JPH05304775A - Power supply circuit - Google Patents

Power supply circuit

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JPH05304775A
JPH05304775A JP13431492A JP13431492A JPH05304775A JP H05304775 A JPH05304775 A JP H05304775A JP 13431492 A JP13431492 A JP 13431492A JP 13431492 A JP13431492 A JP 13431492A JP H05304775 A JPH05304775 A JP H05304775A
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JP
Japan
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circuit
voltage
switching
current
resonance
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JP13431492A
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Japanese (ja)
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Masao Noro
正夫 野呂
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Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a low-noise and high-efficiency power supply circuit using a switching inverter circuit. CONSTITUTION:The title circuit is constituted of a DC-DC converter 11, a switching inverter circuit 12, and an output circuit 13 for rectifying, smoothing, and then taking out the output. An inductance element Ls is connected in series to an output terminal or an input terminal in the converter 11, the switching inverter circuit 12 includes a switching element S12 and a timing control circuit 14 which turns it on or off, and then a voltage resonance circuit according to a capacitor Cp and a current resonance circuit according to a capacitor Cs are formed at the primary side of an output transformer T. The inductance element Ls of the converter 11 is also used as an inductance element for preventing interference which is normally used for the switching inverter circuit 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、共振型スイッチング
インバータ形式の電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonance type switching inverter type power supply circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の直流電源回路構成は、大型の電源
トランスを用い、その一次巻線に商用AC電源を接続
し、二次側出力を整流平滑するものが一般的であった。
これとは別にスイッチング電源と称される小型軽量の電
源があった。これには、トランジスタ,サイリスタ等の
スイッチング素子を用いたハーフブリッジ,フルブリッ
ジ,プッシュプル形式等のスイッチングインバータ電源
があった。しかし、従来のスイッチングインバータ形式
の電源は、動作電流,動作電圧共に方形波となるため、
スイッチングノイズが多かった。また基本的に高周波動
作となるために、整流ダイオードの回復時間やスイッチ
ングトランジスタのターンオフ時間での電力損失が大き
く、発熱が問題になっていた。近年、この様なスイッチ
ング電源において、共振を利用して電流または電圧波形
を正弦波に近付けることで、ノイズの低減と効率向上を
図ることが提案されている(例えば、特開昭64−43
062号公報、特開平1−91659号公報等)。
2. Description of the Related Art In the conventional DC power supply circuit configuration, a large power supply transformer is generally used, a commercial AC power supply is connected to its primary winding, and the secondary side output is rectified and smoothed.
In addition to this, there was a small and lightweight power supply called a switching power supply. There were switching inverter power supplies of half bridge, full bridge, push-pull type using switching elements such as transistors and thyristors. However, the conventional switching inverter type power supply has a square wave for both the operating current and the operating voltage.
There was a lot of switching noise. In addition, since it basically operates at a high frequency, power loss is large during the recovery time of the rectifying diode and the turn-off time of the switching transistor, which causes heat generation. In recent years, in such a switching power supply, it has been proposed to use resonance to bring a current or voltage waveform close to a sine wave to reduce noise and improve efficiency (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-43).
062, JP-A-1-91659, etc.).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来提案され
ている共振型スイッチング電源は、スイッチング素子の
オン,オフのタイミング設定が難しく、この設定が不十
分であると効率向上が図れない。また共振型といって
も、実際には電流または電圧波形の一方を共振によって
正弦波に近付けるものがほとんどであり、これらのスイ
ッチング回路から生じるノイズは電圧によるものと電流
によるものの双方があることを考慮すると、ノイズ低減
にも限界があった。また共振型スイッチング電源とスイ
ッチングコンバータとを組合わせることにより出力安定
化を図ることが考えられるが、通常これらの回路はそれ
ぞれに、共振用とか平滑用とか、さらには回路素子間の
相互干渉を防止する干渉防止(アイソレート)用とかの
インダクタンス素子やコンデンサ等の多くの受動素子を
含み、単純に組合わせた場合には構成が複雑になって、
小型化が困難になる。この発明は上記の点に鑑みなされ
たもので、極めて高効率かつ低ノイズで小型に構成する
ことを可能としたスイッチングインバータ形式の電源回
路を提供することを目的とする。
However, in the conventionally proposed resonance type switching power supply, it is difficult to set the ON / OFF timing of the switching element, and if this setting is insufficient, the efficiency cannot be improved. In addition, even if it is a resonance type, most of the current or voltage waveforms actually approach a sine wave due to resonance, and the noise generated from these switching circuits can be both due to voltage and due to current. Considering this, there was a limit to noise reduction. It is possible to stabilize the output by combining a resonance type switching power supply and a switching converter. Normally, these circuits prevent resonance, smoothing, and mutual interference between circuit elements. It contains many passive elements such as inductance elements and capacitors for interference prevention (isolation), and when simply combined, the configuration becomes complicated,
Miniaturization becomes difficult. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply circuit of a switching inverter type which can be miniaturized with extremely high efficiency and low noise.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電源回路
は、入力端子,出力端子の少なくとも一方にインダクタ
ンス素子が挿入されたDC−DCコンバータと、このコ
ンバータの出力端子に接続された、出力平滑用インダク
タンス素子を持つスイッチングインバータ回路と、この
スイッチングインバータ回路の出力にトランスを介して
結合されて交流出力を整流平滑して直流出力を取り出す
出力手段とを有し、スイッチングインバータ回路は、オ
ンオフ制御可能なスイッチング素子を含み、入力電圧を
スイッチングして交流に変換して出力するスイッチング
手段と、前記トランスの一次側に設けられ前記スイッチ
ング手段の出力端子に流れる電流に対して直列に形成さ
れる電流共振手段と、前記トランスの一次側に設けられ
前記スイッチング手段の出力端子に生じる電圧に対して
並列に形成される電圧共振手段と、前記スイッチング手
段のスイッチング素子を、その主電流が零の状態でオフ
駆動し、両端電圧が零の状態でオン駆動するタイミング
制御手段とを備え、かつ前記コンバータのインダクタン
ス素子が前記スイッチングインバータ回路の出力平滑用
インダクタンス素子を兼用していることを特徴とする。
A power supply circuit according to the present invention includes a DC-DC converter having an inductance element inserted in at least one of an input terminal and an output terminal, and an output smoothing connected to the output terminal of the converter. The switching inverter circuit has an inductance element for use, and an output means coupled to the output of the switching inverter circuit through a transformer to rectify and smooth the AC output to take out the DC output. Switching device including a switching element for converting an input voltage to convert into an alternating current and outputting the current, and a current resonance formed in series with a current provided at a primary side of the transformer and flowing to an output terminal of the switching device. Means and the switching provided on the primary side of the transformer The voltage resonance means formed in parallel with the voltage generated at the output terminal of the stage and the switching element of the switching means are turned off when the main current is zero, and are turned on when the voltage between both ends is zero. Timing converter means, and the inductance element of the converter also serves as the output smoothing inductance element of the switching inverter circuit.

【0005】[0005]

【作用】この発明によると、後段のスイッチングインバ
ータ回路では、電流共振と電圧共振を利用しており、電
流波形,電圧波形共に正弦波状になり、スイッチング素
子は電流零の状態でオフ駆動され、両端電圧が零の状態
でオン駆動される。これにより、スイッチング素子での
損失が極めて小さいものとなり、極めて高い効率が得ら
れる。また、スイッチングノイズが大きく低減され、高
調波等の不要輻射等が極めて小さいものとなる。また本
発明によると、前段のDC−DCコンバータのインダク
タンス素子が後段のスイッチングインバータ回路の共振
手段の前段との干渉防止用インダクタンス素子を兼用し
ている結果、構成が簡単になり小型のスイッチング電源
が得られる。
According to the present invention, in the switching inverter circuit in the subsequent stage, the current resonance and the voltage resonance are used, both the current waveform and the voltage waveform are sinusoidal, and the switching element is driven off in the state where the current is zero. It is driven on when the voltage is zero. As a result, the loss in the switching element becomes extremely small, and extremely high efficiency can be obtained. Also, switching noise is greatly reduced, and unnecessary radiation such as harmonics is extremely small. Further, according to the present invention, the inductance element of the DC-DC converter in the front stage also serves as the inductance element for preventing interference with the front stage of the resonance means of the switching inverter circuit in the rear stage, and as a result, the configuration is simplified and a small switching power supply is provided. can get.

【0006】[0006]

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。図1は、この発明の一実施例に係るスイッ
チング電源回路の概略構成である。図示のようにこの電
源回路は、前段にスイッチング素子S11を含むDC−D
Cコンバータ11があり、後段にこのコンバータ11の
出力を交流に変換する共振型スイッチングインバータ回
路12および、その出力を整流平滑して取り出す出力回
路13が設けられている。DC−DCコンバータ11
は、出力端子(または入力端子)に直列にインダクタン
ス素子Ls が入っているものとする。スイッチングイン
バータ回路12は、スイッチング素子S12とそのオン,
オフ制御を行うタイミング制御回路14を含み、出力ト
ランスTの一次側に、スイッチング素子S12と並列に設
けられたコンデンサCp による電圧共振回路、直列に設
けられたコンデンサCs による電流共振回路が形成され
ている。図の場合、電圧共振回路のインダクタンスに
は、トランスTの一次側自己インダクタンスが用いら
れ、電流共振回路のインダクタンスにはトランスTの漏
れインダクタンスが用いられている。ところで、このス
イッチングインバータ回路12は、図11に示したよう
に入力端子間に電流共振用コンデンサCs が直接的に露
見することになる。スイッチングインバータ回路12を
単独利用するならば、当然入力側にアイソレート手段、
例えば干渉防止のためのラインフィルタ等を別個設けな
ければ、使いものにならない。すなわちこの入力端子に
接続される前段回路の出力端子間に存在するインピーダ
ンス成分はすべてスイッチングインバータ回路12の電
流共振用コンデンサCs に並列加算され、共振条件が大
きく変化したり、或いは共振能力を失ってしまう恐れが
ある。しかし、前段に図1のようなDC−DCコンバー
タ11を配置することにより、同コンバータ11のイン
ダクタンス素子Ls は本来の平滑用インダクタンスの機
能だけでなく、後段の電流共振用コンデンサCs を他の
回路素子とアイソレートする、つまり干渉防止用インダ
クタンス素子としての機能をも発揮できることになるの
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this power supply circuit is a DC-D including a switching element S11 in the preceding stage.
A C converter 11 is provided, and a resonance type switching inverter circuit 12 for converting the output of the converter 11 into an alternating current and an output circuit 13 for rectifying and smoothing the output thereof are provided in the subsequent stage. DC-DC converter 11
Is assumed to have an inductance element Ls in series with the output terminal (or input terminal). The switching inverter circuit 12 includes a switching element S12 and its ON,
A timing control circuit 14 for performing off control is included, and a voltage resonance circuit formed by a capacitor Cp provided in parallel with the switching element S12 and a current resonance circuit formed by a capacitor Cs provided in series are formed on the primary side of the output transformer T. There is. In the figure, the primary self-inductance of the transformer T is used as the inductance of the voltage resonance circuit, and the leakage inductance of the transformer T is used as the inductance of the current resonance circuit. By the way, in the switching inverter circuit 12, as shown in FIG. 11, the current resonance capacitor Cs is directly exposed between the input terminals. If the switching inverter circuit 12 is solely used, the isolation means is naturally provided on the input side.
For example, it is useless unless a line filter or the like for preventing interference is provided separately. That is, all the impedance components existing between the output terminals of the preceding circuit connected to this input terminal are added in parallel to the current resonance capacitor Cs of the switching inverter circuit 12, and the resonance condition changes greatly or the resonance ability is lost. There is a risk that However, by arranging the DC-DC converter 11 as shown in FIG. 1 in the front stage, the inductance element Ls of the converter 11 has not only the function of the original smoothing inductance, but also the current resonance capacitor Cs in the rear stage as the other circuit. This means that it can be isolated from the element, that is, it can also function as an inductance element for interference prevention.

【0007】図2は、図1を具体化した実施例の電源回
路構成である。電流連続モードDC−DCコンバータ2
1は、スイッチング素子としてのNPNトランジスタQ
1 とダイオードD1 の直列回路に対して並列にコンデン
サC1 が接続された基本回路を有する。その入力端子N
1 には第1のインダクタンス素子L1 が挿入され、また
ダイオードD1 とコンデンサC1 の接続ノードと基準端
子N2 との間に第2のインダクタンス素子L2 が挿入さ
れている。この実施例では、第1,第2のインダクタン
ス素子L1 ,L2 は一つのコアに巻かれて、一体化され
ている。第1の起動回路22は、コンバータ21に入力
直流電圧(例えば商用AC電源を整流回路で整流して得
られるもの)が供給された時にそのスイッチング素子で
あるトランジスタQ1 を起動するための回路である。第
1の起動回路22は、コレクタが入力端子N1 に接続さ
れ、エミッタがダイオードD2 を介してコンバータ21
のトランジスタQ1 のベースに接続されたNPNトラン
ジスタQ2 と、これにバイアスを与えるツェナーダイオ
ードZD1 および抵抗R1 により構成されている。
FIG. 2 shows a power supply circuit configuration of an embodiment embodying FIG. Current continuous mode DC-DC converter 2
1 is an NPN transistor Q as a switching element
It has a basic circuit in which a capacitor C1 is connected in parallel to a series circuit of 1 and a diode D1. Its input terminal N
A first inductance element L1 is inserted in 1 and a second inductance element L2 is inserted between the connection node of the diode D1 and the capacitor C1 and the reference terminal N2. In this embodiment, the first and second inductance elements L1 and L2 are wound around one core and integrated. The first starting circuit 22 is a circuit for starting the transistor Q1 which is the switching element when an input DC voltage (for example, obtained by rectifying a commercial AC power source by a rectifying circuit) is supplied to the converter 21. .. The first starter circuit 22 has a collector connected to the input terminal N1 and an emitter connected to the converter 21 via the diode D2.
Is formed of an NPN transistor Q2 connected to the base of the transistor Q1, a Zener diode ZD1 for biasing the same, and a resistor R1.

【0008】DC−DCコンバータ21の出力端子N3
には、その出力電圧を入力とする電流電圧共振型スイッ
チングインバータ回路24が接続されている。このスイ
ッチングインバータ回路24は、スイッチング素子とし
てのNPNトランジスタQ6、このトランジスタQ6 の
ベースと端子N3 の間に接続された抵抗R8 からなる第
2の起動回路26、トランジスタQ6 のオン,オフのタ
イミングを制御するインダクタンス素子L3 とコンデン
サC7 からなるタイミング制御回路27等を有する。ま
た、端子N3 と基準端子N2 間に設けられたコンデンサ
C4 と出力トランスTの漏れインダクタンスが、インバ
ータの出力電流に対して直列に入る電流共振回路(直列
共振回路)を構成し、トランジスタQ6 のコレクタ・エ
ミッタ間に接続されたコンデンサC4 とトランスTの一
次巻線タップP1 の自己インダクタンスがインバータの
出力電圧に対して並列にはいる電圧共振回路(並列共振
回路)を構成している。すなわちトランスTは、等価的
に図3に示すように、理想トランスと漏れインダクタン
スおよび自己インダクタンスにより表され、この漏れイ
ンダクタンスと自己インダクタンスがそれぞれ、電流共
振回路,電圧共振回路に利用されている。トランジスタ
Q6 のベース・エミッタ間に設けられたコンデンサC6
,ダイオードD7 はそれぞれ、タイミング調整用,過
電圧保護用である。出力トランスTの一次巻線には追加
タップP4 が設けられて、これと基準端子N2 との間に
クランプ用ダイオードD6 が接続されている。
Output terminal N3 of the DC-DC converter 21
A current-voltage resonance type switching inverter circuit 24 that receives the output voltage thereof is connected to the. This switching inverter circuit 24 controls the ON / OFF timing of a second starting circuit 26 consisting of an NPN transistor Q6 as a switching element, a resistor R8 connected between the base of the transistor Q6 and a terminal N3, and the transistor Q6. It has a timing control circuit 27 and the like composed of an inductive element L3 and a capacitor C7. In addition, the capacitor C4 provided between the terminal N3 and the reference terminal N2 and the leakage inductance of the output transformer T form a current resonance circuit (series resonance circuit) that enters in series with the output current of the inverter, and the collector of the transistor Q6. The capacitor C4 connected between the emitters and the self-inductance of the primary winding tap P1 of the transformer T form a voltage resonance circuit (parallel resonance circuit) that is in parallel with the output voltage of the inverter. That is, the transformer T is equivalently represented by an ideal transformer and a leakage inductance and a self-inductance as shown in FIG. 3, and the leakage inductance and the self-inductance are used in a current resonance circuit and a voltage resonance circuit, respectively. A capacitor C6 provided between the base and emitter of the transistor Q6
, And diode D7 are for timing adjustment and overvoltage protection, respectively. An additional tap P4 is provided on the primary winding of the output transformer T, and a clamping diode D6 is connected between this and the reference terminal N2.

【0009】DC−DCコンバータ21の出力端子N3
にはまた、そのスイッチング素子であるNPNトランジ
スタQ1 のオン,オフの時間制御を行うパルス幅変調
(PWM)回路23が設けられている。PWM回路23
は、NPNトランジスタQ3 ,Q4 、抵抗R2 ,R3 ,
R4 、ダイオードD4 等からなる駆動回路部を基本とす
る。この駆動回路部は、トランスTのタップP3 部分か
ら取り出された交流電圧をダイオードD5 で整流し、コ
ンデンサN4 で平滑した端子N4 の直流電圧と、同じく
一次巻線タップP3 から取り出された電圧を抵抗R7 と
コンデンサC3 からなる積分回路で積分して得られる、
端子N5 の三角波電圧により制御されるようになってい
る。端子N4 の電圧は、抵抗R2 およびダイオードD3
を介してコンバータ21のスイッチング・トランジスタ
Q1 のコレクタに供給され、抵抗R2 およびコンデンサ
D4 を介してスイッチング・トランジスタQ1 のベース
に供給されるが、これらのダイオードD3 ,D4 はコン
バータ21のスイッチング・トランジスタQ1 を常に非
飽和の領域で動作させるために設けられている。PWM
回路23にはまた、その駆動回路部のトランジスタQ4
を端子N3 の電圧に応じて制御するため、NPNトラン
ジスタQ5 、ツェナーダイオードZD2、抵抗R5 ,R6
からなる制御回路部が設けられている。
Output terminal N3 of the DC-DC converter 21
Further, there is provided a pulse width modulation (PWM) circuit 23 for controlling the ON / OFF time of the NPN transistor Q1 which is the switching element. PWM circuit 23
Are NPN transistors Q3, Q4, resistors R2, R3,
It is based on a drive circuit section consisting of R4, diode D4 and the like. This drive circuit section rectifies the AC voltage extracted from the tap P3 portion of the transformer T by the diode D5 and smoothes the DC voltage of the terminal N4 smoothed by the capacitor N4 and the voltage similarly extracted from the primary winding tap P3. Obtained by integrating with an integrating circuit consisting of R7 and capacitor C3,
It is controlled by the triangular wave voltage at the terminal N5. The voltage at terminal N4 is the resistance R2 and diode D3.
Is supplied to the collector of the switching transistor Q1 of the converter 21 via the resistor R2 and the capacitor D4 to the base of the switching transistor Q1. These diodes D3 and D4 are connected to the switching transistor Q1 of the converter 21. Are provided to always operate in the unsaturated region. PWM
The circuit 23 also includes a transistor Q4 in its drive circuit section.
Is controlled according to the voltage of the terminal N3, the NPN transistor Q5, the Zener diode ZD2, the resistors R5 and R6
Is provided.

【0010】スイッチングインバータ回路24の出力
は、出力トランスTを介して出力回路25に結合されて
いる。出力トランスTはこの実施例の場合、一次巻線の
巻数n1 と二次巻線の巻数n2 とが、n1 >n2 であ
る。すなわち一次側が高電圧,小電流、二次側が低電
圧,大電流となっている。出力回路はこの実施例では、
整流ダイオードD8 、平滑用コンデンサCOUT の他、そ
の出力電圧が過大になったことをチェックして帰還制御
するためのツェナーダイオードZD3 とフォトカプラP
Hを有する。フォトカプラPHの発光部は二つの出力端
子間にツェナーダイオードZD3 と直列接続され、受光
トランジスタ部はPWM回路23のトランジスタQ5 の
エミッタと基準端子N2 間に、ツェナーダイオードZD
2 を短絡するように接続されている。これにより、二次
側の出力電圧がある値以上に大きくなった時に、これを
下げるべくPWM回路23に帰還がかけられる。
The output of the switching inverter circuit 24 is coupled to the output circuit 25 via the output transformer T. In the output transformer T of this embodiment, the number of turns n1 of the primary winding and the number of turns n2 of the secondary winding are n1> n2. That is, the primary side has high voltage and small current, and the secondary side has low voltage and large current. In this embodiment, the output circuit is
In addition to the rectifier diode D8 and the smoothing capacitor COUT, a Zener diode ZD3 and a photocoupler P for checking the output voltage of the capacitor for feedback control
Has H. The light emitting portion of the photocoupler PH is connected in series with the Zener diode ZD3 between two output terminals, and the light receiving transistor portion is provided between the emitter of the transistor Q5 of the PWM circuit 23 and the reference terminal N2.
2 shorted together. As a result, when the output voltage on the secondary side exceeds a certain value, feedback is applied to the PWM circuit 23 in order to lower it.

【0011】スイッチングインバータ回路24の入力端
子間に電流共振用コンデンサC4 が直接的に露見してい
る。入力側に如何なる回路が接続された場合でもこの電
流共振用コンデンサC4 に対して他の回路が干渉しない
ようにするためのアイソレート手段が必要である。この
実施例では、前段のDC−DCコンバータ21を構成す
る第1のインダクタンス素子L1 がこのスイッチングイ
ンバータ回路24の電流共振手段への干渉防止用インダ
クタンス素子を兼ねている。つまりこのインダクタンス
素子は、電流共振用コンデンサC4 で決まる共振周波数
の領域では十分大きなインピーダンスとなって、電流共
振用コンデンサC4 が前段の他のインピーダンス成分と
実質的に結合することを防止する。このインダクタンス
素子の兼用は、この実施例のスイッチングインバータ回
路24の共振回路がトランスTの一次側に設けられてい
ること、およびリップル除去という目的で設けられたD
C−DCコンバータ21のインダクタンス素子L1 の値
がスイッチングインバータ24の共振周波数において同
共振手段から他を分離できる程度の大きさのインピーダ
ンスを呈するのに適当なものであること、により可能と
なっている。
The current resonance capacitor C4 is directly exposed between the input terminals of the switching inverter circuit 24. Whatever circuit is connected to the input side, it is necessary to provide an isolation means for preventing other circuits from interfering with the current resonance capacitor C4. In this embodiment, the first inductance element L1 forming the preceding DC-DC converter 21 also serves as an inductance element for preventing interference with the current resonance means of the switching inverter circuit 24. That is, this inductance element has a sufficiently large impedance in the resonance frequency region determined by the current resonance capacitor C4, and prevents the current resonance capacitor C4 from being substantially coupled to other impedance components in the preceding stage. This inductance element is also used for the purpose that the resonance circuit of the switching inverter circuit 24 of this embodiment is provided on the primary side of the transformer T and that D is provided for the purpose of ripple removal.
This is possible because the value of the inductance element L1 of the C-DC converter 21 is suitable for presenting an impedance at the resonance frequency of the switching inverter 24 that is large enough to separate the other from the resonance means. ..

【0012】次に図2の実施例の電源回路について、そ
の概略動作を説明する。端子N1 ,N2 間に入力電圧が
与えられると、まず第1の起動回路22が働いて、DC
−DCコンバータ21が起動される。すなわち入力電圧
が与えられると、抵抗R1 ,ツェナーダイオードZD1
により決まるバイアスで第1の起動回路22のトランジ
スタQ2 がオンし、ダイオードD2 で決定される電圧が
コンバータ21のトランジスタQ1 のベースに与えられ
る。これにより、コンバータ21の出力端子N2 が電位
上昇する。この出力端子N2 の電圧がある値になると、
第2の起動回路26、すなわちスイッチングインバータ
回路内の抵抗R8 により、トランジスタQ6 にベースバ
イアスが与えられて、トランスのタップP3 により発振
が開始される。発振周波数波はタイミング制御回路27
を構成するインダクタンス素子L3 とコンデンサC7 の
時定数により決定される。またこの時、電圧共振および
電流共振が成立するように、トランスTのインダクタン
スとコンデンサC4 ,C5 の値が最適設定されている。
この電圧電流共振を利用したスイッチングインバータ回
路24の詳細な動作は後に説明する。
Next, a schematic operation of the power supply circuit of the embodiment shown in FIG. 2 will be described. When an input voltage is applied between the terminals N1 and N2, the first start-up circuit 22 first operates and DC
-The DC converter 21 is started. That is, when the input voltage is applied, the resistance R1 and the Zener diode ZD1
The transistor Q2 of the first start-up circuit 22 is turned on by the bias determined by, and the voltage determined by the diode D2 is applied to the base of the transistor Q1 of the converter 21. As a result, the potential of the output terminal N2 of the converter 21 rises. When the voltage of this output terminal N2 reaches a certain value,
A base bias is applied to the transistor Q6 by the resistor R8 in the second starting circuit 26, that is, the switching inverter circuit, and oscillation is started by the tap P3 of the transformer. The oscillation frequency wave is generated by the timing control circuit 27.
Is determined by the time constants of the inductance element L3 and the capacitor C7 that form At this time, the inductance of the transformer T and the values of the capacitors C4 and C5 are optimally set so that the voltage resonance and the current resonance are established.
Detailed operation of the switching inverter circuit 24 utilizing this voltage-current resonance will be described later.

【0013】トランジスタQ6 のオン,オフ動作が始ま
ると、トランスのタップP3 に得られる電圧が、ダイオ
ードD5 で整流され、コンデンサC2 で平滑される。す
なわち端子N4 の電圧がPWM回路23の電源電圧とし
て与えられる。またタップP3 の電圧は、抵抗R7 とコ
ンデンサC3 からなる積分回路により三角波に変換さ
れ、その端子N5 の電圧がトランジスタQ4 のベースに
与えられる。トランジスタQ4 のベースには、端子N4
から抵抗R4 を介してベースバイアスが与えられ、トラ
ンジスタQ5 がオフしている時はトランジスタQ4 が常
時オンになるように、抵抗R4 ,R7 の値が設定されて
いる。そしてトランジスタQ4 がオンすると、トランジ
スタQ3 がオフになり、コンバータ21のトランジスタ
Q1 がオンするようになっている。コンバータ21の出
力端子N3 が規定電圧に達すると、抵抗R5 ,R6 、ツ
ェナーダイオードZD2 によりトランジスタQ5 がオン
し、これはトランジスタQ4 のベース電位を引き下げる
方向に働く。したがって端子N5 とN3 との間の電位関
係で、コンバータ21のトランジスタQ1 のオン期間を
制御するPWM変調が行われ、端子N3 の電位安定化が
図られる。
When the on / off operation of the transistor Q6 starts, the voltage obtained at the tap P3 of the transformer is rectified by the diode D5 and smoothed by the capacitor C2. That is, the voltage of the terminal N4 is given as the power supply voltage of the PWM circuit 23. The voltage of the tap P3 is converted into a triangular wave by the integrating circuit composed of the resistor R7 and the capacitor C3, and the voltage of the terminal N5 is given to the base of the transistor Q4. The base of the transistor Q4 has a terminal N4
A base bias is applied from the resistor R4 to the resistor R4, and the values of the resistors R4 and R7 are set so that the transistor Q4 is always on when the transistor Q5 is off. When the transistor Q4 turns on, the transistor Q3 turns off and the transistor Q1 of the converter 21 turns on. When the output terminal N3 of the converter 21 reaches a specified voltage, the resistors R5, R6 and the Zener diode ZD2 turn on the transistor Q5, which works to lower the base potential of the transistor Q4. Therefore, the PWM modulation for controlling the ON period of the transistor Q1 of the converter 21 is performed according to the potential relationship between the terminals N5 and N3, and the potential of the terminal N3 is stabilized.

【0014】PWM動作に入ってコンバータ21の出力
端子N3 の電圧が安定化された後は、第1の起動回路2
2は機能すべきではないので、自動的にその機能を停止
する。すなわち実施例の場合、トランジスタQ2 のベー
スバイアスを決定するツェナーダイオードZD1 の定電
圧VD が、コンバータ21の出力端子N3 の安定化電圧
より低くなるように選ばれており、これにより安定動作
に入ると第1の起動回路22が回路動作に関与しなくな
る。
After the PWM operation is started and the voltage of the output terminal N3 of the converter 21 is stabilized, the first starting circuit 2
2 should not work, so it will automatically stop working. That is, in the case of the embodiment, the constant voltage VD of the Zener diode ZD1 which determines the base bias of the transistor Q2 is selected so as to be lower than the stabilizing voltage of the output terminal N3 of the converter 21, and when the stable operation starts. The first starting circuit 22 does not participate in the circuit operation.

【0015】スイッチングインバータ回路24の出力
は、トランスTにより出力回路25に結合され、整流,
平滑されて出力される。この二次側出力電圧がある値以
上になると、ツェナーダイオードZD3 がオンしてフォ
トカプラPHが働き、PWM回路23にフィードバック
がかけられる。すなわちフォトカプラの受光トランジス
タが、PWM回路のトランジスタQ5 のエミッタに挿入
されたツェナーダイオードZD2 に並列に入っており、
これがオンするとトランジスタQ5 が順バイアスされ
る。トランジスタQ5 がオンすると、トランジスタQ4
はベース電位が引き下げられてオフし、トランジスタQ
3 がオンになって、コンバータ21のトランジスタQ1
がオフ駆動される。このようなフィードバックによるP
WM制御によって、コンバータ21の出力端子N3 の電
圧が下方修正されることになる。なおこの時、ツェナー
ダイオードZD2 の定電圧は、最終的に動作している端
子N3 の電圧より低い値に選ばれる。
The output of the switching inverter circuit 24 is coupled to the output circuit 25 by a transformer T, and rectified,
The output is smoothed. When the secondary side output voltage exceeds a certain value, the Zener diode ZD3 is turned on, the photocoupler PH is activated, and the PWM circuit 23 is fed back. That is, the light receiving transistor of the photocoupler is in parallel with the Zener diode ZD2 inserted in the emitter of the transistor Q5 of the PWM circuit,
When it turns on, transistor Q5 is forward biased. When the transistor Q5 turns on, the transistor Q4
Is turned off when the base potential is lowered, and the transistor Q
3 is turned on and the transistor Q1 of converter 21
Is driven off. P by such feedback
The voltage at the output terminal N3 of the converter 21 is adjusted downward by the WM control. At this time, the constant voltage of the Zener diode ZD2 is selected to be lower than the voltage of the terminal N3 which is finally operating.

【0016】次に、図2の実施例の各部の構成と動作を
詳しく説明する。図2の実施例で用いられている電流連
続モードのコンバータ21は、これを4端子回路で分か
りやすく示せば、図4(a) のように表される。すなわち
コンバータ回路本体の入力端子に直列に第1のインダク
タンス素子L1 が挿入され、また基準端子との間に第2
のインダクタンス素子L2 が挿入されたものである。そ
のコンバータ回路本体の部分を具体的に示したのが、図
4(b) 〜(d) である。図4(b) は、コンデンサC1 とダ
イオードD1 の直列回路にスイッチング素子S1 が並列
接続されたものであり、これが図2の実施例に示したも
のである。図4(c) は、スイッチング素子S1 とコンデ
ンサC1 の直列回路にダイオードD1 を並列接続したも
の、図4(d) は、スイッチング素子S1 とダイオードD
1 の直列回路にコンデンサC1 を並列接続したものであ
り、これらも回路機能的には図4(b) と等価であり、図
2の実施例の回路をこれらで置換することができる。図
5(a) 〜(d) は、図4(a) 〜(d) の第1のインダクタン
ス素子L1 を出力端子側に持ってきたものである。これ
らも回路機能的には図4のものと等価であり、図2の実
施例の回路をこれらで置換することができる。
Next, the configuration and operation of each part of the embodiment shown in FIG. 2 will be described in detail. The continuous current mode converter 21 used in the embodiment of FIG. 2 is represented as shown in FIG. That is, the first inductance element L1 is inserted in series to the input terminal of the converter circuit body, and the second inductance element L1 is connected to the reference terminal.
Inductance element L2 is inserted. The part of the converter circuit body is specifically shown in FIGS. 4 (b) to 4 (d). FIG. 4B shows a switching circuit S1 connected in parallel to a series circuit of a capacitor C1 and a diode D1, which is shown in the embodiment of FIG. FIG. 4 (c) shows a diode D1 connected in parallel with a series circuit of a switching element S1 and a capacitor C1, and FIG. 4 (d) shows a switching element S1 and a diode D1.
The capacitor C1 is connected in parallel to the series circuit of 1, and these are also functionally equivalent to FIG. 4 (b), and the circuit of the embodiment of FIG. 2 can be replaced with these. 5 (a) to 5 (d) show that the first inductance element L1 of FIGS. 4 (a) to 4 (d) is brought to the output terminal side. These are also functionally equivalent to those of FIG. 4, and the circuit of the embodiment of FIG. 2 can be replaced with these.

【0017】この様な電流連続モードのDC−DCコン
バータの動作を、図2の実施例の回路、すなわち図4
(b) の回路構成を例にとって、図6を参照しながら次に
説明する。図6は、図4(b) の回路各部の電圧,電流波
形である。コンデンサC1 のインピーダンスはスイッチ
ング周波数において十分小さいものとする。この条件の
下で、スイッチング素子S1 をオン,オフ制御すると、
スイッチング素子S1 がオンのときはスイッチング素子
S1 を通して、またスイッチング素子S1 がオフのとき
はダイオードD1 を通して、出力電流IOUT が交互に得
られる。この時ダイオードD1 に流れる電流は、第2の
インダクタンス素子L2 とコンデンサC1 から供給され
るが、直流的には第2のインダクタンス素子L2 からし
か供給されないので、出力電流IOUT の値は第2のイン
ダクタンス素子L2 の電流IL2 となる。
The operation of the DC-DC converter in the continuous current mode as described above will be described with reference to the circuit of the embodiment of FIG.
The circuit configuration of (b) will be described below with reference to FIG. FIG. 6 shows voltage and current waveforms at various parts of the circuit of FIG. 4 (b). The impedance of the capacitor C1 is sufficiently small at the switching frequency. Under this condition, when switching element S1 is turned on and off,
Output current IOUT is obtained alternately through switching element S1 when switching element S1 is on, and through diode D1 when switching element S1 is off. At this time, the current flowing through the diode D1 is supplied from the second inductance element L2 and the capacitor C1. However, in terms of direct current, the current is supplied only from the second inductance element L2. Therefore, the value of the output current IOUT is the second inductance value. It becomes the current IL2 of the element L2.

【0018】スイッチング素子S1 がオンしたとき、第
1のインダクタンス素子L1 に流れる電流IL1(入力電
流IINに等しい)は、出力側に流れるが、この時ダイオ
ードD1 は逆バイアスでオフ状態であり、第2のインダ
クタンス素子L2 に流れる電流IL2も、コンデンサC1
およびスイッチンク素子Sを通って出力側に流れる。し
たがって出力電流IOUT は、 IOUT =IL1+IL2 となる。一方、スイッチング素子S1 がオフになると、
ダイオードD1 がオンして第2のインダクタンス素子L
2 に流れる電流IL2がダイオードD2 を通って出力側に
流れる。この時第1のインダクタンス素子L1 を流れる
電流IL1は、スイッチング素子S1 がオフであるのでコ
ンデンサC1 ,ダイオードD1 を通ってやはり出力側に
流れる。したがってこの時も出力電流はIOUT IOUT =IL1+IL2 となる。
When the switching element S1 is turned on, the current IL1 (equal to the input current IIN) flowing in the first inductance element L1 flows to the output side, but at this time, the diode D1 is in the reverse biased off state, and The current IL2 flowing through the second inductance element L2 is also the capacitor C1.
And through the switching element S to the output side. Therefore, the output current IOUT becomes IOUT = IL1 + IL2. On the other hand, when the switching element S1 is turned off,
The diode D1 turns on and the second inductance element L
The current IL2 flowing through 2 flows through the diode D2 to the output side. At this time, the current IL1 flowing through the first inductance element L1 also flows to the output side through the capacitor C1 and the diode D1 since the switching element S1 is off. Therefore, also at this time, the output current is IOUT IOUT = IL1 + IL2.

【0019】このようにして、このDC−DCコンバー
タは、出力電流IOUT が連続モードとなる。またコンデ
ンサC1 の電流IC1は交番し、その両端電圧はほぼ入力
電圧VINに等しくなる。またこの回路は、スイッチング
素子S1 ,ダイオードD1 の両端電圧が最大で入力電圧
VINであり、またその電流は出力電流IOUT に等しい。
これは、従来のBUCK型コンバータと同じである。デ
ューティも100%まで使用できるため、BUCK型の
長所を全て備えている。
In this way, the output current IOUT of the DC-DC converter is in the continuous mode. Further, the current IC1 of the capacitor C1 alternates, and the voltage across it becomes almost equal to the input voltage VIN. In this circuit, the maximum voltage across switching element S1 and diode D1 is input voltage VIN, and the current is equal to output current IOUT.
This is the same as the conventional BUCK type converter. Since the duty can be used up to 100%, it has all the advantages of the BUCK type.

【0020】一方、図4(b) の回路構成では、第1のイ
ンダクタンス素子L1 と第2のインダクタンス素子L2
の両端電圧は常に等しくなる。その様子を図7に示す。
図7は、一例として、10V,1Aを5V,2Aに変換
する場合を示しているが、第1のインダクタンス素子L
1 と第2のインダクタンス素子L2 の両端電圧V1 ,V
2 は図示のように振動する。したがってこれらのインダ
クタンス素子L1 ,L2 を一つのコアに巻いて一体化す
ることができるのであって、図2ではその場合の構成を
示している。図4(b) の他に、図5(b) の構成を用いた
場合にも、同様の理由で第1,第2のインダクタンス素
子L1 ,L2 をコア共有とすることができる。
On the other hand, in the circuit configuration of FIG. 4B, the first inductance element L1 and the second inductance element L2
The voltage across both ends is always the same. The situation is shown in FIG.
FIG. 7 shows the case where 10V, 1A is converted to 5V, 2A as an example.
1 and the voltage V1, V across the second inductance element L2
2 vibrates as shown. Therefore, these inductance elements L1 and L2 can be wound around one core to be integrated, and FIG. 2 shows the configuration in that case. 5 (b), the first and second inductance elements L1 and L2 can be shared by the core for the same reason.

【0021】次に、図2のスイッチングインバータ回路
24の動作を、図8を参照しながら詳しく説明する。前
述のようにコンバータ21が起動されて端子N3 に電圧
が得られると、第2の起動回路26によってスイッチン
グインバータ回路24が動作開始して、得られた出力電
圧を交流に変換する。トランジスタQ6 がオンすると、
これに電流が流れるが、この時コンデンサC4 とトラン
スTの漏れインダクタンスによる直列共振回路が働い
て、図8に示すような正弦波の振動電流となる。そして
トランジスタQ6 の主電流がほぼ零の点で、このトラン
ジスタQ6 がオフ駆動される。トランジスタQ6 がオフ
になると、コンデンサC5 とトランスTのタップP1 の
自己インダクタンスによる並列共振回路が働いて、トラ
ンジスタQ6 の端子電圧は図8に示すように正弦波状に
振動する。そしてトランジスタQ6はその両端電圧がほ
ぼ零の点でオフ駆動される。
Next, the operation of the switching inverter circuit 24 shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG. When the converter 21 is activated and a voltage is obtained at the terminal N3 as described above, the switching circuit 24 is activated by the second activation circuit 26 to convert the obtained output voltage into an alternating current. When the transistor Q6 turns on,
A current flows through this, but at this time, a series resonance circuit due to the leakage inductance of the capacitor C4 and the transformer T operates to generate a sinusoidal oscillating current as shown in FIG. Then, when the main current of the transistor Q6 is almost zero, the transistor Q6 is driven off. When the transistor Q6 is turned off, a parallel resonance circuit due to the self-inductance of the capacitor C5 and the tap P1 of the transformer T operates, and the terminal voltage of the transistor Q6 oscillates in a sine wave shape as shown in FIG. Then, the transistor Q6 is driven off when the voltage across the transistor Q6 is substantially zero.

【0022】この様にトランジスタQ6 の電流がほぼ零
の点でオフ駆動され、両端電圧がほぼ零の点でオン駆動
されるように、直列共振回路(電流共振回路)と並列共
振回路(電圧共振回路)、およびタイミング制御回路2
7のそれぞれの時定数が設定されている。この結果この
スイッチングインバータ回路24では、電流波形,電圧
波形共に正弦波となり、高調波のない交流出力が得られ
ることになる。また、トランジスタQ6 のベース電流が
LC共振によってコレクタの共振電流波形と相似になっ
ており、これにより高効率が実現されている。トランジ
スタQ6 のベース・エミッタ間に設けられたコンデンサ
C6 は、トランジスタQ6 のターンオフ時にベース電圧
を負にして、ターンオフ電流を確保しており、高速ター
ンオフを可能としている。
In this way, the series resonance circuit (current resonance circuit) and the parallel resonance circuit (voltage resonance circuit) are driven off so that the current of the transistor Q6 is off when the current is substantially zero and on when the voltage across the transistor Q6 is almost zero. Circuit) and timing control circuit 2
Each time constant of 7 is set. As a result, in the switching inverter circuit 24, both the current waveform and the voltage waveform are sinusoidal, and an AC output without harmonics can be obtained. The base current of the transistor Q6 is similar to the collector resonance current waveform due to LC resonance, and high efficiency is realized. The capacitor C6 provided between the base and the emitter of the transistor Q6 makes the base voltage negative at the time of turning off the transistor Q6 to secure a turn-off current and enables high-speed turn-off.

【0023】以上のようにしてこの実施例によれば、前
段のDC−DCコンバータ21は電流連続モードとなっ
ており、ノイズが少ない。後段のスイッチングインバー
タ回路24も電流電圧共振によって零電圧,零電流でオ
ン,オフされるため、ノイズが低減されている。したが
って、全体として極めて低ノイズのスイッチング電源が
得られることになる。また、スイッチングインバータ回
路24では、スイッチング素子であるトランジスタQ6
が零電圧,零電流でオン,オフされる結果、損失が少な
く、発熱の小さい高効率電源となる。
As described above, according to this embodiment, the DC-DC converter 21 in the preceding stage is in the continuous current mode, and the noise is small. Since the switching inverter circuit 24 in the latter stage is also turned on and off at zero voltage and zero current due to current-voltage resonance, noise is reduced. Therefore, a switching power supply with extremely low noise can be obtained as a whole. Further, in the switching inverter circuit 24, the transistor Q6 which is a switching element is used.
Is turned on and off at zero voltage and zero current, resulting in a highly efficient power source with little loss and little heat generation.

【0024】またこの実施例では、スイッチングインバ
ータ回路24は、トランスTの一次側に電圧共振回路,
電流共振回路を構成している。一般に小型のスイッチン
グ電源は、この実施例でもそうであるように、一次側が
高電圧,小電流で、二次側は低電圧,大電流というもの
が多い。この場合、二次側でトランスの漏れインダクタ
ンスを利用して電流共振回路を構成すると、コンデンサ
の容量値が大きいものとなる。何故なら、巻数比によっ
て、二次側から見た漏れインダクタンスは一次側から見
たそれより小さいからである。しかもこれは巻数比の二
乗で影響してくるため、トランス二次側漏れインダクタ
ンスを利用すると電流共振用コンデンサC4 の容量値は
例えば10μF程度にも大きくなってしまう。この種電
流共振用コンデンサとしては、リップル電流特性とか高
周波特性、或いは経時変化等の観点から見て、フィルム
コンデンサ等が望ましいが、この様な容量値のフィルム
コンデンサは形状寸法が極めて大きなものとなってしま
う。なおケミカルコンデンサを用いれば、この程度の容
量のものは形状寸法が小さく好都合であるが、リップル
電流特性とか高周波特性が劣り、また経時変化も大きい
ので用いることができない。これに対して一次側であれ
ば、漏れインダクタンスが大きいので必要な共振容量は
小さくなり、更に動作条件も高電圧,小電流であるか
ら、電流共振用コンデンサC4 としてフィルムコンデン
サを用いることができる。これにより共振のQも大きく
とることができ、また電源全体を小型にすることができ
る。
In this embodiment, the switching inverter circuit 24 has a voltage resonance circuit on the primary side of the transformer T,
It constitutes a current resonance circuit. In general, a small-sized switching power source has a high voltage and a small current on the primary side and a low voltage and a large current on the secondary side, as in this embodiment. In this case, if the leakage inductance of the transformer is used on the secondary side to configure the current resonance circuit, the capacitance value of the capacitor becomes large. This is because, depending on the turns ratio, the leakage inductance seen from the secondary side is smaller than that seen from the primary side. Moreover, since this is influenced by the square of the winding ratio, the capacitance value of the current resonance capacitor C4 becomes as large as, for example, about 10 μF when the transformer secondary side leakage inductance is used. As this kind of current resonance capacitor, a film capacitor or the like is desirable from the viewpoint of ripple current characteristics, high frequency characteristics, or change over time, but a film capacitor having such a capacitance value has an extremely large shape and dimension. Will end up. If a chemical capacitor is used, it is convenient to use a capacitor having such a capacity because of its small size and shape, but it is inferior in ripple current characteristics and high frequency characteristics, and it cannot be used because it has a large change over time. On the other hand, on the primary side, since the leakage inductance is large, the required resonance capacitance is small, and the operating conditions are high voltage and small current. Therefore, a film capacitor can be used as the current resonance capacitor C4. As a result, the Q of resonance can be increased and the entire power supply can be downsized.

【0025】更にこの実施例では、前段のDC−DCコ
ンバータに設けられた第1のインダクタンス素子L1
が、そのままスイッチングインバータ回路の電流共振回
路が他と干渉することを防止する干渉防止用インダクタ
ンス素子として用いられている。これは、この実施例の
スイッチングインバータ回路24が一次側で電流共振回
路を構成している結果、可能となっている。そしてこの
ことは、図9に示すように多出力電源を構成する場合非
常に有利になる。もし、図9のような多出力電源回路
を、二次側に電流共振回路を持ってきて構成すると、二
次側の各出力回路にそれぞれ干渉防止および平滑用イン
ダクタンスが必要となる。これはスイッチング電源の小
型化を阻害することになる。この実施例ではしたがって
多出力とした場合に、効果的に電源の小型化が図られ
る。
Further, in this embodiment, the first inductance element L1 provided in the preceding DC-DC converter is used.
However, as it is, it is used as an interference prevention inductance element for preventing the current resonance circuit of the switching inverter circuit from interfering with others. This is possible as a result of the switching inverter circuit 24 of this embodiment forming a current resonance circuit on the primary side. This is extremely advantageous when a multi-output power supply is constructed as shown in FIG. If the multi-output power supply circuit as shown in FIG. 9 is configured by bringing a current resonance circuit on the secondary side, each output circuit on the secondary side needs an interference preventing and smoothing inductance. This hinders downsizing of the switching power supply. Therefore, in this embodiment, when the number of outputs is increased, the power source can be effectively downsized.

【0026】図2の実施例では、インダクタンス素子の
付加により電流連続モードとしたDC−DCコンバータ
を用いたが、他の形式のスイッチングコンバータであっ
ても、この発明に利用することができる。すなわち、出
力インピーダンスに後段のスイッチングインバータ回路
に必要とされる干渉防止用インダクタンスと同等の値が
見えるものであれば、電流共振回路への干渉防止用イン
ダクタンス素子を省いてこれらを組み合わせて、図2の
実施例と同様に回路の簡単化と小型化を図ることができ
る。
In the embodiment shown in FIG. 2, a DC-DC converter in which a continuous current mode is set by adding an inductance element is used, but a switching converter of another type can also be used in the present invention. That is, if the output impedance has a value equivalent to the interference prevention inductance required for the switching inverter circuit in the subsequent stage, the inductance element for interference prevention to the current resonance circuit may be omitted to combine them, and Similar to the embodiment described above, the circuit can be simplified and downsized.

【0027】図2の実施例では、スイッチングインバー
タ回路24がトランジスタ一個を用いたいわゆる一石式
であって、電流共振回路,電圧共振回路共にトランスT
の一次側に形成した。一石式のスイッチングインバータ
回路は、図10〜図13に示すような構成が考えられる
が、これらのうちこの発明で用いることができるのは、
図12および図13の構成である。すなわち図10は、
電圧共振回路がコンデンサC5 とトランスの一次側巻線
の自己インダクタンスにより一次側に構成され、二次側
にトランスの漏れインダクタンスとコンデンサC4 によ
り電流共振回路が構成されたものである。この場合、二
次側に干渉防止および平滑用インダクタンス素子LF が
設けられる。図11は、図10の構成を基本として、一
次側にクランプ用ダイオードD6 が設けられたものであ
る。これらは、二次側に干渉防止および平滑用インダク
タンス素子LF が必要であるため、これを前段のDC−
DCコンバータのインダクタンス素子と共用することが
できない。図12は、電流共振回路,電圧共振回路共に
トランスTの一次側に構成された例である。この場合、
干渉防止用インダクタンス素子LF は一次側に設けられ
る。図13は、図12の構成を基本として、一次側にク
ランプ用ダイオードD6 が設けられたものである。この
図13の構成がすなわち、図2の実施例のものである。
すなわちこれら図12および図13の構成を用いた場合
に、インダクタンス素子LF の共用が可能である。
In the embodiment shown in FIG. 2, the switching inverter circuit 24 is a so-called monolithic type using one transistor, and both the current resonance circuit and the voltage resonance circuit are transformers T.
Formed on the primary side. The one-stone switching inverter circuit may have a configuration as shown in FIGS. 10 to 13. Among these, the one that can be used in the present invention is
It is a structure of FIG. 12 and FIG. That is, FIG.
The voltage resonance circuit is constructed on the primary side by the capacitor C5 and the self-inductance of the primary winding of the transformer, and the current resonance circuit is constructed on the secondary side by the leakage inductance of the transformer and the capacitor C4. In this case, an interference prevention and smoothing inductance element LF is provided on the secondary side. FIG. 11 is based on the configuration of FIG. 10 and is provided with a clamping diode D6 on the primary side. These require an inductance element LF for interference prevention and smoothing on the secondary side.
It cannot be shared with the inductance element of the DC converter. FIG. 12 shows an example in which both the current resonance circuit and the voltage resonance circuit are configured on the primary side of the transformer T. in this case,
The interference prevention inductance element LF is provided on the primary side. In FIG. 13, a clamping diode D6 is provided on the primary side based on the configuration of FIG. That is, the configuration of FIG. 13 corresponds to that of the embodiment of FIG.
That is, when the configurations of FIGS. 12 and 13 are used, the inductance element LF can be shared.

【0028】図2の実施例におけるスイッチングインバ
ータ回路24のトランス一次側には、クランプ用ダイオ
ードD6 が設けられているが、これは電圧共振によって
決まるピーク電圧を抑制するためである。このことは次
のような意味を持つ。第1に、ピーク電圧を抑制するも
のがないと、部品のばらつきや設計ミス等により、素子
破壊の原因になる。クランプ用ダイオードを設けること
によってこの様な破壊が防止され、信頼性が向上する。
第2に、トランジスタQ6 のオン時間を相対的に長くす
ることができる。すなわち図14(a) (b) に比較して示
したように、ピーク電圧Vp を抑制しない図14(a) の
場合には、ピーク電圧が大きい割にオン期間の比率を大
きくすることが難しい。これに対して、図14(b) に示
すようにピーク電圧Vp をクランプによって決めると、
トランジスタQ6 のオン期間を長くすることができる。
何故なら、共振電圧波形の正の半波と負の半波の面積は
等しく、図14(a) では、S1 =S2 であり、図14
(b) では、S1 ′=S2 ′である。正弦波のままでピー
ク値がVp の場合の面積S1 とクランプして同じピーク
値Vp とした場合の面積S1′とでは、S1 ′>S1 と
なり、したがってS2 ′>S2 となるからである。そし
てトランジスタQ6 のオン期間を長くできることから、
共振電流のピークを小さくできることになる。
A clamping diode D6 is provided on the primary side of the transformer of the switching inverter circuit 24 in the embodiment of FIG. 2 in order to suppress the peak voltage determined by the voltage resonance. This has the following meanings. First, if there is nothing that suppresses the peak voltage, it may cause element breakdown due to component variations, design errors, and the like. By providing the clamp diode, such damage is prevented and reliability is improved.
Second, the on-time of transistor Q6 can be made relatively long. That is, as shown in comparison with FIGS. 14 (a) and 14 (b), in the case of FIG. 14 (a) in which the peak voltage Vp is not suppressed, it is difficult to increase the ratio of the ON period for a large peak voltage. .. On the other hand, when the peak voltage Vp is determined by the clamp as shown in FIG. 14 (b),
The ON period of the transistor Q6 can be lengthened.
This is because the areas of the positive half-wave and the negative half-wave of the resonance voltage waveform are equal, and in FIG. 14 (a), S1 = S2,
In (b), S1 '= S2'. This is because the area S1 when the peak value is Vp and the area S1 'when the peak value is Vp is the same as the sine wave, S1'> S1 and therefore S2 '> S2. And since the ON period of the transistor Q6 can be lengthened,
The peak of the resonance current can be reduced.

【0029】またこの発明は、スイッチング素子を二個
用いたいわゆる二石式のスイッチングインバータ回路を
用いることもできる。二石式のスイッチングインバータ
回路は、図15〜図17に示すように構成されるが、こ
れらのうちこの発明で用いることができるのは、図15
および図17の構成である。図15は、二つのスイッチ
ング素子S1 ,S2 を用い、電流共振用コンデンサC4
,電圧共振用コンデンサC5 共にトランスTの一次側
に配置したハーフブリッジ形式のスイッチングインバー
タ回路である。図16は、図15の構成を基本として、
電流共振用コンデンサC4 をトランスTの二次側に配置
したハーフブリッジ形式のスイッチングインバータ回路
である。これら図15,図16のうち図15のものが、
一次側に干渉防止用インダクタンス素子LF を持つの
で、先の実施例と同様にこれを前段のインダクタンス素
子と共用することが可能になる。図17は、プッシュプ
ル形式として、電圧共振回路,電流共振回路共にトラン
スTの一次側に形成したものである。図18は、やはり
プッシュプル形式として、電流共振回路をトランスTの
二次側に形成したものである。これら図17,図18の
うち図17のものが、一次側に干渉防止用インダクタン
ス素子LF を持つので、やはり先の実施例と同様にこれ
を前段のインダクタンス素子と共用することが可能にな
る。
The present invention can also use a so-called Futashi type switching inverter circuit using two switching elements. The Futashi type switching inverter circuit is configured as shown in FIGS. 15 to 17. Of these, the one that can be used in the present invention is shown in FIG.
And the configuration of FIG. In FIG. 15, two switching elements S1 and S2 are used, and a current resonance capacitor C4 is used.
, The voltage resonance capacitor C5 is a half-bridge type switching inverter circuit arranged on the primary side of the transformer T. FIG. 16 is based on the configuration of FIG.
This is a half-bridge type switching inverter circuit in which a current resonance capacitor C4 is arranged on the secondary side of a transformer T. Of these FIG. 15 and FIG. 16, the one in FIG.
Since the interference preventing inductance element LF is provided on the primary side, it becomes possible to share this with the preceding-stage inductance element as in the previous embodiment. FIG. 17 shows a push-pull type in which both the voltage resonance circuit and the current resonance circuit are formed on the primary side of the transformer T. In FIG. 18, the current resonance circuit is formed on the secondary side of the transformer T also in the push-pull type. Of these FIGS. 17 and 18, the one shown in FIG. 17 has the interference preventing inductance element LF on the primary side, so that it can be shared with the preceding stage inductance element as in the previous embodiment.

【0030】次に図2の実施例でのスイッチングインバ
ータ回路24におけるタイミング制御回路27および第
2の起動回路26の部分の変形例を幾つか説明する。図
19は、トランジスタQ6 を駆動するタイミング制御回
路として、図2の実施例のLC回路に代わり、トランジ
スタQ10、抵抗R10,R11,コンデンサC10,C11,ダ
イオードD10を用いた発振回路を構成した例である。図
20は、図2の実施例では抵抗R8 のみで構成していた
第2の起動回路26部の変形例である。ここでは、第2
の起動回路26部に、PNPトランジスタQ11を付加
し、これに所定のバイアスを与えるダイオードD11,D
12,D13、抵抗R12およびコンデンサC12からなるバイ
アス回路を設けている。前段のDC−DCコンバータが
起動されて端子N3 の電位がある値まで上昇すると、P
NPトランジスタQ11がオンして、スイッチングインバ
ータ回路のスイッチング素子であるトランジスタQ6 に
大きなベース電流を供給して起動する。すなわち起動が
強化されている。安定状態にはいると、コンデンサC12
の電圧によりPNPトランジスタQ11はオフとなって、
第2の起動回路26はその機能を停止する。これによ
り、ベース電流を多くして起動を強化した時の起動用抵
抗での発熱を抑制することができる。図21は、同様に
第2の起動回路26の変形例である。ここでは、二つの
PNPトランジスタQ13,Q14と、抵抗R13,R14,R
15およびツェナーダイオードZD10によるバイアス回路
が構成されている。この場合は、やはり端子N3 の電位
がある程度上昇すると、PNPトランジスタQ13がオン
してトランジスタQ6にベース電流を供給する。更に端
子N3 の電位が上昇すると、PNPトランジスタQ14が
オンしてトランジスタQ13の順方向バイアスが浅くな
り、トランジスタQ6 に供給されるベース電流が抑制さ
れる。すなわち入力電圧に応じてトランジスタQ6 に対
するベース電流が制御され、図20と同様に起動の強化
による発熱の増大を抑制することができる。
Next, some modifications of the timing control circuit 27 and the second starting circuit 26 in the switching inverter circuit 24 in the embodiment of FIG. 2 will be described. FIG. 19 shows an example in which an oscillation circuit using a transistor Q10, resistors R10 and R11, capacitors C10 and C11, and a diode D10 is used as a timing control circuit for driving the transistor Q6, instead of the LC circuit of the embodiment shown in FIG. is there. FIG. 20 shows a modification of the second starting circuit 26 portion which is composed of only the resistor R8 in the embodiment of FIG. Here, the second
A PNP transistor Q11 is added to the starting circuit 26 of the diode D11 and D11 for giving a predetermined bias thereto.
A bias circuit composed of 12, D13, a resistor R12 and a capacitor C12 is provided. When the preceding DC-DC converter is activated and the potential of the terminal N3 rises to a certain value, P
The NP transistor Q11 is turned on to supply a large base current to the transistor Q6, which is a switching element of the switching inverter circuit, to activate it. That is, the startup is strengthened. Once in a stable state, the capacitor C12
The voltage of turns off the PNP transistor Q11,
The second activation circuit 26 stops its function. As a result, it is possible to suppress heat generation in the starting resistor when the base current is increased to enhance the starting. FIG. 21 is a modification of the second starting circuit 26 as well. Here, two PNP transistors Q13, Q14 and resistors R13, R14, R
A bias circuit is constituted by 15 and the Zener diode ZD10. In this case, when the potential of the terminal N3 rises to some extent, the PNP transistor Q13 is turned on to supply the base current to the transistor Q6. When the potential of the terminal N3 further rises, the PNP transistor Q14 turns on, the forward bias of the transistor Q13 becomes shallow, and the base current supplied to the transistor Q6 is suppressed. That is, the base current for the transistor Q6 is controlled in accordance with the input voltage, and it is possible to suppress the increase in heat generation due to the enhanced start-up as in FIG.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上詳細に説明したようにこの発明によ
れば、出力トランスの一次側に電流共振回路を形成した
電圧電流共振型スイッチングインバータ回路を用い、か
つ前段のDC−DCコンバータのインダクタンス素子を
後段のスイッチングインバータ回路の共振回路への干渉
防止用インダクタンス素子として共用することにより小
型化を図った、低ノイズでかつ高効率のスイッチング電
源を得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, the voltage-current resonance type switching inverter circuit in which the current resonance circuit is formed on the primary side of the output transformer is used, and the inductance element of the preceding stage DC-DC converter is used. Is used as an inductance element for preventing interference with the resonance circuit of the switching inverter circuit in the subsequent stage, it is possible to obtain a low-noise, high-efficiency switching power supply that is downsized.

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

【図1】実施例の電源回路の概略構成を示すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply circuit according to an embodiment.

【図2】実施例の電源回路の具体的構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a power supply circuit according to an embodiment.

【図3】トランスの等価回路を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a transformer.

【図4】電流連続モードDC−DCコンバータの構成を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a current continuous mode DC-DC converter.

【図5】電流連続モードDC−DCコンバータの構成を
示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a current continuous mode DC-DC converter.

【図6】電流連続モードDC−DCコンバータの動作波
形を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of a continuous current mode DC-DC converter.

【図7】インダクタンス素子のコア共有を説明するため
の図。
FIG. 7 is a diagram for explaining core sharing of an inductance element.

【図8】スイッチングインバータ回路の動作波形を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing operating waveforms of a switching inverter circuit.

【図9】多出力電源構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a multiple output power supply configuration.

【図10】一次側電圧共振,二次側電流共振の一石式ス
イッチングインバータを示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a one-stone switching inverter for primary side voltage resonance and secondary side current resonance.

【図11】一次側電圧共振,二次側電流共振の一石式ス
イッチングインバータを示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a one-step switching inverter for primary side voltage resonance and secondary side current resonance.

【図12】一次側電圧共振,一次側電流共振の一石式ス
イッチングインバータを示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a one-step type switching inverter of primary side voltage resonance and primary side current resonance.

【図13】一次側電圧共振,一次側電流共振の一石式ス
イッチングインバータを示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an integrated switching inverter of primary side voltage resonance and primary side current resonance.

【図14】電圧クランプの効果を説明するための図。FIG. 14 is a diagram for explaining the effect of voltage clamping.

【図15】一次側電圧共振,一次側電流共振の二石式ハ
ーフブリッジ型スイッチングインバータを示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a two-stone half-bridge type switching inverter with primary-side voltage resonance and primary-side current resonance.

【図16】一次側電圧共振,二次側電流共振の二石式ハ
ーフブリッジ型スイッチングインバータを示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a two-stone half-bridge type switching inverter with primary-side voltage resonance and secondary-side current resonance.

【図17】一次側電圧共振,一次側電流共振の二石式プ
ッシュプル型スイッチングインバータを示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a two-stone push-pull type switching inverter having primary-side voltage resonance and primary-side current resonance.

【図18】一次側電圧共振,二次側電流共振の二石式プ
ッシュプル型スイッチングインバータを示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a two-stone push-pull type switching inverter with primary-side voltage resonance and secondary-side current resonance.

【図19】タイミング制御回路の変形例を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a modification of the timing control circuit.

【図20】第2の起動回路の変形例を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a modification of the second starting circuit.

【図21】第2の起動回路の変形例を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a modification of the second starting circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…電流連続モードDC−DCコンバータ、12…電
流電圧共振型スイッチングインバータ回路、13…出力
回路、14…タイミング制御回路、T…出力トランス、
S11,S12…スイッチング素子、Cs …電流共振用コン
デンサ、Cp …電圧共振用コンデンサ、21…DC−D
Cコンバータ、22…第1の起動回路、23…PWM回
路、24…共振型スイッチングインバータ回路、25…
出力回路、26…第2の起動回路、27…タイミング制
御回路、L1 …第1のインダクタンス素子、L2 …第2
のインダクタンス素子、Q1 …npnトランジスタ(ス
イッチング素子)、Q6 …npnトランジスタ(スイッ
チング素子)、C4 …電流共振用コンデンサ、C5 …電
圧共振用コンデンサ。
11 ... Current continuous mode DC-DC converter, 12 ... Current-voltage resonance type switching inverter circuit, 13 ... Output circuit, 14 ... Timing control circuit, T ... Output transformer,
S11, S12 ... Switching element, Cs ... Current resonance capacitor, Cp ... Voltage resonance capacitor, 21 ... DC-D
C converter, 22 ... First starting circuit, 23 ... PWM circuit, 24 ... Resonant switching inverter circuit, 25 ...
Output circuit, 26 ... Second start circuit, 27 ... Timing control circuit, L1 ... First inductance element, L2 ... Second
Inductance element, Q1 ... Npn transistor (switching element), Q6 ... Npn transistor (switching element), C4 ... Current resonance capacitor, C5 ... Voltage resonance capacitor.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力端子,出力端子の少なくとも一方にイ
ンダクタンス素子が挿入されたDC−DCコンバータ
と、このコンバータの出力端子に接続されたスイッチン
グインバータ回路と、このスイッチングインバータ回路
の出力にトランスを介して結合されて交流出力を整流平
滑して直流出力を取り出す出力手段とを有し、 前記スイッチングインバータ回路は、 オンオフ制御可能なスイッチング素子を含み、入力電圧
をスイッチングして交流に変換して出力するスイッチン
グ手段と、 前記トランスの一次側に設けられ前記スイッチング手段
の出力端子に流れる電流に対して直列に形成される電流
共振手段と、 前記トランスの一次側に設けられ前記スイッチング手段
の出力端子に生じる電圧に対して並列に形成される電圧
共振手段と、 前記スイッチング手段のスイッチング素子を、その主電
流が零の状態でオフ駆動し、両端電圧が零の状態でオン
駆動するタイミング制御手段とを備え、かつ前記スイッ
チングインバータ回路の入力側で前記共振手段の共振素
子が他の回路素子と干渉することを防止するための干渉
防止用インダクタンス素子として前記DC−DCコンバ
ータの前記インダクタンス素子を兼用していることを特
徴とする電源回路。
1. A DC-DC converter having an inductance element inserted in at least one of an input terminal and an output terminal, a switching inverter circuit connected to the output terminal of this converter, and a transformer for the output of this switching inverter circuit. And an output unit coupled together to rectify and smooth the AC output to take out the DC output. The switching inverter circuit includes a switching element capable of on / off control, switches an input voltage, converts the AC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage. Switching means, a current resonance means provided on the primary side of the transformer and formed in series with a current flowing through the output terminal of the switching means, and generated at the output terminal of the switching means provided on the primary side of the transformer A voltage resonance means formed in parallel with a voltage, and And a timing control means for driving the switching element of the switching means off when the main current is zero, and for driving the switching element on when the voltage across the switching element is zero, and at the input side of the switching inverter circuit, the resonance of the resonance means. A power supply circuit, wherein the inductance element of the DC-DC converter is also used as an interference prevention inductance element for preventing the element from interfering with other circuit elements.
【請求項2】前記DC−DCコンバータは、入力端子と
出力端子の間に第1のインダクタンス素子を介してコン
デンサとダイオードの直列回路が接続され、この直列回
路に並列にスイッチング素子が接続され、前記コンデン
サとダイオードの接続端子と基準端子の間に第2のイン
ダクタンス素子が接続されて構成されている請求項1記
載の電源回路。
2. In the DC-DC converter, a series circuit of a capacitor and a diode is connected between an input terminal and an output terminal via a first inductance element, and a switching element is connected in parallel to the series circuit. The power supply circuit according to claim 1, wherein a second inductance element is connected between a connection terminal of the capacitor and the diode and a reference terminal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029534A (en) * 2010-07-27 2012-02-09 Panasonic Electric Works Co Ltd Power supply device, and illumination device having the same
JP2015211638A (en) * 2014-04-29 2015-11-24 ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール Power supply and method for controlling power supply
JP2016213996A (en) * 2015-05-12 2016-12-15 Tdk株式会社 Resonance converter and switching power supply device

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