JPH08214545A - Switching power converter - Google Patents

Switching power converter

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Publication number
JPH08214545A
JPH08214545A JP3449395A JP3449395A JPH08214545A JP H08214545 A JPH08214545 A JP H08214545A JP 3449395 A JP3449395 A JP 3449395A JP 3449395 A JP3449395 A JP 3449395A JP H08214545 A JPH08214545 A JP H08214545A
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JP
Japan
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capacitor
switch element
diode
voltage
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3449395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michihisa Murasato
道久 村里
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH08214545A publication Critical patent/JPH08214545A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To improve the efficiency by effectively utilizing the energy stored in the floating inductance of a circuit. CONSTITUTION: In a switching power converter which uses the switching of an input voltage by controlling ON, OFF a switch element 1 by a drive signal 3 obtained from a driving circuit 2, a capacitor 32 and a diode 33 are inserted in series between both the end terminals of the element 2, a capacitor 34 and a diode 35 are further connected in series between the connecting point C of the capacitor 32 and the diode 33 and the ground point of the element 1, and charge stored in the capacitor 34 is used as a voltage source. Accordingly, the energy stored in the floating inductance 12 of a circuit can be effectively utilized while obtaining its energy absorbing effect. The damage of the element and the adverse influence to other circuit due to noise can be reduced. As the utilizing destination of the absorbed energy, a charge pulling power source at the time of turning OFF the element can be realized by a simple circuit.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直流入力電力をスイッチ
素子によりスイッチングして出力側に電力変換し、入力
とは異なる形態の出力電力を得るようにしたスイッチン
グ電力変換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 converter for switching DC input power by a switching element and converting the power to the output side to obtain output power in a form different from the input.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的なスイッチング電力変換装置は直
流−直流電力変換装置であり、これは入力直流電圧を所
望の値をもつ出力直流電圧に変換するものである。図5
は従来のスイッチング電力変換装置としての直流−直流
電力変換装置の一例を概念的に示すブロック図である。
図5において、スイッチ素子1はスイッチ素子駆動回路
2から得られる駆動信号3によりオンオフ制御されるこ
とによって、直流電力源4の直流電圧をスイッチングす
る。スイッチングにより得られた矩形波電圧5は整流平
滑回路6で直流電圧に変換されて出力端子7、8から出
力される。この出力電圧の一部は駆動回路2にフィード
バックされ駆動回路2は出力電圧に応じた駆動信号3を
出力する。
2. Description of the Related Art A general switching power converter is a DC-DC power converter, which converts an input DC voltage into an output DC voltage having a desired value. Figure 5
FIG. 4 is a block diagram conceptually showing an example of a DC-DC power converter as a conventional switching power converter.
In FIG. 5, the switch element 1 is switched on and off by the drive signal 3 obtained from the switch element drive circuit 2 to switch the DC voltage of the DC power source 4. The rectangular wave voltage 5 obtained by the switching is converted into a DC voltage by the rectifying / smoothing circuit 6 and output from the output terminals 7 and 8. A part of this output voltage is fed back to the drive circuit 2 and the drive circuit 2 outputs a drive signal 3 according to the output voltage.

【0003】このようなスイッチング電力変換装置は小
型、高効率の特徴を持つことから近年において情報処理
装置等の各種電子機器の電源回路として広く用いられて
いる。スイッチ素子1としてはFET(電界効果トラン
ジスタ)、バイポーラトランジスタ、その他の半導体ス
イッチ素子等が用いられている。
Since such a switching power converter has characteristics of small size and high efficiency, it has been widely used in recent years as a power supply circuit of various electronic equipment such as an information processing apparatus. As the switch element 1, an FET (field effect transistor), a bipolar transistor, other semiconductor switch element, or the like is used.

【0004】図6は図5の回路の具体的な構成例を示す
もので、図5と同一機能を有する部分には同一符号を付
してある。またスイッチ素子1としてFETを用いた場
合を示している。図6において、駆動回路2から出力さ
れる駆動信号3はスピードアップ用のコンデンサ9、抵
抗10及び抵抗11を介してスイッチ素子1の制御端子
(FETのゲート端子)に加えられる。スイッチ素子1
は駆動信号3が正電圧のときオンとなり、駆動信号3が
ゼロ電圧のときオフとなる。
FIG. 6 shows a concrete example of the configuration of the circuit of FIG. 5, and the parts having the same functions as those of FIG. 5 are designated by the same reference numerals. Moreover, the case where FET is used as the switch element 1 is shown. In FIG. 6, the drive signal 3 output from the drive circuit 2 is applied to the control terminal (gate terminal of the FET) of the switch element 1 via the speed-up capacitor 9, the resistor 10 and the resistor 11. Switch element 1
Is on when the drive signal 3 is a positive voltage, and is off when the drive signal 3 is a zero voltage.

【0005】スイッチ素子1のオンオフ動作により直流
電源4からの電流が回路の浮遊インダクタンス12、ト
ランス13の1次巻線を通じてスイッチングされ、これ
によって2次側に矩形波電圧が発生する。この矩形波電
圧はダイオード14、コンデンサ15から成る整流平滑
回路6で直流電圧に変換された後、出力端子7、8から
出力される。
By the on / off operation of the switch element 1, the current from the DC power supply 4 is switched through the stray inductance 12 of the circuit and the primary winding of the transformer 13, thereby generating a rectangular wave voltage on the secondary side. The rectangular wave voltage is converted into a DC voltage by the rectifying / smoothing circuit 6 including the diode 14 and the capacitor 15, and then output from the output terminals 7 and 8.

【0006】而して、一般にスイッチング電力変換装置
はスイッチング周波数を高くすると構成部品を小型化で
きることが知られている。しかしながらスイッチング周
波数を高くすると電力変換動作による電力損失が増加す
る傾向を持っており、高周波化による電力損失は装置の
体積に関して無視できない量となっている。このため設
定可能なスイッチング周波数には上限が存在する。
It is generally known that the switching power converter can reduce the size of its components by increasing the switching frequency. However, when the switching frequency is increased, the power loss due to the power conversion operation tends to increase, and the power loss due to the high frequency is a non-negligible amount with respect to the volume of the device. Therefore, there is an upper limit to the switching frequency that can be set.

【0007】このような電力損失には整流平滑回路6を
構成するコンデンサやリアクタによる損失の外に、スイ
ッチ素子1のオンからオフ及びオフからオンへの状態遷
移時に発生する有限な量及び時間での電圧、電流の重複
やスイッチ素子1の容量部分の充放電による損失が大き
い部分を占めている。従って、スイッチング時の損失を
低減するには、スイッチ素子1の遷移時間をできる限り
短くすることが必要であり、従来より種々の回路が提案
されている。
Such power loss includes not only the loss due to the capacitor and the reactor constituting the rectifying / smoothing circuit 6 but also the finite amount and time generated at the time of the state transition of the switch element 1 from ON to OFF and from OFF to ON. Occupies a large loss due to duplication of voltage and current and charging / discharging of the capacitive portion of the switch element 1. Therefore, in order to reduce the loss at the time of switching, it is necessary to make the transition time of the switch element 1 as short as possible, and various circuits have been conventionally proposed.

【0008】図7はその提案された回路の一例を示すも
ので、特公昭53−第132732号公報に開示されて
いるものである。図7においては、トランス13に3次
巻線16を設けると共に、その一端を抵抗17、コンデ
ンサ18を介してスイッチ素子1の制御端子に接続する
ようにしている。
FIG. 7 shows an example of the proposed circuit, which is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 53-132732. In FIG. 7, the transformer 13 is provided with a tertiary winding 16 and one end thereof is connected to the control terminal of the switch element 1 via a resistor 17 and a capacitor 18.

【0009】上記構成によれば、スイッチ素子1のオフ
と同時にトランス13に発生する負電圧であるフライバ
ックパルスを3次巻線16から抵抗17、コンデンサ1
8を介してスイッチ素子1の制御端子に加えることによ
り、スイッチ素子1の容量部分に蓄積された電荷を素早
く引き抜くことができる。これによりオンからオフへ高
速に遷移することができる。
According to the above configuration, a flyback pulse, which is a negative voltage generated in the transformer 13 at the same time when the switch element 1 is turned off, is supplied from the tertiary winding 16 to the resistor 17 and the capacitor 1.
By adding to the control terminal of the switch element 1 via 8, it is possible to quickly extract the electric charge accumulated in the capacitance portion of the switch element 1. As a result, it is possible to make a fast transition from on to off.

【0010】一方、上記のようにしてスイッチング遷移
時間を短縮すると、スイッチ素子1のオフ時にはスイッ
チ素子1を流れる電流が急激に減少するため、回路の浮
遊インダクタンス12等に蓄えられたエネルギーがスイ
ッチ素子1の容量部分に集中してそのアノード端子(F
ETのドレイン端子)、カソード端子(FETのソース
端子)間に急激に大きなサージ電圧が発生する。このよ
うなサージ電圧はノイズの原因となり、他の回路に影響
を及ぼすだけでなく、蓄積エネルギーの大きさによって
はスイッチ素子1の耐圧値を上回り、スイッチ素子1が
破壊する場合もある。さらにこの蓄積エネルギーの大部
分は最終的にスイッチ素子で損失として消費されるた
め、素子の温度が上昇し、スイッチ素子の破壊につなが
る場合がある。これらの問題は、スイッチング電力変換
装置の容量が同じでも低電圧、大電流で用いる場合に特
に著しい。
On the other hand, when the switching transition time is shortened as described above, the current flowing through the switch element 1 sharply decreases when the switch element 1 is turned off, so that the energy accumulated in the stray inductance 12 of the circuit is switched. Concentrate on the capacitance part of 1 and its anode terminal (F
A large surge voltage is suddenly generated between the ET drain terminal) and the cathode terminal (FET source terminal). Such a surge voltage causes noise, not only affects other circuits, but also exceeds the withstand voltage value of the switch element 1 depending on the amount of stored energy, and the switch element 1 may be destroyed. Furthermore, most of this accumulated energy is eventually consumed as a loss in the switch element, so that the temperature of the element rises, which may lead to destruction of the switch element. These problems are particularly remarkable when the switching power converter is used at a low voltage and a large current even if the capacity is the same.

【0011】この問題を解決するために従来より図8に
示すようなスナバ回路19又は20を設けたものが提案
されている。図8においては、ダイオード21、コンデ
ンサ22、抵抗23から成るスナバ回路19がトランス
13の1次巻線と並列に設けられている。あるいはダイ
オード24、コンデンサ25、抵抗26から成るスナバ
回路20がスイッチ素子1と並列に設けられている。
In order to solve this problem, it has been conventionally proposed to provide a snubber circuit 19 or 20 as shown in FIG. In FIG. 8, a snubber circuit 19 including a diode 21, a capacitor 22, and a resistor 23 is provided in parallel with the primary winding of the transformer 13. Alternatively, the snubber circuit 20 including the diode 24, the capacitor 25, and the resistor 26 is provided in parallel with the switch element 1.

【0012】上記構成によれば、スナバ回路19におい
てはオフ時に発生するサージ電圧はダイオード21を通
じてコンデンサ22に吸収され、抵抗23で消費され
る。またスナバ回路20においては、スイッチ素子1の
アノード側に発生するサージ電圧はダイオード24から
コンデンサ25に吸収され、抵抗26で消費される。従
って、サージ電圧が低減され、ノイズを低減できると共
に、スイッチ素子1を破壊から保護することができる。
According to the above construction, the surge voltage generated when the snubber circuit 19 is turned off is absorbed by the capacitor 22 through the diode 21 and consumed by the resistor 23. Further, in the snubber circuit 20, the surge voltage generated on the anode side of the switch element 1 is absorbed by the diode 25 from the diode 24 and consumed by the resistor 26. Therefore, the surge voltage can be reduced, noise can be reduced, and the switch element 1 can be protected from damage.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図7の回路では、スイ
ッチ素子1の蓄積電荷を引き抜くための電源として3次
巻線16を設ける必要があり、3次巻線16を設けない
場合は外部から専用の電源を与える必要があり、そのた
めの電力消費、部品コストの上昇、効率の低下等の問題
があった。
In the circuit of FIG. 7, it is necessary to provide the tertiary winding 16 as a power source for extracting the accumulated charge of the switch element 1. If the tertiary winding 16 is not provided, it is externally supplied. It is necessary to provide a dedicated power source, which causes problems such as power consumption, increase in component cost, and decrease in efficiency.

【0014】また、図8のようにスナバ回路19、20
を設ける場合は、エネルギー吸収効果は大きいが、吸収
したエネルギーを抵抗23、26で消費してしまうた
め、効率の低下や冷却装置の容量増加、大型化を招く等
の問題があった。
Further, as shown in FIG. 8, snubber circuits 19 and 20 are provided.
In the case of providing the device, although the energy absorption effect is large, the absorbed energy is consumed by the resistors 23 and 26, which causes problems such as a decrease in efficiency, an increase in capacity of the cooling device, and an increase in size.

【0015】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、その目的は回路の浮遊インダクタ
ンスによる蓄積エネルギーを吸収しながらかつ吸収した
エネルギーを有効に利用することのできるスイッチング
電力変換装置を得ることにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to convert switching power capable of effectively using the absorbed energy while absorbing the stored energy due to the stray inductance of the circuit. To get the equipment.

【0016】また、本発明の他の目的はスイッチ素子の
蓄積電荷引き抜き用の電源を簡単な回路で実現すること
のできるスイッチング電力変換装置を得ることにある。
Another object of the present invention is to obtain a switching power converter capable of realizing a power source for extracting accumulated charges of a switch element with a simple circuit.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明においては、スイ
ッチ素子をオンオフ制御することにより入力電圧をスイ
ッチングするようにしたスイッチング電力変換装置にお
いて、上記スイッチ素子の両端子間に直列に接続された
第1のダイオードと第1のコンデンサと、上記第1のダ
イオードと第1のコンデンサとの接続点と上記スイッチ
素子の基準電位側端子との間に直列に接続された第2の
ダイオードと第2のコンデンサとを備えたスイッチング
電力変換装置とを設けている。
According to the present invention, in a switching power converter in which an input voltage is switched by controlling ON / OFF of a switch element, a switching power converter connected in series between both terminals of the switch element is provided. 1 diode and 1st capacitor, 2nd diode and 2nd diode connected in series between the connection point of said 1st diode and 1st capacitor, and the reference potential side terminal of said switch element. And a switching power converter including a capacitor.

【0018】[0018]

【作用】スイッチ素子がオンからオフに遷移すると回路
の浮遊インダクタンスに蓄えられたエネルギーによる起
電力が発生し、スイッチ素子のカソード・アノード間電
圧が急上昇しようとするが、第1のダイオードがオンと
なって第1のコンデンサにエネルギーが吸収され、電圧
の急上昇が抑えられる。次に起電力が減少すると、第2
のダイオードがオンとなって第1のコンデンサの蓄積電
荷が第2のコンデンサに流れ、その端子電圧が上昇し、
これを補助電源として利用できる。
When the switching element makes a transition from on to off, electromotive force is generated due to the energy stored in the stray inductance of the circuit, and the cathode-anode voltage of the switching element tends to rise rapidly, but the first diode turns on. As a result, the energy is absorbed by the first capacitor, and a sharp increase in voltage is suppressed. Next, when the electromotive force decreases, the second
Is turned on, the accumulated charge of the first capacitor flows to the second capacitor, the terminal voltage rises,
This can be used as an auxiliary power source.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明の第1〜第4の実施例を図1
〜図4について説明する。尚、図1〜図4においては図
5〜図8及び互いの図における実質的に同一機能を有す
る部分については同一符号を付して重複する説明を省略
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIG.
4 will be described. 1 to 4, parts having substantially the same function in FIGS. 5 to 8 and in the other figures are denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted.

【0020】図1は第1の実施例を示す。図1において
は、スイッチ素子1のアノード(A点)とカソード(B
点)との間に第1のコンデンサ32と第1のダイオード
33とを直列に設けると共に、その接続点(C点)とB
点との間に第2のダイオード35と第2のコンデンサ3
4とを直列に設けている。これらのコンデンサ32、3
4、ダイオード33、35により補助電源回路31が構
成されている。尚、36はこのスイッチング電力変換装
置の負荷である。ここでは抵抗負荷で示しているが、容
量性負荷等であってもよい。尚、ダイオード33の電流
方向はスイッチ素子1の電流方向と同じであり、これに
対してダイオード35の電流方向は逆方向となってい
る。
FIG. 1 shows a first embodiment. In FIG. 1, the switching element 1 has an anode (point A) and a cathode (B).
The first capacitor 32 and the first diode 33 are provided in series with the connection point (point C) and B
The second diode 35 and the second capacitor 3 between the point
4 and 4 are provided in series. These capacitors 32, 3
4, the diodes 33 and 35 form an auxiliary power supply circuit 31. Incidentally, 36 is a load of this switching power converter. Although a resistive load is shown here, a capacitive load or the like may be used. The current direction of the diode 33 is the same as the current direction of the switch element 1, whereas the current direction of the diode 35 is opposite.

【0021】次に上記構成による動作について説明す
る。本回路においては、浮遊インダクタンス12による
蓄積エネルギーを補助電源回路31で吸収して最終的に
コンデンサ4に蓄積し、その充電電圧を負荷36に供給
して利用するようにしている。スイッチ素子1は駆動回
路2からの駆動信号3によりオンオフ動作を繰り返す。
オン時にスイッチ素子1を流れる電流は同時に回路の浮
遊インダクタンス12にエネルギーを蓄積する。この蓄
積エネルギー量Eは、浮遊インダクタンス12のインダ
クタンスをLk 、電流をIとすると、 E=1/2(Lk ×I2 ) で表わされる。
Next, the operation of the above configuration will be described. In this circuit, the energy stored by the stray inductance 12 is absorbed by the auxiliary power supply circuit 31 and finally stored in the capacitor 4, and the charging voltage thereof is supplied to the load 36 for use. The switch element 1 repeats the on / off operation by the drive signal 3 from the drive circuit 2.
When turned on, the current flowing through the switch element 1 simultaneously stores energy in the stray inductance 12 of the circuit. The accumulated amount of energy E, the inductance of L k in the stray inductance 12, the current and I, represented by E = 1/2 (L k × I 2).

【0022】スイッチ素子1がオンからオフに遷移する
と回路を流れる電流が急激に減少に向うため、浮遊イン
ダクタンス12に蓄積されたエネルギーは、上記の式で
表わされた状態を保てずにこの浮遊インダクタンス12
を形成する回路において起電力が発生する。この起電力
によりスイッチ素子1のアノード・カソード間(A、B
間)の電圧が急上昇する。このときコンデンサ32とダ
イオード33を通じて電流が流れ、コンデンサ32は浮
遊インダクタンス12の蓄積エネルギーを吸収する。こ
れによりコンデンサ32の端子間電圧は上記アノード・
カソード間電圧と共に上昇する。このときの電圧上昇の
速度はコンデンサ32によるエネルギー吸収のため緩慢
になり、急激な上昇が抑えられる。
When the switching element 1 makes a transition from on to off, the current flowing through the circuit suddenly decreases, so that the energy stored in the stray inductance 12 cannot maintain the state represented by the above equation. Stray inductance 12
An electromotive force is generated in the circuit forming the. Due to this electromotive force, between the anode and cathode of the switch element 1 (A, B
Voltage) rises sharply. At this time, a current flows through the capacitor 32 and the diode 33, and the capacitor 32 absorbs the energy stored in the stray inductance 12. As a result, the voltage between the terminals of the capacitor 32 becomes
It rises with the voltage between the cathodes. At this time, the speed of the voltage increase becomes slow due to the energy absorption by the capacitor 32, and the rapid increase is suppressed.

【0023】この効果は従来技術におけるスナバ回路と
同じ効果であり、コンデンサ32の容量が大きいほどエ
ネルギー吸収量が大きくなり、電圧上昇もより緩慢にな
る。これにより電圧上昇によるスイッチ素子1の破壊を
防ぐことができると共に、ノイズの原因となるサージ電
圧も低減することができる。
This effect is the same as that of the snubber circuit in the prior art. The larger the capacitance of the capacitor 32, the larger the amount of energy absorption and the slower the voltage rise. As a result, it is possible to prevent the switch element 1 from being broken due to a voltage increase, and also to reduce the surge voltage that causes noise.

【0024】その後、浮遊インダクタンス12のエネル
ギーの放出が終了して起電力が減少すると、スイッチ素
子1のアノード・カソード間電圧は減少する。このとき
コンデンサ32の端子間電圧は直列に接続されたダイオ
ード33の非線形特性のため最大電圧のまま保持され
る。しかしスイッチ素子1のアノード電位とコンデンサ
32のアノード電位とは等電位であるため、スイッチ素
子1のアノード・カソード間電圧が減少していくと、コ
ンデンサ32のカソード電位はスイッチ素子1のカソー
ド電位より相対的に低くなる。これによりコンデンサ3
4のカソード電位よりコンデンサ32のカソード電位が
低くなり、ダイオード35に順方向電圧が加わり、この
ダイオード35がオンとなる。そしてコンデンサ32、
34の双方のカソード電位が等しくなるまでコンデンサ
34からコンデンサ32の方向に電流が流れてこのコン
デンサ34が充電される。
After that, when the emission of the energy of the stray inductance 12 ends and the electromotive force decreases, the voltage between the anode and the cathode of the switch element 1 decreases. At this time, the inter-terminal voltage of the capacitor 32 is maintained at the maximum voltage due to the non-linear characteristic of the diode 33 connected in series. However, since the anode potential of the switch element 1 and the anode potential of the capacitor 32 are equipotential, as the anode-cathode voltage of the switch element 1 decreases, the cathode potential of the capacitor 32 becomes higher than the cathode potential of the switch element 1. It becomes relatively low. This allows the capacitor 3
The cathode potential of the capacitor 32 becomes lower than the cathode potential of 4, the forward voltage is applied to the diode 35, and the diode 35 is turned on. And the capacitor 32,
A current flows from the capacitor 34 to the capacitor 32 until the cathode potentials of both capacitors 34 become equal, and the capacitor 34 is charged.

【0025】次に上記のスイッチ素子1のオフの後、再
びスイッチ素子1がオンになると、スイッチ素子1とコ
ンデンサ32の各アノード電位は低下してスイッチ素子
1のカソード電位と略等しくなる。このときにおいても
コンデンサ32のカソード電位はスイッチ素子1のカソ
ード電位より相対的に低くなり、上記と同様にしてコン
デンサ34からコンデンサ32の方向に電流が流れてコ
ンデンサ34が充電される。
Next, when the switch element 1 is turned on again after the switch element 1 is turned off, the anode potentials of the switch element 1 and the capacitor 32 decrease and become substantially equal to the cathode potential of the switch element 1. Also at this time, the cathode potential of the capacitor 32 becomes relatively lower than the cathode potential of the switch element 1, and a current flows from the capacitor 34 toward the capacitor 32 in the same manner as described above, and the capacitor 34 is charged.

【0026】上述した一連の動作がこのスイッチング電
力変換装置のスイッチング動作と共に繰り返されること
により、浮遊インダクタンス12の蓄積エネルギーは常
にコンデンサ32を介してコンデンサ34の蓄積電荷に
変換されることになる。このコンデンサ34の蓄積電荷
としてのエネルギーの形態は直流電圧であり、これを補
助電源として有効に利用することができる。本回路では
上記補助電源を負荷36に供給しており、これによって
効率を高めることができる。また、上記補助電源を利用
することは、主動作としてのスイッチング動作には何ら
の影響も及ぼさない。
By repeating the series of operations described above together with the switching operation of this switching power converter, the energy stored in the stray inductance 12 is always converted into the charge stored in the capacitor 34 via the capacitor 32. The form of energy as the accumulated charge of the capacitor 34 is a DC voltage, which can be effectively used as an auxiliary power supply. In this circuit, the auxiliary power supply is supplied to the load 36, which can improve efficiency. Also, the use of the auxiliary power supply does not have any influence on the switching operation as the main operation.

【0027】以上述べた第1の実施例によれば、補助電
源回路31を設けて浮遊インダクタンス12の蓄積エネ
ルギーを吸収し、これを直流電圧に変換することによ
り、従来無駄に消費されていた上記蓄積エネルギーの有
効利用をはかり、効率を高めることができると共に、サ
ージ電圧を抑えてノイズの発生を防ぎ、またスイッチ素
子1を発熱や高電圧による破壊から保護することができ
る効果が得られる。
According to the first embodiment described above, the auxiliary power supply circuit 31 is provided to absorb the stored energy of the stray inductance 12 and convert it into a DC voltage, which is conventionally wasted. It is possible to obtain an effect that the stored energy can be effectively used and efficiency can be improved, a surge voltage can be suppressed to prevent generation of noise, and the switch element 1 can be protected from heat generation and damage due to high voltage.

【0028】次に第2の実施例について図2と共に説明
する。図2においては、補助電源回路31におけるC点
とダイオード35との間にインダクタ37を直列に付加
した構成となっている。上記第1の実施例の場合、コン
デンサ34への充電の際、コンデンサ32とコンデンサ
34との電圧が異なることにより短時間ではあるが大き
な電流が両コンデンサ32、34間を流れ、この電流に
よる内部抵抗での電力損失が大きくなる。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, an inductor 37 is added in series between the diode C and the point C in the auxiliary power supply circuit 31. In the case of the first embodiment described above, when the capacitor 34 is charged, a large current flows between the capacitors 32 and 34 for a short time due to the voltage difference between the capacitor 32 and the capacitor 34. The power loss in the resistor is large.

【0029】本実施例では、インダクタ37を付加した
ことによって、両コンデンサ32、34間の電位差を吸
収し、大電流による損失を低減することができる効果が
得られる。この効果はインダクタ37のインダクタンス
値が大きいほど顕著であり、スイッチング電力変換装置
全体の効率の向上に寄与する。
In the present embodiment, the addition of the inductor 37 has the effect of absorbing the potential difference between the capacitors 32 and 34 and reducing the loss due to a large current. This effect is more remarkable as the inductance value of the inductor 37 is larger, and contributes to the improvement of the efficiency of the entire switching power converter.

【0030】次に第3の実施例について図3と共に説明
する。図3においては、補助電源回路31に第2のトラ
ンス38を接続し、その1次巻線39をダイオード35
に直列に接続し、2次巻線40に整流平滑回路41及び
出力端子42、43を設けた構成となっている。整流平
滑回路41はダイオード44、45、インダクタ46、
コンデンサ47で構成されている。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the second transformer 38 is connected to the auxiliary power supply circuit 31, and the primary winding 39 is connected to the diode 35.
And the secondary winding 40 is provided with a rectifying and smoothing circuit 41 and output terminals 42 and 43. The rectifying / smoothing circuit 41 includes diodes 44, 45, an inductor 46,
It is composed of a capacitor 47.

【0031】本実施例によれば、第1、第2の実施例の
場合、コンデンサ34により上記蓄積エネルギーを直流
電圧に変換しているのに対して、第2のトランス38を
介して電力の変換及び伝送を行い、補助電源を外部から
取り出して利用することができる効果が得られる。この
場合、第2のトランス38により出力がスイッチング電
力変換装置本体と絶縁されているので、電圧が変動する
負荷にも利用することができ、またトランス38の1
次、2次巻線39、40の巻数比を選ぶことにより、所
望の出力電圧を得ることができる効果が得られる。
According to the present embodiment, in the case of the first and second embodiments, the stored energy is converted into the DC voltage by the capacitor 34, while the electric power of the electric power is supplied via the second transformer 38. The effect that conversion and transmission are performed and the auxiliary power supply can be taken out from the outside and used. In this case, since the output is insulated from the switching power converter main body by the second transformer 38, it can be used for a load whose voltage fluctuates.
By selecting the turns ratio of the secondary windings 39 and 40, the effect that a desired output voltage can be obtained can be obtained.

【0032】次に第4の実施例について図4と共に説明
する。図4においては、補助電源回路31のダイオード
35にインダクタ37を直列に接続すると共に、コンデ
ンサ4で変換した電圧を抵抗11を介してスイッチ素子
1の制御端子に加えるように構成されている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the inductor 37 is connected in series to the diode 35 of the auxiliary power supply circuit 31, and the voltage converted by the capacitor 4 is applied to the control terminal of the switch element 1 via the resistor 11.

【0033】本実施例は前述した従来例の図7と対応す
るもので、スイッチ素子1の蓄積電荷を引き抜くための
電圧として、補助電源回路31の補助電源を利用したも
のである。従って、本実施例によれば従来の図7のよう
にトランス13に3次巻線16を設ける必要がなく、蓄
積エネルギーを有効に蓄積電荷引き抜き用の電圧として
利用することができる効果がある。
This embodiment corresponds to the above-mentioned conventional example shown in FIG. 7, and uses the auxiliary power supply of the auxiliary power supply circuit 31 as a voltage for extracting the accumulated charge of the switch element 1. Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to provide the tertiary winding 16 on the transformer 13 as in the conventional case shown in FIG. 7, and there is an effect that the stored energy can be effectively utilized as a voltage for extracting the stored charge.

【0034】尚、上述した第2〜第4の実施例は何れも
第1の実施例の効果を併せ持つものである。また、第1
〜第4の実施例は、整流平滑回路6がダイオード14と
コンデンサ15で構成されるフライバック型スイッチン
グ電力変換装置であるが、整流平滑回路6がダイオー
ド、インダクタ、コンデンサ等で構成された例えば図5
に示すようなフィードフォワード型スイッチング電力変
換装置等であってもよい。
The above-described second to fourth embodiments all have the effects of the first embodiment. Also, the first
The fourth embodiment is a flyback type switching power converter in which the rectifying / smoothing circuit 6 is composed of the diode 14 and the capacitor 15, but the rectifying / smoothing circuit 6 is composed of a diode, an inductor, a capacitor, etc. 5
It may be a feedforward type switching power converter as shown in FIG.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
イッチ素子の両端子間に第1のダイオードと第1のコン
デンサとを直列に接続すると共に、それらの接続点とス
イッチ素子の基準電位側端子との間に第2のダイオード
と第2のコンデンサとを直列に接続する構成としたこと
により、回路の浮遊インダクタンスの蓄積エネルギーを
有効に利用して効率の向上をはかることができる。また
サージ電圧を抑えてノイズを低減することができる。さ
らにスイッチ素子1の破壊を防ぐことができる、等の効
果が得られる。
As described above, according to the present invention, the first diode and the first capacitor are connected in series between both terminals of the switch element, and the connection point between them and the reference potential of the switch element. With the configuration in which the second diode and the second capacitor are connected in series between the side terminal and the side terminal, it is possible to effectively use the accumulated energy of the stray inductance of the circuit and improve the efficiency. Further, it is possible to suppress the surge voltage and reduce noise. Further, it is possible to obtain the effect that the destruction of the switch element 1 can be prevented.

【0036】また、請求項2の発明のように、第2のダ
イオードと第2のコンデンサにインダクタを直列に接続
することにより、さらに効率の向上をはかることができ
る効果が得られる。
Further, as in the second aspect of the invention, by connecting the inductor to the second diode and the second capacitor in series, it is possible to further improve the efficiency.

【0037】また、請求項3の発明のように、第2のダ
イオードと第2のコンデンサにトランスの1次巻線を直
列に接続することにより、上記蓄積エネルギーを電圧の
形で上記トランスを介して外部に取り出して様々の用途
に有効に利用することができる。特にトランスで絶縁さ
れた電圧が得られるので、電圧変動の大きな負荷に用い
ることができる等の効果が得られる。
Further, as in the third aspect of the present invention, by connecting the primary winding of the transformer to the second diode and the second capacitor in series, the stored energy is passed through the transformer in the form of voltage. Can be taken out to the outside and used effectively for various purposes. In particular, since the voltage insulated by the transformer can be obtained, it is possible to obtain an effect that it can be used for a load having a large voltage fluctuation.

【0038】さらに請求項4の発明のように、第2のコ
ンデンサの電圧をスイッチ素子の制御端子に加えること
により、スイッチ素子の蓄積電荷引き抜き用の電源を簡
単な回路で得ることができ、スイッチ素子の高速化に寄
与することができる効果が得られる。
Furthermore, by applying the voltage of the second capacitor to the control terminal of the switch element as in the fourth aspect of the present invention, a power supply for extracting the accumulated charge of the switch element can be obtained by a simple circuit, An effect that can contribute to speeding up of the device is obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来のスイッチング電力変換装置を概念的に示
す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram conceptually showing a conventional switching power converter.

【図6】従来のスイッチング電力変換装置の構成例を示
す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional switching power converter.

【図7】従来のスイッチング電力変換装置の他の構成例
を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another configuration example of a conventional switching power converter.

【図8】従来のスイッチング電力変換装置のさらに他の
構成例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing still another configuration example of the conventional switching power conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチ素子 2 駆動回路 12 浮遊インダクタンス 31 補助電源回路 32 コンデンサ 33 ダイオード 34 コンデンサ 35 ダイオード 37 インダクタ 38 トランス 1 Switch element 2 Drive circuit 12 Stray inductance 31 Auxiliary power supply circuit 32 Capacitor 33 Diode 34 Capacitor 35 Diode 37 Inductor 38 Transformer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチ素子をオンオフ制御することに
より入力電圧をスイッチングするようにしたスイッチン
グ電力変換装置において、 上記スイッチ素子の両端子間に直列に接続された第1の
ダイオードと第1のコンデンサと、 上記第1のダイオードと第1のコンデンサとの接続点と
上記スイッチ素子の基準電位側端子との間に直列に接続
された第2のダイオードと第2のコンデンサとを備えた
スイッチング電力変換装置。
1. A switching power converter in which an input voltage is switched by controlling ON / OFF of a switch element, comprising a first diode and a first capacitor connected in series between both terminals of the switch element. A switching power conversion device including a second diode and a second capacitor connected in series between a connection point between the first diode and the first capacitor and a reference potential side terminal of the switch element .
【請求項2】 上記第2のダイオードと第2のコンデン
サにさらにインダクタを直列に接続したことを特徴とす
る請求項1記載のスイッチング電力変換装置。
2. The switching power converter according to claim 1, further comprising an inductor connected in series to the second diode and the second capacitor.
【請求項3】 上記第2のダイオードと第2のコンデン
サにさらにトランスの1次巻線を直列に接続し、上記ト
ランスの2次巻線から電圧を取り出すようにしたことを
特徴とする請求項1記載のスイッチング電力変換装置。
3. The secondary winding of the transformer is further connected in series to the second diode and the second capacitor, and a voltage is taken out from the secondary winding of the transformer. 1. The switching power converter according to 1.
【請求項4】 上記第2のコンデンサに発生する電圧を
上記スイッチ素子の制御端子に加えるようにしたことを
特徴とする請求項1記載のスイッチング電力変換装置。
4. The switching power converter according to claim 1, wherein the voltage generated in the second capacitor is applied to the control terminal of the switch element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128539A2 (en) * 2000-02-28 2001-08-29 Hitachi, Ltd. Surge voltage suppressed power inverter using a voltage driven switching circuit

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128539A2 (en) * 2000-02-28 2001-08-29 Hitachi, Ltd. Surge voltage suppressed power inverter using a voltage driven switching circuit
EP1128539A3 (en) * 2000-02-28 2003-07-23 Hitachi, Ltd. Surge voltage suppressed power inverter using a voltage driven switching circuit

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