JPH06284723A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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Publication number
JPH06284723A
JPH06284723A JP7137093A JP7137093A JPH06284723A JP H06284723 A JPH06284723 A JP H06284723A JP 7137093 A JP7137093 A JP 7137093A JP 7137093 A JP7137093 A JP 7137093A JP H06284723 A JPH06284723 A JP H06284723A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
full
switching element
wave
series
Prior art date
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Pending
Application number
JP7137093A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Shimizu
恵一 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication of JPH06284723A publication Critical patent/JPH06284723A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フライバックコンバータをベースとしつつ、
スイッチング素子にかかるピーク電圧を低く抑え、変換
効率がよくて耐圧の低い素子を使用できるようにするこ
と。 【構成】 全波整流出力に対する1次側が直列接続され
出力用の2次側が並列接続された2組のフライバックコ
ンバータ3a,3bにより構成し、スイッチング素子5
a,5bのオフ時に各々のスイッチング素子5a,5b
にかかる電圧を従来の1/2にすることができるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AC入力電圧が高い場
合に変換効率のよいDC‐DCコンバータ、特に、入力
電流波形の改善用のアクティブ・フィルタ回路に適した
電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電源装置としては各種のものがあ
るが、一例として、2次側にインダクタンス用のチョー
クを要しないフライバックコンバータを利用したものが
ある。図5はその一例を示すもので、交流電源1には全
波整流回路2を介してフライバックコンバータ3が接続
されている。このフライバックコンバータ3は全波整流
回路2からの全波整流された脈流出力が入力されるコン
デンサC1 と、コンデンサC1 端子間に直列に接続され
たトランス4の1次巻線N1 とスイッチング素子5と、
前記1次巻線N1 と逆極性とされた2次巻線N2 と、こ
の2次巻線N2 に直列に接続された整流用のダイオード
1 と、2次巻線N2 とダイオードD1 とに並列に接続
された平滑用コンデンサC2 と、平滑用コンデンサC2
の両端から引出された出力端子6とにより構成されてい
る。
【0003】このような構成において、交流電源1から
の交流出力は全波整流回路2で全波整流されて脈流とな
り、コンデンサC1 に充電される。そして、スイッチン
グ素子5がオン状態であれば1次巻線N1 に電流が流れ
る。しかして、図6に示すように、このスイッチング素
子5をオフさせると、1次巻線N1 にキック電圧が発生
し、逆極性の2次巻線N2 に誘起され、ダイオードD1
により整流された後、平滑用コンデンサC2 で平滑さ
れ、出力端子6から直流電圧が出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来方式の場合、スイッチング素子5にはキック電圧が
そのままかかるため、交流電源1の電源電圧のピーク値
の数倍の耐圧を持つものが必要となる。ここに、耐圧の
高い素子は高価な上に、オン抵抗が高く電力変換効率を
低下させてしまう。
【0005】特に、電圧が高い場合にトランス4の絶縁
を強化すると、1・2次間の結合が悪化し、素子に加わ
るピーク電圧が増大してしまう。ちなみに、このような
ピーク電圧を低減させるために、図5中に示すように抵
抗R1 とコンデンサC3 とによるスナバ回路7をスイッ
チング素子5に並列に接続するようにしたものもある
が、このスナバ回路7自体が新たなロス発生源となり、
効率低下を招いてしまう。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、全波整流出力に対する1次側が直列接続され出力用
の2次側が並列接続された2組のフライバックコンバー
タにより構成した。
【0007】この際、請求項2記載の発明では、各フラ
イバックコンバータ中のスイッチング素子を直列接続中
点から1次巻線よりも全波整流出力ライン側に位置させ
て結線し、各スイッチング素子と他方のフライバックコ
ンバータに対する全波整流出力ラインとの間に各々ダイ
オードを接続した。
【0008】さらに、請求項3記載の発明では、スイッ
チング素子が導通するオンデューティを50%未満に設
定した。
【0009】請求項4記載の発明では、これらの発明に
おいて、全波整流出力が入力される2個の直列コンデン
サの容量を、電源周波数に対して実質的に平滑性を持た
ない小さな値に設定した。
【0010】
【作用】請求項1記載の発明においては、1次側が直列
接続され、2次側が並列接続された2組のフライバック
コンバータによるため、各々のスイッチング素子にかか
る電圧が従来の1/2となり、耐圧の低い素子を使用し
得るものとなり、素子単価が低下するとともに、オン抵
抗の低い素子を使用し得ることから変換効率も向上す
る。
【0011】特に、請求項2記載の発明においては、各
々のスイッチング素子と他方のフライバックコンバータ
に対する全波整流出力ラインとの間にダイオードが介在
されているので、スイッチング素子のターンオフ時に発
生するピーク電圧を電源側に帰還させて電源電圧のピー
ク値に抑えるスナバ作用を持たせることができ、かつ、
トランスの結合が悪い場合でもスナバエネルギーを損失
せず効率低下のないものとなる。
【0012】また、請求項3記載の発明においては、ス
イッチング素子が導通するオンデューティが50%未満
であるので、トランスが飽和してしまうことなく、常に
正常に動作し得るものとなる。
【0013】さらに、請求項4記載の発明においては、
全波整流出力を受ける2組のフライバックコンバータの
各々のコンデンサの容量を、実質的に平滑性を持たない
小さな値に設定したので、交流電源の持つ正弦波特性が
維持されるものとなり、入力電流波形を改善するアクテ
ィブ・フィルタとして優れたものとなる。
【0014】
【実施例】本発明の第一の実施例を図1及び図2に基づ
いて説明する。図5で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す(次の実施例でも同様とする)。本実施例
は、基本的には、全波整流回路2と出力端子6との間に
2組のフライバックコンバータ3a,3bを設けたもの
である。ここに、これらのフライバックコンバータ3
a,3bの1次側は直列接続され、2次側は並列接続さ
れている。即ち、トランス4a,4bの1次側におい
て、各々の組のコンデンサC1a,C1bは全波整流出力回
路2の出力端子間に直列に接続され、さらに、コンデン
サC1aに並列な1次巻線N1a及びスイッチング素子5a
と、コンデンサC1bに並列な1次巻線N1b及びスイッチ
ング素子5bとの直列回路が並列に接続され、それらの
接続中点同士が接続されている。トランス4a,4bの
2次側は各々2次巻線N2a,N2b、ダイオードD1a,D
1bを通して、平滑用コンデンサC2 の一端に並列に接続
されている。
【0015】このような構成において、スイッチング素
子5a又は5bのオン・オフ動作に伴いトランス4a又
は4bの2次側に電圧を誘起するフライバックコンバー
タ3a,3bとしての基本動作は、図5に示したものと
同じである。ただし、2組のフライバックコンバータ3
a,3bを有するため、例えば、これらのスイッチング
素子5a,5bが互いに同じタイミングでオン・オフス
イッチング動作するものとすると、図2に示すように、
オフ時には高いキック電圧が生ずるものの、直列接続さ
れた2組のフライバックコンバータ3a,3bで2分さ
れるため、各々のスイッチング素子5a,5b自身に加
わり得る電圧は従来の1/2になる。
【0016】よって、本実施例によれば、各スイッチン
グ素子5a,5bに加わる電圧が従来のものに比して1
/2となるため、耐圧特性の低めの素子を使用し得るも
のとなり、素子単価が低下するだけでなく、そのオン抵
抗の低い素子を使用し得ることをも意味し、変換効率の
高いものとなる。
【0017】なお、上記説明では、2組のフライバック
コンバータ3a,3bに関して、そのスイッチング素子
5a,5bを互いに同じタイミングでスイッチングさせ
るようにしたが、互いに180°位相を異ならせてスイ
ッチング動作させるようにしてもよい。
【0018】また、これらのスイッチング素子5a,5
bに関するオンデューティ制御は、電源周期に渡って常
に一定とする制御でもよく、或いは、入力電流を正弦波
に近付けるように変化させる制御であってもよい。
【0019】さらに、全波整流回路2の脈流出力を受け
るコンデンサC1a,C1bの容量に関しては、交流電源1
の電源周波数に対して実質的に平滑作用を示さないよう
な小さな値に設定するのがよい。これにより、交流電源
1の持つ正弦波特性が維持されるものとなり、入力電流
波形を改善するためのアクティブ・フィルタとして利用
する場合に効果的となる。ここに、平滑作用を持たせる
場合、通常、電源電圧の80%程度以上の脈流状態にあ
ることが要求されるので、逆に、平滑作用を持たせない
程度としては、電源電圧の50%以下に低下するような
脈流状態を確保し得るものであればよい。
【0020】つづいて、本発明の第二の実施例を図3及
び図4により説明する。本実施例は、前記実施例の構成
に加え、各々のフライバックコンバータ3a,3b回路
中に、ダイオードD2a,D2bを付加したものである。こ
こに、本実施例の前提として、1次巻線N1a,N1bとス
イッチング素子5a,5bとの関係につき、1次巻線N
1a,N1b側が接続中点側に位置し、スイッチング素子5
a,5b側がこれらの1次巻線N1a,N1bよりも全波整
流出力ライン側に位置するように結線されており、この
ようなスイッチング素子5a,5bと他方のフライバッ
クコンバータ5b,5aに対する全波整流出力ラインと
の間にダイオードD2a,D2bが接続されている。なお、
動作条件として、スイッチング素子5a,5bのオンデ
ューティは50%未満に設定されている。
【0021】このような構成において、動作的には前記
実施例と同様であるが、スイッチング素子5a,5bが
オフする時点でそのターンオフ時に発生するピーク電圧
はダイオードD2a,D2bによって電源側、ここでは、コ
ンデンサC1a,C1b側に帰還される作用を受ける。よっ
て、図4に示すように、これらのスイッチング素子5
a,5bにかかるピーク電圧は最大でも電源電圧VDC
クランプされるスナバ作用を受けるものとなる。よっ
て、前記実施例の場合よりも耐圧特性を下げ得るものと
なり、コスト面、効率面で一層有利となる。また、ダイ
オードD2a,D2bでクランプされた結果による電圧(ス
ナバエネルギー)はコンデンサC1a,C1b側に帰還され
て次のオンサイクルでトランス4a,4bを通してその
2次側に送出されるものとなり、トランス4a,4bの
結合が悪い場合であってもスナバエネルギーを損失する
ことがなく、ダイオードD2a,D2b付加による効率低下
のないものとなる。また、本実施例の場合、スイッチン
グ素子5a,5bのオンデューティが図4に示すように
50%未満に設定されているので、各オン・オフサイク
ル毎にトランス4a,4bが飽和してしまうことがな
く、正常な動作を確保できる。
【0022】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、全波整流
出力に対する1次側が直列接続され出力用の2次側が並
列接続された2組のフライバックコンバータにより構成
したので、スイッチング素子オフ時に各々のスイッチン
グ素子にかかる電圧を従来の1/2にすることができ、
耐圧の低い素子を使用できるものとなり、素子単価が低
下するとともに、オン抵抗の低い素子を使用できること
から変換効率も向上させることができる。
【0023】この際、請求項2記載の発明によれば、各
フライバックコンバータ中のスイッチング素子を直列接
続中点から1次巻線よりも全波整流出力ライン側に位置
させて結線し、各スイッチング素子と他方のフライバッ
クコンバータに対する全波整流出力ラインとの間に各々
ダイオードを接続したので、スイッチング素子のターン
オフ時に発生するピーク電圧を電源側に帰還させて電源
電圧のピーク値に抑えるスナバ作用を持たせることがで
き、かつ、トランスの結合が悪い場合でもスナバエネル
ギーを損失せず効率低下のないものとすることができ
る。
【0024】さらに、請求項3記載の発明によれば、ス
イッチング素子が導通するオンデューティを50%未満
に設定したので、スイッチング素子のオン・オフ動作に
おいてトランスが飽和してしまうことなく、常に正常に
動作させることができる。
【0025】請求項4記載の発明によれば、これらの発
明において、全波整流出力が入力される2個の直列コン
デンサの容量を、電源周波数に対して実質的に平滑性を
持たない小さな値に設定したので、交流電源の持つ正弦
波特性を維持し得るものとなり、入力電流波形を改善す
るアクティブ・フィルタとして優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す回路図である。
【図2】その動作を示す波形特性図である。
【図3】本発明の第二の実施例を示す回路図である。
【図4】その動作を示す波形特性図である。
【図5】従来例を示す回路図である。
【図6】その動作を示す波形特性図である。
【符号の説明】
3a,3b フライバックコンバータ 5a,5b スイッチング素子 N1a,N1b 1次巻線 C1a,C1b コンデンサ D2a,D2b ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全波整流出力に対する1次側が直列接続
    され出力用の2次側が並列接続された2組のフライバッ
    クコンバータよりなることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 各フライバックコンバータ中のスイッチ
    ング素子を直列接続中点から1次巻線よりも全波整流出
    力ライン側に位置させて結線し、各スイッチング素子と
    他方のフライバックコンバータに対する全波整流出力ラ
    インとの間に各々ダイオードを接続したことを特徴とす
    る請求項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 スイッチング素子が導通するオンデュー
    ティを50%未満に設定したことを特徴とする請求項2
    記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 全波整流出力が入力される2個の直列コ
    ンデンサの容量を、電源周波数に対して実質的に平滑性
    を持たない小さな値に設定したことを特徴とする請求項
    1,2又は3記載の電源装置。
JP7137093A 1993-03-30 1993-03-30 電源装置 Pending JPH06284723A (ja)

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JP7137093A JPH06284723A (ja) 1993-03-30 1993-03-30 電源装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6686912B1 (en) 1999-06-30 2004-02-03 Fujitsu Limited Driving apparatus and method, plasma display apparatus, and power supply circuit for plasma display panel
CN105578656A (zh) * 2016-01-27 2016-05-11 张家港麦智电子科技有限公司 一种120-347vac宽输入电压范围的led恒流驱动电源
JP2018148623A (ja) * 2017-03-02 2018-09-20 株式会社豊田中央研究所 電力変換装置
JP2019041561A (ja) * 2017-08-23 2019-03-14 大平電子株式会社 インターリーブ型フライバックコンバータ

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