずれ、スイッチング素子SWの電圧・電流積が小さ
くなる点に注意が必要である。
The present invention will be described in further detail with reference to FIGS. 3(A) and 4(B) and FIGS. 4(A) and 4(B). In addition, Fig. 3 (A)
(B) schematically shows the waveforms of the controlled inter-electrode voltage VOS and current IDl9 of the switching element SW of the conventional switching power supply circuit and the switching power supply circuit of the present invention, respectively. Referring to these waveforms, the voltage VOg between the controlled electrodes of the switching element SW and the current . It should be noted that the phase of 8 is shifted and the voltage/current product of the switching element SW becomes small.

スイッチング素子SWを随時5強制的にオン・オフさせ
て、高インダクタンス回路の電流を制御する従来のスイ
ッチング電源回路では、第3図(A)に示されるように
、特にスイッチング素子SWのオフ時(Vt+gの立ち
上がり時)に高レベルのノイズが発生することが理解さ
れる。また、スイッチング素子SWが有限の速度で動作
するため。
In a conventional switching power supply circuit that controls the current of a high inductance circuit by forcibly turning on and off the switching element SW at any time, as shown in FIG. 3(A), especially when the switching element SW is turned off ( It is understood that a high level of noise occurs at the rise of Vt+g). Also, because the switching element SW operates at a finite speed.

VD8の立ち上がり、立ち下がりのタイミングにおいて
、被制御電極間電圧VI)sと電流IDIIの積で表さ
れるスイッチング素子SWの内部損失が大きくなること
も理解される。これに対して、トランス(50)の−次
コイルL、と共振コンデンサCR□によって直列共振回
路を形成する本発明では、比較的大容量の共振コンデン
サCR18が回路に直列に接続されているため、スイッ
チング素子SWのオフ時に高インダクタンス回路が開路
されることがなく、ノイズが抑制される。
It is also understood that the internal loss of the switching element SW, which is represented by the product of the controlled interelectrode voltage VI)s and the current IDII, increases at the timing of the rise and fall of VD8. On the other hand, in the present invention in which a series resonant circuit is formed by the negative coil L of the transformer (50) and the resonant capacitor CR□, the relatively large capacity resonant capacitor CR18 is connected in series with the circuit. The high inductance circuit is not opened when the switching element SW is turned off, and noise is suppressed.

また、共振コンデンサCRRfiの電圧波形を比較的低
電圧のトランスの三次コイルから得るため、電圧検出回
路に低圧ダイオードを用いることができ高耐圧設計が不
要となる。
Furthermore, since the voltage waveform of the resonant capacitor CRRfi is obtained from the tertiary coil of the relatively low-voltage transformer, a low-voltage diode can be used in the voltage detection circuit, eliminating the need for a high-voltage design.

第3図(B)を参照すると、本発明のスイッチング電源
回路では、スイッチング素子SWオフ直後の被制御電極
間電圧VD、、即ち共振コンデンサC□8の電圧は充電
により所定の時定数で上昇し、トランス(50)の二次
コイルL2へのエネルギー伝達が完了するまで一定レベ
ルとなり、その後振動する(同図面の左端には振動的な
減少傾向のみが示されている)。
Referring to FIG. 3(B), in the switching power supply circuit of the present invention, the controlled interelectrode voltage VD immediately after the switching element SW is turned off, that is, the voltage of the resonant capacitor C□8, increases with a predetermined time constant due to charging. , remains at a constant level until the energy transfer to the secondary coil L2 of the transformer (50) is completed, and then vibrates (only the oscillatory decreasing tendency is shown at the left end of the drawing).

本発明の電圧検出回路(トランジスタQ0、抵抗Rs、
 ダイオードDりには、前記した振動する被制御電極間
電圧VDgの極小点、望ましくは最初の振動の極小点を
検出し、このタイミングでスイッチング素子SWをオン
させる機能を有する任意の回路を使用することができ、
この電圧検出回路によって、共振コンデンサOR18か
らトランスf50)の二次コイルし2へエネルギー伝達
が完了したタイミングが検出される。
Voltage detection circuit of the present invention (transistor Q0, resistor Rs,
For the diode D, use any circuit that has the function of detecting the minimum point of the oscillating controlled interelectrode voltage VDg, preferably the first minimum point of vibration, and turning on the switching element SW at this timing. It is possible,
This voltage detection circuit detects the timing at which energy transfer from the resonant capacitor OR18 to the secondary coil 2 of the transformer f50 is completed.

このタイミングによってスイッチング素子SWをオンさ
せるときには、共振コンデンサCRE11に充電された
エネルギーがスイッチング素子SW内部で消費されるこ
とが少なく、またVDI+の立ち上がり、立ち下がりの
タイミングにおいて、被制御電極間電圧■DIlと電流
I0の積で表されるスイッチング素子SWの内部損失が
抑制される。
When the switching element SW is turned on with this timing, the energy charged in the resonant capacitor CRE11 is less consumed inside the switching element SW, and at the timing of the rise and fall of VDI+, the controlled interelectrode voltage DIl The internal loss of the switching element SW, which is represented by the product of the current I0 and the current I0, is suppressed.

実施例は電圧検出回路としてエミッタを制御回路(20
)の電源端子■。。に接続したトランジスタQ0、この
トランジスタQ0のベースとスイッチング素子SWの被
制御電極に接続した抵抗R6,レベルシフトダイオード
D2からなる具体回路を例示している。
In this embodiment, the emitter is used as a voltage detection circuit and a control circuit (20
) power terminal■. . A specific circuit is illustrated that includes a transistor Q0 connected to the transistor Q0, a resistor R6 connected to the base of the transistor Q0 and the controlled electrode of the switching element SW, and a level shift diode D2.

次に、この電圧検出回路の検出レベルとトランス(50
)のコイルの巻数比の関係を第4図(A)(B)を参照
して説明する。
Next, the detection level of this voltage detection circuit and the transformer (50
) will be explained with reference to FIGS. 4(A) and 4(B).

被制御電極間電圧V。Sは第4図(A)に示されるよう
に振動し、最初の振動の極値V8が極小値となる。第4
図(B)に示すように、この極値■8が主としてトラン
ス(50)の二次コイルと一次コイルの巻数比R=L2
/L+に支配されることが本件発明者等の研究によって
知られた。
Controlled inter-electrode voltage V. S oscillates as shown in FIG. 4(A), and the first vibration extreme value V8 becomes the minimum value. Fourth
As shown in Figure (B), this extreme value ■8 is mainly due to the turns ratio R=L2 of the secondary coil and primary coil of the transformer (50).
It has been known through research by the inventors of the present invention that this is dominated by /L+.

第4図(B)は、例えば、CTVやCRTデイスプレィ
等に使用される出力電圧が120〜130V位の電源回
路におけるコイルの巻数比R=L2/L1を示す特性図
である。
FIG. 4(B) is a characteristic diagram showing the coil turns ratio R=L2/L1 in a power supply circuit with an output voltage of about 120 to 130 V used for, for example, a CTV or CRT display.

第4図(B)のグラフ■は巻数比R=L2/L。Graph ■ in FIG. 4(B) indicates the turns ratio R=L2/L.

=1.0のときの被制御電極間電圧VDII、即ち共振
コンデンサCan5の残留電圧■8を示し、グラフ■は
巻数比R= L 2/ L += 0 、 75のとき
の共振コンデンサCRIIIIの残留電圧■8を示して
いる。同図より、スイッチング素子SWで消費される電
力を低下させるにはトランス(50)の巻数比Rを小さ
くして共振コンデンサCR□の残留電圧■Rを低くする
のが好ましいことが容易に理解される。
The controlled interelectrode voltage VDII when = 1.0, that is, the residual voltage ■8 of the resonant capacitor Can5, is shown, and the graph ■ shows the residual voltage of the resonant capacitor CRIII when the turns ratio R = L2/L + = 0, 75. It shows voltage ■8. From the same figure, it is easy to understand that in order to reduce the power consumed by the switching element SW, it is preferable to reduce the turns ratio R of the transformer (50) to lower the residual voltage ■R of the resonant capacitor CR□. Ru.

一方、上記した反作用として)<ワースイツチング素子
SWへの印加電圧は上昇するが、2次側高速ダイオード
D3の電圧は減少するため、耐圧の小さいよりスイッチ
ングスピードの速いVFの小さい高性能のダイオードが
使用できるメリットが生じる。
On the other hand, as a reaction to the above, the voltage applied to the switching element SW increases, but the voltage of the secondary high-speed diode D3 decreases, so a high-performance diode with a low VF that has a faster switching speed than a low breakdown voltage There is an advantage that it can be used.

かかる、本発明によれば、共振コンデンサの振動電圧を
検圧し、この共振コンデンサの電圧が所定値となるタイ
ミングでスイッチング素子をオンさせるため、(スイッ
チング素子が駆動する電圧レベルを任意の低い値とする
ことができ)スイッチング素子内部で消費される電力が
低下する。
According to the present invention, the oscillating voltage of the resonant capacitor is detected and the switching element is turned on at the timing when the voltage of the resonant capacitor reaches a predetermined value. ) The power consumed inside the switching element is reduced.

また、これにより、スイッチングノイズのレベルが低下
するためスナバ回路およびビーズコアが不要となる。
Additionally, this reduces the level of switching noise, making the snubber circuit and bead core unnecessary.

さらに、共振コンデンサの充電電荷レベルの極小点でス
イッチング素子がオンするため、共振コンデンサの充電
エネルギーが有効に二次側に伝達され、スイッチング素
子内部で消費される充電エネルギーが低下する利点を有
する。
Furthermore, since the switching element is turned on at the minimum point of the charging charge level of the resonant capacitor, the charging energy of the resonant capacitor is effectively transmitted to the secondary side, which has the advantage of reducing the charging energy consumed inside the switching element.

さらに、電圧検圧回路がトランジスタとダイオードのみ
によって構成され簡素であると共に共振コンデンサの電
圧が所定値以下となるタイミングでトランジスタがオン
する構成であるためトランジスタの飽和による動作速度
の低下がない。
Furthermore, since the voltage detection circuit is simple, consisting only of transistors and diodes, and the transistor is turned on at the timing when the voltage of the resonant capacitor falls below a predetermined value, there is no reduction in operating speed due to saturation of the transistor.

さらにまた、共振コンデンサの電圧波形を比較的低電圧
のトランスの三次コイルから得るため、電圧検出回路の
高耐圧設計が不要である。
Furthermore, since the voltage waveform of the resonant capacitor is obtained from the relatively low voltage tertiary coil of the transformer, it is not necessary to design the voltage detection circuit to have a high withstand voltage.

(ト)発明の効果 以上述べたように本発明によれば、 (+1 スイッチング素子のオン・オフが電圧レベル、
電流レベルが低いタイミングで行われるため。
(G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, (+1) ON/OFF of the switching element is controlled by the voltage level;
This is done at a timing when the current level is low.

スイッチングノイズのレベルが低下する。Switching noise level is reduced.

このため、スナバ回路やビーズコアが不要となり、スイ
ッチング電源回路の小型化、低価格化が達成される。
Therefore, a snubber circuit and a bead core are not required, and the switching power supply circuit can be made smaller and lower in price.

(2)共振コンデンサの充電電荷レベルの極小点でスイ
ッチング素子がオンするため、共振コンデンサの充電エ
ネルギーが有効に二次側に伝達され。
(2) Since the switching element turns on at the minimum point of the charging charge level of the resonant capacitor, the charging energy of the resonant capacitor is effectively transmitted to the secondary side.

スイッチング素子内部で消費される充電エネルギーが低
下する。
The charging energy consumed inside the switching element is reduced.

(3)スイッチング素子のオン・オフが電圧レベル、電
流レベルが低いタイミングで行われ、且つ互いに時間的
位相関係がずれているため、電圧・電流積であられされ
るスイッチング素子内部損失が低下する。
(3) Since the switching element is turned on and off at a timing when the voltage level and current level are low, and the temporal phase relationship is shifted from each other, the internal loss of the switching element, which is calculated by the product of voltage and current, is reduced.

(4)共振コンデンサの電圧波形を比較的低電圧のトラ
ンスの三次コイルから得るため、電圧検出回路に低圧ダ
イオードを用いることができ高耐圧設計が不要である。
(4) Since the voltage waveform of the resonant capacitor is obtained from the relatively low-voltage tertiary coil of the transformer, a low-voltage diode can be used in the voltage detection circuit, eliminating the need for a high-voltage design.

従って、低圧ダイオードを使用できるために発生ノイズ
を著しく抑制することができる。
Therefore, since a low voltage diode can be used, the generated noise can be significantly suppressed.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は実施
例で使用される制御回路のブロック図、第3図(A)(
B)はそれぞれ従来例と本発明の実施例のスイッチング
素子の電圧・電流波形図、第4図(A)(B)はそれぞ
れ共振コンデンサの残留電圧を説明する図、共振コンデ
ンサの残留電圧と絶縁トランスの巻数比の関係を説明す
る図、第5図は従来例のブロック図。 (20)・・・制御回路、  (50)・・・トランス
、  (52)・・・圧力電圧検出回路、 SW・・ス
イッチング素子、CR15・・・共振コンデンサ、 P
C・・・ホトカプラRswN・・・電流検出抵抗。 土願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 百計 卓嗣外2名 第3 図(△) 第4図(Δ) 第4図(B)
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control circuit used in the embodiment, and FIG.
B) are voltage and current waveform diagrams of the switching elements of the conventional example and the embodiment of the present invention, respectively. Figures 4 (A) and 4 (B) are diagrams explaining the residual voltage of the resonant capacitor, and the residual voltage of the resonant capacitor and insulation. FIG. 5 is a block diagram of a conventional example. (20)...Control circuit, (50)...Transformer, (52)...Pressure voltage detection circuit, SW...Switching element, CR15...Resonance capacitor, P
C...Photocoupler RswN...Current detection resistor. Requester Sanyo Electric Co., Ltd. agent Patent attorney 100% Takuji and two others Figure 3 (△) Figure 4 (Δ) Figure 4 (B)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁トランスと、この絶縁トランスの一次コイル
電流を制御するスイッチング素子と、このスイッチング
素子を所定タイミングで駆動する制御回路と、前記スイ
ッチング素子の被制御電極間に接続した共振コンデンサ
と、前記絶縁トランスの三次コイルの電圧を検出して前
記共振コンデンサの電圧が所定値となるタイミングで前
記制御回路をトリガしてスイッチング素子をオンさせる
電圧検出回路とから構成される共振型スイッチング電源
回路。
(1) an isolation transformer, a switching element that controls the primary coil current of the isolation transformer, a control circuit that drives the switching element at a predetermined timing, a resonant capacitor connected between the controlled electrodes of the switching element; A resonant switching power supply circuit comprising a voltage detection circuit that detects a voltage of a tertiary coil of an isolation transformer and triggers the control circuit to turn on a switching element at a timing when the voltage of the resonant capacitor reaches a predetermined value.
(2)前記電圧検出回路により共振コンデンサの振動電
圧の極小点を検出したことを特徴とする請求項1記載の
共振型スイッチング電源回路。
(2) The resonant switching power supply circuit according to claim 1, wherein the voltage detection circuit detects a minimum point of the oscillating voltage of the resonant capacitor.
(3)二次側の出力回路に出力電圧検出回路を備え、こ
の出力により、前記電圧検出回路出力と独立に前記制御
回路を制御したことを特徴とする請求項1記載の共振型
スイッチング電源回路。
(3) The resonant switching power supply circuit according to claim 1, wherein the output circuit on the secondary side includes an output voltage detection circuit, and the control circuit is controlled by the output of the output voltage detection circuit independently of the output of the voltage detection circuit. .
(4)前記スイッチング素子としてパワーMOSFET
を使用したことを特徴とする請求項1記載の共振型スイ
ッチング電源回路。
(4) Power MOSFET as the switching element
2. The resonant switching power supply circuit according to claim 1, wherein the resonant switching power supply circuit uses:
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