JPH0686546A - Switching power supply equipment - Google Patents

Switching power supply equipment

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Publication number
JPH0686546A
JPH0686546A JP4234398A JP23439892A JPH0686546A JP H0686546 A JPH0686546 A JP H0686546A JP 4234398 A JP4234398 A JP 4234398A JP 23439892 A JP23439892 A JP 23439892A JP H0686546 A JPH0686546 A JP H0686546A
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JP
Japan
Prior art keywords
switching element
output
transformer
current
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4234398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Osagata
信義 長潟
Koji Yoshida
幸司 吉田
Takuya Ishii
卓也 石井
Takaharu Murakami
孝晴 村上
Toshishige Ueyama
敏成 植山
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4234398A priority Critical patent/JPH0686546A/en
Publication of JPH0686546A publication Critical patent/JPH0686546A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

Abstract

PURPOSE:To realize a compact, high-efficiency switching power supply equipment by stabilizing a plurality of outputs, improving efficiency and suppressing the generation of noise in a switching power supply equipment used in various electronic equipment. CONSTITUTION:When a first switching element 4 is ON, a voltage induced in one of the secondary windings 3b of a transformer 3 is supplied to a first output 13a-13b through a first rectifying and smoothening circuit comprising a rectifying means, smoothening choke coil 11 and a smoothening capacitor 12; and when a second switching element 7 is ON, a voltage induced to another secondary winding 3c of the transformer 3 is supplied to a second output 18a-18b through a second rectifying circuit comprising rectifying means, a smoothening choke coil 16 and a smoothening capacitor 17. By doing this, a plurality of outputs are stabilized, the efficiency is improved and noise generation is suppressed thereby providing a compact, high efficiency switching power supply equipment.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は産業用や民生用の電子機
器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device for supplying a regulated DC voltage to industrial and consumer electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、スイッチング電源装置は電子機器
の低価格化・小型化・高性能化・省エネルギー化に伴
い、より小型で出力の安定性が高く、高効率なものが強
く求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, switching power supplies have been required to be smaller, more stable in output, and more efficient, as electronic devices have become lower in price, smaller in size, higher in performance, and more energy efficient. .

【0003】以下に、従来のスイッチング電源装置につ
いて説明する。図6は従来のスイッチング電源装置で、
いわゆるフィードフォワードコンバータである。図6に
おいて1は入力直流電源で交流電圧を整流平滑すること
で、もしくは電池などで構成されるものであり、入力端
子2a−2bに入力電圧を供給し正電圧を入力端子2a
に接続し、負電圧を入力端子2bに接続している。3は
トランスであり1次巻線3aの一端を入力端子2aに接
続し、他端を第1のスイッチング素子4を介して入力端
子2bに接続され、2次巻線3bの一端を整流ダイオー
ド9に、他端を出力端子13bに接続している。4は第
1のスイッチング素子であり、制御回路20のオンオフ
信号VGによりオンオフされ、入力電圧VINを前記トラ
ンス3の1次巻線3aに印加したり遮断したりする。
A conventional switching power supply device will be described below. FIG. 6 shows a conventional switching power supply device,
This is a so-called feedforward converter. In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a rectifying and smoothing AC voltage with an input DC power source, or a battery or the like. The input voltage is supplied to the input terminals 2a-2b and a positive voltage is supplied to the input terminal 2a
, And a negative voltage is connected to the input terminal 2b. Reference numeral 3 denotes a transformer, one end of the primary winding 3a is connected to the input terminal 2a, the other end is connected to the input terminal 2b via the first switching element 4, and one end of the secondary winding 3b is connected to the rectifier diode 9 The other end is connected to the output terminal 13b. Reference numeral 4 denotes a first switching element, which is turned on / off by an on / off signal VG of the control circuit 20, and applies or cuts off the input voltage VIN to the primary winding 3a of the transformer 3.

【0004】9は整流ダイオードでありアノードを前記
2次巻線3bの一端に接続し、カソードを平滑チョーク
コイル11を介して出力端子13aに接続している。1
0は整流ダイオードでありアノードを前記2次巻線3b
の他端と出力端子13bの接続点に接続し、カソードを
整流ダイオード9と平滑チョークコイル11の接続点に
接続している。12は平滑コンデンサであり出力端子1
3aと13bの間に接続している。21はコンデンサ、
22は抵抗、23はダイオードであり、コンデンサ21
と抵抗22の並列接続回路はダイオード23を介して、
1次巻線3aの両端に接続され、スナバー回路24を構
成している。20は制御回路であり、出力端子13a−
13b間の電圧を検出し、出力電圧を一定に保つように
第1のスイッチング素子4のオンオフ比を変化させる。
A rectifying diode 9 has an anode connected to one end of the secondary winding 3b and a cathode connected to an output terminal 13a via a smoothing choke coil 11. 1
Reference numeral 0 is a rectifying diode, the anode of which is the secondary winding 3b.
Is connected to the connection point between the other end of the output terminal 13b and the output terminal 13b, and the cathode is connected to the connection point between the rectifying diode 9 and the smoothing choke coil 11. 12 is a smoothing capacitor, which is the output terminal 1
It is connected between 3a and 13b. 21 is a capacitor,
22 is a resistor, 23 is a diode, and the capacitor 21
And the parallel connection circuit of the resistor 22 via the diode 23,
The snubber circuit 24 is configured by being connected to both ends of the primary winding 3a. A control circuit 20 has an output terminal 13a-
The voltage between 13b is detected, and the on / off ratio of the first switching element 4 is changed so as to keep the output voltage constant.

【0005】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について図7も参照して詳しく動作説明を行う。図
7(a)〜(f)は、図6の従来のスイッチング電源装
置の各部動作波形を示しており、(a)は第1のスイッ
チング素子4に印加される制御回路20のオンオフ信号
波形VGであり、(b)はトランス3の1次巻線3aを
流れる電流波形ILであり、(c)は第1のスイッチン
グ素子4の両端電圧波形VDSであり、(d)は第1のス
イッチング素子4に流れる電流波形IQであり、(e)
は整流ダイオード10の両端電圧波形VDであり、
(f)は整流ダイオード9に流れる電流波形IDであ
る。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 7A to 7F show the operation waveforms of each part of the conventional switching power supply device of FIG. 6, and FIG. 7A shows the ON / OFF signal waveform VG of the control circuit 20 applied to the first switching element 4. Where (b) is the current waveform IL flowing through the primary winding 3a of the transformer 3, (c) is the voltage waveform VDS across the first switching element 4, and (d) is the first switching element. 4 is a current waveform IQ flowing in 4, and (e)
Is the voltage waveform VD across the rectifier diode 10,
(F) is the current waveform ID flowing through the rectifying diode 9.

【0006】動作状態の時間的変化を示すためt1,t
3,t5を図中に記している。時刻t1で制御回路20の
オンオフ信号VGによりターンオンすると、第1のスイ
ッチング素子4にはVDSの急激な電圧降下に伴ってスパ
イク電流が流れる。これはトランス3の1次巻線3aと
2次巻線3bの各巻線間に存在する線間容量および層間
容量などの分布容量への充放電電流や整流ダイオードの
寄生容量の放電電流もしくはリカバリー電流によるもの
である。このスパイク電流はノイズの増加や信頼制の低
下および損失の増加を招く。第1のスイッチング素子4
がオンとなりVDSが十分に小さくなると、1次巻線3a
に入力電圧VINが印加され、第1のスイッチング素子4
にはトランス3の2次巻線3bから整流ダイオード9と
平滑チョークコイル11を介して出力に供給される電流
と1次巻線3aのインダクタンス値で決まり直線的に増
加する励磁電流との和電流IQが流れ、トランス3に励
磁電流を貯える。
In order to show the temporal change of the operating state, t1, t
3, t5 are shown in the figure. When turned on by the on / off signal VG of the control circuit 20 at time t1, a spike current flows through the first switching element 4 due to a rapid voltage drop of VDS. This is the charge / discharge current to the distributed capacitance such as the line capacitance and the interlayer capacitance existing between the primary winding 3a and the secondary winding 3b of the transformer 3 or the discharge current or the recovery current of the parasitic capacitance of the rectifying diode. It is due to. This spike current causes an increase in noise, a decrease in reliability, and an increase in loss. First switching element 4
Turns on and VDS becomes sufficiently small, the primary winding 3a
The input voltage VIN is applied to the first switching element 4
Is a sum current of the current supplied from the secondary winding 3b of the transformer 3 to the output through the rectifying diode 9 and the smoothing choke coil 11 and the exciting current that is linearly determined by the inductance value of the primary winding 3a. IQ flows and the exciting current is stored in the transformer 3.

【0007】時刻t2で第1のスイッチング素子4がタ
ーンオフとすると、第1のスイッチング素子4に流れて
いた電流IQが急激に遮断されることで、2次巻線3b
を介して出力に供給していた電流がなくなり、すでにト
ランス3に貯えられた励磁電流により、逆起電圧(以
下、フライバック電圧と言う)が発生し、コンデンサ2
1に貯えられた電圧を越えダイオード23がオンするま
で急激に第1のスイッチング素子4の両端電圧VDSが上
昇し、整流ダイオード9もオフする。この急激な第1の
スイッチング素子4のターンオフ時の電流と電圧変化に
より、第1のスイッチング素子4に大きなターンオフ損
失とノイズが発生する。第1のスイッチング素子4がオ
フとなり、トランス3の励磁電流は、ダイオード23を
介してコンデンサ21にすべて放出し吸収されると、フ
ライバック電圧もなくなり巻線間電圧はなくなる。第1
のスイッチング素子4がオフの期間では、平滑チョーク
コイル11に貯えた励磁電流により、整流ダイオード1
0を介して出力電流IOは供給され続ける。
When the first switching element 4 is turned off at the time t2, the current IQ flowing in the first switching element 4 is suddenly cut off, so that the secondary winding 3b
The current that has been supplied to the output via the transformer disappears, and the back electromotive force (hereinafter referred to as the flyback voltage) is generated due to the exciting current already stored in the transformer 3 and the capacitor 2
The voltage VDS across the first switching element 4 rises rapidly until the diode 23 turns on, exceeding the voltage stored in 1, and the rectifying diode 9 also turns off. Due to this rapid change in current and voltage when the first switching element 4 is turned off, large turn-off loss and noise are generated in the first switching element 4. When the first switching element 4 is turned off and the exciting current of the transformer 3 is completely discharged to and absorbed by the capacitor 21 via the diode 23, the flyback voltage also disappears and the inter-winding voltage disappears. First
While the switching element 4 is off, the exciting current stored in the smoothing choke coil 11 causes the rectifying diode 1
The output current IO continues to be supplied via 0.

【0008】時刻t5で第1のスイッチング素子4がタ
ーンオフすると、再び第1のスイッチング素子4がター
ンオンして最初の動作を繰り返すことで出力に電流が供
給される。一方、出力電圧VOは、第1のスイッチング
素子4のオン期間に平滑チョークコイル11に印加され
る電圧とオフ期間に印加される電圧より、平滑チョーク
コイル11のリセット条件から (VIN×N−VO)×TON=VO×TOFF となり、 VO=(TON/(TON+TOFF))×VIN×N が導ける。ここで、Nは1次巻線3aの巻線数NPと2
次巻線3bの巻線数NSの巻数比(N=NS/NP)であ
る。したがって出力電圧VOUTは、第1のスイッチング
素子4のオンオフ比を変化させることにより制御可能で
あることがわかる。またコンデンサ21の電圧は、抵抗
22により放電される電流と充電される励磁電流により
バランスされる。
When the first switching element 4 is turned off at time t5, the first switching element 4 is turned on again and the first operation is repeated to supply a current to the output. On the other hand, the output voltage VO is calculated from the voltage applied to the smoothing choke coil 11 during the ON period of the first switching element 4 and the voltage applied during the OFF period from the reset condition of the smoothing choke coil 11 to (VIN × N−VO ) × TON = VO × TOFF, and VO = (TON / (TON + TOFF)) × VIN × N can be derived. Here, N is the number of windings NP of the primary winding 3a and 2
It is a winding number ratio (N = NS / NP) of the winding number NS of the next winding 3b. Therefore, it is understood that the output voltage VOUT can be controlled by changing the on / off ratio of the first switching element 4. Further, the voltage of the capacitor 21 is balanced by the current discharged by the resistor 22 and the exciting current charged.

【0009】図8は他の従来のスイッチング電源装置
で、図6で説明したフィードフォワードコンバータのト
ランスの極性を反転させることで、オン−オフ伝達とし
てフライバック電圧を出力に印加するようにしたもので
ある。図8において図6と同じものは同一の符号を記し
説明は省略する。
FIG. 8 shows another conventional switching power supply device in which the polarity of the transformer of the feedforward converter described in FIG. 6 is inverted to apply a flyback voltage to the output as on-off transmission. Is. In FIG. 8, the same parts as those in FIG.

【0010】図8において、1は入力直流電源であり、
2a−2bは入力端子であり、3はトランスで1次巻線
3aと2次巻線3bを有し、4は第1のスイッチング素
子で制御回路19によりオンオフ制御され、9および1
0は整流ダイオードであり、11は平滑チョークコイル
であり、12は平滑コンデンサであり、13a−13b
は出力端子である。5はダイオードであり、第1のスイ
ッチング素子4の両端にアノードを入力端子2bと第1
のスイッチング素子4の接続点に接続され、カソードを
1次巻線3aと第1のスイッチング素子4の接続点に接
続し、出力へ供給される電流がトランス3の励磁電流よ
りも小さくなった時に、入力へ過剰電流を回生するとき
に利用される。7は第2のスイッチング素子であり、制
御回路19によりオンオフ制御され、コンデンサ30を
介して1次巻線3bの両端に接続されている。8はダイ
オードであり、第2のスイッチング素子7の両端に接続
される。コンデンサ30は、第1のスイッチング素子4
がオン期間に1次巻線3aに貯えた励磁電流の一部をダ
イオード8を介して貯え、また貯えた電流は第2のスイ
ッチング素子7のオン期間に1次巻線3aに励磁電流と
して戻される。19は制御回路であり、出力端子13a
−13b間の電圧を検出し、出力電圧を一定に保つよう
に第1のスイッチング素子4と第2のスイッチング素子
7を交互にオンオフさせると共に、オンオフ比を変化さ
せる。
In FIG. 8, 1 is an input DC power source,
Reference numerals 2a-2b are input terminals, 3 is a transformer, which has a primary winding 3a and a secondary winding 3b, and 4 is a first switching element, which is on / off controlled by a control circuit 19, and 9 and 1
0 is a rectifying diode, 11 is a smoothing choke coil, 12 is a smoothing capacitor, 13a-13b
Is an output terminal. Reference numeral 5 denotes a diode, which has anodes at both ends of the first switching element 4 and the input terminal 2b.
Is connected to the connection point of the switching element 4 and the cathode is connected to the connection point of the primary winding 3a and the first switching element 4, and the current supplied to the output becomes smaller than the exciting current of the transformer 3. , Used when regenerating excess current to the input. A second switching element 7 is on / off controlled by the control circuit 19 and is connected to both ends of the primary winding 3b via the capacitor 30. Reference numeral 8 is a diode, which is connected to both ends of the second switching element 7. The capacitor 30 is the first switching element 4
Stores a part of the exciting current stored in the primary winding 3a during the ON period via the diode 8, and the stored current is returned to the primary winding 3a as an exciting current during the ON period of the second switching element 7. Be done. Reference numeral 19 is a control circuit, which has an output terminal 13a.
The voltage between −13b is detected, and the first switching element 4 and the second switching element 7 are alternately turned on and off so as to keep the output voltage constant, and the on / off ratio is changed.

【0011】以上のように構成されたスイッチング電源
装置において、図9も参照して詳しく動作説明を行う。
図9(a)〜(i)は、図8の従来のスイッチング電源
装置の各部動作波形を示しており、(a)は第1のスイ
ッチング素子4に印加される制御回路19のオンオフ信
号VG1であり、(b)は第2のスイッチング素子7に印
加される制御回路19のオンオフ信号VG2であり、
(c)はトランス3の1次巻線3aを流れる電流波形I
Lであり、(d)は第1のスイッチング素子4の両端電
圧波形VDS1であり、(e)は第1のスイッチング素子
4とダイオード5に流れる電流波形IQ1であり、(f)
は第2のスイッチング素子7の両端電圧波形VDS2であ
り、(g)は第2のスイッチング素子7とダイオード8
に流れる電流波形IQ2であり、(h)は整流ダイオード
10の両端電圧波形VDであり、(i)は整流ダイオー
ド9に流れる電流波形IDである。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described in detail with reference to FIG.
9A to 9I show the operation waveforms of each part of the conventional switching power supply device of FIG. 8, and FIG. 9A shows an ON / OFF signal VG1 of the control circuit 19 applied to the first switching element 4. Yes, (b) is an on-off signal VG2 of the control circuit 19 applied to the second switching element 7,
(C) is a current waveform I flowing through the primary winding 3 a of the transformer 3.
L, (d) is the voltage waveform VDS1 across the first switching element 4, (e) is the current waveform IQ1 flowing through the first switching element 4 and the diode 5, (f)
Is the voltage waveform VDS2 across the second switching element 7, and (g) is the second switching element 7 and the diode 8
Is a current waveform IQ2 flowing through the rectifying diode 10, (h) is a voltage waveform VD across the rectifying diode 10, and (i) is a current waveform ID flowing through the rectifying diode 9.

【0012】動作状態の時間的変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。時刻t1で制御回路19のオンオ
フ信号VG1により第1のスイッチング素子4がターンオ
ンすると、第1のスイッチング素子4にはVDS1の急激
な電圧降下に伴ってスパイク電流が流れる。これはトラ
ンス3の1次巻線3aと2次巻線3bの各巻線間に存在
する線間容量および層間容量などの分布容量への充放電
電流や、整流ダイオードの寄生容量の放電電流もしくは
リカバリー電流によるものである。このスパイク電流は
ノイズの増加や信頼性の低下およびターンオン損失の増
加を招く。第1のスイッチング素子4がオンとなりVDS
が十分に小さくなると、トランス3の1次巻線3aに入
力電圧VINが印加され、同時にトランス3の2次巻線3
bに誘起電圧が発生するが、この時ダイオード9はオフ
であるように接続されているので、1次巻線3aのイン
ダクタンス値で決まり直線的に増加する励磁電流のみの
電流IQ1が流れる。この間、制御回路19のオンオフ信
号VG2により第2のスイッチング素子7はオフを維持す
る。
T1 to t5 for indicating the temporal change of the operating state
Is shown in the figure. When the first switching element 4 is turned on by the ON / OFF signal VG1 of the control circuit 19 at time t1, a spike current flows through the first switching element 4 with a rapid voltage drop of VDS1. This is the charge / discharge current to the distributed capacitance such as the line capacitance and the interlayer capacitance existing between each winding of the primary winding 3a and the secondary winding 3b of the transformer 3 or the discharge current or recovery of the parasitic capacitance of the rectifying diode. It is due to the electric current. This spike current causes an increase in noise, a decrease in reliability, and an increase in turn-on loss. The first switching element 4 turns on and VDS
Is sufficiently small, the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a of the transformer 3, and at the same time the secondary winding 3a of the transformer 3 is
An induced voltage is generated in b, but at this time, since the diode 9 is connected so as to be off, the current IQ1 of only the exciting current that linearly increases depending on the inductance value of the primary winding 3a flows. During this period, the second switching element 7 is kept off by the on / off signal VG2 of the control circuit 19.

【0013】時刻t2で制御回路19のオンオフ信号VG
1により第1のスイッチング素子4がターンオフする
と、第1のスイッチング素子4に流れていた電流IQ1が
急激に遮断されることで、トランス3に貯えられた励磁
電流により、トランス3の各巻線にフライバック電圧が
発生し、コンデンサ30に貯えられた電圧を越えダイオ
ード8がオンするまで急激に第1のスイッチング素子4
の両端電圧VDS1が上昇する。この急激な第1のスイッ
チング素子4へ印加される電流と電圧変化により、第1
のスイッチング素子4に大きなターンオフ損失とノイズ
が発生する。トランス3の励磁電流は、2次巻線3bと
整流ダイオード9、平滑チョークコイル11を介して出
力電流IOとして供給されると共に、出力に供給しきれ
ない過剰な励磁電流はコンデンサ30に吸収される。
At time t2, the on / off signal VG of the control circuit 19 is
When the first switching element 4 is turned off by 1, the current IQ1 flowing in the first switching element 4 is suddenly cut off, so that the exciting current stored in the transformer 3 causes a fly current to fly to each winding of the transformer 3. When the back voltage is generated and exceeds the voltage stored in the capacitor 30, the first switching element 4 is abruptly increased until the diode 8 is turned on.
The voltage VDS1 between both ends of the voltage rises. Due to the sudden change in current and voltage applied to the first switching element 4, the first
A large turn-off loss and noise are generated in the switching element 4. The exciting current of the transformer 3 is supplied as the output current IO through the secondary winding 3b, the rectifying diode 9 and the smoothing choke coil 11, and the excessive exciting current that cannot be supplied to the output is absorbed by the capacitor 30. .

【0014】時刻t3で第2のスイッチング素子7は制
御回路19のオンオフ信号VG2によりターンオンする
が、第2のスイッチング素子7のオン期間に供給される
トランス3の励磁電流は直線的に減少し、出力電流IO
より減少した時に、コンデンサ30に吸収されていた励
磁電流が第2のスイッチング素子7と1次巻線3a、2
次巻線3b、平滑チョークコイル11を介して出力電流
IOの一部として供給され、出力に供給される電流は確
保される。
At time t3, the second switching element 7 is turned on by the ON / OFF signal VG2 of the control circuit 19, but the exciting current of the transformer 3 supplied during the ON period of the second switching element 7 decreases linearly, Output current IO
When it is further reduced, the exciting current absorbed in the capacitor 30 is absorbed by the second switching element 7 and the primary windings 3a, 2
The current that is supplied as a part of the output current IO through the secondary winding 3b and the smoothing choke coil 11 and is supplied to the output is secured.

【0015】時刻t4で第2のスイッチング素子7がタ
ーンオフすると、コンデンサ30より出力に供給される
電流が遮断されるため、トランス3より出力に供給する
励磁電流だけでは出力電流IOを維持できないため、今
度は平滑チョークコイル11に貯えられた励磁電流が整
流ダイオード10および2次巻線3bを介した整流ダイ
オード9を通じて出力電流IOに供給される。これによ
り2次巻線3bの両端に発生するフライバック電圧がな
くなるため、トランス3の各巻線間電圧はなくなる。こ
の間、制御回路19のオンオフ信号VG1により第1のス
イッチング素子4はオフを維持する。
When the second switching element 7 is turned off at time t4, the current supplied from the capacitor 30 to the output is cut off, so that the exciting current supplied from the transformer 3 to the output cannot maintain the output current I0. This time, the exciting current stored in the smoothing choke coil 11 is supplied to the output current IO through the rectifying diode 10 and the rectifying diode 9 via the secondary winding 3b. As a result, the flyback voltage generated at both ends of the secondary winding 3b is eliminated, so that the voltage between the windings of the transformer 3 is eliminated. During this period, the first switching element 4 is kept off by the on / off signal VG1 of the control circuit 19.

【0016】時刻t5で第1のスイッチング素子4がオ
ンすると、時刻t1で示した動作を繰り返すが、1次巻
線3aに入力電圧VINが印加されることで、2次巻線3
bには整流ダイオード9をオフするように誘起電圧が発
生するため、平滑チョークコイル11より供給される出
力電流IOは整流ダイオード10を介してのみ供給され
る。
When the first switching element 4 is turned on at time t5, the operation shown at time t1 is repeated, but the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a, so that the secondary winding 3
Since an induced voltage is generated in b so as to turn off the rectifying diode 9, the output current IO supplied from the smoothing choke coil 11 is supplied only via the rectifying diode 10.

【0017】一方、出力電圧VOは、第1のスイッチン
グ素子4のオフ期間に平滑チョークコイル11に印加さ
れる電圧とオフ期間に印加される電圧より、平滑チョー
クコイル11のリセット条件から (VC×N−VO)×TOFF=VO×TON となり、 VO=(TOFF/(TON+TOFF))×VC×N が導ける。また、トランス3のリセット条件からコンデ
ンサ30の両端電圧VCは、 VIN×TON=VC×TOFF となり、 VC=VIN×TON/TOFF が導ける。これから両方の関係式をまとめると、 VO=(TOFF/(TON+TOFF))×VIN×N が導ける。ここで、Nは1次巻線3aの巻線数NPと2
次巻線3bの巻線数NSの巻数比(N=NS/NP)であ
り、式を簡単化するため時刻t2−t3、t4−t5期間
は、TON,TOFF期間に比較して十分短い期間で無視で
きるとした。したがって出力電圧VOUTは、第1と第2
ののスイッチング素子4と7のオンオフ比を変化させる
ことにより制御可能であることがわかる。またコンデン
サ30の電圧VCは、第2のスイッチング素子7を介し
て出力に放電される電流と充電される励磁電流によりバ
ランスされ、上記式で示されるフライバック電圧が保持
される。
On the other hand, the output voltage VO is calculated from the voltage applied to the smoothing choke coil 11 during the off period of the first switching element 4 and the voltage applied during the off period from the reset condition of the smoothing choke coil 11 (VC × N-VO) × TOFF = VO × TON, and VO = (TOFF / (TON + TOFF)) × VC × N can be derived. Further, from the reset condition of the transformer 3, the voltage VC across the capacitor 30 becomes VIN × TON = VC × TOFF, and VC = VIN × TON / TOFF can be derived. Now, by summarizing both relational expressions, VO = (TOFF / (TON + TOFF)) × VIN × N can be derived. Here, N is the number of windings NP of the primary winding 3a and 2
It is the winding number ratio of the number of windings NS of the next winding 3b (N = NS / NP), and in order to simplify the formula, the time t2-t3 and t4-t5 periods are sufficiently shorter than the TON and TOFF periods. I can ignore it. Therefore, the output voltage VOUT becomes the first and second
It can be seen that control is possible by changing the on / off ratio of the switching elements 4 and 7 of No. Further, the voltage VC of the capacitor 30 is balanced by the current discharged to the output through the second switching element 7 and the exciting current charged, and the flyback voltage shown by the above equation is held.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の従
来のスイッチング電源装置の構成では、第1のスイッチ
ング素子4のターンオン時のスパイク電流およびターン
オンおよびターンオフ時の損失の発生があるため、変換
効率の低下や大きなノイズの発生や信頼性の低下があ
る。特に、オン−オン伝達のフィードフォワードコンバ
ータにおいて、トランス3の励磁電流を処理して磁気リ
セットするための損失が発生し、またフィードフォワー
ドコンバータのトランス3の極性を反転させることで、
オン−オフ伝達としたコンバータにおいて、出力に供給
する電流をすべて励磁電流でまかなうため、大きな励磁
電流が遮断した時に発生するフライバック電圧の立ち上
がりが急峻で、ターンオフ損失やノイズが悪化するとい
う問題点を有していた。
However, in the configuration of the conventional switching power supply device described above, since the spike current at the time of turn-on of the first switching element 4 and the loss at the time of turn-on and turn-off occur, the conversion efficiency decreases. Or a large amount of noise is generated and reliability is reduced. In particular, in the feed-forward converter of on-on transmission, a loss for processing the exciting current of the transformer 3 and magnetically resetting occurs, and by inverting the polarity of the transformer 3 of the feed-forward converter,
In a converter that uses on-off transmission, all the current supplied to the output is covered by the exciting current. Therefore, the flyback voltage rises sharply when a large exciting current is cut off, and turn-off loss and noise deteriorate. Had.

【0019】本発明は以上のような従来の欠点を除去
し、スパイク電流の発生もなく、ノイズの少ないスイッ
チング電源装置を提供することを目的とするものであ
る。
It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a switching power supply device which does not generate a spike current and has less noise.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のスイッチング電源装置は、少なくとも1次巻
線と2つの2次巻線を有するトランスと、オンオフを繰
り返しオンの時に入力電圧を前記トランスの1次巻線に
印加する第1のスイッチング手段と、前記トランスの励
磁により発生する逆起電圧を保持するためのコンデンサ
と、この第1のスイッチング手段と交互にオンオフを繰
り返し、オンの時に前記コンデンサに保持された逆起電
圧を前記第1のトランスの1次巻線に印加する第2のス
イッチング手段を有し、前記第1のスイッチング手段が
オンの時に前記トランスの一方の2次巻線に誘起する電
圧を整流手段と平滑チョークコイルと平滑コンデンサよ
りなる第1の整流平滑回路を介して第1の出力に供給
し、前記第2のスイッチング手段がオンの時に前記トラ
ンスの他の2次巻線に誘起する電圧を整流手段と平滑チ
ョークコイルと平滑コンデンサよりなる第2の整流平滑
回路を介して第2の出力に供給する構成を有している。
In order to solve this problem, a switching power supply device according to the present invention includes a transformer having at least a primary winding and two secondary windings, and an input voltage when an on / off operation is repeated. The first switching means applied to the primary winding of the transformer, the capacitor for holding the counter electromotive voltage generated by the excitation of the transformer, and the first switching means are repeatedly turned on and off to be turned on. There is a second switching means for applying the counter electromotive voltage held in the capacitor to the primary winding of the first transformer at a time, and when the first switching means is on, one of the secondary windings of the transformer is provided. The voltage induced in the winding is supplied to the first output through the first rectifying / smoothing circuit including the rectifying means, the smoothing choke coil, and the smoothing capacitor, and the second switch is supplied. There is a configuration in which the voltage induced in the other secondary winding of the transformer is supplied to the second output through the second rectifying / smoothing circuit including the rectifying means, the smoothing choke coil and the smoothing capacitor when the teaching means is on. is doing.

【0021】[0021]

【作用】この構成によって、出力への電流供給はオン−
オンで供給すると共に、トランスの励磁電流も出力電流
として利用することができ効率的な電力変換が可能とな
り、さらに第1および第2のスイッチング手段のターン
オン時には、スイッチング手段の寄生コンデンサおよび
トランスの分布容量に貯えられたエネルギーを放電して
からターンオンするためスパイク電流の発生もなく、第
1および第2のスイッチング手段のターンオフ時には、
トランスの漏れインダクタンスの影響によるスパイク電
圧の発生もないものとすることができる。
With this configuration, the current supply to the output is on-
In addition to being supplied in the ON state, the exciting current of the transformer can also be used as the output current, which enables efficient power conversion. Furthermore, when the first and second switching means are turned on, the parasitic capacitors of the switching means and the distribution of the transformer are distributed. Since the energy stored in the capacitor is turned on and then turned on, no spike current is generated, and when the first and second switching means are turned off,
It is possible to prevent the generation of spike voltage due to the influence of the leakage inductance of the transformer.

【0022】[0022]

【実施例】(実施例1)以下本発明の第1の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第
1の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示す
ものである。図1において、図6と同じものは同一の符
号を記し説明は省略する。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG.

【0023】1は入力直流電源であり、2a−2bは入
力端子であり、3はトランスで1次巻線3aと2つの2
次巻線3b,3cを有し、1次巻線3aの一端を入力端
子2aに接続し他端を第1のスイッチング素子4を介し
て入力端子2bに接続し、2次巻線3bは整流ダイオー
ド9、平滑チョークコイル11を介して出力端子13a
−13bに接続され、2次巻線3cは整流ダイオード1
4、平滑チョークコイル16を介して出力端子18a−
18bに接続される。4は第1のスイッチング素子であ
り、制御回路19によりオンオフされる。5はダイオー
ドでありカソードを第1のスイッチング素子4と1次巻
線3aの接続点に接続し、アノードを入力端子2bと第
1のスイッチング素子4の接続点に接続して、励磁電流
の過剰な電流を入力に回生するとき使用する。6はコン
デンサであり、第1のスイッチング素子4がオン期間に
1次巻線3aに貯えた励磁電流の一部をダイオード8を
介して貯え、また貯えた励磁電流分は第2のスイッチン
グ素子7のオン期間中に1次巻線3aに逆励磁電流とし
て戻される。7は第2のスイッチング素子であり、制御
回路19によりオンオフ制御され、コンデンサ6を介し
て第1のスイッチング素子4の両端に接続されている。
8はダイオードであり、第2のスイッチング素子7の両
端に接続される。
Reference numeral 1 is an input DC power source, 2a-2b are input terminals, 3 is a transformer, and a primary winding 3a and two 2
The secondary windings 3b and 3c are provided, and one end of the primary winding 3a is connected to the input terminal 2a and the other end is connected to the input terminal 2b via the first switching element 4, and the secondary winding 3b is rectified. Output terminal 13a via diode 9 and smoothing choke coil 11
-13b, the secondary winding 3c is a rectifier diode 1
4. Output terminal 18a-via smoothing choke coil 16
Connected to 18b. Reference numeral 4 denotes a first switching element, which is turned on / off by the control circuit 19. Reference numeral 5 denotes a diode, the cathode of which is connected to the connection point between the first switching element 4 and the primary winding 3a, and the anode of which is connected to the connection point between the input terminal 2b and the first switching element 4 so that the excitation current becomes excessive. Used when regenerating a large current to the input. Reference numeral 6 denotes a capacitor, which stores a part of the exciting current stored in the primary winding 3a by the first switching element 4 in the ON period via the diode 8 and stores the stored exciting current in the second switching element 7a. Is returned to the primary winding 3a as a reverse excitation current during the ON period. A second switching element 7 is on / off controlled by the control circuit 19 and is connected to both ends of the first switching element 4 via the capacitor 6.
Reference numeral 8 is a diode, which is connected to both ends of the second switching element 7.

【0024】9および10は整流ダイオードであり、1
1は平滑チョークコイルであり、12は平滑コンデンサ
であり、13a−13bは出力端子である。14は整流
ダイオードでありアノードを2次巻線3cの一端に接続
し、カソードを平滑チョークコイル16を介して出力端
子18aに接続している。15は整流ダイオードであり
アノードを前記2次巻線3cの他端と出力端子18bの
接続点に接続し、カソードを整流ダイオード14と平滑
チョークコイル16の接続点に接続している。17は平
滑コンデンサであり出力端子18aと18bの間に接続
している。18a−18bは第2の出力端子である。1
9は制御回路であり出力端子18a−18b間の電圧を
検出し出力電圧が一定になるように第1のスイッチング
素子4と第2のスイッチング素子7のオンオフ比を変え
るオンオフ信号VG1とVG2を制御する。
Reference numerals 9 and 10 are rectifying diodes, and
Reference numeral 1 is a smoothing choke coil, 12 is a smoothing capacitor, and 13a-13b are output terminals. Reference numeral 14 is a rectifying diode, the anode of which is connected to one end of the secondary winding 3c, and the cathode of which is connected to the output terminal 18a via the smoothing choke coil 16. Reference numeral 15 is a rectifying diode, the anode of which is connected to the connection point of the other end of the secondary winding 3c and the output terminal 18b, and the cathode of which is connected to the connection point of the rectification diode 14 and the smoothing choke coil 16. A smoothing capacitor 17 is connected between the output terminals 18a and 18b. 18a-18b are second output terminals. 1
A control circuit 9 controls the on / off signals VG1 and VG2 that detect the voltage between the output terminals 18a and 18b and change the on / off ratio of the first switching element 4 and the second switching element 7 so that the output voltage becomes constant. To do.

【0025】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について図2も参照して詳しく動作説明を行う。図
2(a)〜(k)は、図1の第1の実施例のスイッチン
グ電源装置の各部動作波形を示しており、(a)は制御
回路19の第1のスイッチング素子4のオンオフ信号波
形VG1を示しており、(b)は制御回路19の第2のス
イッチング素子7のオンオフ信号波形VG2を示してお
り、(c)はトランス3の1次巻線3aに流れる電流波
形ILを示しており、(d)は第1のスイッチング素子
4の両端電圧波形VDS1を示しており、(e)は第1の
スイッチング素子4とダイオード5に流れる電流波形I
Q1を示しており、(f)は第2のスイッチング素子7の
両端電圧波形VDS2を示しており、(g)は第2のスイ
ッチング素子7とダイオード8に流れる電流波形IQ1を
示しており、(h)は整流ダイオード10の両端電圧波
形VD1であり、(i)は整流ダイオード9を流れる電流
波形ID1を示しており、(j)は整流ダイオード15の
両端電圧波形VD2であり、(k)は整流ダイオード14
を流れる電流波形ID2を示している。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 2A to 2K show the operation waveforms of each part of the switching power supply device of the first embodiment of FIG. 1, and FIG. 2A shows the ON / OFF signal waveform of the first switching element 4 of the control circuit 19. VG1 is shown, (b) shows an ON / OFF signal waveform VG2 of the second switching element 7 of the control circuit 19, and (c) shows a current waveform IL flowing in the primary winding 3a of the transformer 3. (D) shows the voltage waveform VDS1 across the first switching element 4, and (e) shows the current waveform I flowing through the first switching element 4 and the diode 5.
Q1 is shown, (f) shows the voltage waveform VDS2 across the second switching element 7, and (g) shows the current waveform IQ1 flowing through the second switching element 7 and the diode 8, ( h) is the voltage waveform VD1 across the rectifier diode 10, (i) shows the current waveform ID1 flowing through the rectifier diode 9, (j) is the voltage waveform VD2 across the rectifier diode 15, and (k) is Rectifier diode 14
3 shows a current waveform ID2 flowing through the.

【0026】動作状態の時間的変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。時刻t1で制御回路19のオンオ
フ信号VG1により第1のスイッチング素子4がターンオ
ンすると、トランス3の1次巻線3aに入力電圧VINが
印加され、同時にトランス3の2次巻線3bと3cの両
端に誘起電圧が発生するが、2次巻線3bの両端誘起電
圧により整流ダイオード9が遮断するように接続されて
おり、2次巻線3cの両端誘起電圧により整流ダイオー
ド14は導通するように接続されるため、1次巻線3a
から2次巻線3c、整流ダイオード14、平滑チョーク
コイル16を介して出力端子18a−18bに出力電流
IO2が供給される。第1のスイッチング素子4のオン期
間中は、第2のスイッチング素子7はオフを続けるため
コンデンサ6に電流が流れず、1次巻線3aに流れる電
流はインダクタンス値で決まる直線的に増加する励磁電
流と出力に供給される電流の和電流IQ1が流れ、トラン
ス3に励磁電流を貯える。
T1 to t5 to indicate the temporal change of the operating state
Is shown in the figure. When the first switching element 4 is turned on by the ON / OFF signal VG1 of the control circuit 19 at time t1, the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a of the transformer 3, and at the same time, both ends of the secondary windings 3b and 3c of the transformer 3 are applied. Although an induced voltage is generated in the secondary winding 3b, the rectifying diode 9 is connected so as to be blocked by the induced voltage at both ends of the secondary winding 3b, and the rectifying diode 14 is connected so as to be conducted by the induced voltage at both ends of the secondary winding 3c. Therefore, the primary winding 3a
From the secondary winding 3c, the rectifying diode 14, and the smoothing choke coil 16 to the output terminals 18a-18b, the output current IO2 is supplied. During the on period of the first switching element 4, the second switching element 7 continues to be off, so that no current flows through the capacitor 6 and the current flowing through the primary winding 3a increases linearly as determined by the inductance value. The sum current IQ1 of the current and the current supplied to the output flows, and the exciting current is stored in the transformer 3.

【0027】時刻t2で制御回路19のオンオフ信号VG
1で第1のスイッチング素子4がターンオフすると、第
1のスイッチング素子4を流れていた出力電流IQ1が急
激に遮断されることで、トランス3に貯えられた励磁電
流によりトランス3の各巻線にフライバック電圧が発生
し、コンデンサ6に貯えられた電圧を越えダイオード8
がオンするまで急激に第1のスイッチング素子4の両端
電圧が上昇するが、同時に2次巻線3bにも整流ダイオ
ード9をオンする方向のフライバック電圧が発生するた
め、トランス3の励磁電流は2次巻線3b、整流ダイオ
ード9、平滑チョークコイル11を介して出力端子13
a−13bに出力電流IO1が供給されると共に、出力に
供給しきれない過剰な励磁電流はコンデンサ6に吸収さ
れる。また、2次巻線3cに発生するフライバック電圧
は、整流ダイオード14をオフするため今度は平滑チョ
ークコイル16に貯えられた励磁電流が整流ダイオード
15を介して出力端子18a−18bに出力電流IO2を
供給する。
On / off signal VG of control circuit 19 at time t2
When the first switching element 4 is turned off at 1, the output current IQ1 flowing through the first switching element 4 is abruptly cut off, so that the exciting current stored in the transformer 3 causes the flywheel to fly to each winding of the transformer 3. The back voltage is generated and exceeds the voltage stored in the capacitor 6 and the diode 8
The voltage across the first switching element 4 rises sharply until the switch turns on, but at the same time a flyback voltage in the direction of turning on the rectifying diode 9 is also generated in the secondary winding 3b. Output terminal 13 through secondary winding 3b, rectifying diode 9, smoothing choke coil 11
The output current IO1 is supplied to a-13b, and an excessive exciting current that cannot be supplied to the output is absorbed by the capacitor 6. Further, since the flyback voltage generated in the secondary winding 3c turns off the rectifying diode 14, the exciting current stored in the smoothing choke coil 16 is output to the output terminals 18a-18b via the rectifying diode 15 at the output current IO2. To supply.

【0028】時刻t3で第2のスイッチング素子7は制
御回路19のオンオフ信号VG2によりターンオンする
が、第1のスイッチング素子4のオフ期間中にトランス
3より供給される励磁電流は直線的に減少し、出力電流
IO1より減少した時に、コンデンサ6に吸収されていた
励磁電流分が既にオンしている第2のスイッチング素子
7と1次巻線3a、2次巻線3b、平滑チョークコイル
11を介して出力電流IO1の不足分として供給されるた
め、出力に供給される出力電流IO1は連続的に確保され
る。
At time t3, the second switching element 7 is turned on by the on / off signal VG2 of the control circuit 19, but the exciting current supplied from the transformer 3 linearly decreases during the off period of the first switching element 4. , When the output current IO1 is reduced, the exciting current component absorbed by the capacitor 6 is already turned on via the second switching element 7, the primary winding 3a, the secondary winding 3b, and the smoothing choke coil 11. Is supplied as a shortage of the output current IO1, the output current IO1 supplied to the output is continuously secured.

【0029】時刻t4で第2のスイッチング素子7がタ
ーンオフすると、コンデンサ6より供給される電流が遮
断されるため、トランス3より出力に供給する励磁電流
だけでは出力電流IO1を維持できないため、今度は平滑
チョークコイル11に貯えられた励磁電流が整流ダイオ
ード10および2次巻線3b、整流ダイオード9を通じ
て出力電流IOに供給される。これにより2次巻線3b
の両端に発生するフライバック電圧がなくなるため、ト
ランス3の各巻線間電圧はなくなる。この間、制御回路
19のオンオフ信号VG1により第1のスイッチング素子
4はオフを維持する。
When the second switching element 7 is turned off at time t4, the current supplied from the capacitor 6 is cut off, and the output current IO1 cannot be maintained only by the exciting current supplied from the transformer 3 to the output. The exciting current stored in the smooth choke coil 11 is supplied to the output current IO through the rectifying diode 10, the secondary winding 3b, and the rectifying diode 9. As a result, the secondary winding 3b
Since the flyback voltage generated at both ends of the transformer 3 disappears, the voltage between the windings of the transformer 3 disappears. During this period, the first switching element 4 is kept off by the on / off signal VG1 of the control circuit 19.

【0030】時刻t5で第1のスイッチング素子4がオ
ンすると、時刻t1で示した動作を繰り返すが、1次巻
線3aに入力電圧VINが印加されることで、2次巻線3
bには整流ダイオード9をオフするように誘起電圧が発
生するため、平滑チョークコイル11より供給される出
力電流IO1は整流ダイオード10を介してのみ供給され
るようになる。
When the first switching element 4 is turned on at time t5, the operation shown at time t1 is repeated, but the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a, so that the secondary winding 3
Since an induced voltage is generated in b so as to turn off the rectifying diode 9, the output current IO1 supplied from the smoothing choke coil 11 is supplied only through the rectifying diode 10.

【0031】一方、出力電圧VO1は既に従来回路例の図
8で示したように、第1のスイッチング素子4のオフ期
間に平滑チョークコイル11とトランス3に印加される
電圧およびオフ期間に印加される電圧より、平滑チョー
クコイル11のリセット条件とトランス3のリセット条
件から、以下で示される。
On the other hand, the output voltage VO1 is already applied to the smoothing choke coil 11 and the transformer 3 during the off period of the first switching element 4 and during the off period, as shown in FIG. 8 of the conventional circuit example. Based on the voltage, the following is shown from the reset condition of the smooth choke coil 11 and the reset condition of the transformer 3.

【0032】 VO1=(TOFF/(TON+TOFF))×VIN×N1 さらに、出力電圧VO2は既に従来回路の図6に示したよ
うに、平滑チョークコイル16のリセット条件から、以
下に示される。
VO1 = (TOFF / (TON + TOFF)) × VIN × N1 Further, the output voltage VO2 is shown below from the reset condition of the smoothing choke coil 16 as already shown in FIG. 6 of the conventional circuit.

【0033】 VO2=(TOFF/(TON+TOFF))×VIN×N2 ここで、N1は1次巻線3aの巻線数NPと2次巻線3b
の巻線数NS1の巻数比(N1=NS1/NP)であり、N2
は1次巻線数3aの巻線数NPと2次巻線3cの巻線数
NS2の巻数比(N2=NS2/NP)であり、式を簡素化す
るため時刻t2〜t3、t4〜t5期間は、TON,TOFF期
間に比較して十分に短い期間で無視できるとした。した
がって、各出力電圧VO1,VO2は、第1と第2のスイッ
チング素子4と7のオンオフ比を変化させることによ
り、両出力電圧とも同時に制御可能であることがわか
る。
VO2 = (TOFF / (TON + TOFF)) × VIN × N2 Here, N1 is the number of windings NP of the primary winding 3a and the secondary winding 3b.
Is the winding ratio of the number of windings NS1 (N1 = NS1 / NP), N2
Is a winding number ratio (N2 = NS2 / NP) of the number of windings NP of the primary winding number 3a and the number of windings NS2 of the secondary winding 3c. In order to simplify the equation, time t2 to t3, t4 to t5. The period is sufficiently short compared to the TON and TOFF periods and can be ignored. Therefore, it can be seen that the output voltages VO1 and VO2 can be controlled at the same time by changing the on / off ratio of the first and second switching elements 4 and 7.

【0034】この構成により、オン−オン伝達で出力に
電流を供給する回路方式と、オン−オフ伝達で出力に電
流を供給する回路方式が同一のトランス3上で構成する
ことができ、しかも両方とも同一の入出力伝達特性を有
しているため、どちらか一方を制御することで両方の安
定化が可能となり、異なる複数の出力を簡単に取り出す
ことも可能となる。また効率についても、従来のオンー
オン型であるフォワードコンバータの場合はトランス3
の励磁電流を消費しリセット動作するための損失発生が
あったり、オン−オフ型であるフライバックコンバータ
の場合は出力電流がトランス3の励磁電流のみで供給さ
れるため、スイッチング電流の増加によるターンオフ損
失の増加等の課題がそれぞれあったが、本構成ではオン
−オン、オン−オフの両方で出力電流の供給を行うため
効率が改善される。
With this configuration, the circuit system for supplying a current to the output by the on-on transmission and the circuit system for supplying a current to the output by the on-off transmission can be configured on the same transformer 3 and both Since both have the same input / output transfer characteristics, it is possible to stabilize both by controlling either one, and it is also possible to easily take out a plurality of different outputs. As for efficiency, in the case of the conventional on-on type forward converter, the transformer 3 is used.
If the flyback converter is an on-off type, the output current is supplied only by the exciting current of the transformer 3, so that there is a turn-off due to an increase in the switching current. Although there were problems such as an increase in loss, efficiency is improved in this configuration because the output current is supplied both on-on and on-off.

【0035】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて、図3を参照しながら説明する。図3は本発明の
第2の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示
すものである。図3において、図1と同じものは同一の
符号を記し説明は省略する。
(Embodiment 2) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 3 shows the configuration of the switching power supply device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

【0036】1は入力直流電源であり、2a−2bは入
力端子であり、3はトランスで1次巻線3aと2次巻線
3b,3cを有する。4は第1のスイッチング素子であ
り、制御回路19によりオンオフされる。5はダイオー
ドであり、6はコンデンサであり、7は第2のスイッチ
ング素子であり、制御回路19によりオンオフされる。
8はダイオードであり、9および10は整流ダイオード
であり、11は平滑チョークコイルであり、12は平滑
コンデンサであり、13a−13bは出力端子であり、
14および15は整流ダイオードであり、16は平滑チ
ョークコイルであり、17は平滑コンデンサである。1
9は制御回路であり出力端子13a−13b間の電圧を
検出し出力電圧が一定になるように第1のスイッチング
素子4と第2のスイッチング素子7のオンオフ比を変え
るオンオフ信号VG1,VG2を発生する。
Reference numeral 1 is an input DC power source, 2a-2b are input terminals, and 3 is a transformer having a primary winding 3a and secondary windings 3b and 3c. Reference numeral 4 denotes a first switching element, which is turned on / off by the control circuit 19. Reference numeral 5 is a diode, 6 is a capacitor, and 7 is a second switching element, which is turned on / off by the control circuit 19.
8 is a diode, 9 and 10 are rectifying diodes, 11 is a smoothing choke coil, 12 is a smoothing capacitor, 13a-13b are output terminals,
Reference numerals 14 and 15 are rectifying diodes, 16 is a smoothing choke coil, and 17 is a smoothing capacitor. 1
A control circuit 9 detects the voltage between the output terminals 13a and 13b and generates ON / OFF signals VG1 and VG2 for changing the ON / OFF ratio of the first switching element 4 and the second switching element 7 so that the output voltage becomes constant. To do.

【0037】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を説明する。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described below.

【0038】図3において各部の動作波形は図2と同様
であり、その動作も全く同様であるが、図1と異なる点
は、出力端子13a−13bに2次巻線3bの出力回路
と2次巻線3cの出力回路が両方とも接続されている。
この場合、2次巻線3bおよび3cの巻線数NS1,NS2
を同一巻線数にすることで、両方の巻線から出力電流I
Oを取り出し、お互いの電流バランスもほぼ等しくな
る。この構成により、複数の2次巻線をパラ接続する場
合の循環電流による損失の防止、出力リップル電圧がお
互いの電圧変化を打ち消すように発生するために低リッ
プル電圧化が図れる等の特徴がある。ここで、平滑コン
デンサ12,17は一つにすることもできる。さらに、
本例では各出力を並列接続したが、各出力を直列に接続
した構成にすることで出力の低リップル電圧化の特徴を
有することができる。
In FIG. 3, the operation waveforms of the respective parts are the same as those in FIG. 2, and the operation is also completely the same, but the difference from FIG. 1 is that the output circuits of the secondary winding 3b are connected to the output terminals 13a-13b and the output circuit of the secondary winding 3b. Both output circuits of the secondary winding 3c are connected.
In this case, the number of windings NS1 and NS2 of the secondary windings 3b and 3c
The same number of windings, the output current I from both windings
O is taken out, and the current balance between them becomes almost equal. With this configuration, it is possible to prevent a loss due to a circulating current when a plurality of secondary windings are connected in parallel, and to reduce the ripple voltage because the output ripple voltages are generated so as to cancel each other's voltage change. . Here, the smoothing capacitors 12 and 17 may be one. further,
In this example, the outputs are connected in parallel, but the output ripple characteristic can be achieved by configuring the outputs in series.

【0039】(実施例3)以下本発明の第3の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の
第3の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示
すものである。図4において、図1と同じものは同一の
符号を記し説明は省略する。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows the configuration of a switching power supply device according to the third embodiment of the present invention. 4, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0040】1は入力直流電源であり、2a−2bは入
力端子であり、3はトランスで1次巻線3aと2次巻線
3b,3cを有する。4は第1のスイッチング素子であ
り、制御回路19によりオンオフされる。5はダイオー
ドであり、6はコンデンサであり、7は第2のスイッチ
ング素子であり、制御回路19によりオンオフされる。
8はダイオードであり、9および10は整流ダイオード
であり、11は平滑チョークコイルであり、12は平滑
コンデンサであり、13a−13bは出力端子であり、
14および15は整流ダイオードであり、16は平滑チ
ョークコイルであり、17は平滑コンデンサであり、1
8a−18bは出力端子である。19は制御回路であり
出力端子18a−18b間の電圧を検出し、出力電圧が
一定になるように第1のスイッチング素子4と第2のス
イッチング素子7のオンオフ比を変えるオンオフ信号V
G1,VG2を発生すると共に、オンとオフの間に両方とも
オフする期間を有している。
Reference numeral 1 is an input DC power source, 2a-2b are input terminals, and 3 is a transformer having a primary winding 3a and secondary windings 3b and 3c. Reference numeral 4 denotes a first switching element, which is turned on / off by the control circuit 19. Reference numeral 5 is a diode, 6 is a capacitor, and 7 is a second switching element, which is turned on / off by the control circuit 19.
8 is a diode, 9 and 10 are rectifying diodes, 11 is a smoothing choke coil, 12 is a smoothing capacitor, 13a-13b are output terminals,
14 and 15 are rectifying diodes, 16 is a smoothing choke coil, 17 is a smoothing capacitor, and 1
8a-18b are output terminals. Reference numeral 19 denotes a control circuit that detects the voltage between the output terminals 18a and 18b and changes the ON / OFF ratio of the first switching element 4 and the second switching element 7 so that the output voltage becomes constant.
Both G1 and VG2 are generated, and there is a period during which both are turned off.

【0041】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について図5も参照して詳しく動作説明を行う。図
5(a)〜(k)は、図4の第3の実施例のスイッチン
グ電源装置の各部動作波形を示しており、(a)は制御
回路19のは第1のスイッチング素子4のオンオフ信号
波形VG1を示しており、(b)は制御回路19の第2の
スイッチング素子7のオンオフ信号VG2を示しており、
(c)はトランス3の1次巻線3aに流れる電流波形I
Lを示しており、(d)は第1のスイッチング素子4の
両端電圧波形VDS1を示しており、(e)は第1のスイ
ッチング素子4とダイオード5に流れる電流波形IQ1を
示しており、(f)は第2のスイッチング素子7の両端
電圧波形VDS2を示しており、(g)は第2のスイッチ
ング素子7とダイオード8に流れる電流波形IQ2を示し
ており、(h)は整流ダイオード10の両端電圧波形V
D1であり、(i)は整流ダイオード9を流れる電流波形
ID1を示しており、(j)は整流ダイオード15の両端
電圧波形VD2であり、(k)は整流ダイオード14を流
れる電流波形ID2を示している。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 5A to 5K show the operation waveforms of each part of the switching power supply device of the third embodiment of FIG. 4, and FIG. 5A shows an ON / OFF signal of the first switching element 4 of the control circuit 19. The waveform VG1 is shown, (b) shows the on / off signal VG2 of the second switching element 7 of the control circuit 19,
(C) is a current waveform I flowing through the primary winding 3 a of the transformer 3.
L shows (L), (d) shows the voltage waveform VDS1 across the first switching element 4, (e) shows the current waveform IQ1 flowing through the first switching element 4 and the diode 5, ( f) shows the voltage waveform VDS2 across the second switching element 7, (g) shows the current waveform IQ2 flowing through the second switching element 7 and the diode 8, and (h) shows the rectifying diode 10 Voltage waveform V at both ends
D1 is shown, (i) shows the current waveform ID1 flowing through the rectifying diode 9, (j) shows the voltage waveform VD2 across the rectifying diode 15, and (k) shows the current waveform ID2 flowing through the rectifying diode 14. ing.

【0042】動作状態の時間的変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。時刻t1で制御回路19のオンオ
フ信号VG1により第1のスイッチング素子4がターンオ
ンすると、トランス3の1次巻線3aに入力電圧VINが
印加され、同時にトランス3の2次巻線3bと3cの両
端に誘起電圧が発生するが、2次巻線3bに接続された
整流ダイオード9により遮断するように接続されてお
り、2次巻線3cに接続された整流ダイオード14は導
通するように接続されるため、1次巻線3aから2次巻
線3c、整流ダイオード14、平滑チョークコイル16
を介して出力端子18a−18bに出力電流IO2が供給
される。第1のスイッチング素子4のオン期間は、第2
のスイッチング素子7はオフを続けるためコンデンサ6
に電流が流れず、1次巻線3aに流れる電流はインダク
タンス値で決まる直線的に増加する励磁電流と、出力に
供給される電流の和電流IQ1が流れ、トランス3に励磁
電流を貯える。
T1 to t5 for indicating the temporal change of the operating state
Is shown in the figure. When the first switching element 4 is turned on by the ON / OFF signal VG1 of the control circuit 19 at time t1, the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a of the transformer 3, and at the same time, both ends of the secondary windings 3b and 3c of the transformer 3 are applied. Although an induced voltage is generated in the rectifier diode 9, the rectifier diode 9 connected to the secondary winding 3b is connected so as to cut off the rectifier diode 14 connected to the secondary winding 3c. Therefore, from the primary winding 3a to the secondary winding 3c, the rectifying diode 14, the smoothing choke coil 16
The output current IO2 is supplied to the output terminals 18a-18b via the. The ON period of the first switching element 4 is the second
Since the switching element 7 of continues to be off, the capacitor 6
Current does not flow in the primary winding 3a, and the sum current IQ1 of the linearly increasing exciting current determined by the inductance value and the current supplied to the output flows, and the exciting current is stored in the transformer 3.

【0043】時刻t2で制御回路19のオンオフ信号VG
1で第1のスイッチング素子4がターンオフすると、第
1のスイッチング素子4を流れていた出力電流IQ1が急
激に遮断されるが、トランス3に貯えられた励磁電流を
第1のスイッチング素子4に並列に接続されたコンデン
サ41が吸収すると共にコンデンサ40の電荷を放電す
るため、フライバック電圧の上昇を緩やかに抑制するこ
とで第1のスイッチング素子4のターンオフの損失を減
少させる。トランス3の各巻線のフライバック電圧が上
昇し、コンデンサ6に貯えられた電圧を越えダイオード
8がオンするまで緩やかに第1のスイッチング素子4の
両端電圧が上昇するが、同時に2次巻線3bにも整流ダ
イオード9をオンする方向のフライバック電圧が発生
し、トランス3の励磁電流は2次巻線3c、整流ダイオ
ード9、平滑チョークコイル11を介して出力端子13
a−13bに出力電流IO1が供給されると共に、出力に
供給しきれない過剰な励磁電流はコンデンサ6に吸収さ
れる。また、2次巻線3cに発生するフライバック電圧
は、整流ダイオード14をオフするため平滑チョークコ
イル16に貯えられた励磁電流が整流ダイオード15を
介して出力端子18a−18bに出力電流IO2を供給す
る。
At time t2, the on / off signal VG of the control circuit 19
When the first switching element 4 is turned off at 1, the output current IQ1 flowing through the first switching element 4 is suddenly cut off, but the exciting current stored in the transformer 3 is paralleled to the first switching element 4. Since the capacitor 41 connected to the capacitor absorbs and discharges the charge of the capacitor 40, the turn-off loss of the first switching element 4 is reduced by gently suppressing the increase in the flyback voltage. The flyback voltage of each winding of the transformer 3 increases, and the voltage across the first switching element 4 gradually increases until it exceeds the voltage stored in the capacitor 6 and the diode 8 turns on. At the same time, the secondary winding 3b Also, a flyback voltage in the direction of turning on the rectifying diode 9 is generated, and the exciting current of the transformer 3 passes through the secondary winding 3c, the rectifying diode 9, and the smoothing choke coil 11 to the output terminal 13
The output current IO1 is supplied to a-13b, and an excessive exciting current that cannot be supplied to the output is absorbed by the capacitor 6. Further, the flyback voltage generated in the secondary winding 3c is such that the exciting current stored in the smoothing choke coil 16 supplies the output current IO2 to the output terminals 18a-18b via the rectifying diode 15 to turn off the rectifying diode 14. To do.

【0044】時刻t3で第2のスイッチング素子7は制
御回路19のオンオフ信号VG2によりターンオンする
が、この時点でダイオード8がオンしているためゼロク
ロスターンオンとなり、第2のスイッチング素子7のオ
ン期間に供給される励磁電流は直線的に減少し、出力電
流IO1より減少した時に、コンデンサ6に吸収されてい
た励磁電流分が第2のスイッチング素子7と1次巻線3
a、2次巻線3b、平滑チョークコイル11を介して出
力電流IO1の一部として供給され、出力に供給される電
流は確保されると共に、出力に供給しきれない過剰な励
磁電流は1次巻線3aを介してトランス3を逆励磁す
る。
At time t3, the second switching element 7 is turned on by the on / off signal VG2 of the control circuit 19, but since the diode 8 is turned on at this point, the zero cross turn is turned on, and during the on period of the second switching element 7. The supplied exciting current decreases linearly, and when it decreases from the output current IO1, the exciting current absorbed by the capacitor 6 is absorbed by the second switching element 7 and the primary winding 3
a is supplied as a part of the output current IO1 through the secondary winding 3b and the smoothing choke coil 11, and the current supplied to the output is secured, while the excessive excitation current that cannot be supplied to the output is primary. The transformer 3 is reversely excited via the winding 3a.

【0045】時刻t4で第2のスイッチング素子7がタ
ーンオフすると、コンデンサ6より供給される電流が急
激に遮断されるが、第2のスイッチング素子7に並列に
接続されたコンデンサ40がトランス3に貯えられた逆
励磁電流を吸収すると共にコンデンサ41の電荷を放電
し、逆起電圧(この電圧は、フライバック電圧と逆極性
の起電圧のためフォワード電圧と以下に記す。)の発生
と上昇を緩やかに抑制する。フォワード電圧の上昇を緩
やかに抑制することで第2のスイッチング素子7のター
ンオフの損失を減少させる。トランス3の各巻線のフォ
ワード電圧が上昇し、2次巻線3cの両端に発生する電
圧が零を超えようとするとき、2次巻線3c、整流ダイ
オード14、平滑チョークコイル16を介して出力電流
IO2としてトランス3に貯えられた逆励磁電流が供給さ
れるが、逆励磁電流が出力電流IO2より大きい場合、過
剰な励磁電流分によりコンデンサ40と41をさらに充
放電するため、トランス3の各巻線のフォワード電圧は
さらに上昇し1次巻線3aの両端電圧が入力電圧を超え
るまで上昇し、ダイオード5がオンするようになる。こ
の間2次巻線3bの両端に発生する電圧は整流ダイオー
ド9をオフするように発生するため、平滑チョークコイ
ル11に貯えられた励磁電流が整流ダイオード10およ
び2次巻線を介し3bを通じて出力電流IO1に供給され
る。また、制御回路19のオンオフ信号VG1により第1
のスイッチング素子4はこの間もオフを維持する。
When the second switching element 7 is turned off at time t4, the current supplied from the capacitor 6 is suddenly cut off, but the capacitor 40 connected in parallel with the second switching element 7 is stored in the transformer 3. The generated reverse excitation current is absorbed and the electric charge of the capacitor 41 is discharged, and the generation and rise of a counter electromotive voltage (this voltage is a forward voltage because it is an electromotive voltage having a polarity opposite to that of the flyback voltage) are gradually generated. Suppress to. By gently suppressing the rise of the forward voltage, the turn-off loss of the second switching element 7 is reduced. When the forward voltage of each winding of the transformer 3 rises and the voltage generated at both ends of the secondary winding 3c tries to exceed zero, output is performed via the secondary winding 3c, the rectifying diode 14, and the smoothing choke coil 16. The reverse exciting current stored in the transformer 3 is supplied as the current I02. However, when the reverse exciting current is larger than the output current I02, the excess exciting current is used to further charge and discharge the capacitors 40 and 41, so that each winding of the transformer 3 is The forward voltage of the line further rises until the voltage across the primary winding 3a exceeds the input voltage, and the diode 5 turns on. During this time, the voltage generated across the secondary winding 3b is generated so as to turn off the rectifying diode 9, so that the exciting current stored in the smoothing choke coil 11 passes through the rectifying diode 10 and the secondary winding to output the output current 3b. Supplied to IO1. In addition, by the on / off signal VG1 of the control circuit 19, the first
The switching element 4 of is kept off during this period.

【0046】時刻t5でダイオード5がオンしている間
に第1のスイッチング素子4をオンさせると、ゼロクロ
スターンオンが達成され、今度は1次巻線3aに入力電
圧VINが印加されることで時刻t1で示した動作を繰り
返す。このように、第1,第2のスイッチング素子4と
7の両方をオフする時刻t2〜t3、t4〜t5期間を設定
することで、ターンオンおよびターンオフの損失を大幅
に減少させることが可能となる。
When the first switching element 4 is turned on while the diode 5 is on at time t5, zero cross turn-on is achieved, and this time the input voltage VIN is applied to the primary winding 3a. The operation indicated by t1 is repeated. In this way, by setting the time periods t2 to t3 and t4 to t5 at which both the first and second switching elements 4 and 7 are turned off, it is possible to significantly reduce the turn-on and turn-off losses. .

【0047】この動作で出力電圧VO1は既に従来回路例
の図8で示したように、第1のスイッチング素子4のオ
フ期間に平滑チョークコイル11とトランス3に印加さ
れる電圧およびオフ期間に印加される電圧より、平滑チ
ョークコイル11のリセット条件とトランス3のリセッ
ト条件から、以下で示される。
In this operation, the output voltage VO1 is applied to the smoothing choke coil 11 and the transformer 3 during the off period of the first switching element 4 and during the off period, as already shown in FIG. 8 of the conventional circuit example. Based on the applied voltage, the following is shown from the reset condition of the smooth choke coil 11 and the reset condition of the transformer 3.

【0048】 VO1=(TOFF/(TON+TOFF))×VIN×N1 さらに、出力電圧VO2は既に従来回路の図6に示したよ
うに、平滑チョークコイル16のリセット条件から、以
下に示される。
VO1 = (TOFF / (TON + TOFF)) × VIN × N1 Further, the output voltage VO2 is shown below from the reset condition of the smoothing choke coil 16 as already shown in FIG. 6 of the conventional circuit.

【0049】 VO2=(TOFF/(TON+TOFF))×VIN×N2 ここで、N1は1次巻線3aの巻線数NPと2次巻線3b
の巻線数NS1の巻数比(N1=NS1/NP)であり、N2
は1次巻線3aの巻線数NPと2次巻線3cの巻線数NS
2の巻数比(N2=NS2/NP)であり、式を簡素化する
ため時刻t2〜t3、t4〜t5期間は、TON,TOFF期間
に比較して十分に短い期間で無視できるとした。したが
って、各出力電圧VO1,VO2は、第1,第2のスイッチ
ング素子4と7のオンオフ比を変化させることにより、
両出力電圧とも同時に制御可能であることがわかる。
VO2 = (TOFF / (TON + TOFF)) × VIN × N2 Here, N1 is the number of windings NP of the primary winding 3a and the secondary winding 3b.
Is the winding ratio of the number of windings NS1 (N1 = NS1 / NP), N2
Is the number of windings NP of the primary winding 3a and the number of windings NS of the secondary winding 3c
The turn ratio is 2 (N2 = NS2 / NP), and in order to simplify the formula, the time t2 to t3 and t4 to t5 period can be ignored in a sufficiently short period as compared with the TON and TOFF periods. Therefore, the output voltages VO1 and VO2 are changed by changing the on / off ratios of the first and second switching elements 4 and 7,
It can be seen that both output voltages can be controlled simultaneously.

【0050】この構成により、オン−オン伝達で出力に
電流を供給する回路方式と、オン−オフ伝達で出力に電
流を供給する回路方式が同一のトランス3上で構成する
ことができ、しかも両方とも同一の入出力伝達特性を有
しているため、どちらか一方を制御することで両方の安
定化が可能となり、異なる複数の出力を簡単に取り出す
ことも可能となる。効率についても、従来のオンーオン
型であるフォワードコンバータの場合はトランス3の励
磁電流を消費しリセット動作するための損失発生があっ
たり、オン−オフ型であるフライバックコンバータの場
合は出力電流がトランス3の励磁電流のみで供給される
ため、スイッチング電流の増加によるターンオフ損失の
増加等の課題がそれぞれあったが、本構成ではオン−オ
ン、オン−オフの両方で出力電流の供給を行うため効率
が改善され、さらに第1,第2のスイッチング素子4お
よび7のゼロクロスターンオン実現によるターンオンの
無損失化と、ターンオフ損失の大幅な削減等により大幅
な効率改善が可能となる。発生ノイズについても、第
1,第2のスイッチング素子4および7のターンオンお
よびターンオフ時の電圧と電流の急峻な変化が抑制され
緩和するため、ノイズの発生が大幅に減少する。
With this configuration, the circuit system for supplying current to the output by on-on transmission and the circuit system for supplying current to the output by on-off transmission can be configured on the same transformer 3, and both Since both have the same input / output transfer characteristics, it is possible to stabilize both by controlling either one, and it is also possible to easily take out a plurality of different outputs. In terms of efficiency, in the case of the conventional on-on type forward converter, the excitation current of the transformer 3 is consumed to cause a loss for reset operation, and in the case of the on-off type flyback converter, the output current is reduced. Since there is a problem such as an increase in turn-off loss due to an increase in switching current, since it is supplied only by the exciting current of No. 3, in this configuration, the output current is supplied by both on-on and on-off. In addition, the loss of turn-on is eliminated by realizing the zero-cross turn-on of the first and second switching elements 4 and 7, and the turn-off loss is greatly reduced. Regarding the generated noise, abrupt changes in voltage and current at the time of turn-on and turn-off of the first and second switching elements 4 and 7 are suppressed and alleviated, so that the generation of noise is significantly reduced.

【0051】実施例3の構成で2次巻線3bの出力回路
と2次巻線3bの出力回路を両方ともパラ接続すること
も可能で、この場合2次巻線3bおよび3cの巻数NS
1,NS2を同一巻線数にすることで、両方の巻線から出
力電流IOを取り出し、お互いの電流バランスもほぼ等
しくなる。この構成により、実施例3の効率改善と発生
ノイズの削減以外に、複数の2次巻線をパラ接続する場
合の循環電流による損失の防止、出力リップル電圧がお
互いの電圧変化を打ち消すように発生するために低リッ
プル電圧化が図れる等の特徴がある。ここで、平滑コン
デンサ12,17は一つにすることもできる。さらに、
各出力を直列に接続した構成にすることでも、実施例3
の効率改善と発生ノイズの削減および出力の低リップル
電圧化の特徴を有することができる。
In the configuration of the third embodiment, it is possible to connect both the output circuit of the secondary winding 3b and the output circuit of the secondary winding 3b in a para connection. In this case, the number of turns NS of the secondary windings 3b and 3c is NS.
By setting 1 and NS2 to the same number of windings, the output currents I0 are taken out from both windings, and the current balances between them are almost equal. With this configuration, in addition to improving efficiency and reducing generated noise in the third embodiment, loss due to circulating current when a plurality of secondary windings are connected in parallel is generated, and output ripple voltages are generated so as to cancel each other's voltage changes. Therefore, there is a feature that a low ripple voltage can be achieved. Here, the smoothing capacitors 12 and 17 may be one. further,
In the third embodiment, the output is connected in series.
Can improve the efficiency, reduce the generated noise, and lower the output ripple voltage.

【0052】本実施例では、第1,第2のスイッチング
素子4および7に並列接続したダイオード5および8
は、スイッチング素子にMOSFET等のあらかじめス
イッチング素子と並列にダイオードが内蔵された素子を
使用すれば、ダイオード5および8は不要となる。
In this embodiment, diodes 5 and 8 connected in parallel with the first and second switching elements 4 and 7 are used.
If the switching element is an element such as a MOSFET in which a diode is built in parallel with the switching element in advance, the diodes 5 and 8 are unnecessary.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、実施例1
ではオン−オン伝達で出力に電流を供給する回路方式
と、オン−オフ伝達で出力に電流を供給する回路方式が
同一のトランス上で構成することができ、しかも両方と
も同一の入出力伝達特性を有しているため、どちらか一
方を制御することで両方の安定化が可能となり、異なる
複数の出力を簡単に取り出すことも可能となる。また効
率についても、従来のオン−オン型であるフォワードコ
ンバータの場合はトランスの励磁電流を消費しリセット
動作するための損失発生があったり、オン−オフ型であ
るフライバックコンバータの場合は出力電流がトランス
の励磁電流のみで供給されるため、スイッチング電流の
増加によるターンオフ損失の増加等の課題がそれぞれあ
ったが、本発明ではオン−オン、オン−オフの両方で出
力電流の供給を行うため効率が改善される。
As described above, according to the present invention, Example 1
Then, the circuit system that supplies current to the output by on-on transmission and the circuit system that supplies current to the output by on-off transmission can be configured on the same transformer, and both have the same input / output transfer characteristics. Therefore, it is possible to stabilize both by controlling either one, and it is also possible to easily take out a plurality of different outputs. In terms of efficiency, the conventional on-on type forward converter consumes the transformer's exciting current and causes a loss for reset operation, and the on-off type flyback converter has an output current. However, since there is a problem such as an increase in the turn-off loss due to an increase in the switching current, the present invention supplies the output current at both on-on and on-off. Efficiency is improved.

【0054】実施例2では複数の2次巻線をパラ接続す
る場合の循環電流による損失の防止、出力リップル電圧
がお互いの電圧変化を打ち消すように発生するために低
リップル電圧化が図れる。実施例3ではオン−オン伝達
で出力に電流を供給する回路方式と、オン−オフ伝達で
出力に電流を供給する回路方式が同一のトランス3上で
構成することができ、しかも両方とも同一の入出力伝達
特性を有しているため、どちらか一方を制御することで
両方の安定化が可能となり、異なる複数の出力を簡単に
取り出すことも可能となる。効率についても、従来のオ
ンーオン型であるフォワードコンバータの場合はトラン
ス3の励磁電流を消費しリセット動作するための損失発
生があったり、オン−オフ型であるフライバックコンバ
ータの場合は出力電流はトランス3の励磁電流のみで供
給されるため、スイッチング電流の増加によるターンオ
フ損失の増加等の課題がそれぞれあったが、本発明では
オン−オン、オン−オフの両方とも出力電流の供給を行
うため効率が改善され、さらにスイッチング素子のゼロ
クロスターンオン実現によるターンオンの無損失化と、
ターンオフ損失の大幅な削減等により大幅な効率改善が
可能となる。発生ノイズについても、スイッチング素子
のターンオンおよびターンオフ時の電圧と電流の急峻な
変化が抑制され緩和するため、ノイズの発生が大幅に減
少するスイッチング電源装置を実現するものである。
In the second embodiment, the loss due to the circulating current when a plurality of secondary windings are connected in parallel is prevented, and the output ripple voltage is generated so as to cancel the mutual voltage change, so that the ripple voltage can be reduced. In the third embodiment, the circuit system that supplies current to the output by on-on transmission and the circuit system that supplies current to the output by on-off transmission can be configured on the same transformer 3, and both are the same. Since it has an input / output transfer characteristic, it is possible to stabilize both by controlling either one, and it is also possible to easily take out a plurality of different outputs. In terms of efficiency, in the case of a conventional on-on type forward converter, a loss occurs for consuming the exciting current of the transformer 3 to perform a reset operation, and in the case of an on-off type flyback converter, the output current is a transformer. Since it is supplied only by the excitation current of No. 3, there are problems such as an increase in turn-off loss due to an increase in switching current. However, in the present invention, output current is supplied to both on-on and on-off, so that the efficiency is improved. Is improved, and lossless turn-on is realized by realizing zero cross turn-on of switching elements.
It is possible to greatly improve efficiency by greatly reducing turn-off loss. As for generated noise, a sharp change in voltage and current at turn-on and turn-off of the switching element is suppressed and alleviated, so that a switching power supply device in which the generation of noise is significantly reduced is realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の図1の回路構成図の動作波形を示す説
明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing operation waveforms of the circuit configuration diagram of FIG. 1 of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の図4の回路構成図の動作波形を示す説
明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing operation waveforms of the circuit configuration diagram of FIG. 4 of the present invention.

【図6】第1の従来例におけるスイッチング電源装置の
回路構成図
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a switching power supply device in a first conventional example.

【図7】従来の図6の回路構成図の動作波形を示す説明
7 is an explanatory diagram showing operation waveforms of the conventional circuit configuration diagram of FIG.

【図8】第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
回路構成図
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a switching power supply device in a second conventional example.

【図9】従来の図8の回路構成図の動作波形を示す説明
9 is an explanatory diagram showing operation waveforms of the conventional circuit configuration diagram of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力直流電源 2a−2b 入力端子 3 トランス 4,7 スイッチング素子 5,8 ダイオード 9,10,14,15 整流ダイオード 11,16 平滑チョークコイル 12,17 平滑コンデンサ 13a−13b 出力端子 18a−18b 出力端子 19 制御回路 1 input DC power supply 2a-2b input terminal 3 transformer 4,7 switching element 5,8 diode 9,10,14,15 rectifying diode 11,16 smoothing choke coil 12,17 smoothing capacitor 13a-13b output terminal 18a-18b output terminal 19 Control circuit

フロントページの続き (72)発明者 村上 孝晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 植山 敏成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内(72) Inventor Takaharu Murakami 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Toshinari Ueyama, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも1次巻線と2つの2次巻線を有
するトランスと、オンオフを繰り返しオンの時に入力電
圧を前記トランスの1次巻線に印加する第1のスイッチ
ング素子と、前記トランスの励磁により発生する逆起電
圧を保持するためのコンデンサと、この第1のスイッチ
ング素子と交互にオンオフを繰り返し、オンの時に前記
コンデンサに保持された逆起電圧を前記第1のトランス
の1次巻線に印加する第2のスイッチング素子を有し、
前記第1のスイッチング素子がオンの時に前記トランス
の一方の2次巻線に誘起する電圧を整流手段と平滑チョ
ークコイルと平滑コンデンサよりなる第1の整流平滑回
路を介して第1の出力に供給し、前記第2のスイッチン
グ素子がオンの時に前記トランスの他の2次巻線に誘起
する電圧を整流手段と平滑チョークコイルと平滑コンデ
ンサよりなる第2の整流平滑回路を介して第2の出力に
供給するスイッチング電源装置。
1. A transformer having at least a primary winding and two secondary windings, a first switching element for applying an input voltage to the primary winding of the transformer when it is repeatedly turned on and off, and the transformer. Is repeatedly turned on and off alternately with the capacitor for holding the counter electromotive voltage generated by the excitation of the first switching element, and the counter electromotive voltage held in the capacitor when turned on is the primary of the first transformer. Having a second switching element applied to the winding,
The voltage induced in one secondary winding of the transformer when the first switching element is on is supplied to the first output through the first rectifying / smoothing circuit including the rectifying means, the smoothing choke coil, and the smoothing capacitor. Then, when the second switching element is on, the voltage induced in the other secondary winding of the transformer is output through the second rectifying / smoothing circuit including the rectifying means, the smoothing choke coil and the smoothing capacitor to the second output. Switching power supply to supply to.
【請求項2】第1の整流平滑回路を介した出力と、第2
の整流平滑回路を介した出力とを並列接続し出力に供給
するようにした請求項1記載のスイッチング電源装置。
2. An output through the first rectifying and smoothing circuit, and a second
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the output through the rectifying / smoothing circuit is connected in parallel and is supplied to the output.
【請求項3】少なくとも1次巻線と2つの2次巻線を有
するトランスと、オンオフを繰り返しオンの時に入力電
圧を前記トランスの1次巻線に印加する第1のスイッチ
ング素子と、前記トランスの励磁により発生する逆起電
圧を保持するためのコンデンサと、この第1のスイッチ
ング素子と交互にオンオフを繰り返し、オンの時に前記
コンデンサに保持された逆起電圧を前記第1のトランス
の1次巻線に印加する第2のスイッチング素子を有し、
前記第1のスイッチング素子の両端または第2のスイッ
チング素子の両端またはその両方にコンデンサを接続
し、さらに交互にオンオフを繰り返す時に前記第1のス
イッチング素子と第2のスイッチング素子の両方ともオ
フとなる期間を有し、前記第1のスイッチング素子がオ
ンの時に前記トランスの一方の2次巻線に誘起する電圧
を整流手段と平滑チョークコイルと平滑コンデンサより
なる第1の整流平滑回路を介して第1の出力に供給し、
前記第2のスイッチング素子がオンの時に前記トランス
の他の2次巻線に誘起する電圧を整流手段と平滑チョー
クコイルと平滑コンデンサよりなる第2の整流平滑回路
を介して第2の出力に供給するスイッチング電源装置。
3. A transformer having at least a primary winding and two secondary windings, a first switching element for applying an input voltage to the primary winding of the transformer when it is repeatedly turned on and off, and the transformer. Is repeatedly turned on and off alternately with the capacitor for holding the counter electromotive voltage generated by the excitation of the first switching element, and the counter electromotive voltage held in the capacitor when turned on is the primary of the first transformer. Having a second switching element applied to the winding,
When a capacitor is connected to both ends of the first switching element or both ends of the second switching element, or both of them, and when on / off is repeated alternately, both the first switching element and the second switching element are turned off. A period of time, and a voltage induced in one of the secondary windings of the transformer when the first switching element is on is passed through a first rectifying / smoothing circuit including rectifying means, a smoothing choke coil, and a smoothing capacitor. Supply 1 output,
The voltage induced in the other secondary winding of the transformer when the second switching element is on is supplied to the second output through the second rectifying / smoothing circuit including the rectifying means, the smoothing choke coil, and the smoothing capacitor. Switching power supply.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162976A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 パナソニック株式会社 Power conversion system

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