JPH04506296A - スイッチング電源 - Google Patents

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】 スイッチング電源 本発明は、請求項１の上位概念に記載のスイッチング電源に関する。

この種のスイッチング電源において、トランスの１次巻線および／または２次巻 線に、コンデンサ、抵抗およびダイオードから成る回路網を接続することは公知 である（ドイツ連邦共和国特許第３７０５３９２号公報）。”スナバ（ｓｎｕｂ ｂｅｒ　）　”とも称せられるこの回路網は、トランスの巻線における側縁の勾 配および電圧ピークを制限するために用いられる。

この回路網の抵抗において著しい電力損失が生じることが判明している。この電 力損失は、電源により伝送される電力全体の５〜１０％のオーダーであって、こ れにより効率の低下、ならびに近傍に位置する構成素子の不所望な加熱が引き起 こされる。例えば３２ｋＨｚや６４ｋＨｚの、スイッチング電１の比較的高い動 作周波数への移行の際に、この電力損失は著しく大きくなる。

したがって本発明の課題は、電源の上記の作用を維持しつつ、この電力損失を低 減することにある。

この課題は請求項１に記載された本発明により解決特表千４−５０６２９６　（ ２） される。本発明の有利な実施例が請求項２以下に示されている。

本発明による回路の場合、コンデンサ、ダイオードおよび抵抗から成る前述の回 路網を１つのコンデンサで置き換えることができ、このコンデンサにおいては実 質的に電力損失が生じない。本発明は以下の認識および考察に基づいている。即 ち、スイッチングトランジスタが導通される時点において、このスイッチングト ランジスタにおける電圧が既にゼロであれば有利である。これが達成されれば、 回路網における前述の抵抗はもはや不要になり、この回路網をただ１つのコンデ ンサだけになるように縮小することができる。そしてこのことは、以下のような 驚くべき作用より達成される。即ち、ダイオードと並列に挿入接続されたスイッ チにより、充電コンデンサの充電終了後、この充電コンデンサからトランスの２ 次巻線へエネルギーが帰還伝送される。これによりスイッチングトランジスタに おける電圧は、当該電圧がトランジスタの導通時点において即ちコレクタ電流が 再び投入されたときに有利にはゼロであるように、修正される。充電コンデンサ からの、このようなエネルギーの意図的な帰還によりさらに以下の利点がもたら される。即ち、スイッチング電源の負荷が僅かであるときに、例えば無負荷であ るときに、充電コンデンサのための充電電流のゼロのオーダーへの制御を実質的 に改善することができる。

したがって無負荷の際の２次巻線側の過電圧が十分に回避される。これはスイッ チによって、充電コンデンサにおけるエネルギーの生じ得る過剰分をトランスへ 帰還させるためである。

図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、スイッチング電源の簡略化された回路図であり、第２図は、第１図の 作用を説明するための特性曲線であり、さらに第３図は、第１図による回路のさ らに別の実施例である。

第１図には、トランスＴＨの１次巻線１と、作動電圧と接続されたスイッチング トランジスタＴＩとを備えたスイッチング電源が示されている。２次巻線２は、 ダイオードＤ１を介して充電コンデンサＣ１と接続されており、このコンデンサ Ｃ１は、端子３に安定化された動作電圧＋Ｕ１を供給する。スイッチングトラン ジスタＴｌはプロセッサ４により、周波数が３０〜６０ｋＨｚのオーダーにある スイッチング電圧５によって制御される。このスイッチング電圧５は、スイッチ ングトランジスタＴＩの制御された投入接続期間により動作電圧Ｕｌが安定化さ れるように、パルス幅変調される。

ダイオードＤ１と並列に電界効果トランジスタＴ２が設けられており、このトラ ンジスタはプロセッサ４によりスイッチング電圧６によって制御される。トラン スＴＲにおける側縁の勾配ならびに電圧ピークを制限する目的で、コンデンサＣ ２だけがトランジスタＴ１と並列に設けられている。通常この個所に用いられて いる、コンデンサ、ダイオードならびに抵抗から成る回路網は、もはや必要とさ れない。

第２図を用いて動作を説明する。時点ｔ１においてトランジスタＴＩがスイッチ ング電圧５により遮断され、その結果、電流ｉ１はゼロへ低下する。これにより ２次巻線２に電圧が誘起され、この電圧により、ダイオードＤＩを介して充電コ ンデンサＣ１へ流れる充電電流ｉＤが流れる。この充電電流はほぼ直線的に低下 し、時点ｔ２において値ゼロに達する。この時点ｔ２においてトランジスタＴ２ が導通接続されて、電流ｉＴ２を発生させる。この電流はｉＤとは逆方向に、充 電コンデンサＣ１から２次巻線２へ流れる。これにより、時点ｔ２において充電 コンデンサＣＩに蓄積されていたエネルギーの一部がトランスＴｒへ帰還される 。Ｔ２は時点ｔ３において遮断される。この構成によってトランジスタＴ１にお ける電圧Ｕｃｅは、時点ｔ４においてトランジスタＴ１が新たに導通されるとき には当該電圧が第２図のようにゼロまで降下しているように、修正される。これ により、側縁の勾配および電圧ピークの所期の抑圧作用をそこなうことなく、コ ンデンサ、抵抗、ならびにダイオードから成る前述の回路網を１つのコンデンサ で置き換えることが可能になる。

第３図には、第１図による回路の変形が示されている。第３図の場合、コンデン サＣ２、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ２を有する前述の回路網が、トランジスタ Ｔｌと並列に設けられている。抵抗Ｒ２において生じる電力損失は、Ｒ２と並列 に接続された電界効果トランジスタＴ３により低減される。このトランジスタは 、Ｃ３からＣ４にわたる、トランスＴｒにおけるパルス側縁期間中、その都度プ ロセッサ４からのパルス７により導通制御され、これにより抵抗Ｒ２を短絡する 。ＴＩが遮断されている残りの時間中、Ｔ３は遮断されているので、この時間に おいて抵抗Ｒ２は、減衰させるというその役割を果たすことができる。したがっ て抵抗Ｒ２はそれ自体減衰のために効果的であるが、抵抗Ｒ２において生じる電 力損失は著しく減少される。

第３図による回路は、Ｃ２とＴｒからの漂遊インダクタンスとにより生じる発振 を、回路内において付加的に減衰すべき場合に、とりわけ有利である。

第１図または第２図による回路が、１つのダイオードＤ１、ならびに種々異なる 動作電圧を発生させるための１つの充電コンデンサＣ１をそれぞれ備えた複数個 の２次巻線２を有している場合、ただ１つの２次巻線に、トランジスタＴ２を備 えた第１図による構成を用いるだけで十分である。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９０００９１６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．１次巻線（１）、スイッチングトランジスタ（Ｔ１）および２次巻線（２） を備えており、該２次巻線は前記スイッチングトランジスタ（Ｔ１）の遮断期間 中に、ダイオード（Ｄ１）を介して充電コンデンサ（Ｃ１）へ流れる充電電流（ ｉＤ）を発生させるようにしたスイッチング電源において、前記ダイオード（Ｄ １）と並列にスイッチ（Ｔ２）が設けられており、該スイッチは、充電電流（ｉ Ｄ）の減衰後、該充電電流（ｉＤ）とは逆方向に電流（ｉＴ２）が充電コンデン サ（Ｃ１）から２次巻線（２）へ流れるように制御されることを特徴とするスイ ッチング電源。
2. ２．前記電源のトランス（Ｔｒ）の巻線（１）に、コンデンサ（Ｃ２）と、抵抗 （Ｒ２）およびダイオード（Ｄ２）から成る並列接続との直列接続体により構成 された回路網が接続されている請求項１記載の回路（第３図）。
3. ３．前記抵抗（Ｒ２）と並列にスイッチ（Ｔ３）が設けられており、該スイッチ （Ｔ３）は、１次巻線（１）における電圧（Ｕｃｅ）のパルス側縁期間中、制御 電圧（７）により導通制御されるようにした請求項２記載の回路。
4. ４．前記スイッチは電界効果トランジスタ（Ｔ２，Ｔ３）により構成されている 請求項１または３記載の回路。
5. ５．前記スイッチ（Ｔ２，Ｔ３）はプロセッサ（４）からのパルス（６，７）に より制御されるようにし、さらに該プロセッサは前記スイッチングトランジスタ （Ｔ１）も、発生される動作電圧（Ｕ１）が安定化されるように制御するように した請求項１または。 ３記載の回路。
6. ６．各々が１つのダイオードと１つの充電コンデンサとを備えた複数個の２次巻 線が設けられている場合には、１つの２次巻線だけに前記スイッチが設けられる ようにした請求項１記載の回路。