JPH05316730A - Switching power source - Google Patents

Switching power source

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JPH05316730A
JPH05316730A JP13965292A JP13965292A JPH05316730A JP H05316730 A JPH05316730 A JP H05316730A JP 13965292 A JP13965292 A JP 13965292A JP 13965292 A JP13965292 A JP 13965292A JP H05316730 A JPH05316730 A JP H05316730A
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switching element
switching
circuit
turned
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成一 宮田
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Abstract

PURPOSE:To reduce switching loss of a switching power source by connecting a second switching element to be turned ON only at the time of generating a flyback voltage in series with a surging absorption capacitor. CONSTITUTION:A second switching element 6 is so controlled that a current direction is conducted in both directions at the time of generating a flyback voltage to charge/discharge a surging absorption capacitor 2. Thus, ringing component of a surge voltage can be attenuated in both rising and falling directions. When energy is discharged by ON of the element 6, the flyback voltage is lowered, and the element 6 is turned OFF. A first switching element 3 is turned ON by an applied voltage of OV. As a result, abrupt flow of a current by charges remaining in a circuit 4, the elements 3, 6 is avoided. Thus, noise and heating loss are suppressed, and switching loss can be reduced.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子を用
いたスイッチング電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device using a switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、電子機器は著しく小型化され、こ
れら電子機器には、小型・高効率のスイッチング電源装
置が広く用いられている。また電子機器の小型化はスイ
ッチング電源装置の小型化を更に要求し、そのニーズに
応えて高周波化による小型化が計られてきた。すなわ
ち、スイッチング周波数を高周波にすることで、トラン
ス、コンデンサ等の部品が小さくできることに着目さ
れ、それによってスイッチング電源装置の小型化が計ら
れてきた。
2. Description of the Related Art Recently, electronic devices have been remarkably miniaturized, and small and highly efficient switching power supply devices have been widely used for these electronic devices. Further, miniaturization of electronic devices further requires miniaturization of switching power supply devices, and in response to the needs, miniaturization by high frequency has been attempted. That is, attention has been paid to the fact that components such as a transformer and a capacitor can be reduced by increasing the switching frequency, and the switching power supply device has been miniaturized.

【0003】しかし、高周波化は、スイッチングロスの
増加(スイッチング素子の発熱増加)、スイッチングノ
イズの増加(ノイズ吸収回路素子の発熱損失の増加)等
の解決しなければならない問題を伴い、これらは装置を
小型化した場合熱集中という大きな問題を招くので、結
局装置の小型化に限界を生じることになっている。
However, as the frequency increases, there are problems that must be solved, such as an increase in switching loss (increase in heat generation of the switching element), an increase in switching noise (increase in heat generation loss in the noise absorption circuit element), and these are devices. If the size of the device is reduced, a large problem of heat concentration is brought about, so that the size of the device is limited in the end.

【0004】このような問題を解決する手段として、共
振コンバータや部分共振コンバータの研究開発が進めら
れている。共振コンバータは大容量の電源では実用化さ
れているものの、部品点数が増えること、スイッチング
素子、トランス等に大きなストレスがかかることなどの
問題があり、一般的にはまだ実用化されていない。部分
共振コンバータは、共振コンバータのもつ低スイッチン
グロス、低ノイズの特徴を既存の方式の電源にてスイッ
チング部分に活かし周波数を上げていく方式で、現在最
も注目されている方式である。しかしこの共振コンバー
タ及び部分共振コンバータの考え方から各メーカーより
各種回路が提案されているが、ポイントとなる制御回路
の実設計に適応できるコストを考慮した提案は少ない。
As a means for solving such a problem, research and development of a resonance converter and a partial resonance converter are under way. Although the resonant converter has been put to practical use in a large-capacity power supply, it has not been put to practical use in general because of problems such as an increase in the number of parts and a large stress on switching elements and transformers. The partial resonance converter is a method of increasing the frequency by utilizing the characteristics of the resonance converter, such as low switching loss and low noise, in the switching part of the existing power supply, and is the method that is currently receiving the most attention. However, although various circuits have been proposed by various manufacturers based on the concept of the resonance converter and the partial resonance converter, few proposals consider the cost that can be applied to the actual design of the control circuit, which is a key point.

【0005】この部分共振コンバータ方式についての、
従来の代表的な回路では、例えば図13、図14に示す
ように、トランスTに発生するスイッチング素子SW1
へのサージ電圧印加を抑える回路として、コンデンサC
および抵抗R(図13)又は、C、RおよびD(ダイオ
ード)(図14)を用いた、いわゆるスナバ回路が使用
されている。
Regarding this partial resonance converter system,
In a typical conventional circuit, for example, as shown in FIGS. 13 and 14, the switching element SW1 generated in the transformer T is generated.
As a circuit to suppress the application of surge voltage to the
A so-called snubber circuit using a resistor R (FIG. 13) or C, R and D (diode) (FIG. 14) is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に示すC・Rスナバ回路においては、抵抗Rの発熱損失
が大きいという問題があり、発熱損失を抑えるため抵抗
Rの抵抗値を小さくすると起動不良になりやすいため、
結局抵抗値をそれ程小さくすることはできず、容量の小
さいスイッチング電源装置にしか適用できない。
However, as shown in FIG.
In the C / R snubber circuit shown in (1), there is a problem that the heat loss of the resistor R is large, and if the resistance value of the resistor R is reduced in order to suppress the heat loss, a start failure tends to occur.
After all, the resistance value cannot be made so small, and it can be applied only to a switching power supply device having a small capacity.

【0007】また、図14に示すC・R・Dスナバ回路
においては、抵抗Rの発熱損失が大きいという問題の
他、次のような問題がある。すなわち、スイッチング素
子SW1のオンオフにより、トランスTには図示を省略
した電源から断続的に繰り返し電圧が印加されることに
なるが、スイッチング素子SW1がオフとなって電圧V
が印加されたとき図15に示すようにサージングを生じ
ようとする。この電圧立ち上がり時のリンギング成分は
ノイズとなる。この電圧立ち上がり時のリンギング成分
をC・R・Dスナバ回路で小さく抑えようとするもので
あるが、電圧上昇方向については効果はあるものの、下
降上昇方向については効果はなく、図16に示すような
波形にしかならない。つまり、サージ(リンギング)電
圧の片方向の吸収である為、ノイズ吸収効果が少ない。
The CR / D snubber circuit shown in FIG. 14 has the following problem in addition to the problem that the heat loss of the resistor R is large. That is, when the switching element SW1 is turned on and off, a voltage is intermittently and repeatedly applied to the transformer T from a power source (not shown), but the switching element SW1 is turned off and the voltage V
When is applied, surging tends to occur as shown in FIG. The ringing component when the voltage rises becomes noise. The C / R / D snubber circuit tries to suppress the ringing component at the time of voltage rise to a small level. However, although it has an effect in the voltage rising direction, it has no effect in the voltage rising direction, and as shown in FIG. It has only a perfect waveform. That is, since the surge (ringing) voltage is absorbed in one direction, the noise absorption effect is small.

【0008】また、従来のC・Rスナバ回路やC・R・
Dスナバ回路を用いたスイッチング電源装置には、次の
ような問題もある。たとえば、図17に、C・R・Dス
ナバ回路を用いたスイッチング電源装置のより詳しい回
路構成を示すが、このような回路では、回路や素子に電
圧が残っているうちにスイッチング素子SW1がオンし
て、スイッチング素子SW1で電力消費されることとな
る。そのため、図18に図17に示した回路の実動作ス
イッチング波形を示すように(VDSはスイッチング素子
SW1の印加電圧、ID はスイッチング素子SW1を流
れる電流)、スイッチング素子SW1がオンしたとき、
回路や素子に残っていた電荷により急激に電流が流れ、
スイッチング損失となる(図18におけるSL1部
分)。また、前述の如く、ノイズの発生、およびノイズ
を吸収するためのスナバ回路での発熱損失もある(図1
8におけるSL2部分)。これをより分かりやすく模式
的に示すと図19のようになる。このようなスイッチン
グ損失SL1やSL2は、周波数が高くなりスイッチン
グの繰り返しが増えるほど増大する。
In addition, the conventional C / R snubber circuit and C / R /
The switching power supply device using the D snubber circuit also has the following problems. For example, FIG. 17 shows a more detailed circuit configuration of a switching power supply device using a CR / D snubber circuit. In such a circuit, the switching element SW1 is turned on while voltage remains in the circuit or element. Then, the switching element SW1 consumes power. Therefore, as shown in the actual operation switching waveform of the circuit shown in FIG. 17 in FIG. 18 (V DS is the applied voltage of the switching element SW1, I D is the current flowing through the switching element SW1), when the switching element SW1 is turned on,
The electric current that has remained in the circuit or element causes a sudden current to flow,
It causes switching loss (SL1 portion in FIG. 18). In addition, as described above, there is a noise generation and a heat generation loss in the snubber circuit for absorbing the noise (see FIG. 1).
SL2 part in 8.). FIG. 19 is a schematic diagram showing this in a more understandable manner. Such switching losses SL1 and SL2 increase as the frequency increases and the number of repetitions of switching increases.

【0009】本発明は、上記のような従来技術における
問題点に着目し、部分共振方式にて、発熱損失、発生ノ
イズを小さく抑え、全体としてスイッチング損失を小さ
く抑えることができ、しかも回路が簡単で、低コストを
実現でき、実設計に使用できるスイッチング電源装置の
回路構成を提供することを目的とする。
In the present invention, attention is paid to the problems in the prior art as described above, the heat generation loss and the generated noise can be suppressed to a small level by the partial resonance system, and the switching loss as a whole can be suppressed, and the circuit is simple. Therefore, it is an object of the present invention to provide a circuit configuration of a switching power supply device which can realize low cost and can be used for actual design.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
スイッチング電源装置は、トランスの一次側に、電圧の
サージング吸収用コンデンサと、該トランスの一次側に
電圧を断続的に印加するためにオンオフを繰り返す第1
のスイッチング素子とを有するスイッチング電源装置に
おいて、前記サージング吸収用コンデンサと第1のスイ
ッチング素子の間に、前記トランスの一次側に接続さ
れ、該トランスの一次側におけるフライバック電圧発生
時にのみオンとなる第2のスイッチング素子を、前記サ
ージング吸収用コンデンサに対し直列に接続したものか
らなる。
A switching power supply device according to the present invention, which is directed to the above object, includes a voltage surging absorbing capacitor on a primary side of a transformer and a voltage intermittently applied to the primary side of the transformer. The first to turn on and off
In the switching power supply device having the switching element of, the primary side of the transformer is connected between the surging absorption capacitor and the first switching element, and is turned on only when a flyback voltage is generated on the primary side of the transformer. A second switching element is connected in series with the surging absorbing capacitor.

【0011】このスイッチング電源装置の回路は、第2
のスイッチング素子に電界効果トランジスタ(以下、F
ETという。)を使用し、第2のスイッチング素子のオ
ン−オフ制御をスイッチングトランスからの直接制御
で、フライバック電圧発生時にオンとなるように極性お
よびゲート電圧を設定し、第2のスイッチング素子のソ
ースゲート間に直接印加することで簡単に構成できる。
つまり、従来のリンギングチョーク方式のスイッチング
電源装置でスナバ回路を単純にサージング吸収用コンデ
ンサをFETでオン−オフ制御する回路に置き換えた回
路で簡単に構成できる。
The circuit of this switching power supply device has a second
The field effect transistor (hereinafter, F
Called ET. ) Is used to set the polarity and gate voltage so that the second switching element is turned on when the flyback voltage is generated by directly controlling the on-off control of the second switching element from the switching transformer. It can be easily constructed by directly applying the voltage between them.
That is, in the conventional switching power supply device of the ringing choke type, the snubber circuit can be simply configured by a circuit in which the surging absorption capacitor is simply replaced with a circuit for performing on / off control by the FET.

【0012】[0012]

【作用】このようなスイッチング電源装置においては、
フライバック電圧発生時に第2のスイッチング素子がオ
ンとされる。第2のスイッチング素子はサージング吸収
用コンデンサに対し直列に接続されているので、フライ
バック電圧発生時には第2のスイッチング素子オンによ
り電流方向が両方向導通状態になり、サージング吸収用
コンデンサの充放電が可能になる。ノイズの原因となる
リンギング成分を含むサージ電圧の発生は、第1のスイ
ッチング素子がオフとなった瞬間のフライバック電圧に
よるので、フライバック電圧発生時に電流方向が両方向
導通となるように第2のスイッチング素子を制御してサ
ージング吸収用コンデンサの充放電を可能にすることに
より、サージ電圧のリンギング成分が、コンデンサの充
放電により、リンギング電圧上昇方向及び下降方向の両
方向について減衰できるようになる。その結果、ノイズ
が小さく抑えられ、発熱損失も小さく抑えられる。
In such a switching power supply device,
The second switching element is turned on when the flyback voltage is generated. Since the second switching element is connected in series to the surging absorption capacitor, when the flyback voltage is generated, the second switching element is turned on to make the current direction bidirectionally conductive, enabling charging and discharging of the surging absorption capacitor. become. The generation of the surge voltage including the ringing component that causes noise depends on the flyback voltage at the moment when the first switching element is turned off. Therefore, when the flyback voltage is generated, the current direction becomes bidirectional conduction. By controlling the switching element to enable charging / discharging of the surging absorbing capacitor, the ringing component of the surge voltage can be attenuated in both the rising and falling directions of the ringing voltage by charging / discharging the capacitor. As a result, noise is suppressed to be small and heat generation loss is also suppressed to be small.

【0013】また、上記第2のスイッチング素子オンに
より蓄えられていたエネルギが放出されるとフライバッ
ク電圧は低下し、やがて第2のスイッチング素子はオフ
となる。この時、第2のスイッチング素子の寄生容量に
より、サージング吸収用コンデンサに充電された電荷が
トランス側に戻ろうとするので、該コンデンサを充電し
た時とは逆の電圧極性となり、それに伴って第1のスイ
ッチング素子側からも電荷が引き抜かれる。つまり、第
1のスイッチング素子への印加電圧を押し下げる動作を
する。そして、第1のスイッチング素子への印加電圧が
完全に零まで低下され、第1のスイッチング素子は、0
Vの印加電圧状態でオン可能となる。その結果、第1の
スイッチング素子がオンしたとき、回路や素子に残って
いた電荷により急激に電流が流れる事態は回避され、ス
イッチング損失が低減される。
When the energy stored when the second switching element is turned on is released, the flyback voltage drops, and the second switching element turns off eventually. At this time, due to the parasitic capacitance of the second switching element, the charge charged in the surging absorption capacitor tries to return to the transformer side, so that the voltage polarity becomes opposite to that when the capacitor is charged, and accordingly the first Electric charges are also extracted from the switching element side of. That is, the operation of pushing down the voltage applied to the first switching element is performed. Then, the voltage applied to the first switching element is completely reduced to zero, and the first switching element becomes 0
It can be turned on in the applied voltage state of V. As a result, when the first switching element is turned on, a situation in which a current suddenly flows due to the electric charge remaining in the circuit or the element is avoided, and the switching loss is reduced.

【0014】[0014]

【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参
照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係るスイ
ッチング電源装置の回路を示しており、図2は、その要
部を示している。図1において、トランス1の一次側に
は、電圧のサージング吸収用コンデンサ2(C)と、該
トランスの一次側に電圧を断続的に印加するためにオン
オフを繰り返す第1のスイッチング素子3(SW1)と
が設けられている。スイッチング素子3(SW1)は、
トランス1のフォワード電圧を利用して制御回路4によ
りオンオフ制御される。5は、トランス1の二次側を示
しており、一次側の電圧印加のオンオフ制御により誘起
される、ある周波数の電圧が負荷に印加される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a main part thereof. In FIG. 1, a voltage surging absorption capacitor 2 (C) is provided on the primary side of a transformer 1, and a first switching element 3 (SW1) that is repeatedly turned on and off to intermittently apply a voltage to the primary side of the transformer. ) And are provided. Switching element 3 (SW1) is
On / off control is performed by the control circuit 4 using the forward voltage of the transformer 1. Reference numeral 5 denotes the secondary side of the transformer 1, and a voltage of a certain frequency, which is induced by on / off control of voltage application on the primary side, is applied to the load.

【0015】サージング吸収用コンデンサ2(C)と第
1のスイッチング素子3(SW1)との間には、トラン
ス1の一次側に接続され、該トランス1の一次側におけ
るフライバック電圧発生時にのみオンとなる第2のスイ
ッチング素子6(SW2)が、サージング吸収用コンデ
ンサ2(C)に対し直列に接続されている。この第2の
スイッチング素子6(SW2)は、ダイオードを内蔵し
た、FETから構成されている。図1のトランス1一次
側の要部は、図2に示す通りである。
A primary side of the transformer 1 is connected between the surging absorbing capacitor 2 (C) and the first switching element 3 (SW1), and is turned on only when a flyback voltage is generated on the primary side of the transformer 1. The second switching element 6 (SW2) is connected in series with the surging absorption capacitor 2 (C). The second switching element 6 (SW2) is composed of an FET with a built-in diode. The main part of the primary side of the transformer 1 in FIG. 1 is as shown in FIG.

【0016】図1のスイッチング電源装置回路の実動作
を観測した結果、図3に示すようなスイッチング波形と
なった。VDSは、第1のスイッチング素子3(SW1)
の印加電圧、ID は、第1のスイッチング素子3(SW
1)を流れる電流を示している。このスイッチング波形
および回路動作について、以下に説明する。なお、第1
のスイッチング素子3(SW1)と第2のスイッチング
素子6(SW2)が同時にオンするとスイッチング素子
の破壊につながるおそれがあるが、第1のスイッチング
素子3(SW1)はトランス1のフォワード電圧発生時
にオンとなり、第2のスイッチング素子6(SW2)は
フライバック電圧発生時にのみオンとなるので、両スイ
ッチング素子が同時にオンとなることはない。
As a result of observing the actual operation of the switching power supply device circuit of FIG. 1, the switching waveform as shown in FIG. 3 was obtained. V DS is the first switching element 3 (SW1)
The applied voltage, I D , of the first switching element 3 (SW
The current flowing through 1) is shown. The switching waveform and the circuit operation will be described below. The first
If the switching element 3 (SW1) and the second switching element 6 (SW2) are turned on at the same time, the switching element may be destroyed. However, the first switching element 3 (SW1) is turned on when the forward voltage of the transformer 1 is generated. Therefore, since the second switching element 6 (SW2) is turned on only when the flyback voltage is generated, both switching elements are not turned on at the same time.

【0017】次に、回路動作および得られる波形につい
て、図4ないし図12を参照して説明する。図4は、図
1の回路を、説明のためより模式的に示したものであ
る。まず、電源7から入力電圧VINを印加すると第1の
スイッチング素子3(SW1)がオンし、電流I1 が流
れ、トランス1(T)に磁気エネルギを蓄える。この
時、第2のスイッチング素子6(SW2)はオフ状態に
ある。つまり、トランス1の巻線NP2よりの第2のス
イッチング素子6(SW2)用の制御電圧VGSは逆バイ
アス電圧印加の状態にある。
Next, the circuit operation and the obtained waveform will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the circuit of FIG. 1 more schematically for the sake of explanation. First, when the input voltage V IN is applied from the power source 7, the first switching element 3 (SW1) is turned on, the current I 1 flows, and the magnetic energy is stored in the transformer 1 (T). At this time, the second switching element 6 (SW2) is in the off state. That is, the control voltage V GS for the second switching element 6 (SW2) from the winding NP2 of the transformer 1 is in the reverse bias voltage applied state.

【0018】次に制御回路4により第1のスイッチング
素子3(SW1)がオフとされる。蓄えられた磁気エネ
ルギは、フライバック電圧発生となり、トランス1の二
次側の巻線NS1より電流I2 として二次側へ放出され
る。
Next, the control circuit 4 turns off the first switching element 3 (SW1). The stored magnetic energy causes flyback voltage generation, and is discharged to the secondary side as a current I 2 from the secondary winding NS1 of the transformer 1.

【0019】このフライバック電圧発生時に、第2のス
イッチング素子6(SW2)がオンとされる。その制御
回路は、NP2のフライバック電圧発生時にオンとなる
ように極性およびゲート電圧を設定し、第2のスイッチ
ング素子6(SW2)のソースゲート間に直接印加する
ことで簡単に構成できる。第1のスイッチング素子3
(SW1)がオフした瞬時に発生するサージ電圧(フラ
イバック電圧+サージ電圧)は、第2のスイッチング素
子6(SW2)の内蔵ダイオードを通してサージング吸
収用コンデンサ2(C)に充電され急瞬な電圧の立ち上
がりを吸収する。また、図5に従来のスナバ回路、図6
に本実施例の回路を比較して示すように、本実施例では
第2のスイッチング素子6(SW2)オンにより、電流
方向が両方向に導通状態になるので、電圧上昇、下降両
方向に対して、コンデンサ2(C)の充放電が可能とな
る。その結果、図7に従来のスナバ回路によるサージ
(リンギング)電圧波形(電圧上昇方向についてのみあ
るレベルでカットされたもの)、図8に本実施例の回路
によるサージ(リンギング)電圧波形を比較して示すよ
うに、本実施例ではVDSのリンギング波形は、電圧上
昇、下降両方向に小さく抑えられる。したがって、ノイ
ズが小さく抑えられる。また、本発明の回路では、本質
的に抵抗Rを必要としないので、抵抗Rによる発熱損失
がなく、極めて発熱損失の低い、したがって高周波であ
っても小型化、高効率化を容易に達成できるスイッチン
グ電源装置が得られる。
When this flyback voltage is generated, the second switching element 6 (SW2) is turned on. The control circuit can be easily configured by setting the polarity and the gate voltage so that the NP2 is turned on when the flyback voltage is generated, and directly applying it between the source and gate of the second switching element 6 (SW2). First switching element 3
The surge voltage (flyback voltage + surge voltage) generated at the instant when (SW1) is turned off is charged into the surging absorption capacitor 2 (C) through the built-in diode of the second switching element 6 (SW2), and is a sudden voltage. Absorb the rising edge of. Further, FIG. 5 shows a conventional snubber circuit, and FIG.
As shown in comparison with the circuit of this embodiment, in this embodiment, since the second switching element 6 (SW2) is turned on, the current direction becomes conductive in both directions. The capacitor 2 (C) can be charged and discharged. As a result, FIG. 7 compares the surge (ringing) voltage waveform (cut at a certain level only in the voltage rising direction) by the conventional snubber circuit, and FIG. 8 compares the surge (ringing) voltage waveform by the circuit of this embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, the ringing waveform of V DS is suppressed to be small in both the rising and falling directions of the voltage. Therefore, noise can be suppressed small. Further, in the circuit of the present invention, since the resistor R is not essentially required, there is no heat loss due to the resistor R, and the heat loss is extremely low. Therefore, miniaturization and high efficiency can be easily achieved even at high frequencies. A switching power supply device is obtained.

【0020】蓄えられたエネルギーが放出され続けると
フライバック電圧は低下し、NP2に発生しているフラ
イバック電圧も低下し、やがて第2のスイッチング素子
6(SW2)がオフとなる。この時、図9に示すよう
に、第2のスイッチング素子6(SW2)の寄生容量に
よりコンデンサ2(C)に充電された電荷がNP1に戻
ろうとするので、NP1は、コンデンサ2(C)を充電
した時とは逆の電圧となり、VDS<VINの状態から更に
DSは0Vまで低下し、第1のスイッチング素子3(S
W1)の寄生容量に蓄積された電荷が引抜かれる。いわ
ゆるコイルLとコンデンサCの共振現象が生じる。図1
0、11に示すように、コンデンサ2(C)とNP1と
の間で、コンデンサ2(C)を充電するときのNP1の
電圧極性(図10)と、コンデンサ2(C)から放電す
るときのNP1の電圧極性(図11)とが互いに逆極性
となる。
When the stored energy continues to be released, the flyback voltage drops, the flyback voltage generated in NP2 also drops, and the second switching element 6 (SW2) turns off eventually. At this time, as shown in FIG. 9, since the electric charge charged in the capacitor 2 (C) tries to return to NP1 due to the parasitic capacitance of the second switching element 6 (SW2), the NP1 operates the capacitor 2 (C). becomes reverse voltage and when the charge, further V DS from the state of V DS <V iN drops to 0V, the first switching element 3 (S
The charge accumulated in the parasitic capacitance of W1) is extracted. A so-called resonance phenomenon between the coil L and the capacitor C occurs. Figure 1
As shown in 0 and 11, between the capacitor 2 (C) and NP1, the voltage polarity of NP1 when charging the capacitor 2 (C) (FIG. 10) and when discharging from the capacitor 2 (C) The voltage polarity of NP1 (FIG. 11) is opposite to each other.

【0021】上記電荷引抜き現象、つまりVDSを低下さ
せる作用が更に進むと、VDSは、0Vよりも低下し、第
1のスイッチング素子3(SW1)内蔵ダイオードのV
Fをこえると、このダイオードを通して電流が流れる。
図3の電流ID 波形において、マイナス電流部分(A)
が生じるのはこの作用のためである。したがって、第1
のスイッチング素子3(SW1)の印加電圧VDSは、確
実に0Vに低下する。
When the above-mentioned charge extraction phenomenon, that is, the action of lowering V DS further progresses, V DS becomes lower than 0 V, and V of the diode with the first switching element 3 (SW1) built-in.
Above F, current flows through this diode.
In the current I D waveform of FIG. 3, the negative current portion (A)
It is because of this effect that Therefore, the first
The applied voltage V DS of the switching element 3 (SW1) is surely lowered to 0V.

【0022】再び第1のスイッチング素子3(SW1)
はオンとなるが、上記の電圧降下が速いのですぐには電
流ID は流れない。続いて第1のスイッチング素子3
(SW1)がオンになっているのでNP1を通じて電流
が流れ出し、図4に示した動作に戻り、以下同じ動作を
繰り返す。
Again the first switching element 3 (SW1)
However, the current I D does not flow immediately because the above voltage drop is fast. Then, the first switching element 3
Since (SW1) is turned on, a current flows out through NP1, the operation returns to that shown in FIG. 4, and the same operation is repeated thereafter.

【0023】上記の動作で得られる電圧VDSおよび電流
D の波形を、図19に示した従来の波形と比較するた
め、図12に模式的に示す。図12に示すように、第1
のスイッチング素子3(SW1)オン時のスイッチング
損失は無くなり、第1のスイッチング素子3(SW1)
オフ時の電圧立ち上がり部分でのリンギング波形も小さ
な変動に抑えられ、発熱損失、発生ノイズは小さく抑え
られる。
The waveforms of the voltage V DS and the current I D obtained by the above operation are schematically shown in FIG. 12 for comparison with the conventional waveforms shown in FIG. As shown in FIG. 12, the first
The switching loss when the switching element 3 (SW1) is turned on disappears, and the first switching element 3 (SW1)
The ringing waveform at the voltage rising portion at the time of off is also suppressed to a small fluctuation, and the heat generation loss and generated noise can be suppressed to be small.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスイッチ
ング電源装置によるときは、フライバック電圧発生時に
のみオンとなる第2のスイッチング素子をサージング吸
収用コンデンサに対し直列に接続し、抵抗を不要とする
とともにサージング電圧を両方向に吸収できるようにし
たので、抵抗による発熱損失がなく、全体としても発熱
損失の極めて小さい、かつ、低ノイズの回路を構成でき
る。したがって、高周波であっても、小型、高効率、低
ノイズのスイッチング電源装置を得ることができる。
As described above, according to the switching power supply device of the present invention, the second switching element, which is turned on only when the flyback voltage is generated, is connected in series to the surging absorption capacitor, and no resistor is required. In addition, since the surging voltage can be absorbed in both directions, there is no heat loss due to resistance, and a circuit with extremely low heat loss and low noise can be configured as a whole. Therefore, it is possible to obtain a switching power supply device of small size, high efficiency and low noise even at high frequencies.

【0025】また、第1のスイッチング素子の印加電圧
を確実に0Vに低下させた後、第1のスイッチング素子
をオンとして電流を流すことができるので、この部分で
のスイッチング損失を無くすこともでき、極めてスイッ
チング損失の小さい高効率のスイッチング電源装置を実
現できる。そして、本発明のスイッチング電源装置は、
高周波になるほど、その効果を発揮することができる。
Further, after the applied voltage of the first switching element is surely lowered to 0V, the first switching element can be turned on to allow the current to flow, so that the switching loss in this portion can be eliminated. A highly efficient switching power supply device with extremely small switching loss can be realized. And the switching power supply device of the present invention,
The higher the frequency, the more effective it is.

【0026】さらに、抵抗が不要で、かつ、従来のスナ
バ回路の代わりにサージング吸収用コンデンサに対し直
列にFETからなる第2のスイッチング素子を接続する
だけの簡単な回路構成でよく、スイッチング電源装置の
一層の小型化、低コスト化をはかることができる。
Furthermore, a resistor is not required, and a simple circuit configuration in which a second switching element composed of an FET is connected in series to a surging absorbing capacitor instead of the conventional snubber circuit is sufficient. Further downsizing and cost reduction can be achieved.

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

【図1】本発明の一実施例に係るスイッチング電源装置
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の回路の要部を示す概略回路図である。FIG. 2 is a schematic circuit diagram showing a main part of the circuit of FIG.

【図3】図1の装置の実動作を観測したスイッチング波
形図である。
FIG. 3 is a switching waveform diagram in which an actual operation of the device of FIG. 1 is observed.

【図4】図1の回路を模式的に示した概略回路図であ
る。
FIG. 4 is a schematic circuit diagram schematically showing the circuit of FIG.

【図5】従来のスナバ回路の電流の流れ方向を示す概略
回路図である。
FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing a current flow direction of a conventional snubber circuit.

【図6】図1の回路の電流の流れ方向を示す概略部分回
路図である。
6 is a schematic partial circuit diagram showing the direction of current flow in the circuit of FIG.

【図7】従来のスナバ回路を用いた場合の第1のスイッ
チング素子印加電圧の波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram of a voltage applied to a first switching element when a conventional snubber circuit is used.

【図8】図6の回路を用いた場合の第1のスイッチング
素子印加電圧の波形図である。
8 is a waveform diagram of a voltage applied to the first switching element when the circuit of FIG. 6 is used.

【図9】図1の回路を模式的に示した、図4とは別の動
作状態を示す概略回路図である。
FIG. 9 is a schematic circuit diagram schematically showing the circuit of FIG. 1 and showing an operation state different from that of FIG.

【図10】図1の回路におけるLとCの共振を示す概略
回路図である。
10 is a schematic circuit diagram showing resonance of L and C in the circuit of FIG.

【図11】図1の回路におけるLとCの共振に関し、図
10とは逆電圧極性の状態を示す概略回路図である。
11 is a schematic circuit diagram showing a state of reverse voltage polarity to that of FIG. 10 regarding resonance of L and C in the circuit of FIG.

【図12】図1の回路における第1のスイッチング素子
印加電圧と電流の概略波形図である。
12 is a schematic waveform diagram of the voltage and current applied to the first switching element in the circuit of FIG.

【図13】従来のスナバ回路の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional snubber circuit.

【図14】従来の別のスナバ回路の回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of another conventional snubber circuit.

【図15】スイッチング電源装置において、一般的に生
じようとする電圧サージングを示す波形図である。
FIG. 15 is a waveform diagram showing voltage surging that generally tends to occur in a switching power supply device.

【図16】図14のスナバ回路を用いた場合の電圧波形
図である。
16 is a voltage waveform diagram when the snubber circuit of FIG. 14 is used.

【図17】図14のスナバ回路を用いたスイッチング電
源装置の回路図である。
17 is a circuit diagram of a switching power supply device using the snubber circuit of FIG.

【図18】図17のスイッチング電源装置における実動
作を観測したスイッチング波形図である。
FIG. 18 is a switching waveform diagram in which an actual operation of the switching power supply device of FIG. 17 is observed.

【図19】図18の波形を模式的に示した第1のスイッ
チング素子印加電圧と電流の概略波形図である。
FIG. 19 is a schematic waveform diagram of the voltage and current applied to the first switching element, schematically showing the waveform of FIG. 18.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トランス 2 サージング吸収用コンデンサ 3 第1のスイッチング素子 4 制御回路 5 トランスの二次側 6 第2のスイッチング素子 7 電源 VDS 第1のスイッチング素子の印加電圧 ID 第1のスイッチング素子の電流1 Transformer 2 Surging Absorption Capacitor 3 First Switching Element 4 Control Circuit 5 Secondary Side of Transformer 6 Second Switching Element 7 Power Supply V DS Applied Voltage of First Switching Element I D Current of First Switching Element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランスの一次側に、電圧のサージング
吸収用コンデンサと、該トランスの一次側に電圧を断続
的に印加するためにオンオフを繰り返す第1のスイッチ
ング素子とを有するスイッチング電源装置において、前
記サージング吸収用コンデンサと第1のスイッチング素
子の間に、前記トランスの一次側に接続され、該トラン
スの一次側におけるフライバック電圧発生時にのみオン
となる第2のスイッチング素子を、前記サージング吸収
用コンデンサに対し直列に接続したことを特徴とするス
イッチング電源装置。
1. A switching power supply device having a voltage surging absorption capacitor on a primary side of a transformer, and a first switching element which is repeatedly turned on and off for intermittently applying a voltage to the primary side of the transformer, A second switching element, which is connected to the primary side of the transformer and is turned on only when a flyback voltage is generated on the primary side of the transformer, is provided between the surging absorption capacitor and the first switching element. A switching power supply device characterized by being connected in series to a capacitor.
【請求項2】 前記第2のスイッチング素子が電界効果
トランジスタからなる請求項1のスイッチング電源装
置。
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the second switching element is a field effect transistor.
【請求項3】 前記第1のスイッチング素子が、印加電
圧が0Vに低下された後オンされるものである請求項1
又は2のスイッチング電源装置。
3. The first switching element is turned on after the applied voltage is reduced to 0V.
Or the switching power supply device of 2.
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