JPH08126323A - Switching power source circuit - Google Patents

Switching power source circuit

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Publication number
JPH08126323A
JPH08126323A JP6286127A JP28612794A JPH08126323A JP H08126323 A JPH08126323 A JP H08126323A JP 6286127 A JP6286127 A JP 6286127A JP 28612794 A JP28612794 A JP 28612794A JP H08126323 A JPH08126323 A JP H08126323A
Authority
JP
Japan
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switching
power supply
winding
transformer
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6286127A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH08126323A publication Critical patent/JPH08126323A/en
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Abstract

PURPOSE: To reduce the size and weight of a switching power source circuit and easily control the production of the circuit and, at the same time, to reduce the manufacturing cost of the circuit. CONSTITUTION: A switching power source circuit provided with a self-excitation voltage-resonant converter is constituted in such a way that a magnetically- coupled transformer MCT is added to the circuit so as to improve the power factor of the circuit and a drive winding NB is wound around the transformer MCT so as to obtain required inductance.

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、例えば力率改善が図ら
れている共振形コンバータによるスイッチング電源回路
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 circuit using a resonant converter for which power factor is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高周波の比較的大きい電流及び電
圧に耐えることができるスイッチング素子の開発によっ
て、商用電源を整流して所望の直流電圧を得る電源回路
としては、大部分がスイッチング方式の電源回路になっ
ている。スイッチング電源回路はスイッチング周波数を
高くすることによりトランスその他のデバイスを小型に
すると共に、大電力のDC−DCコンバータとして各種
の電子機器の電源として使用される。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of switching elements capable of withstanding relatively large currents and voltages of high frequency, most of the power supply circuits for rectifying a commercial power supply to obtain a desired DC voltage are switching type power supplies. It is a circuit. The switching power supply circuit is used as a power supply for various electronic devices as a high-power DC-DC converter, as well as reducing the size of transformers and other devices by increasing the switching frequency.

【0003】ところで、一般に商用電源を整流すると平
滑回路に流れる電流は歪み波形になるため、電源の利用
効率を示す力率が損なわれるという問題が生じる。ま
た、歪み電流波形となることによって発生する高調波を
抑圧するための対策が必要とされている。電源の力率を
改善するためには、例えばチョークインプット方式の整
流回路を使用することが最も簡単であり、電磁ノイズの
対策(EMI)の上でも好ましい。
By the way, in general, when a commercial power supply is rectified, the current flowing through the smoothing circuit has a distorted waveform, which causes a problem that the power factor indicating the utilization efficiency of the power supply is impaired. In addition, there is a need for measures to suppress harmonics generated by the distorted current waveform. In order to improve the power factor of the power supply, it is the easiest to use a rectifier circuit of the choke input type, for example, and it is preferable in terms of measures against electromagnetic noise (EMI).

【0004】そして、力率改善がなされたスイッチング
電源回路として、先に本出願人により、絶縁トランスの
一次側あるいは二次側からスイッチング出力に応じた電
圧をチョークコイルに励起するようにした磁気結合トラ
ンスを設けて、これによりブリッジ整流回路の整流出力
にスイッチング周期の電圧を重畳することで力率改善を
図るようにされたスイッチング電源回路が提案されてい
る(特願平6−192737)。
As a switching power supply circuit with improved power factor, the applicant has previously magnetically coupled the choke coil with a voltage corresponding to the switching output from the primary side or the secondary side of the insulating transformer. A switching power supply circuit has been proposed in which a transformer is provided, and thereby a voltage of a switching cycle is superimposed on the rectified output of a bridge rectifier circuit to improve the power factor (Japanese Patent Application No. 6-192737).

【0005】図10は、上記発明に基づき、磁気結合ト
ランスを備えて構成されるスイッチング電源回路の一例
を示す回路図である。この場合には、スイッチング素子
1,Q2 にトランジスタを用いた、ハーフブリッジタ
イプの自励式電流共振形によるものとされている。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit including a magnetic coupling transformer according to the above invention. In this case, a half bridge type self-excited current resonance type using transistors for the switching elements Q 1 and Q 2 is used.

【0006】この図においてACは商用の交流電源を示
している。この交流電源ACに対してはフィルタチョー
クコイルLN 及びフィルタコンデンサCN のインピーダ
ンス素子より構成されるLCローパスフィルタが設けら
れており、これはスイッチング周波数の高周波ノイズが
ACラインに流入するのを阻止するためのものとされ
る。D1 は4本のダイオードからなるブリッジ整流回路
とされ、入力された交流電源ACについて全波整流を行
う。なお、破線で示す2本の整流ダイオードについて
は、いわゆる高速リカバリ型(DFRとして示す)が用い
られており、これは後述する全波整流出力ラインに流れ
るスイッチング周期の高周波電流に対応して設けられて
いるものとされる。上記ブリッジ整流回路D1 の正極側
の整流出力ラインに対しては、後述する磁気結合トラン
スの二次巻線Niが設けられる。従って、この回路の全
波整流出力は、磁気結合トランスの二次巻線Niを介し
て平滑コンデンサCiに充電される。
In this figure, AC indicates a commercial AC power source. For this AC power supply AC, an LC low-pass filter composed of an impedance element of a filter choke coil L N and a filter capacitor C N is provided, which prevents high frequency noise of the switching frequency from flowing into the AC line. It is supposed to do. D 1 is a bridge rectification circuit composed of four diodes, and performs full-wave rectification on the input AC power supply AC. A so-called fast recovery type (shown as D FR ) is used for the two rectifying diodes indicated by broken lines, which is provided corresponding to a high-frequency current of a switching cycle flowing in a full-wave rectifying output line described later. It is supposed to be. A secondary winding Ni of a magnetic coupling transformer, which will be described later, is provided for the positive side rectified output line of the bridge rectifier circuit D 1 . Therefore, the full-wave rectified output of this circuit is charged in the smoothing capacitor Ci via the secondary winding Ni of the magnetic coupling transformer.

【0007】この回路のスイッチング素子Q1 、Q2
は、平滑コンデンサCiの正極側の接続点とアース間に
対してそれぞれのコレクタ、エミッタを介して接続され
る。また、抵抗RS1、RS2は起動抵抗を、またスイッチ
ング素子Q1 、Q2 の各ベース−エミッタ間に挿入され
るDD1、DD2はそれぞれクランプダイオードを示し、ス
イッチング素子Q1 、Q2 がオフ時に流れるダンパー電
流の経路を形成する。また、抵抗RB1、RB2はそれぞ
れ、スイッチング素子Q1 、Q2 のベース電流(ドライ
ブ電流)調整用のダンピング抵抗を示している。そし
て、CB1、CB2は共振用のコンデンサであり、次に説明
するドライブトランスCDTの駆動巻線NB1、NB2と共
に、自励発振用の共振回路を形成してスイッチング周波
数を設定する。なお、LB1、LB2は、上記駆動巻線
B1、NB2の各インダクタンスを示す。
The switching elements Q 1 , Q 2 of this circuit
Is connected between the connection point on the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci and the ground via respective collectors and emitters. Further, a resistor R S1, R S2 is the starting resistor, also the bases of the switching elements Q 1, Q 2 - D D1 inserted between the emitter, D D2 each represent a clamp diode, the switching element Q 1, Q 2 Forms a path for the damper current that flows when is off. The resistors R B1 and R B2 are damping resistors for adjusting the base currents (drive currents) of the switching elements Q 1 and Q 2 , respectively. C B1 and C B2 are capacitors for resonance, and together with the drive windings N B1 and N B2 of the drive transformer CDT, which will be described next, form a resonance circuit for self-excited oscillation to set the switching frequency. Note that L B1 and L B2 represent the inductances of the drive windings N B1 and N B2 .

【0008】CDT(Converter Drive Transformer)
は、スイッチング素子Q1 、Q2 を所定のスイッチング
周波数によりスイッチング駆動するドライブトランスを
示し、この図の場合には駆動巻線NB1、NB2及び共振電
流検出巻線ND が巻回されている。このドライブトラン
スCDTのスイッチング素子Q1 側の駆動巻線NB1の一
端はコンデンサCB1に、他端はスイッチング素子Q1
エミッタに接続される。また、スイッチング素子Q2
の駆動巻線NB2の一端はアースに接地され、他端はコン
デンサCB2と接続されて、スイッチング素子Q1 の前記
駆動巻線NB1と逆の極性の電圧が出力されるようになさ
れている。また、共振電流検出巻線ND はその一端がス
イッチングトランジスタQ1 、Q2 のエミッタ−コレク
タの接続点に対して接続され、他端は共振コンデンサC
1 を介して絶縁トランスPRTの一次巻線N1 に対して
接続される。
CDT (Converter Drive Transformer)
Indicates a drive transformer for switching and driving the switching elements Q 1 and Q 2 at a predetermined switching frequency. In the case of this figure, the drive windings N B1 and N B2 and the resonance current detection winding N D are wound. There is. One end of the drive winding N B1 on the switching element Q 1 side of the drive transformer CDT is connected to the capacitor C B1 and the other end is connected to the emitter of the switching element Q 1 . Further, one end of the drive winding N B2 on the switching element Q 2 side is grounded to the ground and the other end is connected to the capacitor C B2 , so that a voltage having a polarity opposite to that of the drive winding N B1 of the switching element Q 1 is applied. It is designed to be output. The resonance current detection winding N D has one end connected to the emitter-collector connection point of the switching transistors Q 1 and Q 2 , and the other end connected to the resonance capacitor C 1.
It is connected to the primary winding N 1 of the insulation transformer PRT via 1 .

【0009】PRT(Power Regulating Transformer)
はスイッチング素子Q1 、Q2 のスイッチング出力を二
次側に伝送するための絶縁トランスで、この場合には一
次巻線N1 及び二次巻線N2 に対して、直交するように
して制御巻線NC が設けられて、後述するようにして定
電圧制御を行うように構成される。この絶縁トランスP
RTの一次巻線N1 の一端は共振コンデンサC1 を介し
て共振電流検出巻線ND と直列に接続され、他端は磁気
結合トランスMCTの一次巻線N3 の一端に対して接続
されている。そして、これら共振コンデンサC1 及び一
次巻線N1 を含む絶縁トランスPRTのインダクタンス
成分により直列共振回路を形成している。二次側では、
一次巻線N1 に流れるスイッチング出力により、二次巻
線N2 に誘起される誘起電圧が、ブリッジ整流回路D2
及び平滑コンデンサC2 により直流電圧に変換されて出
力電圧E0 として出力される。制御回路4は、例えば二
次側の直流電圧出力EO と、基準電圧を比較してその誤
差に応じた直流電流を、制御電流として絶縁トランスP
RTの制御巻線NC に供給する。
PRT (Power Regulating Transformer)
Is an insulating transformer for transmitting the switching output of the switching elements Q 1 and Q 2 to the secondary side. In this case, the primary winding N 1 and the secondary winding N 2 are controlled to be orthogonal to each other. A winding N C is provided and is configured to perform constant voltage control as described below. This isolation transformer P
One end of the primary winding N 1 of RT is connected in series with the resonance current detection winding N D via the resonance capacitor C 1 , and the other end is connected to one end of the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT. ing. A series resonance circuit is formed by the inductance component of the insulating transformer PRT including the resonance capacitor C 1 and the primary winding N 1 . On the secondary side,
The induced voltage induced in the secondary winding N 2 by the switching output flowing in the primary winding N 1 becomes the bridge rectification circuit D 2
And is converted into a DC voltage by the smoothing capacitor C 2 and output as an output voltage E 0 . The control circuit 4 compares, for example, the DC voltage output E O on the secondary side with a reference voltage, and uses a DC current corresponding to the error as a control current for the insulation transformer P.
Supply to the control winding N C of RT.

【0010】この図において、MCTが磁気結合トラン
スとされる。この磁気結合トランスMCTは、全波整流
出力ラインに挿入され、チョークコイルに相当する作用
をなす二次巻線Ni(Liは自己インダクタンスを示
す)と、絶縁トランスPRTの三次巻線に相当する巻線
3 (インダクタンスL3 )を一次巻線として、フェラ
イトコアによって例えば1:1の巻線比で密結合したも
のである。なお、ここでは磁気結合トランスMCTの一
次巻線N3 は、その一端が絶縁トランスPRTの一次巻
線N1 に対して接続され、他端はアースに接地されてい
る。
In this figure, the MCT is a magnetic coupling transformer. This magnetic coupling transformer MCT is inserted into a full-wave rectified output line and has a secondary winding Ni (Li indicates self-inductance) that functions as a choke coil and a winding that corresponds to a tertiary winding of an insulating transformer PRT. The line N 3 (inductance L 3 ) is used as a primary winding and is tightly coupled by a ferrite core at a winding ratio of, for example, 1: 1. Here, the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT has one end connected to the primary winding N 1 of the insulating transformer PRT and the other end grounded.

【0011】上記構成のスイッチング電源のスイッチン
グ動作としては、先ず商用交流電源が投入されると、例
えば起動抵抗RS1、RS2を介してスイッチング素子Q
1 、Q2 のベースにベース電流が供給されることになる
が、例えばスイッチング素子Q1 が先にオンとなったと
すれば、スイッチング素子Q2 はオフとなるように制御
される。そしてスイッチング素子Q1 の出力として、共
振電流検出巻線ND →共振コンデンサC1 →一次巻線N
1 に共振電流が流れるが、この共振電流が0となる近傍
でスイッチング素子Q2 がオン、スイッチング素子Q1
がオフとなるように制御される。そして、スイッチング
素子Q2 を介して先とは逆方向の共振電流が流れる。以
降、スイッチング素子Q1 、Q2 が交互にオンとなる自
励式のスイッチング動作が開始される。このように、平
滑コンデンサCiの端子電圧を動作電源としてスイッチ
ング素子Q1 、Q2 が交互に開閉を繰り返すことによっ
て、絶縁トランスの一次側巻線N1 に共振電流波形に近
いドライブ電流を供給し、二次側の巻線N2 に交番出力
を得る。
In the switching operation of the switching power supply having the above configuration, when a commercial AC power supply is first turned on, for example, the switching element Q is activated via the starting resistors R S1 and R S2.
Although the base current is supplied to the bases of 1 and Q 2 , if the switching element Q 1 is turned on first , the switching element Q 2 is controlled to be turned off. Then, as the output of the switching element Q 1 , the resonance current detection winding N D → resonance capacitor C 1 → primary winding N
Although the resonance current flows in 1 , the switching element Q 2 is turned on and the switching element Q 1 is turned on when the resonance current becomes 0.
Is controlled to be turned off. Then, a resonance current in the opposite direction to the above flows through the switching element Q 2 . After that, the self-excited switching operation in which the switching elements Q 1 and Q 2 are alternately turned on is started. As described above, the switching elements Q 1 and Q 2 are alternately opened and closed by using the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci as the operating power supply, thereby supplying the drive current close to the resonance current waveform to the primary winding N 1 of the insulation transformer. , An alternating output is obtained at the secondary winding N 2 .

【0012】また、この場合の定電圧制御としては、二
次側の直流出力電圧EO に基づき、制御回路1によって
制御巻線NC に流れる電流を可変して絶縁トランスPR
Tの飽和特性をコントロールするようにしている。これ
により、スイッチング周波数に対してスイッチングコン
バータ回路の直列共振周波数を制御して定電圧化を図
る、いわゆる直列共振周波数制御方式が採られている。
Further, in the constant voltage control in this case, the control circuit 1 varies the current flowing through the control winding N C based on the DC output voltage E O on the secondary side to isolate the insulating transformer PR.
The saturation characteristic of T is controlled. As a result, a so-called series resonance frequency control method is adopted in which the series resonance frequency of the switching converter circuit is controlled with respect to the switching frequency to achieve a constant voltage.

【0013】そして、力率改善動作としては磁気結合ト
ランスMCTにより、絶縁トランスPRTに流れる共振
電流に対応するスイッチング電圧を、磁気結合トランス
MCTの一次巻線N3 により、二次巻線Niの自己イン
ダクタンスLiに励起するようにしている。したがって
整流された全波整流電圧は、自己インダクタンスLiの
巻線Niでスイッチング電圧が重畳されて平滑用のコン
デンサCiに充電されることになり、このスイッチング
電圧の重畳分によって、平滑コンデンサCiの端子電圧
をスイッチング周期で引き下げることになる。すると、
ブリッジ整流回路の整流電圧レベルよりコンデンサCi
の端子電圧が低下している期間にも充電電流が流れるよ
うになり、この期間が交流の半サイクルの間におよぶよ
うに、上記磁気結合トランスMCTの巻数等を設定する
ことによって力率が1に近い値を示すことになる。すな
わち、交流入力電流の平均値がAC電圧波形に近付くよ
うにされて力率改善が図られる。
As the power factor improving operation, the magnetic coupling transformer MCT causes the switching voltage corresponding to the resonance current flowing in the insulating transformer PRT to be transferred to the self winding of the secondary winding Ni by the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT. The inductance Li is excited. Therefore, the rectified full-wave rectified voltage has a switching voltage superimposed on the winding Ni of the self-inductance Li and is charged in the smoothing capacitor Ci, and the terminal of the smoothing capacitor Ci is charged by the superimposed amount of the switching voltage. The voltage will be reduced in the switching cycle. Then
From the rectified voltage level of the bridge rectifier circuit, the capacitor Ci
The charging current starts to flow even during the period when the terminal voltage of is reduced, and the power factor is set to 1 by setting the number of turns of the magnetic coupling transformer MCT so that this period extends during the half cycle of the alternating current. Will show a value close to. That is, the average value of the AC input current is made to approach the AC voltage waveform, and the power factor is improved.

【0014】そして、磁気結合トランスを用いた電源回
路では、軽負荷時に絶縁トランスPRTのドライブ電流
が小さくなるから、このドライブ電流によって磁気結合
トランスMCTの二次側に誘起されるスイッチング信号
も小さいものになる。したがって、軽負荷時には充電電
流のレベルが小さくなり、重負荷時には充電電流が大き
くなるため、特に軽負荷時に平滑コンデンサCiの端子
電圧が異常に上昇する現象を解消し、通常のMS(マグ
ネット・スイッチ)方式では困難だったレギュレーショ
ンの改善を行うことができる。このため、例えば交流入
力電圧VAC±20%の変動に対しても整流平滑電圧Vi
の変動は抑制されるので、スイッチング素子Q1 、Q2
および平滑コンデンサCi等の耐圧向上を図る必要はな
くなる。
In the power supply circuit using the magnetic coupling transformer, the drive current of the insulating transformer PRT becomes small when the load is light, so that the switching signal induced on the secondary side of the magnetic coupling transformer MCT by this drive current is also small. become. Therefore, since the level of the charging current becomes small when the load is light and the charging current becomes large when the load is heavy, the phenomenon that the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci abnormally rises is solved especially when the load is light, and the normal MS (magnet switch) is eliminated. It is possible to improve the regulation which was difficult with the method. Therefore, for example, even if the AC input voltage V AC varies by ± 20%, the rectified and smoothed voltage Vi is
Is suppressed, the switching elements Q 1 , Q 2
It is not necessary to improve the withstand voltage of the smoothing capacitor Ci and the like.

【0015】なお、整流回路から流出する電流I1 はス
イッチング周期で寸断され不連続的に流れることになる
から、例えばブリッジ整流回路D1 のうちいずれか2つ
のダイオードについて高速リカバリ型を使用することが
要請される。この図では、破線DFRで示す正極出力側の
2本のダイオードが高速リカバリ型とされている。
Since the current I 1 flowing out of the rectifier circuit is cut off in the switching cycle and flows discontinuously, for example, use a fast recovery type for any two diodes in the bridge rectifier circuit D 1. Is requested. In this figure, the two diodes on the positive electrode output side indicated by the broken line D FR are of the fast recovery type.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子機器の
サイズ・コスト等の観点からすれば、これらの機器に搭
載されるスイッチング電源回路もできるだけ部品点数を
削減したり、小型や安価な部品を使用するなどして、小
型/軽量化及び低コスト化を図ることが好ましく、これ
は生産管理面でも有利となる。
From the viewpoint of the size and cost of electronic devices, the switching power supply circuits mounted in these devices should have as few parts as possible and use small and inexpensive parts. Therefore, it is preferable to reduce the size and weight and reduce the cost, which is also advantageous in terms of production management.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、商用電
源を整流する整流回路と、この整流回路の出力を平滑す
るチョークコイル及び平滑コンデンサからなる平滑回路
と、この平滑回路より出力される電圧を断続して絶縁ト
ランスの一次巻線に出力するようにされたスイッチング
素子と、上記絶縁トランスの一次巻線及び共振用コンデ
ンサにより形成される共振回路とを備えている電圧共振
形のスイッチングコンバータと、少なくとも上記チョー
クコイルと、スイッチング素子のスイッチング動作に基
づいて得られる交番出力が供給される交番出力供給コイ
ルとが、磁気結合するように巻装された磁気結合トラン
スとを備えてスイッチング電源回路を構成することとし
た。そしてこの際、商用電源のラインにノーマルモード
のローパスフィルタを設け、整流回路においては高速リ
カバリ型ダイオードを用いることとした。また、自励式
の電圧共振形スイッチングコンバータの場合、スイッチ
ング周波数を設定するインピーダンス素子である駆動巻
線を、磁気結合トランスに巻装して所要のインダクタン
スが得られるように構成することとした。
Therefore, the present invention is directed to a rectifier circuit for rectifying a commercial power source, a smoothing circuit including a choke coil and a smoothing capacitor for smoothing the output of the rectifier circuit, and a voltage output from the smoothing circuit. A voltage resonance type switching converter comprising a switching element which is intermittently output to the primary winding of an insulation transformer, and a resonance circuit formed by the primary winding of the insulation transformer and a resonance capacitor. , A switching power supply circuit comprising at least the choke coil and a magnetic coupling transformer wound so as to magnetically couple the alternating output supply coil to which the alternating output obtained based on the switching operation of the switching element is supplied. I decided to configure it. At this time, a normal mode low-pass filter is provided on the line of the commercial power source, and a high-speed recovery type diode is used in the rectifier circuit. Further, in the case of the self-excited voltage resonance type switching converter, the drive winding, which is an impedance element for setting the switching frequency, is wound around the magnetic coupling transformer to obtain the required inductance.

【0018】また、絶縁トランスの二次側巻線に対して
並列にコンデンサを接続して、絶縁トランスのインダク
タンス成分とにより共振回路を形成するようにし、絶縁
トランスの二次側に得られた交番出力を整流して直流出
力電圧を得るための整流回路としては、全波整流回路又
は半波整流回路により構成することとした。更に、交番
出力供給コイルは、絶縁トランスの二次巻線と直列接続
することも可能であり、上記スイッチングコンバータに
ついては、2石のスイッチング素子をプッシュプル結合
した構成とすることもできる。
Further, a capacitor is connected in parallel with the secondary winding of the insulation transformer so that a resonant circuit is formed by the inductance component of the insulation transformer, and the alternating circuit obtained on the secondary side of the insulation transformer is formed. The rectifier circuit for rectifying the output to obtain the DC output voltage is configured by a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit. Further, the alternating output supply coil can be connected in series with the secondary winding of the insulation transformer, and the switching converter can be configured by push-pull coupling two switching elements.

【0019】そして定電圧制御については、直流出力電
圧に基づいて、絶縁トランスの磁束を可変して行う、あ
るいは、磁気結合トランスにチョークコイル及び交番出
力供給コイルに対して制御巻線を直交するように巻装
し、直流出力電圧に基づいて制御巻線に流す制御電流を
変化させることにより、チョークコイルと交番出力供給
コイルのインダクタンスを可変して行うように構成する
こととした。
The constant voltage control is performed by changing the magnetic flux of the insulating transformer based on the DC output voltage, or by making the control winding orthogonal to the choke coil and the alternating output supply coil in the magnetic coupling transformer. The coil is wound around and the control current flowing through the control winding is changed based on the DC output voltage, so that the inductance of the choke coil and the alternating output supply coil is changed.

【0020】[0020]

【作用】上記構成によれば、電圧共振形コンバータに対
して力率改善をなすための磁気結合トランスが設けられ
たスイッチング電源回路が構成されることになるが、例
えば電流共振形コンバータの場合には、2石によるハー
フブリッジ、あるいは4石によるフルブリッジ結合方式
となるのに対して、電圧共振形では1石によりスイッチ
ング動作を実現することが容易になるため、例えば、磁
気結合トランスと電流共振形コンバータが組み合わされ
たスイッチング電源回路と比較した場合、必要とされる
部品数が減少されることになる。また、自励式による電
圧共振形の場合に、スイッチング素子を駆動するための
駆動巻線を磁気結合トランスに巻装して所要のインダク
タンスを得るようにすれば、スイッチング駆動のための
ドライブトランスを省略することが可能となる。
According to the above construction, the switching power supply circuit is provided with the magnetic coupling transformer for improving the power factor for the voltage resonance type converter. For example, in the case of the current resonance type converter, Is a half bridge consisting of two stones, or a full bridge coupling consisting of four stones, while the voltage resonance type makes it easy to realize a switching operation with one stone. The number of components required will be reduced when compared to a switching power supply circuit with a combined converter. In the case of the self-excited voltage resonance type, if the drive winding for driving the switching element is wound around the magnetic coupling transformer to obtain the required inductance, the drive transformer for switching drive can be omitted. It becomes possible to do.

【0021】そして、本発明においては、絶縁トランス
の磁束を可変する定電圧制御方式のほかに、磁気結合ト
ランスに制御巻線を他の巻線に直交するように設けて、
磁気結合トランスの一次及び二次巻線のインダクタンス
を変化させることによって定電圧制御を行うようにする
ことが可能とされる。
Further, in the present invention, in addition to the constant voltage control system in which the magnetic flux of the isolation transformer is varied, a control winding is provided in the magnetic coupling transformer so as to be orthogonal to other windings.
Constant voltage control can be performed by changing the inductances of the primary and secondary windings of the magnetic coupling transformer.

【0022】[0022]

【実施例】図1の回路図は、本発明の実施例とされるス
イッチング電源回路を示しており、このスイッチング電
源回路は、自励式による電圧共振形のスイッチングコン
バータに対して、図10において説明した磁気結合トラ
ンスを組み合わせて力率改善を図るようにされた構成と
されている。なお、図10と同一部分は同一符号を付し
て説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The circuit diagram of FIG. 1 shows a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. This switching power supply circuit will be described with reference to FIG. 10 for a self-excited voltage resonance type switching converter. The magnetic coupling transformer is combined to improve the power factor. The same parts as those in FIG. 10 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0023】この図において、電圧共振形のスイッチン
グコンバータは、スイッチング素子Q1 を備えた1石に
よる構成とされる。そして、このスイッチング素子Q1
のベースは起動抵抗RS を介して平滑コンデンサCiの
正極側に接続されて、起動時のベース電流が整流平滑ラ
インから得られるようにしている。また、スイッチング
素子Q1 のベースとアース間にはダンピング抵抗RB
共振コンデンサCB と駆動巻線NB からなる自励発振用
の共振回路が直列接続される。この場合、駆動巻線NB
は磁気結合トランスMCTに巻装されて、スイッチング
周波数を設定する所要のインダクタンスが得られるよう
にされている。また、スイッチング素子Q1 のベースと
平滑コンデンサCiの負極(アース)間に挿入されるク
ランプダイオードDD により、スイッチング素子Q1
オフ時に流れるダンパー電流の経路を形成する。また、
スイッチング素子Q1 のコレクタは絶縁トランスPRT
の一次巻線N1の一端と接続され、エミッタは接地され
る。
In this figure, the voltage resonance type switching converter is constituted by one stone provided with a switching element Q 1 . Then, this switching element Q 1
The base of is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci via the starting resistor R S so that the base current at the time of starting can be obtained from the rectifying and smoothing line. Further, a resonance circuit for self-excited oscillation including a damping resistor R B , a resonance capacitor C B, and a drive winding N B is connected in series between the base of the switching element Q 1 and the ground. In this case, the drive winding N B
Is wound around the magnetic coupling transformer MCT so as to obtain a required inductance for setting the switching frequency. Further, the clamp diode D D inserted between the base of the switching element Q 1 and the negative electrode (ground) of the smoothing capacitor Ci forms a path for the damper current flowing when the switching element Q 1 is off. Also,
The collector of the switching element Q 1 is an isolation transformer PRT.
Is connected to one end of the primary winding N 1 and the emitter is grounded.

【0024】そして、上記スイッチング素子Q1 のコレ
クタ−エミッタ間に対して並列に共振コンデンサC1
接続されて、この共振コンデンサC1 及び絶縁トランス
PRTの一次巻線N1 により、電圧共振形コンバータの
共振回路を形成している。
A resonance capacitor C 1 is connected in parallel between the collector and the emitter of the switching element Q 1 , and the voltage resonance converter C 1 and the primary winding N 1 of the insulation transformer PRT are connected. Forming a resonance circuit of.

【0025】次に、本実施例の磁気結合トランスMCT
においては、その一次巻線N3 及び二次巻線Niのほか
に、上述のように駆動巻線NB が巻装されて構成され
る。この場合の磁気結合トランスMCTの一次巻線N3
は、その一端が絶縁トランスの一次巻線N1 と接続され
る。また、その他端は平滑コンデンサCiの正極に対し
て接続されることで、磁気結合トランスMCTの一次巻
線N3 を流れるスイッチング周期の高周波成分が平滑コ
ンデンサCiを介してアースに流れるようにされる。
Next, the magnetic coupling transformer MCT of this embodiment.
In, in addition to the primary winding N 3 and the secondary winding Ni, configured by winding the drive winding N B as described above. Primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT in this case
Has one end connected to the primary winding N 1 of the isolation transformer. The other end is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor Ci, so that the high frequency component of the switching cycle flowing through the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT flows to the ground via the smoothing capacitor Ci. .

【0026】また、絶縁トランスPRTの二次巻線N2
に対して並列に共振用のコンデンサC2 が設けられる。
このコンデンサC2 は、そのキャパシタンスと絶縁トラ
ンスPRTのインダクタンス成分とにより共振回路を形
成して電圧共振が得られるようにされて、二次側に励起
される出力電圧V2 の波形が正弦波に近付くようにされ
ている。
Further, the secondary winding N 2 of the insulation transformer PRT
A capacitor C 2 for resonance is provided in parallel with.
This capacitor C 2 forms a resonance circuit by its capacitance and the inductance component of the insulating transformer PRT to obtain voltage resonance, and the waveform of the output voltage V 2 excited on the secondary side becomes a sine wave. It is supposed to approach you.

【0027】ここで図2は、上記図1に示した構成のス
イッチング電源回路における、商用電源周期(ここでは
50Hzとされる)での要部の動作を示す波形図であ
る。例えば、図2(a)に示すように交流入力電圧VAC
が供給されているとすると、本実施例の回路において
も、図10により説明したと同様に磁気結合トランスM
CTの一次巻線N3 に供給されたスイッチング出力が、
磁気結合トランスMCTの二次巻線Niに励起されるた
め、ブリッジ整流回路D1 の正極側の出力端子から磁気
結合トランスMCTの二次巻線Niに流れる電流I1
は、図2(b)に示すように全波整流出力電流に、スイ
ッチング周期による高周波成分が重畳された波形とな
る。また、このときに平滑コンデンサCiに流れる充放
電電流Iiも、図2(c)に示すように、高周波成分が
重畳された波形となる。そして、ACラインに流れる交
流入力電流は図2(d)に示すように流れ、実際には所
要の力率が得られる程度に、交流入力電圧VACの0V近
傍に近付くように導通角が拡大されている。なお、力率
は例えば磁気結合トランスの巻線N3 のインダクタンス
により設定される。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the main part in the commercial power supply cycle (here, 50 Hz) in the switching power supply circuit having the configuration shown in FIG. For example, as shown in FIG. 2A, the AC input voltage V AC
Is supplied to the magnetic coupling transformer M in the circuit of the present embodiment as well, as described with reference to FIG.
The switching output supplied to the primary winding N 3 of CT is
Since it is excited by the secondary winding Ni of the magnetic coupling transformer MCT, the current I 1 flowing from the positive output terminal of the bridge rectifier circuit D 1 to the secondary winding Ni of the magnetic coupling transformer MCT.
2 has a waveform in which the high-frequency component due to the switching period is superimposed on the full-wave rectified output current as shown in FIG. The charging / discharging current Ii flowing through the smoothing capacitor Ci at this time also has a waveform in which high-frequency components are superimposed, as shown in FIG. Then, the AC input current flowing in the AC line flows as shown in FIG. 2D, and the conduction angle is enlarged so as to approach 0V of the AC input voltage V AC so that a required power factor is actually obtained. Has been done. The power factor is set, for example, by the inductance of the winding N 3 of the magnetic coupling transformer.

【0028】図3は、図1に示したスイッチング電源回
路において、交流入力電圧VACのピーク時におけるスイ
ッチング周期での要部の動作を示す波形図とされる。な
お、ここではスイッチング周波数が50KHzの場合に
ついて示しており、この図においては、期間t1 〜t4
がスイッチング周期とされる。例えば、この図に示すt
1 時点においてスイッチング素子がオフになると、絶縁
トランスPRTの一次巻線N1 及び共振コンデンサC1
からなる共振回路の作用により、上記一次巻線N1 に流
れる電流I0 は、図3(b)に示すように期間t1 〜t
2 において、共振波形に近い電流が流れることになる。
また、同じ図3(b)の次の期間t2 〜t3 に示す波形
は、クランプダイオードDD からスイッチング素子Q1
のベース−エミッタを介して一次巻線N1 に流れるダン
パー電流に対応する。そして、上記スイッチング素子Q
1 のオフ時における共振コンデンサC1 の両端電圧V1
(スイッチング素子Q1 のコレクタ電圧)は、図3
(a)の期間t1〜t2 に示すように正弦波状の波形と
なり、電圧共振形の動作が得られることになる。
FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the main part in the switching cycle at the peak of the AC input voltage V AC in the switching power supply circuit shown in FIG. In addition, here, the case where the switching frequency is 50 KHz is shown, and in this figure, the periods t 1 to t 4 are shown.
Is the switching cycle. For example, t shown in this figure
When the switching element is turned off at time 1, the primary winding N 1 of the isolation transformer PRT and the resonance capacitor C 1
Due to the action of the resonant circuit consisting of the current I 0 , the current I 0 flowing through the primary winding N 1 has a period t 1 to t as shown in FIG.
At 2 , a current close to the resonance waveform will flow.
Also, following the waveform shown in the period t 2 ~t 3 of the same FIG. 3 (b), the switching element Q 1 from the clamp diode D D
Corresponding to the damper current flowing in the primary winding N 1 via the base-emitter of the. Then, the switching element Q
Voltage V 1 across resonant capacitor C 1 when 1 is off
(Collector voltage of switching element Q 1 ) is shown in FIG.
The waveform becomes sinusoidal as shown in the period t 1 to t 2 of (a), and the voltage resonance type operation is obtained.

【0029】スイッチング素子Q1 は、電流I0 がゼロ
クロスする時点t3 においてオンに変化するが、スイッ
チング素子Q1 のオン期間である期間t3 〜t4 におい
ては、共振コンデンサC1 の両端電圧V1 は図3(a)
に示すように0Vが継続し、電流I0 は一次巻線N1
インダクタンス作用により図3(b)に示すような波形
が得られる。また、上記スイッチング周期における二次
側交流電圧V2 は、コンデンサC2、ブリッジ整流回路
2 、及び平滑コンデンサC3 が設けられているため、
図3(c)に示すような波形が得られることになる。
The switching element Q 1 changes to ON at the time t 3 when the current I 0 crosses zero, but during the period t 3 to t 4 which is the ON period of the switching element Q 1 , the voltage across the resonance capacitor C 1 is increased. V 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, 0V continues, and the current I 0 has a waveform as shown in FIG. 3B due to the inductance action of the primary winding N 1 . Further, since the secondary side AC voltage V 2 in the switching cycle is provided with the capacitor C 2 , the bridge rectifier circuit D 2 , and the smoothing capacitor C 3 ,
A waveform as shown in FIG. 3C is obtained.

【0030】このように、本実施例のスイッチング電源
回路は、1石による電圧共振形のスイッチングコンバー
タに対して、磁気結合トランスMCTを備えて力率改善
を図るように構成されている。例えば図10に示したス
イッチング電源回路においては、自励式による電流共振
コンバータとされて、スイッチング素子Q1 、Q2 をハ
ーフブリッジ結合して構成されているため、2つのスイ
ッチングトランジスタと、これらを駆動するための二系
統の駆動回路系(起動抵抗RS 、ダンピング抵抗RB
コンデンサCB、駆動巻線NB 等)が必要となる。更に
重負荷に対応するような場合には、図示しないが、4つ
のスイッチングトランジスタより構成されるフルブリッ
ジタイプとすることがあり、この場合には4つのスイッ
チング素子と四系統の駆動回路が必要とされることにな
る。これに対して、本実施例の図1に示したスイッチン
グ電源回路では、自励式による電圧共振形型コンバータ
とされていることから、少なくとも1つのスイッチング
トランジスタによりスイッチング動作を実現することが
可能とされるため駆動回路系も一系統でよいことにな
る。また、本実施例のスイッチング電源回路では、磁気
結合トランスMCTに対して駆動巻線NB を巻装して所
要のインダクタンスを得て、コンデンサCB と共に自励
発振によるスイッチング周期の共振回路が形成されるよ
うにしている。このため、図10に示したようなドライ
ブトランスCDTを省略することができる。
As described above, the switching power supply circuit according to the present embodiment is configured to improve the power factor by providing the magnetic coupling transformer MCT for the voltage resonance type switching converter with one stone. For example, in the switching power supply circuit shown in FIG. 10, the current resonance converter is a self-excited type, and the switching elements Q 1 and Q 2 are half-bridge coupled to each other. Two driving circuit systems (starting resistance R S , damping resistance R B ,
Capacitor C B , drive winding N B, etc.) are required. In the case of dealing with a heavy load, although not shown, a full bridge type composed of four switching transistors may be used. In this case, four switching elements and four drive circuits are required. Will be done. On the other hand, in the switching power supply circuit shown in FIG. 1 of the present embodiment, since it is a self-excited voltage resonance type converter, it is possible to realize the switching operation by at least one switching transistor. Therefore, only one drive circuit system is required. Further, in the switching power supply circuit of the present embodiment, the drive winding N B is wound around the magnetic coupling transformer MCT to obtain a required inductance, and together with the capacitor C B , a resonance circuit having a switching period by self-excited oscillation is formed. I am trying to do it. Therefore, the drive transformer CDT as shown in FIG. 10 can be omitted.

【0031】このように図1に示す本実施例のスイッチ
ング電源回路は、図10のスイッチング電源回路と比較
した場合、、特にスイッチングコンバータ部を構成する
部品が大幅に削減されると共に、コンバータトランスC
DTが削除されるために、スイッチング電源回路を構成
するパーツ数が大幅に削減され、これに伴って実装基板
のサイズも大幅に縮小することが可能になる。また、原
材料費や加工費も削減されると共に生産管理面でも有利
となって、低コスト化や製造能率の観点においても向上
が図られることになる。
As described above, in the switching power supply circuit of the present embodiment shown in FIG. 1, in comparison with the switching power supply circuit of FIG.
Since the DT is deleted, the number of parts forming the switching power supply circuit is significantly reduced, and the size of the mounting substrate can be significantly reduced accordingly. In addition, raw material costs and processing costs are reduced, production management becomes advantageous, and cost reduction and manufacturing efficiency can be improved.

【0032】次に、図4の回路図に本発明の他の実施例
としてのスイッチング電源回路の構成を示し、図1と同
一部分は同一符号を付して説明を省略する。この図のス
イッチング電源回路においては、図1の回路図で絶縁ト
ランスPRTの二次巻線N2 に対して並列に設けられて
いたコンデンサC2 が省略されており、また、ダイオー
ドD3 及び平滑用コンデンサC3 による半波整流平滑回
路により、直流出力電圧EO が得られるようにしてい
る。この実施例に示されるような構成の回路は、例えば
負荷電力100W程度以下のような軽負荷時に対応する
場合に用いることができ、図1の回路と比較した場合、
二次側の回路系の部品点数が更に削減されることにな
る。
Next, the circuit diagram of FIG. 4 shows the configuration of a switching power supply circuit as another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. In the switching power supply circuit of this figure, the capacitor C 2 provided in parallel with the secondary winding N 2 of the insulation transformer PRT in the circuit diagram of FIG. 1 is omitted, and the diode D 3 and smoothing circuit are omitted. The DC output voltage E O is obtained by the half-wave rectifying / smoothing circuit using the capacitor C 3 for use. The circuit configured as shown in this embodiment can be used in the case of handling a light load such as a load power of about 100 W or less, and when compared with the circuit of FIG.
The number of parts of the circuit system on the secondary side will be further reduced.

【0033】図5は、本発明の更に他の実施例のスイッ
チング電源回路の構成を示すものとされ、図1と同一部
分は同一符号を付して説明を省略する。この図のスイッ
チング電源回路においては、磁気結合トランスMCTの
一次巻線N3 は絶縁トランスPRTの二次巻線N2 と直
列接続される。そして、この絶縁トランスPRTの二次
巻線N2 の端部がブリッジ整流回路D2 の入力端子Tb
に接続され、磁気結合トランスMCTの一次巻線N3
端部は、ブリッジ整流回路D2 の入力端子Taに接続さ
れている。また、絶縁トランスPRTの一次巻線N1
一端は、図1の場合と同様にスイッチング素子Q1 のコ
レクタ及び共振コンデンサC2 の接続点と接続される
が、他方の端部は平滑コンデンサCiの正極側と接続さ
れることになる。
FIG. 5 shows the configuration of a switching power supply circuit according to still another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the switching power supply circuit of this figure, the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT is connected in series with the secondary winding N 2 of the insulating transformer PRT. The end of the secondary winding N 2 of the insulation transformer PRT is connected to the input terminal Tb of the bridge rectifier circuit D 2.
The end of the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT is connected to the input terminal Ta of the bridge rectifier circuit D 2 . Further, one end of the primary winding N 1 of the insulation transformer PRT is connected to the connection point of the collector of the switching element Q 1 and the resonance capacitor C 2 as in the case of FIG. 1, but the other end is connected to the smoothing capacitor Ci. Will be connected to the positive electrode side.

【0034】このような構成の場合には、絶縁トランス
PRTにおいてその二次巻線N2 に励起されたスイッチ
ング周期の交番電圧が磁気結合トランスMCTの一次巻
線N 3 に供給されることになる。これによって、図1あ
るいは図2に示したと同様に、磁気結合トランスMCT
の一次巻線N3 から二次巻線Niにスイッチング周期の
交番出力が励起されて、これが絶縁トランスPRTの一
次側の全波整流ラインに重畳されることになって、力率
改善が図られることになる。
In the case of such a configuration, the isolation transformer
The secondary winding N in the PRT2 Excited switch
The alternating voltage of the switching cycle is the primary winding of the magnetic coupling transformer MCT.
Line N 3 Will be supplied to. As a result,
The magnetic coupling transformer MCT is the same as that shown in FIG.
Primary winding N3 From the secondary winding Ni to the switching cycle
The alternating output is excited and this is one of the isolation transformer PRT.
The power factor will be superimposed on the full-wave rectification line on the secondary side.
It will be improved.

【0035】次に、図6の回路図に本発明の更に他の実
施例とされる、プッシュプル動作でスイッチングが行わ
れるスイッチング電源回路の構成を示し、図1及び図4
と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。この図
においては、スイッチング素子Q1 と共に、更にスイッ
チング素子Q2が設けられている。そして、スイッチン
グ素子Q1 を駆動するための駆動回路系の構成部品をそ
れぞれ起動抵抗RS1、ダンピング抵抗RB1、コンデンサ
B1、駆動巻線NB1、クランプダイオードDD1で示す
と、スイッチング素子Q2 に対しても同様に、起動抵抗
S2、ダンピング抵抗RB2、コンデンサCB2、駆動巻線
B2、クランプダイオードDD2の各素子から構成される
駆動回路系が形成される。なお、磁気結合トランスMC
Tに対して設けられる上記2つの駆動巻線NB1、N
B2は、それぞれが互いに逆極性の出力が得られるように
巻装されている。また、スイッチング素子Q2 のコレク
タ−エミッタ間に対して並列に共振用コンデンサC
1B(ここではスイッチング素子Q1 側の共振用コンデン
サはC1Aにより示される)が設けられて、絶縁トランス
の一次巻線N1 と共に電圧共振用の共振回路が形成され
るようにしている。またこの場合、絶縁トランスの一次
巻線N1 の両端は、それぞれスイッチング素子Q1 、Q
2 のコレクタと接続されていると共に、センタータップ
が設けられ、このセンタータップ端子と平滑コンデンサ
Ciの正極間に磁気結合トランスMCTの一次巻線N3
が挿入されるように接続される。
Next, the circuit diagram of FIG. 6 shows the configuration of a switching power supply circuit which is a further embodiment of the present invention and which performs switching by push-pull operation.
The same parts as those in FIG. In this figure, a switching element Q 2 is further provided in addition to the switching element Q 1 . The components of the drive circuit system for driving the switching element Q 1 are represented by a starting resistor R S1 , a damping resistor R B1 , a capacitor C B1 , a drive winding N B1 , and a clamp diode D D1 , respectively. similarly for 2, starting resistor R S2, damping resistor R B2, the capacitor C B2, drive winding N B2, driving circuit system constituted by the elements of the clamp diode D D2 is formed. In addition, magnetic coupling transformer MC
The two drive windings N B1 , N provided for T
B2 is wound so that outputs of opposite polarities are obtained. Further, a resonance capacitor C is provided in parallel between the collector and the emitter of the switching element Q 2.
1B (here, the resonance capacitor on the switching element Q 1 side is indicated by C 1A ) is provided so that a resonance circuit for voltage resonance is formed together with the primary winding N 1 of the insulating transformer. Further, in this case, both ends of the primary winding N 1 of the insulating transformer are respectively connected to the switching elements Q 1 and Q 1 .
It is connected to the collector of 2 and is provided with a center tap, and the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT is provided between this center tap terminal and the positive electrode of the smoothing capacitor Ci.
Are connected so as to be inserted.

【0036】このように本実施例のスイッチング電源回
路は、2石のスイッチング素子Q1、Q2 が交互のタイ
ミングでオン/オフするスイッチング動作となる、いわ
ゆるプッシュプル結合タイプによる自励式の電圧共振形
コンバータが備えられた構成とされ、例えば、負荷電力
が150W程度以上となるような重負荷時に対応して用
いられる。
As described above, the switching power supply circuit of this embodiment is a so-called push-pull coupling type self-excited voltage resonance in which switching operation is performed in which two switching elements Q 1 and Q 2 are turned on / off at alternate timings. Type converter is provided, and is used in response to a heavy load such as a load power of about 150 W or more.

【0037】そして、この場合には、絶縁トランスの一
次巻線N1 のセンタータップを介して、磁気結合トラン
スMCTの一次巻線N3 に対してスイッチング素子Q
1 、Q2 のスイッチング出力が供給されるため、例えば
図1のスイッチング電源回路と同様に磁気結合トランス
MCTによる力率改善がなされることになる。
In this case, the switching element Q is connected to the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer MCT via the center tap of the primary winding N 1 of the insulating transformer.
Since the switching outputs of 1 and Q 2 are supplied, the power factor is improved by the magnetic coupling transformer MCT as in the switching power supply circuit of FIG. 1, for example.

【0038】図7は、本発明の更に他の実施例のスイッ
チング電源回路を示す回路図であり、図1と同一部分は
同一符号を付して説明を省略する。この場合には、図の
ように磁気結合トランスにおいて、その一次巻線N3
び二次巻線Niに直交するようにして制御巻線NC が巻
装されている。すなわち、本実施例では磁気結合トラン
スがPRT(Power Regulating Transformer) とされ
る。そして、絶縁トランスは制御巻線が設けられないP
IT(Power Isolation Transformer)とされる。このよ
うな構成では、磁気結合トランスPRTにより力率改善
と定電圧制御の動作が行われることになる。なお、定電
圧制御動作としては、制御回路1から制御巻線NC に流
す直流制御電流を、直流出力電圧EO の変動に応じて可
変して、その一次巻線N3 及び二次巻線Niのインダク
タンスをコントロールすることによって行われる。な
お、この実施例における制御回路1は、先に図1及び図
4〜図6に示した各実施例のように絶縁トランスPRT
の飽和特性を制御する場合とは、その極性が逆となるよ
うにされ、例えば重負荷、低交流入力電圧時に制御電流
を減少させるように制御回路1が動作する。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit according to still another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In this case, as shown in the figure, in the magnetic coupling transformer, the control winding N C is wound so as to be orthogonal to the primary winding N 3 and the secondary winding Ni thereof. That is, in this embodiment, the magnetic coupling transformer is a PRT (Power Regulating Transformer). The isolation transformer has no control winding P
It is called IT (Power Isolation Transformer). In such a configuration, the magnetic coupling transformer PRT performs the power factor correction and the constant voltage control operation. As the constant voltage control operation, the DC control current flowing from the control circuit 1 to the control winding N C is changed in accordance with the fluctuation of the DC output voltage E O , and the primary winding N 3 and the secondary winding thereof are changed. This is done by controlling the inductance of Ni. The control circuit 1 in this embodiment is the same as the insulating transformer PRT as in the embodiments shown in FIGS. 1 and 4 to 6.
The polarity is reversed from that in the case of controlling the saturation characteristic of the control circuit 1, and the control circuit 1 operates so as to reduce the control current at the time of heavy load and low AC input voltage, for example.

【0039】図8は、本発明の更に他の実施例のスイッ
チング電源回路を示す回路図であり、図1、図5及び図
7と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。この
図の実施例では、図7の実施例において説明したのと同
様に、磁気結合トランスが制御巻線NC を設けたPRT
とされ、この磁気結合トランスPRTにより力率改善及
び定電圧制御を行うようにされるが、この場合には図5
に示した実施例と同様に、磁気結合トランスの一次巻線
3 は絶縁トランスの二次巻線N2と直列に接続され
て、二次側に励起されるスイッチング出力が磁気結合ト
ランスPRTを介して一次側の全波整流出力ラインに帰
還されるようにしている。また、本実施例では図2の実
施例と同様に絶縁トランスの二次側において、ダイオー
ドD3 及びコンデンサC3 による半波整流平滑回路によ
り直流出力電圧EO を得るようにして、軽負荷時に対応
した際に、更に低コスト化が図られるようにしている。
但し、この場合には絶縁トランスPITの二次巻線N2
に対して並列に共振用コンデンサC2 が接続されて、二
次側の交番出力電圧が正弦波に近付くようにされてい
る。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit according to still another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1, 5 and 7 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the embodiment shown in this figure, the PRT in which the magnetic coupling transformer is provided with the control winding N C , as in the embodiment shown in FIG.
The magnetic coupling transformer PRT is used to perform power factor correction and constant voltage control. In this case, as shown in FIG.
Similarly to the embodiment shown in FIG. 1, the primary winding N 3 of the magnetic coupling transformer is connected in series with the secondary winding N 2 of the isolation transformer, and the switching output excited on the secondary side is the magnetic coupling transformer PRT. It is fed back to the full-wave rectified output line on the primary side via. Further, in this embodiment, as in the embodiment of FIG. 2, on the secondary side of the insulating transformer, the DC output voltage E O is obtained by the half-wave rectifying / smoothing circuit by the diode D 3 and the capacitor C 3, and at the time of light load. When dealing with it, we are trying to further reduce the cost.
However, in this case, the secondary winding N 2 of the isolation transformer PIT
A resonance capacitor C 2 is connected in parallel with the output voltage of the secondary side so that the alternating output voltage on the secondary side approaches a sine wave.

【0040】ここで、図7あるいは図8に示したスイッ
チング電源回路において用いられる磁気結合トランスP
RT及び絶縁トランスPITの構造を図9により示す。
磁気結合トランスPRTは、例えば図8(a)に示すよ
うに、4本の磁脚を有する同形状のコアCR1、CR2を、
互いの磁脚の端部同志が対向するように組み合わされた
箱形のコアを形成する。そして、この箱形のコアに対し
て、図のようにその一次及び二次巻線N3 、Niを2本
の磁脚にまたがるようにして巻装し、制御巻線NC は、
上記巻線N3 、Niの巻方向と直交するように2本の磁
脚にまたがるようにして巻装して構成される。また、絶
縁トランスPITは、例えばフェライト材によるE型コ
アCR1、CR2を組み合わせたEE型コアを形成し、その
中央磁脚に対して、図のように絶縁トランスの一次巻線
1 及び二次巻線N2 を巻装して構成される。
Here, the magnetic coupling transformer P used in the switching power supply circuit shown in FIG. 7 or FIG.
The structures of the RT and the insulating transformer PIT are shown in FIG.
The magnetic coupling transformer PRT has cores C R1 and C R2 of the same shape having four magnetic legs, as shown in FIG.
The magnetic cores form a box-shaped core that is assembled such that the ends of the magnetic legs face each other. Then, as shown in the figure, the primary and secondary windings N 3 and Ni are wound around the box-shaped core so as to straddle the two magnetic legs, and the control winding N C is
The windings N 3 and Ni are wound around two magnetic legs so as to be orthogonal to the winding direction of the windings. Further, the insulating transformer PIT forms an EE type core in which E type cores C R1 and C R2 made of a ferrite material are combined, and the primary winding N 1 and the insulating transformer primary winding N 1 and It is configured by winding a secondary winding N 2 .

【0041】なお、上記各実施例においてこれまで説明
してきた本発明の力率改善方法は、例えば電圧共振形に
よるスイッチングコンバータに対して磁気結合トランス
が組み合わされて力率改善を図るようにされたものであ
れば、他の各種組み合わせパターンにより構成される電
源回路に対して適用が可能であって、上記各図に実施例
として示した組み合わせのパターンに限定されるもので
なく、また、例えば取り出し得る直流出力電圧を複数化
するなど、他の回路部分においても変更が可能である。
The power factor improving method of the present invention described so far in each of the above embodiments is designed to improve the power factor by combining the magnetic resonance transformer with the switching converter of the voltage resonance type. As long as it is one, it can be applied to a power supply circuit configured by other various combination patterns, and is not limited to the combination pattern shown as an example in each of the above-mentioned drawings. It is also possible to make changes in other circuit parts, such as making the obtained DC output voltage plural.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、自励式に
よる電圧共振形のスイッチング電源回路において、力率
改善のために設けられる磁気結合トランスを組み合わせ
て構成することで、例えば、自励式による電流共振型の
スイッチングコンバータと磁気結合トランスを組み合わ
せた場合と比較して、スイッチング素子数及びこのスイ
ッチング素子を駆動するドライブトランス及び駆動回路
系の部品を削減することが可能になるため、スイッチン
グ電源回路の小型/軽量化及びコストの削減を大幅に促
進することができるという効果を有している。
As described above, according to the present invention, in a self-excited voltage resonance type switching power supply circuit, a magnetic coupling transformer provided for improving the power factor is combined to form a self-excited voltage resonance type switching power supply circuit. Compared with the case where a current resonance type switching converter and a magnetic coupling transformer are combined, it is possible to reduce the number of switching elements and the number of drive transformers and drive circuit system components that drive these switching elements. This has the effect that the reduction in size / weight and cost reduction can be greatly promoted.

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

【図1】本発明の一実施例としてのスイッチング電源回
路の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply circuit as an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のスイッチング電源回路の要部の動作
を商用電源周期で示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation of a main part of the switching power supply circuit of the present embodiment in a commercial power supply cycle.

【図3】本実施例のスイッチング電源回路の要部の動作
をスイッチング周期で示す波形図である。
FIG. 3 is a waveform chart showing an operation of a main part of the switching power supply circuit of the present embodiment in a switching cycle.

【図4】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as another embodiment.

【図5】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as another embodiment.

【図6】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as another embodiment.

【図7】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as another embodiment.

【図8】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as another embodiment.

【図9】更に他の実施例における磁気結合トランス及び
絶縁トランスの構造を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing the structures of a magnetic coupling transformer and an insulating transformer according to still another embodiment.

【図10】従来例としてのスイッチング電源回路を示す
回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit as a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路 LN フィルタチョークコイル CN フィルタコンデンサ D1 ブリッジ整流回路 DFR 高速リカバリ型ダイオード MCT(PRT) 磁気結合トランス PRT(PIT) 絶縁トランス Q1 ,Q2 スイッチング素子 Ci 平滑コンデンサ C1 ,C1A,C1B 共振コンデンサ C2 二次側の共振用コンデンサ N1 一次巻線 N2 二次巻線 RB ,RB1,RB2 ダンピング抵抗 CB ,CB1,CB2 自励発振用共振コンデンサ NB ,NB1,NB2 駆動巻線1 Control circuit L N Filter choke coil C N filter capacitor D 1 Bridge rectifier circuit D FR Fast recovery type diode MCT (PRT) Magnetic coupling transformer PRT (PIT) Insulation transformer Q 1 , Q 2 Switching element Ci Smoothing capacitor C 1 , C 1A , C 1B Resonant capacitor C 2 Resonant capacitor on secondary side N 1 Primary winding N 2 Secondary winding R B , R B1 , R B2 Damping resistance C B , C B1 , C B2 Resonant capacitor for self-oscillation N B , N B1 , N B2 drive winding

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/217 9472−5H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H02M 7/217 9472-5H

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用電源を整流する整流手段と、 該整流手段の出力を平滑するチョークコイル及び平滑コ
ンデンサからなる平滑手段と、 該平滑手段より出力される電圧を断続して絶縁トランス
の一次巻線に出力するようにされたスイッチング素子
と、 上記絶縁トランスの一次巻線及びスイッチング素子に対
して並列に設けられる共振用コンデンサにより形成され
る共振回路とを備えている電圧共振形のスイッチングコ
ンバータと、 少なくとも上記チョークコイルと、上記スイッチング素
子のスイッチング動作に基づいて得られる交番出力が供
給される交番出力供給コイルとが、磁気結合するように
巻装された磁気結合トランスと、 を備えて構成されていることを特徴とするスイッチング
電源回路。
1. A rectifying means for rectifying a commercial power source, a smoothing means comprising a choke coil and a smoothing capacitor for smoothing an output of the rectifying means, and a voltage output from the smoothing means is intermittently connected to a primary winding of an insulating transformer. A voltage resonance type switching converter including a switching element configured to output to a line, and a resonance circuit formed by a resonance capacitor provided in parallel with the primary winding of the insulation transformer and the switching element. At least the choke coil and an alternating output supply coil to which an alternating output obtained based on the switching operation of the switching element is supplied, and a magnetic coupling transformer wound so as to be magnetically coupled. A switching power supply circuit characterized in that
【請求項2】 上記商用電源のラインにノーマルモード
のローパスフィルタが設けられていることを特徴とする
請求項1に記載のスイッチング電源回路。
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a normal mode low-pass filter is provided on the line of the commercial power supply.
【請求項3】 上記整流手段において高速リカバリ型ダ
イオードが用いられていることを特徴とする請求項1又
は請求項2に記載のスイッチング電源回路。
3. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a high speed recovery type diode is used in the rectifying means.
【請求項4】 上記スイッチングコンバータは自励式と
され、スイッチング周波数を設定するインピーダンス素
子である駆動巻線が、上記磁気結合トランスに巻装され
て所要のインダクタンスが得られるように構成されてい
ることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3
に記載のスイッチング電源回路。
4. The switching converter is of a self-excited type, and a drive winding that is an impedance element for setting a switching frequency is wound around the magnetic coupling transformer to obtain a required inductance. Claim 1 or Claim 2 or Claim 3 characterized by
The switching power supply circuit described in.
【請求項5】 上記絶縁トランスの二次側巻線に対して
並列にコンデンサが接続されて、上記絶縁トランスのイ
ンダクタンス成分とにより共振回路を形成するようにさ
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載
のスイッチング電源回路。
5. A capacitor is connected in parallel to the secondary winding of the insulating transformer, and a resonance circuit is formed by the inductance component of the insulating transformer. The switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 上記絶縁トランスの二次側に得られた交
番出力を整流して直流出力電圧を得るための整流回路
は、全波整流回路又は半波整流回路とされていることを
特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のスイッチング
電源回路。
6. The rectifier circuit for rectifying the alternating output obtained on the secondary side of the insulation transformer to obtain a DC output voltage is a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit. The switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 上記交番出力供給コイルは、上記絶縁ト
ランスの二次巻線と直列接続されていることを特徴とす
る請求項1乃至請求項6に記載のスイッチング電源回
路。
7. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the alternating output supply coil is connected in series with the secondary winding of the insulation transformer.
【請求項8】 上記スイッチングコンバータは、2石の
スイッチング素子をプッシュプル結合して構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至請求項7に記載のスイ
ッチング電源回路。
8. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the switching converter is configured by push-pull coupling two switching elements.
【請求項9】 上記直流出力電圧に基づいて、上記絶縁
トランスの磁束を可変して定電圧制御を行うように構成
されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8に記
載のスイッチング電源回路。
9. The switching power supply according to claim 1, wherein a constant voltage control is performed by varying a magnetic flux of the insulation transformer based on the DC output voltage. circuit.
【請求項10】 上記磁気結合トランスは、上記チョー
クコイル及び上記交番出力供給コイルに対して制御巻線
を直交するように巻装して構成され、上記直流出力電圧
に基づいて上記制御巻線に流す制御電流を変化させるこ
とにより、上記チョークコイル及び上記交番出力供給コ
イルのインダクタンスを可変して定電圧制御を行うよう
に構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項
8に記載のスイッチング電源回路。
10. The magnetic coupling transformer is configured by winding a control winding so as to be orthogonal to the choke coil and the alternating output supply coil, and the control winding is connected to the control winding based on the DC output voltage. 9. The constant voltage control is performed by varying the inductance of the choke coil and the alternating output supply coil to change the control current to be flown to perform constant voltage control. Switching power supply circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0937555A (en) * 1995-02-02 1997-02-07 Sanken Electric Co Ltd Dc converter device

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