JPH0654529A - Voltage resonance type switching regulator - Google Patents

Voltage resonance type switching regulator

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JPH0654529A
JPH0654529A JP4201009A JP20100992A JPH0654529A JP H0654529 A JPH0654529 A JP H0654529A JP 4201009 A JP4201009 A JP 4201009A JP 20100992 A JP20100992 A JP 20100992A JP H0654529 A JPH0654529 A JP H0654529A
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JP
Japan
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voltage
resonance
current
winding
saturable reactor
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Withdrawn
Application number
JP4201009A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Asayama
厚 朝山
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a voltage resonance type switching regulator which facilitates the increase of a load current increasing the size of a converter transformer. CONSTITUTION:A saturable reactor L2 is connected in series to an ON-ON winding N3 on the secondary side of a converter transformer T1 as a switching means. The required reset of the saturable reactor L2 is obtained by a current flowing through a resistor R1. With this constitution, during a required period while a resonance current is flowing from a capacitor C1 to a power supply Vin, a voltage application to a rectifying diode D1 is blocked by the saturable reactor L2 and the interference of the ON-ON winding current to the resonance current can be eliminated, so that a resonance waveform can be close to a sine wave, zero-cross conditions can be maintained and a load current can be increased.

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、複写機,プリンタ等に
好適な電圧共振型スイッチングレギュレータに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage resonance type switching regulator suitable for copying machines, printers and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電圧共振型スイッチングレギュレ
ータは、複写機の帯電器やCRTの水平偏向電圧などの
高圧を発生する装置として広く用いられている。図8に
示すようなこの種装置の多くはコンバータトランスの1
次側巻線に対する電力の印加を、トランジスタ等による
スイッチング手段により断続して2次側に巻線比に応じ
た電圧を発生するように構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage resonance type switching regulator has been widely used as a device for generating a high voltage such as a charger of a copying machine or a horizontal deflection voltage of a CRT. Most of such devices as shown in FIG.
The application of electric power to the secondary winding is interrupted by switching means such as a transistor to generate a voltage according to the winding ratio on the secondary side.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
おいて2次側のオン/オン巻線(N3)よりの負荷電流
を増やしていくと、徐々に電圧のゼロクロス条件が満た
されなくなり電力をとれなくなるという問題がある。
However, when the load current from the ON / ON winding (N3) on the secondary side in FIG. 8 is increased, the zero cross condition of the voltage is gradually not satisfied and the power cannot be taken. There is a problem.

【0004】本発明は、この問題を解決するためなされ
たもので、コンバータトランスを大型化することなく、
負荷電流を増やすことのできる電圧共振型スイッチング
レギュレータを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve this problem, without increasing the size of the converter transformer.
An object of the present invention is to provide a voltage resonance type switching regulator capable of increasing a load current.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、電圧共振型レギュレータを次の(1),
(2)のとおりに構成する。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a voltage resonance type regulator having the following (1),
Configure as in (2).

【0006】(1)コンバータトランスの2次側のオン
−オン巻線から負荷電流をとる電圧共振型スイッチング
レギュレータであって、前記オン−オン巻線に直列に接
続したスイッチ手段と、このスイッチ手段を、各共振電
圧パルスの初めの所要の期間および/または終りの所要
期間だけオフするよう制御する制御手段とを備えた電圧
共振型スイッチングレギュレータ。
(1) A voltage resonance type switching regulator that takes a load current from an on-on winding on the secondary side of a converter transformer, and switch means connected in series to the on-on winding, and this switch means. And a control means for controlling so that the resonance voltage pulse is turned off for a required period at the beginning and / or a required period at the end of each resonant voltage pulse.

【0007】(2)スイッチ手段は、リセット手段を有
する可飽和リアクトルである前記(1)記載の電圧共振
型スイッチングレギュレータ。
(2) The voltage resonance type switching regulator according to (1), wherein the switch means is a saturable reactor having a reset means.

【0008】[0008]

【作用】前記(1),(2)の構成により、各電圧共振
パルスの初めおよび/または終りの所要期間だけ、コン
バータトランスの2次側のオン−オン巻線の電流が遮断
され、電圧のゼロクロス条件が満たされる。
With the configurations (1) and (2) described above, the current in the on-on winding on the secondary side of the converter transformer is cut off only during the required period at the beginning and / or the end of each voltage resonance pulse, and the voltage The zero cross condition is satisfied.

【0009】[0009]

【実施例】以下実施例により本発明を詳しく説明する。The present invention will be described in detail with reference to the following examples.

【0010】(実施例1)図1は、実施例1である“電
圧共振型スイッチングレギュレータ”の回路図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram of a "voltage resonance type switching regulator" which is Embodiment 1.

【0011】同図において、T1はコンバータトランス
である。コンバータトランスT1の1次巻線N1の一端
は電源電圧Vinに接続され、他端はスイッチング素子
であるFET(電界効果トランジスタ)Q1のドレイン
に接続される。このFET・Q1のソースは接地されて
いる。FET・Q1がスイッチングすることにより2次
巻線N2,N3には巻線比に応じた電圧が発生する。2
次巻線N3の一端は可飽和リアクトルL2を通して整流
ダイオードD1のアノードに接続され、他端はCOM電
位点に接続される。整流ダイオードD1のカソードはフ
ライホイールダイオードD2のカソードとチョークコイ
ルL1の一端に接続される。チョークコイルL1の他端
は出力コンデンサC2の一端に接続される。フライホイ
ールダイオードD2,コンデンサC2の他端はCOM電
位点に接続される。整流ダイオードD1のアノードとV
1出力端間に、可飽和リアクトルL2をリセットできる
ように、ダイオードD4,抵抗R1が直列に接続され
る。巻線N2は2次側主巻線であり、その出力を整流・
平滑した電圧を定電圧化するためにPWM(パルス幅変
調)制御回路1を用いてFET・Q1のスイッチングの
デューティを変化させている。
In the figure, T1 is a converter transformer. One end of the primary winding N1 of the converter transformer T1 is connected to the power supply voltage Vin, and the other end is connected to the drain of an FET (field effect transistor) Q1 which is a switching element. The source of the FET Q1 is grounded. By switching the FET Q1, a voltage corresponding to the winding ratio is generated in the secondary windings N2 and N3. Two
One end of the next winding N3 is connected to the anode of the rectifier diode D1 through the saturable reactor L2, and the other end is connected to the COM potential point. The cathode of the rectifier diode D1 is connected to the cathode of the flywheel diode D2 and one end of the choke coil L1. The other end of the choke coil L1 is connected to one end of the output capacitor C2. The other ends of the flywheel diode D2 and the capacitor C2 are connected to the COM potential point. Anode of rectifier diode D1 and V
Between one output terminal, a diode D4 and a resistor R1 are connected in series so that the saturable reactor L2 can be reset. The winding N2 is the secondary side main winding and rectifies its output.
The PWM (pulse width modulation) control circuit 1 is used to change the switching duty of the FET Q1 in order to make the smoothed voltage a constant voltage.

【0012】以下、回路動作を説明する。もし、可飽和
リアクトルL2がショート、ダイオードD4,抵抗R1
の回路がオープンならば、共振電圧(Q1・D−S間)
は図2に示すように巻線N3側の負荷を大きくするにし
たがいゼロクロスしなくなり、電力の伝達ができなくな
る。
The circuit operation will be described below. If saturable reactor L2 is shorted, diode D4, resistor R1
If the circuit of is open, the resonance voltage (between Q1 and D-S)
As shown in FIG. 2, as the load on the winding N3 side is increased, zero crossing does not occur and power cannot be transmitted.

【0013】その原因は、共振電圧がVin以下の期間
には、オン−オン側出力のフォワード側ダイオードD1
がオンしてしまうからであり、以下の2つの期間が存在
する。
The cause is that the forward side diode D1 of the on-on side output is provided during the period when the resonance voltage is equal to or lower than Vin.
Is turned on, and there are the following two periods.

【0014】Q1オフかつ共振電圧VDS(Q1・D
−S間)<Vinかつ共振電圧がC1からVinへ流れ
ている期間(図2で期間A) 共振電流I(RES)は、キャパシタC1からVinに
流れている。一方、オン−オン側電流Ip(on/o
n)(1次側換算値)はIo*(Ns/Np)の大きさ
でVinからキャパシタC1へ流れようとする。したが
って、共振電流(キャパシタC1からVinに流れる方
向)は見掛け上小さくなり、キャパシタC1の電圧の下
降がにぶり、ゼロクロスしにくくなる。
Q1 is off and the resonance voltage VDS (Q1.D
-Between S) <Vin and the period when the resonance voltage flows from C1 to Vin (period A in FIG. 2) The resonance current I (RES) flows from the capacitor C1 to Vin. On the other hand, the on-on side current Ip (on / o
n) (converted value on the primary side) has a magnitude of Io * (Ns / Np) and tends to flow from Vin to the capacitor C1. Therefore, the resonance current (direction flowing from the capacitor C1 to Vin) is apparently small, the decrease in the voltage of the capacitor C1 is slowed down, and the zero crossing is difficult to occur.

【0015】Q1オフかつ共振電圧VDS(Q1・D
−S間)<Vinかつ共振電流がVinからキャパシタ
C1へ流れている期間(図2で期間B) 共振電流I(RES)とオン−オン側巻線(N3)の負
荷電流Ip(on/on)は、ともにキャパシタC1へ
流れ込む方向に強め合い共振電圧VDSの立上がり傾斜
がきつくなる。
Q1 is off and the resonance voltage VDS (Q1.D
-Between S) <Vin and period during which resonance current flows from Vin to capacitor C1 (period B in FIG. 2) Resonance current I (RES) and load current Ip (on / on of on-on side winding (N3)) ) Are strengthened in the direction in which they both flow into the capacitor C1, and the rising slope of the resonance voltage VDS becomes tight.

【0016】以上,により、共振電圧VDSはオン
−オン側巻線(N3)から負荷電流を取っていくにした
がい、正弦波からはずれてしまい、ついには、ゼロクロ
スしなくなる。
As described above, the resonance voltage VDS deviates from the sine wave as the load current is taken from the on-on side winding (N3), and finally the zero crossing does not occur.

【0017】この対策としては、次の(1),(2)な
どの手法が考えられ、本発明は(2)の手法を採用して
いる。
As measures against this, the following methods (1) and (2) can be considered, and the present invention employs the method (2).

【0018】(1)共振電流I(RES)を大きくし
て、相対的にIp(on/on)を小さくする。具体的
には共振キャパシタC1を大きくするか、コンバータト
ランスT1のインダクタンスを小さくする。しかし、こ
の場合共振周波数はさがり、コンバータトランスT1の
励磁電流が増加してFET・Q1などの負担が増加した
り、コンバータトランスT1が磁気飽和しやすくなり、
トランスの大型化につながり最適な手段とはいえない。
(1) The resonance current I (RES) is increased to relatively reduce Ip (on / on). Specifically, the resonance capacitor C1 is increased or the inductance of the converter transformer T1 is decreased. However, in this case, the resonance frequency is lowered, the exciting current of the converter transformer T1 is increased, the load of the FET Q1 and the like is increased, and the converter transformer T1 is easily magnetically saturated.
It is not the most suitable method because it leads to a larger transformer.

【0019】(2)期間Aまたは期間Bあるいはその両
方のIp(on/on)を流れなくする。
(2) The Ip (on / on) of the period A, the period B, or both of them is stopped.

【0020】すなわち本実施例では、可飽和リアクトル
(スイッチ手段)L2,ダイオードD4,抵抗R1を用
いて期間AにIp(on/on)を流れないようにして
いる。
That is, in this embodiment, the saturable reactor (switch means) L2, the diode D4 and the resistor R1 are used to prevent Ip (on / on) from flowing during the period A.

【0021】次に、図1の回路図と図3のタイミングチ
ャートを用いて本実施例の動作を説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 1 and the timing chart of FIG.

【0022】図3において、Vxは、N3巻線(オン−
オン巻線)電圧であり、正側には、ほぼ等脚台形の電圧
がでる。そこで、抵抗R1により適切に可飽和リアクト
ルL2をリセットすると、整流ダイオードD1のアノー
ド電圧Vyは図3のY領域を阻止した波形となり、I
(N3)つまり整流ダイオードD1に流れる電流は期間
Aにおいては、図示のように0となる。そのため、オン
/オン巻線電流Ip(on/on)と共振電流I(RE
S)が期間Aにおいて干渉しなくなる。それにより、F
ET・Q1の電圧波形は、正弦波に近づき(厳密には期
間Bも阻止する必要があるが、)従来の数倍の負荷電流
を取ってもゼロクロス条件を確保できるようになる。
In FIG. 3, Vx is the N3 winding (ON-
On-winding) voltage, and an approximately isosceles trapezoidal voltage appears on the positive side. Therefore, when the saturable reactor L2 is appropriately reset by the resistor R1, the anode voltage Vy of the rectifying diode D1 has a waveform that blocks the Y region in FIG.
(N3) That is, the current flowing through the rectifier diode D1 becomes 0 as shown in the figure in the period A. Therefore, the on / on winding current Ip (on / on) and the resonance current I (RE
S) no longer interferes in period A. Thereby, F
The voltage waveform of ET · Q1 approaches a sine wave (strictly, it is necessary to block the period B as well), but the zero-cross condition can be secured even if a load current several times that of the conventional one is taken.

【0023】(実施例2)図4は実施例2の回路図であ
る。図示のようにスイッチQ2を用いて、期間Aまたは
期間Bあるいはその両方を阻止することによっても実施
できる。図5はこのタイミングチャートである。図示の
ようにA,B両期間を阻止し、さらに出力V1のレギュ
レータも兼ねるように、パルス幅をPWM制御回路4に
より制御している。なお所要のタイミングで制御できる
ように、PWM制御回路1の出力から同期検出回路3を
介して同期をかけている。この場合、共振電圧は完全な
正弦波となる。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram of the second embodiment. It can also be implemented by blocking the period A, the period B, or both using the switch Q2 as shown. FIG. 5 is this timing chart. As shown in the figure, the pulse width is controlled by the PWM control circuit 4 so as to prevent both the A and B periods and also serve as the regulator of the output V1. Note that the output from the PWM control circuit 1 is synchronized via the synchronization detection circuit 3 so that control can be performed at the required timing. In this case, the resonance voltage is a perfect sine wave.

【0024】(実施例3)図6は実施例3の回路図であ
る。図示のように可飽和リアクトルL2を低圧側にいれ
ることにより、抵抗R1による可飽和リアクトルL2の
リセット電流がN3巻線を流れないようにして、コンバ
ータトランスT1の偏磁を防ぐとともに、抵抗R1の損
失も減らしている。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a circuit diagram of the third embodiment. As shown in the figure, by placing the saturable reactor L2 on the low voltage side, the reset current of the saturable reactor L2 due to the resistor R1 is prevented from flowing through the N3 winding, and the converter transformer T1 is prevented from being demagnetized and the resistor R1 It also reduces losses.

【0025】(実施例4)図7は実施例4の回路図であ
る。図示のように構成し、スイッチ手段をNチャンネル
FET・Q4にて実施することもできる。現在Pチャン
ネルFETよりもNチャンネルFETのほうが、品種,
価格,オン抵抗などの点で優れているので、Nチャンネ
ルFETにすることには、電源の効率向上,小型化,低
価格化の点でメリットがでる。また、PチャンネルFE
Tでは、ゲートドライブ回路の損失が大きいが、その点
も改善できる。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a circuit diagram of the fourth embodiment. It is also possible to configure as shown and implement the switching means by an N-channel FET Q4. Currently, N-channel FETs have more product types than P-channel FETs.
Since it is excellent in terms of price, on-resistance, etc., using an N-channel FET has advantages in improving efficiency of power supply, downsizing, and cost reduction. In addition, P channel FE
At T, the loss of the gate drive circuit is large, but this can also be improved.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればス
イッチ手段(可飽和リアクトル,半導体スイッチなど)
を用いることで電圧共振型電源の大容量化を共振電流を
増やさずに実現でき、共振スイッチや、コンバータトラ
ンスの損失が比較的小さくなり、装置を小型化できる。
As described above, according to the present invention, switch means (saturable reactor, semiconductor switch, etc.)
By using, the capacity of the voltage resonance type power supply can be increased without increasing the resonance current, the loss of the resonance switch and the converter transformer becomes relatively small, and the device can be downsized.

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

【図1】 実施例1の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment.

【図2】 実施例1の動作説明図FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.

【図3】 実施例1のタイミングチャートFIG. 3 is a timing chart of the first embodiment.

【図4】 実施例2の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment.

【図5】 実施例2のタイミングチャートFIG. 5 is a timing chart of the second embodiment.

【図6】 実施例3の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a third embodiment.

【図7】 実施例4の回路図FIG. 7 is a circuit diagram of a fourth embodiment.

【図8】 従来例の回路図FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L2 可飽和リアクトル N3 オン−オン巻線 R1 抵抗 T1 コンバータトランス L2 Saturable reactor N3 ON-ON winding R1 resistance T1 converter transformer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンバータトランスの2次側のオン−オ
ン巻線から負荷電流をとる電圧共振型スイッチングレギ
ュレータであって、前記オン−オン巻線に直列に接続し
たスイッチ手段と、このスイッチ手段を、各共振電圧パ
ルスの初めの所要の期間および/または終りの所要期間
だけオフするよう制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする電圧共振型スイッチングレギュレータ。
1. A voltage resonance type switching regulator which takes a load current from an on-on winding on a secondary side of a converter transformer, and a switch means connected in series to the on-on winding, and the switch means. And a control means for controlling the resonance voltage pulse to be turned off only during a required period at the beginning and / or a required period at the end of each resonant voltage pulse.
【請求項2】 スイッチ手段は、リセット手段を有する
可飽和リアクトルであることを特徴とする請求項1記載
の電圧共振型スイッチングレギュレータ。
2. The voltage resonance type switching regulator according to claim 1, wherein the switch means is a saturable reactor having a reset means.
JP4201009A 1992-07-28 1992-07-28 Voltage resonance type switching regulator Withdrawn JPH0654529A (en)

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JP4201009A JPH0654529A (en) 1992-07-28 1992-07-28 Voltage resonance type switching regulator

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393260B1 (en) * 2000-10-06 2003-07-31 김규 a pulse power supply using zero crossing control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100393260B1 (en) * 2000-10-06 2003-07-31 김규 a pulse power supply using zero crossing control method

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Effective date: 19991005