JPH0880045A - Switching power circuit - Google Patents

Switching power circuit

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JPH0880045A
JPH0880045A JP6228973A JP22897394A JPH0880045A JP H0880045 A JPH0880045 A JP H0880045A JP 6228973 A JP6228973 A JP 6228973A JP 22897394 A JP22897394 A JP 22897394A JP H0880045 A JPH0880045 A JP H0880045A
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JP
Japan
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voltage
switching
power supply
switching power
circuit
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Withdrawn
Application number
JP6228973A
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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Publication date
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Publication of JPH0880045A publication Critical patent/JPH0880045A/en
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

PURPOSE: To improve the power factor of a voltage doubler rectifier type switching power circuit. CONSTITUTION: A rectifier circuit consisting of rectifier diodes D1 , D2 and a smoothing capacitor C1 is supplied with a commercial AC power supply through an inductance LN and a capacitor CN, and switching elements Q1 , Q1 connected to two half bridges bonded with the voltage doubler rectifier power supply are interrupted, thus constituting the current resonance type switching power supply, in which a DC output E0 is obtained from the secondary side of an insulating transformer PRT. A switching current supplies the rectifier circuit side with switching voltage through a magnetic coupling transformer MCT, and the rectifier diodes D1 , D2 are interrupted, thus improving a power factor.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源回路に
係わり、特に電源の力率及び電圧変動率を改善したスイ
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, and more particularly to a switching power supply circuit with improved power factor and voltage fluctuation rate of the power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高周波の比較的大きい電流及び電
流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装置と
しては、大部分がスイッチング方式の電源装置になって
いる。スイッチング電源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, most of the power supply devices of a switching system have been developed as a power supply device for rectifying a commercial power supply to obtain a desired DC voltage by developing a relatively large current having a high frequency and a switching element capable of withstanding the current. It has become. The switching power supply is used as a power supply for various electronic devices as a high-power DC-DC converter, while increasing the switching frequency to downsize transformers and other devices.

【0003】ところで、一般に商用電源を整流すると、
特に倍電圧整流の場合は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(EMI)
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
でも好ましいが、この方式はチョークコイルとして大き
なインピーダンスを呈するインダクタが必要になり、電
子機器の小型化を阻害するすると共にコストアップを招
くことになる。
Generally, when a commercial power source is rectified,
In particular, in the case of voltage doubler rectification, 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 source is impaired. Further, a measure (EMI) for suppressing harmonics generated by the distorted current waveform
Is needed. To improve the power factor of the power supply,
For example, it is simplest to use a rectifier circuit of the choke input type and preferable in terms of countermeasures against electromagnetic noise (EMI), but this type requires an inductor exhibiting a large impedance as a choke coil, which reduces the size of electronic devices. This impedes the increase in cost and increases the cost.

【0004】たとえば、図8(a)は商用電源ACをコ
モンドフィルタCMCを介して、2つの整流ダイオード
1 及びD2 で整流し、平滑コンデンサCi 、Ci を交
互に充電する倍電圧整流回路を構成し、倍電圧整流回路
からハーフブリッジ接続されているスイッチング素子Q
1 、Q2 に電圧を供給する。スイッチング素子Q1 、Q
2 の中間点は共振コンデンサC1 を介して絶縁トランス
PITの1次巻線N1 に供給され、この絶縁トランスと
共振コンデンサC1による共振電流が2次巻線N2 に誘
起され、その誘起出力がブリッジダイオードD1 によっ
て整流出力されることになる。そして、この整流された
直流出力E0が制御回路を介して直交型のドライブトラ
ンスPRTの制御巻線NCに供給され、このトランスの
磁気特性を可変してドライブコイルNB より出力される
信号によってスイッチング素子を交互にオン/オフする
スイッチング周波数を変化し、出力電圧の調整が行われ
る。
For example, FIG. 8 (a) shows a voltage doubler for rectifying a commercial power source AC through a common filter CMC with two rectifying diodes D 1 and D 2 and alternately charging smoothing capacitors C i and C i. Switching element Q that constitutes a rectifier circuit and is half-bridge connected from the voltage doubler rectifier circuit
Supply voltage to 1 and Q 2 . Switching element Q 1 , Q
Midpoint of 2 is supplied to the primary winding N 1 of the insulating transformer PIT via the resonance capacitor C 1, the resonance current and the isolation transformer by the resonant capacitor C 1 is induced in the secondary winding N 2, the induced The output is rectified by the bridge diode D 1 . Then, the rectified DC output E 0 is supplied to the control winding NC of the orthogonal drive transformer PRT via the control circuit, and the magnetic characteristics of the transformer are varied to generate a signal output from the drive coil N B. The output frequency is adjusted by changing the switching frequency at which the switching elements are alternately turned on / off.

【0005】この方式のスイッチング電源は倍電圧整流
回路に挿入されているチョークコイルPCCによって、
図8(b)のIACに示すようにコンデンサCの突入電流
が平坦化され、電圧VACの波形に近づくことになり力率
の改善効果が有るが、リップル電圧ΔEi を小さくする
ためにそのインピーダンス値は商用電源の周波数に対応
する大きさの値を必要とされるため、必然的に大型にな
り重量がかさむと共に、漏洩する磁界によってテレビ受
像機の場合は画面の揺れが生じるという問題があった。
This type of switching power supply uses a choke coil PCC inserted in a voltage doubler rectifier circuit.
As shown by I AC in FIG. 8B, the inrush current of the capacitor C is flattened and comes close to the waveform of the voltage V AC , which has the effect of improving the power factor. However, in order to reduce the ripple voltage ΔE i Since the impedance value needs to have a value corresponding to the frequency of the commercial power supply, it is inevitably large and heavy, and the leaking magnetic field causes screen shaking in the case of a television receiver. was there.

【0006】そこで、整流回路側にアクティブフィルタ
を挿入して力率の改善を行う方式も開発されている。こ
のアクティブフィルタ方式の1つとして部分平滑回路を
使用した倍電圧の整流回路部分を図9に示す。この図に
おいてQ3 、Q3 はそれぞれ倍電圧用の平滑コンデンサ
i 、Ci に対してスイッチング周期で電圧を供給する
トランジスタであって、双方ともチョークコイルL1
2次巻線を施し、自励型の発振器を構成している。すな
わち、平滑コンデンサCi に直列接続されているコンデ
ンサC2 の電位がある程度充電された状態で発振が開始
され、この発振に伴うスイッチング電圧がダイオードD
3 を介して平滑コンデンサを充電する。したがって、こ
の部分平滑回路はコンデンサの充電電流を交流の各サイ
クルの大部分でスイッチングして充電電流を流すため、
整流ダイオードD1 、D2 の導通角を広げ力率を改善す
ることができる。
Therefore, a method has also been developed in which an active filter is inserted on the rectifier circuit side to improve the power factor. FIG. 9 shows a voltage doubler rectifier circuit portion using a partial smoothing circuit as one of the active filter systems. In this figure, Q 3 and Q 3 are transistors for supplying a voltage to the smoothing capacitors C i and C i for doubled voltage at a switching cycle, respectively, and both have choke coil L 1 with a secondary winding. It constitutes a self-excited oscillator. That is, the oscillation is started with the potential of the capacitor C 2 connected in series with the smoothing capacitor C i being charged to some extent, and the switching voltage accompanying this oscillation is applied to the diode D.
Charge the smoothing capacitor via 3 . Therefore, since this partial smoothing circuit switches the charging current of the capacitor in most of each cycle of the alternating current to flow the charging current,
The conduction angle of the rectifier diodes D 1 and D 2 can be widened to improve the power factor.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】部分平滑回路は後続の
スイッチング電源と共に、スイッチングによるノイズ対
策、効率低下の点で問題があり、平滑コンデンサCi
リップル電圧ΔEi'も同図(b)に見られるように高く
なるという問題がある。また、倍電圧整流回路の場合は
この部分平滑回路が2個必要になるためコストアップを
招く。そこで、倍電圧整流回路の場合は図10に示すよ
うに4個の平滑コンデンサCと6個のダイオードD4
9 を使用したショットニーの分電圧回路を使用するこ
とが照明関係の機器に適応されているものがある。しか
し、この分電圧回路は同図(b)の動作波形図の見られ
るように力率は0.85程度に改善されるが、リップル
電圧ΔEi">100V程度になり、スイッチング電源と
の組み合わせはレギュレーションの点で問題がある。
The partial smoothing circuit, together with the subsequent switching power supply, has problems in terms of noise countermeasures due to switching and a decrease in efficiency. The ripple voltage ΔE i 'of the smoothing capacitor C i is also shown in FIG. As you can see, there is the problem of becoming expensive. Further, in the case of the voltage doubler rectifier circuit, two partial smoothing circuits are required, which causes an increase in cost. Therefore, in the case of the voltage doubler rectifier circuit, as shown in FIG. 10, four smoothing capacitors C and six diodes D 4 to
In some cases, the use of a Schottney voltage divider circuit using D 9 is applied to lighting-related equipment. However, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 7B, the power factor of this voltage circuit is improved to about 0.85, but the ripple voltage ΔE i "> 100V and the combination with the switching power supply is achieved. Has a problem in terms of regulation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】商用電源を整流する倍電
圧整流手段と、該倍電圧整流手段の出力を平滑する平滑
コンデンサからなる平滑手段と、該平滑手段より出力さ
れる電圧又は電流を断続して絶縁トランスの1次側に供
給するスイッチング素子とを備え、上記絶縁トランスの
2次側から所定の交番電圧が得られるようにしたスイッ
チング電源回路において、上記倍電圧整流回路の整流素
子を高速リカバリ半導体素子とし、上記スイッチング電
源のスイッチング電圧を上記倍電圧整流回路の充電回路
に挿入する。また、スイッチング周波数を可変して出力
電圧を定電圧化する電流共振型スイッチング電源とする
と共に、上記スイッチング電源はトランスの1次巻線に
流れる電流が供給されている磁気結合トランスにより充
電回路側に帰還されるようにする。
A voltage doubler rectifying means for rectifying a commercial power source, a smoothing means composed of a smoothing capacitor for smoothing the output of the voltage doubler rectifying means, and a voltage or current output from the smoothing means is intermittently connected. And a switching element for supplying to the primary side of the isolation transformer to obtain a predetermined alternating voltage from the secondary side of the isolation transformer. As a recovery semiconductor element, the switching voltage of the switching power supply is inserted into the charging circuit of the voltage doubler rectifier circuit. In addition, the current resonance type switching power supply for varying the switching frequency to make the output voltage constant is provided, and the switching power supply is connected to the charging circuit side by the magnetic coupling transformer to which the current flowing in the primary winding of the transformer is supplied. Allow them to return.

【0009】[0009]

【作用】交流電源が100V系の地域において、倍電圧
整流平滑回路の力率が簡単に改善され、小型、計量化を
計ることができる。また、電源変動率が改善されるため
平滑用のコンデンサとスイッチングトランジスタの高耐
圧化が不要になり、コストダウンを計ることができる。
In a region where the AC power source is 100V system, the power factor of the voltage doubler rectifying and smoothing circuit can be easily improved, and the size and size can be reduced. Further, since the power supply fluctuation rate is improved, it is not necessary to increase the withstand voltage of the smoothing capacitor and the switching transistor, and the cost can be reduced.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の実施例を示すスイッチング電
源回路であって、ACは交流電源、LN 、CN はスイッ
チング周波数の信号を阻止するローパスフィルタ、D
1 、D2 は倍電圧整流用のダイオード、Ci は平滑コン
デンサを示す。Q1 、Q2 はハーフブリッジ型のスイッ
チング回路を形成するスイッチング素子であり、その出
力は磁気結合フエライトトランスMCT(以下、MCT
という)の1次巻線L3 、共振コンデンサC1 を介して
直交型の絶縁トランスPRTの1次巻線N1 に供給され
ている。そして、直交型の絶縁トランスの2次巻線N2
に誘起される誘起電圧が整流素子D1 を介して直流電圧
に変換され出力電圧E0 とされる。
FIG. 1 is a switching power supply circuit showing an embodiment of the present invention, where AC is an AC power supply, L N and C N are low-pass filters for blocking signals of a switching frequency, and D.
1 and D 2 are diodes for voltage doubler rectification, and C i is a smoothing capacitor. Q 1 and Q 2 are switching elements forming a half-bridge type switching circuit, the output of which is a magnetic coupling ferrite transformer MCT (hereinafter referred to as MCT).
The primary winding L 3) of that, and is supplied to the primary winding N 1 of the insulating transformer PRT of orthogonal through the resonance capacitor C 1. Then, the secondary winding N 2 of the orthogonal isolation transformer
The induced voltage induced in the DC voltage is converted into a DC voltage via the rectifying element D 1 and becomes the output voltage E 0 .

【0011】上記MCTは自己インダクタンスLi (2
次巻線Ni )とコイルL3 をフエ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
電圧を自己インダクタンスLi に重畳するようにしてい
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、倍電圧用の2つの平滑用のコンデンサCi 、Ci
充電されることになる。整流素子D1 、D2 はこのスイ
ッチング電圧で断続され不連続な充電電流I1を平滑コ
ンデンサCi に供給する。
The MCT has a self-inductance L i (2
The next winding N i ) and the coil L 3 are connected by a ferrite core.
For example, they are tightly coupled with a winding ratio of 1: 1 so that the switching voltage corresponding to the resonance current flowing through the insulating transformer PRT is superimposed on the self-inductance L i . Therefore, the rectified full-wave rectified voltage has the switching voltage superimposed on the winding N i of the self-inductance L i , and is charged in the two smoothing capacitors C i and C i for doubled voltage. The rectifying elements D 1 and D 2 are intermittently supplied with this switching voltage and supply a discontinuous charging current I 1 to the smoothing capacitor C i .

【0012】CDTはスイッチング素子Q1 、Q2 を交
互にオン/オフするドライブトランスであって自励発振
回路を構成するものであり、そのドライブコイルNB
Bから出力される電圧がコンデンサCB 、CB 及び抵
抗RB 、RB を介してスイッチング素子Q1 、Q2 のベ
ース電極に供給されている。また、D1 、D1 はダンパ
ーダイオードを示す。
The CDT is a drive transformer which alternately turns on / off the switching elements Q 1 and Q 2 and constitutes a self-excited oscillation circuit, and its drive coil N B ,
The voltage output from N B is supplied to the base electrodes of the switching elements Q 1 and Q 2 via capacitors C B and C B and resistors R B and R B. D 1 and D 1 are damper diodes.

【0013】本発明のスイッチング電源回路は上記した
ような構成とされているので、MCTの1次巻線L3
除去しその両端を短絡すると、通常の倍電圧整流回路か
らなる電流共振型のスイッチング電源回路として動作す
ることになる。すなわち、この場合は2つの平滑コンデ
ンサCi 、Ci はダイオードD1 、D2 、自己インダク
タンスLi を介して交流の正負の電圧で交互に充電さ
れ、その端子電圧は交流電圧のピーク電流の2倍に近い
ものになる。そして、そ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1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、2次側の巻線N2 に交
番出力を得る。2次側の直流出力電圧E0 が低下した時
は制御回路によって絶縁トランスの制御巻線NCに制御
電流が供給され、トランスの磁気飽和特性の変化によっ
て2次側出力電圧E0 が一定になるように制御されてい
る。
Since the switching power supply circuit of the present invention is constructed as described above, if the primary winding L 3 of the MCT is removed and both ends thereof are short-circuited, a current resonance type current rectifying circuit consisting of a voltage doubler rectifying circuit is used. It will operate as a switching power supply circuit. That is, in this case, the two smoothing capacitors C i and C i are alternately charged with positive and negative AC voltages through the diodes D 1 and D 2 and the self-inductance L i , and the terminal voltage is the peak current of the AC voltage. It will be almost double. Then, by using the terminal voltage as an operating power source, the switching elements Q 1 and Q 2 alternately open and close to supply a drive current close to the resonance current waveform to the primary side winding N 1 of the insulating transformer, and the secondary side. An alternating output is obtained at the winding N 2 . When the DC output voltage E 0 on the secondary side drops, a control current is supplied to the control winding NC of the insulating transformer by the control circuit, and the secondary output voltage E 0 becomes constant due to a change in the magnetic saturation characteristic of the transformer. Is controlled.

【0014】2つの平滑コンデンサCi 、Ci にはその
端子電圧が整流電圧より低い時にのみ充電電流が突入す
るため、整流素子の導通角は小さく力率が0.6程度に
なっている。しかしながら、本発明のスイッチング電源
回路の場合は平滑用の自己インダクタンスLi が共振電
流が流れているコンデンサC1 と直列結合されたコイル
3とMCTによって磁気結合されているため、平滑用
のチョークコイルとなる自己インダクタンスLi にスイ
ッチング電流に対応したスイッチング電圧(例えば、1
00KHz)が重畳され、この信号が交流電圧の正又は
負の極性によって2つの平滑コンデンサCi の端子電圧
をスイッチング周期で引き下げる。
Since the charging current rushes into the two smoothing capacitors C i and C i only when the terminal voltage is lower than the rectified voltage, the conduction angle of the rectifying element is small and the power factor is about 0.6. However, in the case of the switching power supply circuit of the present invention, since the smoothing self-inductance L i is magnetically coupled by the coil L 3 and the MCT which are coupled in series with the capacitor C 1 through which the resonance current flows, the smoothing choke is performed. self-inductance L i in the switching voltage corresponding to the switching current comprising a coil (e.g., 1
00 KHz) and this signal pulls down the terminal voltages of the two smoothing capacitors C i in the switching period depending on the positive or negative polarity of the AC voltage.

【0015】すると、整流素子の整流電圧VAC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、この期間がほぼ交流の全サイクル
期間におよぶように上記MCTの巻線比を設定すること
によって力率が1に近い値を示すことになる。すなわ
ち、図2の(a)に示すように整流電圧VACに対してス
イッチング電圧が重畳されることにより断続的に充電電
流I1 が流れ、その平均的な電流IACが整流電圧VAC
波形と同様になる。なお、V1 はダイオードD1 、D2
の中間点の電圧、V2 は平滑コンデンサのCi によって
スイッチング電源に供給される電圧、V3 はMCTの1
次巻線に誘起されるスイッチング電圧で、その周波数は
スイッチング周波数(例えば130KHz)である。
Then, the charging current starts to flow even during the period in which the terminal voltage of the capacitor C i is lower than the rectified voltage V AC of the rectifying element, and the MCT is set so that this period extends over almost the entire cycle period of the alternating current. By setting the winding ratio of, the power factor shows a value close to 1. That is, as shown in (a) of FIG. 2, the charging voltage I 1 flows intermittently due to the switching voltage being superimposed on the rectified voltage V AC , and the average current I AC is the rectified voltage V AC . It becomes similar to the waveform. In addition, V 1 is a diode D 1 , D 2
, V 2 is the voltage supplied to the switching power supply by C i of the smoothing capacitor, and V 3 is 1 of MCT.
A switching voltage induced in the secondary winding, the frequency of which is the switching frequency (for example, 130 KHz).

【0016】図2(b)はスイッチング周期で各部に流
れる信号の波形図を示したものである。すなわち,IQ1
はスイッチング素子Q1 に流れる電流、I0 は共振電
流、V3 は巻線N3 に誘起されるスイッチング電圧であ
る。本発明のスイッチング電源回路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MCTの2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
には上記充電電流IAC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 の端子電圧が異状に上昇する現象を解消
し、レギュレーションの改善を行うことができる。
FIG. 2 (b) shows a waveform diagram of a signal flowing through each part in a switching cycle. That is, I Q1
Is a current flowing through the switching element Q 1 , I 0 is a resonance current, and V 3 is a switching voltage induced in the winding N 3 . In the switching power supply circuit of the present invention, 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 MCT by this drive current also becomes small. Therefore, when the load is light, the level of the charging current I AC becomes small, and when the load is heavy, the charging current becomes large. Therefore, the phenomenon that the terminal voltage of the smoothing capacitor C i rises abnormally at a light load is eliminated, and the regulation is improved. It can be performed.

【0017】また、後で述べる実施例で説明するよう
に、スイッチング素子Q1 、Q2 にダンパダイオードD
d1、Dd2を設けておくと、図2のt2からt4に示され
ているように平滑コンデンサCにスイッチング電圧によ
る充電電流が流れない期間、(休止期間)が生じ、この
期間にコンデンサC1 の電荷を平滑コンデンサCi 側に
逆充電させることができる。この休止期間は3次巻線N
3 とインダクタンスLi によって任意に設定され、例え
ば電流が流れない休止期間を大きくして力率を0.75
〜0.9程度にすると電源効率を高くすることができる
ようになる。すなわち、充電電流の流れない休止期間を
形成した時に、この休止期間にダイオードDd1を介して
共振コンデンサC1 より平滑コンデンサCi に電流を供
給することができるようになり、効率のアップとレギュ
レーションの改善が行われることになる。
Further, as will be described in an embodiment described later, the switching elements Q 1 and Q 2 are connected to the damper diode D.
d1, It is preferable to form a D d2, a period in which the charging current does not flow by the switching voltage to the smoothing capacitor C as shown in t4 to t2 in FIG. 2, occurs (pause period), the capacitor C 1 in this period Can be reversely charged to the smoothing capacitor C i side. This idle period is the third winding N
3 and the inductance L i are arbitrarily set, and for example, the power factor is set to 0.75 by increasing the idle period during which no current flows.
When it is set to about 0.9, the power supply efficiency can be increased. That is, when the rest period in which the charging current does not flow is formed, the current can be supplied from the resonance capacitor C 1 to the smoothing capacitor C i via the diode D d1 during this rest period, and the efficiency is improved and the regulation is improved. Will be improved.

【0018】図3は本発明を自励電流共振型スイッチン
グ電源回路に適応した場合の回路図である。この図にお
いて図1と同一部分は同一の符号を付け、その詳細な説
明を省略する。PRTは自励用の直交型のドライブトラ
ンスを示し、1次側にドライブコイルND 、2次側に2
つの駆動コイルLB 、LB が設けられている。ドライブ
コイルND には上記共振コンデンサC1 に流れる共振電
流が供給されており、この共振電流によって誘起される
電圧が駆動コイルNB からコンデンサCB 及び、抵抗を
介してスイッチング素子Q1 、Q2 のベースに供給され
ている。
FIG. 3 is a circuit diagram when the present invention is applied to a self-excited current resonance type switching power supply circuit. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. PRT represents a quadrature drive transformer for self-excitation, which has a drive coil N D on the primary side and 2 on the secondary side.
Two drive coils L B and L B are provided. The drive coil N D is supplied with the resonance current flowing through the resonance capacitor C 1 , and the voltage induced by this resonance current is supplied from the drive coil N B to the capacitor C B and the switching elements Q 1 and Q via the resistor. Supplied on base of 2 .

【0019】また、ドライブトランスPRTには制御用
の巻線NCが設けられ、この制御巻線に2次側の巻線N
2 から出力される直流電圧E0 に対応する電流が制御回
路より供給されると共に、絶縁トランスPITの2次側
の巻線N4 から出力される比較的高い電圧がMCTを介
し自己インダクタンスLi にスイッチング電圧を供給す
るように充電回路側に帰還されている。この実施例では
上記2次巻線N2 の出力電圧E0 によってスイッチング
周波数が制御される。そして、前記したように出力電圧
0 が一定になるようにスイッチング周波数を可変して
定電圧制御が行われるようにしている。
Further, the drive transformer PRT is provided with a control winding NC, and this control winding has a secondary winding N.
A current corresponding to the DC voltage E 0 output from 2 is supplied from the control circuit, and a relatively high voltage output from the winding N 4 on the secondary side of the insulating transformer PIT is supplied to the self-inductance L i via the MCT. It is fed back to the charging circuit side so as to supply the switching voltage to. In this embodiment, the switching frequency is controlled by the output voltage E 0 of the secondary winding N 2 . Then, as described above, the constant voltage control is performed by changing the switching frequency so that the output voltage E 0 becomes constant.

【0020】この実施例の場合も絶縁トランスPITの
2次巻線N4 に誘起される電圧がMCTを介して充電回
路に挿入されている自己インダクタンスLi に磁気的に
結合されているから、この結合によって充電電流の導通
角が広がるようにしている。したがって、前に述べたよ
うに倍電圧整流回路の整流ダイオードD1 ,D2 がスイ
ッチング電圧によって断続されてスイッチング電源を動
作させるときの力率の改善が行われる。また、ダンパダ
イオードDd1を介して休止期間に共振コンデンサC1
電圧が平滑コンデンサCi に帰還されることによってリ
ップル、及び電源効率が改善される。
Also in this embodiment, the voltage induced in the secondary winding N 4 of the insulating transformer PIT is magnetically coupled to the self-inductance L i inserted in the charging circuit via the MCT. This coupling widens the conduction angle of the charging current. Therefore, as described above, the rectifier diodes D 1 and D 2 of the voltage doubler rectifier circuit are interrupted by the switching voltage to improve the power factor when operating the switching power supply. Further, the voltage of the resonance capacitor C 1 is fed back to the smoothing capacitor C i via the damper diode D d1 , and the ripple and the power supply efficiency are improved.

【0021】図4は、上記図3においてスイッチング電
圧が絶縁トランスPITに設けられている3次巻線N3
から出力され、このスイッチング電圧が直接整流回路の
充電路に帰還されるようにしたもので、CHはチョーク
コイル、他の符号は図3の場合と同じ構成になってい
る。
FIG. 4 shows a tertiary winding N 3 in which the switching voltage in FIG. 3 is provided in the insulating transformer PIT.
This switching voltage is directly output to the charging path of the rectifier circuit, and CH is a choke coil, and other symbols have the same configuration as in FIG.

【0022】図5は本発明のスイッチング電源が1石の
トランジスタ(MOSFET)Q1によって構成されて
いる場合を示す。整流回路は前記実施例と同様に倍電圧
整流方式とされているが、スイッチング電源はフライバ
ック方式の電源回路とされ、絶縁トランスCVTの1次
巻線N1に直列にMCT巻線N3 を設け、チョークコイ
ルとなるインダクタLi と磁気的に結合されている。ト
ランジスタQ1 のスイッチングパルスは制御回路から供
給される他励方式とされ、この制御回路は2次巻線の出
力電圧E0 によってパルス幅が制御される、いわゆるP
WM制御によって出力電圧の定電圧化を計るようにした
ものである。
FIG. 5 shows a case where the switching power supply of the present invention is composed of a single transistor (MOSFET) Q 1 . The rectifier circuit is a voltage doubler rectifier system as in the above embodiment, but the switching power source is a flyback power source circuit, and the MCT winding N 3 is connected in series to the primary winding N 1 of the insulating transformer CVT. It is provided and is magnetically coupled to the inductor L i that serves as a choke coil. The switching pulse of the transistor Q 1 is of the separately excited type supplied from the control circuit, and the control circuit controls the pulse width by the output voltage E 0 of the secondary winding.
The output voltage is made constant by WM control.

【0023】図6は、上記図5においてMCTを構成す
る巻線N3 に共振用のコンデンサC2 とダンパダイオー
ドD3 を設け、自己インダクタンスLi 側に帰還される
スイッチング電圧が交流の半サイクルで連続した電圧と
なるようにしている。すなわち、巻線N3 のインダクタ
ンスLi とコンデンサC2 の容量はスイッチング周波数
とほぼ共振する値に選ばれる。そして巻線N3 の電圧が
ゼロとなるときにインダクタL3 のエネルギーがダイオ
ードD3 を介してコンデンサC2 と共振するようにして
いるから、整流電流の充電路に対しては交流の半サイク
ルでこのインダクタL3 を介して連続した充電電流が供
給されるように制御される。なお、この実施例は1次巻
線N1 に電圧が供給されているときに2次巻線N2の電
圧が負荷に供給されるフォワワード型スイッチング電源
方式にされている。
In FIG. 6, a resonance capacitor C 2 and a damper diode D 3 are provided in the winding N 3 forming the MCT in FIG. 5, and the switching voltage fed back to the self-inductance L i side is an AC half cycle. So that the voltage is continuous. That is, the inductance L i of the winding N 3 and the capacitance of the capacitor C 2 are selected so as to substantially resonate with the switching frequency. Since the energy of the inductor L 3 resonates with the capacitor C 2 via the diode D 3 when the voltage of the winding N 3 becomes zero, a half cycle of an alternating current is supplied to the charging path of the rectified current. Is controlled so that a continuous charging current is supplied via the inductor L 3 . It should be noted that this embodiment is based on the forward word switching power supply system in which the voltage of the secondary winding N 2 is supplied to the load when the voltage is supplied to the primary winding N 1 .

【0024】図7は上記図5の変形例を示したもので、
絶縁トランスCVTの2次側に4次巻線N4 を設け、こ
の4次巻線からスイッチング電圧がMCTを介して整流
回路側に帰還されるようにしている。そして、上記した
各実施例と同様にMCTによって帰還されるスイッチン
グ電圧によって整流ダイオードD1 、D2 がスイッチン
グ周期で強制的に断続され、その充電電流の流通角を広
げるようにしている。
FIG. 7 shows a modification of the above-mentioned FIG.
A quaternary winding N 4 is provided on the secondary side of the insulating transformer CVT, and the switching voltage is fed back from this quaternary winding to the rectifier circuit side via the MCT. The rectifying diodes D 1 and D 2 are forcibly interrupted in the switching cycle by the switching voltage fed back by the MCT, as in each of the above-described embodiments, to widen the flow angle of the charging current.

【0025】なお、各実施例に使用される整流ダイオー
ドD1 、D2 に引加される電圧はスイッチング電圧と整
流電圧が重畳されたものになるから、整流用のダイオー
ドもこのスイッチング周期で断続されることになる。し
たがって、整流回路を構成するダイオードはある程度の
電流容量を有する高速のリカバリダイオードで構成する
ことが好ましい。また、小容量のダイオードを並列に接
続して構成することも可能である。
Since the voltage applied to the rectifying diodes D 1 and D 2 used in each embodiment is a combination of the switching voltage and the rectifying voltage, the rectifying diode is also intermittent in this switching cycle. Will be done. Therefore, it is preferable that the diode forming the rectifier circuit is a high-speed recovery diode having a certain amount of current capacity. It is also possible to connect small capacity diodes in parallel.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明のスイッチン
グ電源回路は、倍電圧整流回路を使用した各種のスイッ
チング電源方式において、1次側の絶縁トランスに入力
されるドライブ電流の経路にMCTを設け、このMCT
に結合されている平滑用のインダクタンスに対してスイ
ッチング周期の電圧を重畳するようにしているから、平
滑コンデンサに充電される電流の充電期間が長くなり、
力率を改善することができる。
As described above, in the switching power supply circuit of the present invention, in various switching power supply systems using the voltage doubler rectifier circuit, the MCT is provided in the path of the drive current input to the primary side isolation transformer. , This MCT
Since the voltage of the switching cycle is superimposed on the smoothing inductance coupled to, the charging period of the current charged in the smoothing capacitor becomes longer,
Power factor can be improved.

【0027】また、スイッチング電源回路が共振型とさ
れている時は、MCTの結合コイルを所定のインダクタ
ンスとなるように設定することによって充電の休止期間
を設けることができ、効率をアップさせる方向に設定す
ることができると共に、この休止期間に共振電流のダン
パー電流を平滑コンデンサに流し込むようにすることに
よって電圧の変動を抑圧し効率を高くすることができる
という効果がある。また、ワンコンバータ方式になるた
めスイッチングノイズも交流入力側にノーマルモードの
ローパスフィルタ(LN ,CN )を設けることによって
スイッチングノイズ及び高調波が簡単に外部に放出され
ないようにすることができる。
Further, when the switching power supply circuit is of a resonance type, by setting the coupling coil of the MCT so as to have a predetermined inductance, it is possible to provide a pause period for charging, and to improve efficiency. In addition to being settable, the damper current of the resonance current is caused to flow into the smoothing capacitor during this idle period, so that fluctuations in voltage can be suppressed and efficiency can be increased. Further, since the one-converter system is used, switching noise and harmonics can be easily prevented from being emitted to the outside by providing a normal mode low-pass filter (L N , C N ) on the AC input side.

【0028】整流回路をスイッチングするために設けら
れているMCTは、従来から使用されている高周波チョ
ークコイルに巻線を施すことによって簡単に作ることが
できるので、高調波歪み対策を低コストで実現できると
いう効果がある。また、電流共振型のスイッチング電源
とされている時は、MCTによって1次側のリーケージ
インダクタンスが増加するため、共振コンデンサの容量
を低下させることができ、制御範囲を拡大することも可
能である。
Since the MCT provided for switching the rectifier circuit can be easily made by winding a high-frequency choke coil which has been conventionally used, a harmonic distortion countermeasure can be realized at low cost. The effect is that you can do it. Further, when the current resonance type switching power supply is used, the leakage inductance on the primary side increases due to the MCT, so that the capacitance of the resonance capacitor can be reduced and the control range can be expanded.

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

【図1】本発明のスイッチング電源回路の基本的な概要
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic outline of a switching power supply circuit of the present invention.

【図2】図1の各部の電圧及び電流波形を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing voltage and current waveforms of respective parts of FIG.

【図3】電流共振型のスイッチング電源の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of a current resonance type switching power supply.

【図4】電流共振型のスイッチング電源の変形例を示す
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a modified example of a current resonance type switching power supply.

【図5】フライバック方式のスイッチング電源を示す回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a flyback type switching power supply.

【図6】スイッチング電圧が連続モードにした1石型の
スイッチングで電源回路図である。
FIG. 6 is a power supply circuit diagram for single-stone switching in which a switching voltage is in a continuous mode.

【図7】スイッチング周波数が2次巻線から供給される
1石型のスイッチング電源回路図である。
FIG. 7 is a one-stone switching power supply circuit diagram in which a switching frequency is supplied from a secondary winding.

【図8】倍電圧整流回路にチョークコイルを挿入した電
流共振型スイッチング電源回路図である。
FIG. 8 is a current resonance type switching power supply circuit diagram in which a choke coil is inserted in a voltage doubler rectifier circuit.

【図9】倍電圧整流回路に部分平滑回路を付加した電源
部分を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a power source section in which a partial smoothing circuit is added to a voltage doubler rectifier circuit.

【図10】倍電圧整流回路をショットニーの分圧回路で
構成した実施例である。
FIG. 10 shows an embodiment in which the voltage doubler rectifier circuit is composed of a Schottney voltage divider circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

N 、CN 高調波抑圧用のローパスフィルタ D1 、D2 倍電圧整流ダイオード Q1 、Q2 スイッチング素子 MCT 磁気結合トランス Ci 平滑コンデンサ C1 共振コンデンサ PIT 絶縁トランス PRT 直交型のドライブトランスL N , C N Low pass filter for harmonic suppression D 1 , D 2 Double voltage rectifier diode Q 1 , Q 2 Switching element MCT Magnetic coupling transformer C i Smoothing capacitor C 1 Resonant capacitor PIT Isolation transformer PRT Orthogonal drive transformer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年10月24日[Submission date] October 24, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】 [Figure 3]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図4[Name of item to be corrected] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図4】 [Figure 4]

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Figure 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図8】 [Figure 8]

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用電源を整流する倍電圧整流手段と、
該倍電圧整流手段の出力を平滑する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又は電
流を断続して絶縁トランスの1次側に供給するスイッチ
ング素子とを備え、上記絶縁トランスの2次側から所定
の交番電圧が得られるようにしたスイッチング電源回路
において、 上記倍電圧整流回路の整流素子を高速リカバリ半導体素
子とし、上記スイッチング電源のスイッチング電圧が上
記倍電圧整流回路の充電回路に挿入されるようにしたこ
とを特徴とするスイッチング電源回路。
1. A voltage doubler rectifying means for rectifying a commercial power supply,
The insulating transformer is provided with a smoothing unit including a smoothing capacitor that smoothes the output of the voltage doubler rectifying unit, and a switching element that intermittently supplies the voltage or current output from the smoothing unit to the primary side of the insulating transformer. In a switching power supply circuit capable of obtaining a predetermined alternating voltage from the secondary side, the rectifying element of the double voltage rectifying circuit is a high-speed recovery semiconductor element, and the switching voltage of the switching power supply is a charging circuit of the double voltage rectifying circuit. A switching power supply circuit characterized by being inserted into a power supply.
【請求項2】 上記スイッチング素子は絶縁トランスに
対してハーフブリッジ接続とさ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 the switching element is half-bridge connected to an insulating transformer.
【請求項3】 上記スイッチング電源は電流共振型の回
路とされていることを特徴とする請求項1、又は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 the switching power supply is a current resonance type circuit.
【請求項4】 上記スイッチング電圧は、絶縁トランス
の1次巻線を流れる電流が供給されているコイルに対し
て磁気的に結合されている磁気結合トランスによって供
給されるようにしたことを特徴とする請求項1、2、又
は3に記載のスイッチング電源回路。
4. The switching voltage is supplied by a magnetic coupling transformer magnetically coupled to a coil to which a current flowing through the primary winding of the isolation transformer is supplied. The switching power supply circuit according to claim 1, 2, or 3.
【請求項5】 上記スイッチング周波数は直流出力電圧
によって可変制御されることを特徴とする請求項4の記
載のスイッチング電源回路。
5. The switching power supply circuit according to claim 4, wherein the switching frequency is variably controlled by a DC output voltage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030047787A (en) * 2001-12-11 2003-06-18 소니 가부시끼 가이샤 Switching power supply circuit

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