JPH09117146A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JPH09117146A
JPH09117146A JP24592195A JP24592195A JPH09117146A JP H09117146 A JPH09117146 A JP H09117146A JP 24592195 A JP24592195 A JP 24592195A JP 24592195 A JP24592195 A JP 24592195A JP H09117146 A JPH09117146 A JP H09117146A
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switching power
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誠二 織田
Takeshi Takayanagi
毅 高柳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC input switching power supply in which high power factor is ensured while reducing the size and cost without requiring a component having high withstand voltage. SOLUTION: Under light load, voltage vC1 of an electrolytic capacitor C1 increases and the voltage vL3 of tertiary winding TL3 of a transformer T increases in proportion to the voltage vL3 thus lowering the voltage vL1 of a choke coil L1 during the conduction interval of an FET Q1. Consequently, the current flowing through the passage between the coil L1 and FET Q1 decreases to reduce the energy being stored in the coil L1 during the conduction interval of FET Q1 thus decreasing the charging current for the capacitor C1 being fed from the primary winding TL1 proportionally. Furthermore, the charging current for the capacitor C1 being fed from the coil L1 during off interval of FET Q1 also decreases and fed back to lower the voltage vC1. When the voltage VC1 increases, the voltage VL3 of winding TL3 increases to shorten the interval where the input voltage vi > the voltage vL3 thus shortening the conduction interval of input current. Consequently, the feedback for causing the step-up chopper operation is reduced thus suppressing increase of the voltage VC1 furthermore.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、力率を改善して入
力電流の高調波成分を低減するスイッチング電源装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device that improves a power factor and reduces harmonic components of an input current.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時の電子機器用のスイッチング電源装
置は、交流(AC)電源に対する力率の改善を図り、か
つ、高周波成分を低減して、周辺回路や周囲機器への妨
害をなくすことが要求されている。その一例として、
「1992スイッチング電源システムシンポジウム資
料:S7−3−5、図6の1−(a)」に示す記載例が
知られている。
2. Description of the Related Art Recently, a switching power supply device for electronic equipment is intended to improve a power factor for an alternating current (AC) power supply and reduce a high frequency component so as to eliminate interference with peripheral circuits and peripheral equipment. Is required. As an example,
The description example shown in “1992 Switching Power Supply System Symposium Material: S7-3-5, 1- (a) of FIG. 6” is known.

【0003】図19は、このスイッチング電源装置の構
成を示す回路図であり、図20は、この動作における電
圧及び電流波形を説明するための図である。図19及び
図20において、この例は、基本構成が他励式スイッチ
ングレギュレータであり、商用電源(AC)などからの
交流をローパスフィルタ(LPF)1a、ブリッジ整流
器1bを通じて整流し、この電圧をチョークコイルL
1、ダイオードD1を通じてトランスTの巻き始め端に
印加している。
FIG. 19 is a circuit diagram showing the configuration of this switching power supply device, and FIG. 20 is a diagram for explaining voltage and current waveforms in this operation. 19 and 20, in this example, the basic configuration is a separately-excited switching regulator, AC from a commercial power source (AC) or the like is rectified through a low-pass filter (LPF) 1a and a bridge rectifier 1b, and this voltage is choked. L
1, the voltage is applied to the winding start end of the transformer T through the diode D1.

【0004】トランスTの一次巻線の巻き終わり端が、
スイッチング動作用のスイッチング素子、例えば、電界
効果トランジスタ(FET)Q1のドレインと接続さ
れ、かつ、FETQ1のソースが接地されると共に、ゲ
ートにパルス幅(PWM)制御回路2からスイッチング
駆動信号が供給されて、FETQ1が導通・非導通のス
イッチング動作を行う。
The winding end of the primary winding of the transformer T is
The switching element for switching operation, for example, is connected to the drain of a field effect transistor (FET) Q1, the source of the FET Q1 is grounded, and the gate is supplied with a switching drive signal from the pulse width (PWM) control circuit 2. Thus, the FET Q1 performs a switching operation of conducting / non-conducting.

【0005】このスイッチング動作でトランスTの二次
巻線に交流が導出され、この交流を二次巻線の巻き始め
端に接続されたダイオードD3と、ダイオードD4で整
流している。この脈流をチョークコイルL2と電解コン
デンサC2との平滑回路で直流化して負荷RLに印加し
ている。この負荷RLの供給電圧を出力電圧検出回路3
で、その電圧変動を検出し、パルス幅制御回路2に出力
し、ここから電圧変動に対応したスイッチング駆動信号
をFETQ1に供給して出力電圧の一定化制御を行って
いる。
By this switching operation, an alternating current is led to the secondary winding of the transformer T, and this alternating current is rectified by the diode D3 connected to the winding start end of the secondary winding and the diode D4. This pulsating flow is converted into a direct current by the smoothing circuit of the choke coil L2 and the electrolytic capacitor C2 and applied to the load RL. The supply voltage of this load RL is used as the output voltage detection circuit 3
Then, the voltage fluctuation is detected and output to the pulse width control circuit 2, and a switching drive signal corresponding to the voltage fluctuation is supplied to the FET Q1 to control the output voltage to be constant.

【0006】さらに、この例では、チョークコイルL1
とダイオードD1との接続点とトランスTの一次巻線の
巻き終わり端とFETQ1のドレインとの間にダイオー
ドD2が接続され、さらに、一次巻線の巻き始め端と接
地との間に電解コンデンサC1が接続されている。この
回路はFETQ1のスイッチング動作による電力変換を
行うものであり、いわゆる、昇圧チョッパとして動作す
る。
Further, in this example, the choke coil L1
A diode D2 is connected between the connection point between the winding and the diode D1 and the winding end of the primary winding of the transformer T and the drain of the FET Q1. Further, an electrolytic capacitor C1 is connected between the winding start of the primary winding and ground. Are connected. This circuit converts electric power by the switching operation of the FET Q1 and operates as a so-called step-up chopper.

【0007】ここでFETQ1のオン時には図20に示
すようにチョークコイルL1に入力電圧に応じた電流が
流れ、オフ時にはチョークコイルL1の逆起電圧によっ
て、電解コンデンサC1に充電される。このようなFE
TQ1のスイッチング動作によってチョークコイルL1
に流れる電流が不連続になるようにチョークコイルL1
のインダクタンス値を設定すると、交流入力電流である
チョークコイルL1に流れる電流の平均値は、交流電圧
に比例した電流が流れ、入力力率が向上する。
When the FET Q1 is turned on, a current corresponding to the input voltage flows through the choke coil L1 as shown in FIG. 20, and when it is turned off, the counter electromotive voltage of the choke coil L1 charges the electrolytic capacitor C1. FE like this
The choke coil L1 is generated by the switching operation of TQ1.
Choke coil L1 so that the current flowing through it becomes discontinuous
When the inductance value of is set, the average value of the current flowing through the choke coil L1 which is an AC input current is a current proportional to the AC voltage, and the input power factor is improved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
スイッチング電源装置では、図19中に示す負荷RLの
消費電流Ioが小さい軽負荷の場合でも、スイッチング
素子のオン時間比率は出力電圧を安定化するようにしか
動作せず、昇圧チョッパ部を定電圧制御しないため、こ
のとき電解コンデンサC1の電圧Vc1は次式を、この
電圧Vc1で解いたものになる。
However, in the switching power supply device of the conventional example described above, the ON time ratio of the switching element stabilizes the output voltage even when the load RL shown in FIG. 19 has a small current consumption Io. The voltage Vc1 of the electrolytic capacitor C1 at this time is obtained by solving the following equation with this voltage Vc1 since the voltage Vc1 does not operate at a constant voltage.

【0009】[0009]

【数1】 (Equation 1)

【0010】図21は電解コンデンサC1の電圧Vc1
と負荷電流との関係の一例を示す(1)式から導いた特
性図である。図21において、軽負荷時に電解コンデン
サC1の電圧Vc1は丸(○)でプロットした曲線に示
すように、非常に大きな値になる。この従来例はトラン
スTの一次巻線TL1の巻数N1を34ターン(T)、
二次巻線TL2の巻数N2を4Tとし、さらに、チョー
クコイルL1のインダクタンスを50μH、かつ、入力
電圧Viが直流(DC)100V、出力電圧Voが5V
の場合である。
FIG. 21 shows the voltage Vc1 of the electrolytic capacitor C1.
FIG. 6 is a characteristic diagram derived from equation (1) showing an example of the relationship between the load current and the load current. In FIG. 21, the voltage Vc1 of the electrolytic capacitor C1 at a light load has a very large value as shown by the curve plotted with circles (◯). In this conventional example, the number of turns N1 of the primary winding TL1 of the transformer T is 34 turns (T),
The number of turns N2 of the secondary winding TL2 is 4T, the inductance of the choke coil L1 is 50 μH, the input voltage Vi is direct current (DC) 100V, and the output voltage Vo is 5V.
Is the case.

【0011】このように電解コンデンサC1の電圧Vc
1が極めて高くなるため、電解コンデンサC1、ダイオ
ードD1、ダイオードD2、スイッチング素子であるF
ETQ1等に高耐圧の部品を使用する必要があり、その
部品の外形形状が大きくなり、小型化の妨げになると共
に、コストが高くなるなどの欠点がある。本発明は、こ
のような従来の技術における課題を解決するものであ
り、高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になるスイッチング電源装置を提供す
る。
Thus, the voltage Vc of the electrolytic capacitor C1 is
Since 1 becomes extremely high, the electrolytic capacitor C1, the diode D1, the diode D2, and the switching element F
It is necessary to use a high withstand voltage component for the ETQ1 and the like, and the external shape of the component becomes large, which hinders miniaturization, and has the drawbacks of high cost. The present invention is to solve the above problems in the conventional technique, eliminates the need to use high voltage components, downsizing,
Provided is a switching power supply device that enables cost reduction.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のスイッチング電源装置は、商用交流電源を
ブリッジ接続されたダイオードで整流し、その直流出力
をコンデンサで平滑し、この平滑された直流電圧をトラ
ンスの一次巻線を介してスイッチング素子でチョッピン
グし、トランスの二次巻線に発生する交流電圧を整流平
滑して直流電圧を出力している。そして、ブリッジ接続
されたダイオードの直流出力端とトランスの一次巻線と
スイッチング素子との接続点の間に、第1のチョークコ
イルとトランスの三次巻線と第1のダイオードが直列接
続されて設けられ、第1のコイルとトランスの三次巻線
の接続点に第2のダイオードのアノードを接続し、第2
のダイオードのカソードをコンデンサとトランスの一次
巻線の接続点に接続するものである。
In order to achieve this object, the switching power supply device of the present invention rectifies a commercial AC power supply with a diode connected in a bridge and smoothes its DC output with a capacitor. The DC voltage is chopped by a switching element through the primary winding of the transformer, the AC voltage generated in the secondary winding of the transformer is rectified and smoothed, and the DC voltage is output. The first choke coil, the tertiary winding of the transformer, and the first diode are connected in series between the DC output terminal of the diode connected in the bridge connection, the primary winding of the transformer, and the connection point of the switching element. And connecting the anode of the second diode to the connection point of the first coil and the tertiary winding of the transformer,
The cathode of the diode is connected to the connection point between the capacitor and the primary winding of the transformer.

【0013】また、ブリッジ接続されたダイオードの直
流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、チ
ョークコイルと第1のダイオードが直列接続されて設け
られ、第1のコイルと第1のダイオードの接続点に第2
のダイオードのアノードを接続し、第2のダイオードの
カソードをコンデンサとトランスの一次巻線の接続点に
接続している。
A choke coil and a first diode are connected in series between the DC output terminal of the diode connected in the bridge and the intermediate tap of the primary winding of the transformer, and the first coil and the first diode are connected in series. Second at the connection point of the diode
The anode of the diode is connected, and the cathode of the second diode is connected to the connection point between the capacitor and the primary winding of the transformer.

【0014】さらに、ブリッジ接続されたダイオードの
直流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、
第1のコイルと第1のダイオードが直列接続されて設け
られ、第1のコイルの中間タップに第2のダイオードの
アノードを接続し、第2のダイオードのカソードをコン
デンサとトランスの一次巻線の接続点に接続している。
また、これらのスイッチング電源装置にあって、電圧検
出制御部が商用交流電源の電圧値を検出し、制御信号を
出力し、切換部が第1のコイルの一端又は、その中間タ
ップとトランスの一次巻線の複数の中間タップとの間に
接続される複数のダイオードを電圧検出制御部からの制
御信号で選択的に接続又は非接続にしている。
Further, between the DC output terminal of the diode connected in bridge and the center tap of the primary winding of the transformer,
The first coil and the first diode are connected in series, the anode of the second diode is connected to the center tap of the first coil, and the cathode of the second diode is connected to the capacitor and the primary winding of the transformer. It is connected to the connection point.
Further, in these switching power supply devices, the voltage detection control unit detects the voltage value of the commercial AC power supply and outputs a control signal, and the switching unit has one end of the first coil or its intermediate tap and the primary of the transformer. A plurality of diodes connected to the plurality of intermediate taps of the winding are selectively connected or disconnected by a control signal from the voltage detection control unit.

【0015】さらに、商用交流電源の電圧値を検出し
て、周波数可変制御信号を出力する電圧検出制御部と、
第1のチョークコイルの一端と第2のダイオードのアノ
ードとの間、又はブリッジ接続されたダイオードの直流
出力端と第1のチョークコイルの間に接続される可変イ
ンピーダンス素子を備えている。さらに、また商用交流
電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号を出力す
る電圧検出制御部を備えると共に、第1のチョークコイ
ルに断面積に対して部分的にギャップを備えたコアを用
いている。
Further, a voltage detection control section for detecting a voltage value of the commercial AC power source and outputting a frequency variable control signal,
The variable impedance element is provided between one end of the first choke coil and the anode of the second diode, or between the DC output end of the diode bridge-connected and the first choke coil. Furthermore, a voltage detection control unit that detects the voltage value of the commercial AC power source and outputs a frequency variable control signal is provided, and a core that partially has a gap with respect to the cross-sectional area is used for the first choke coil. ing.

【0016】このような本発明のスイッチング電源装置
では、トランスの二次巻線の交流電圧を直流化して負荷
に供給する場合、この負荷への電流が低減した軽負荷の
際に、コンデンサの電圧が高くなるが、同時にトランス
の三次巻線の電圧も高くなるため、商用交流電源電圧が
トランスの三次巻線の電圧より高い期間が減少する。こ
のことで、昇圧動作の期間が低減する。また、第1のコ
イルに加わる電圧が小さくなり、第1のコイルに蓄積さ
れるエネルギーが減少し、コンデンサへの充電量が低減
することでコンデンサの電圧の上昇を抑えるように動作
する。したがって、コンデンサを含む周辺回路に高耐圧
の部品を使用する必要がなくなり、小型化、コスト低減
が可能になる。
In such a switching power supply device of the present invention, when the AC voltage of the secondary winding of the transformer is converted to DC and supplied to the load, the voltage of the capacitor is reduced when the load is light and the current is reduced. However, since the voltage of the tertiary winding of the transformer also increases at the same time, the period during which the commercial AC power supply voltage is higher than the voltage of the tertiary winding of the transformer decreases. This reduces the period of the boosting operation. In addition, the voltage applied to the first coil is reduced, the energy stored in the first coil is reduced, and the amount of charge to the capacitor is reduced, so that the voltage of the capacitor is prevented from rising. Therefore, it is not necessary to use a high withstand voltage component for the peripheral circuit including the capacitor, and the size and cost can be reduced.

【0017】また、第1のコイルとトランスの一次巻線
の複数の中間タップとの間に設けられるダイオードとの
接続を制御信号で選択的に接続することで、最適な昇圧
比、最適な入力電流の導通角に設定される。したがっ
て、コンデンサの電圧昇圧比を入力電圧、例えば、入力
交流電圧100V,200Vなどに対応させることが出
来るようになる。換言すれば、このスイッチング電源装
置を多種の電子装置に用いることが出来るようになり、
汎用性が向上する。
Further, by selectively connecting a diode provided between the first coil and a plurality of intermediate taps of the primary winding of the transformer with a control signal, an optimal boost ratio and an optimal input can be obtained. Set to the conduction angle of the current. Therefore, the voltage boosting ratio of the capacitor can be made to correspond to the input voltage, for example, the input AC voltage 100V, 200V. In other words, this switching power supply device can be used in various electronic devices,
Versatility is improved.

【0018】さらに、商用交流電源の電圧値を検出し
て、周波数可変制御信号を出力し、また、第1のチョー
クコイルの一端と第2のダイオードのアノードとの間、
又はブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と第1
のチョークコイルの間に接続される可変インピーダンス
素子を備えている。また、断面積に対して部分的にギャ
ップを備えたコアで第1のチョークコイルを用いてお
り、スイッチング周波数を高くすると等価的に第1のチ
ョークコイルのインダクタンスが大きくなり、スイッチ
ング周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデ
ンサの電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。この結果、特別に部品を追加せずに、入力電圧
が高い場合に、小さいスイッチング周波数の変化で電解
コンデンサの電圧昇圧比を小さくして、電解コンデン
サ、スイッチング素子などの一次側部品に耐圧の低い部
品の使用が可能になる。
Further, the voltage value of the commercial AC power supply is detected, a frequency variable control signal is output, and between the one end of the first choke coil and the anode of the second diode,
Or the DC output end of the diode connected in bridge and the first
The variable impedance element is connected between the choke coils. Further, the first choke coil is used in the core partially having a gap with respect to the cross-sectional area. When the switching frequency is increased, the inductance of the first choke coil is equivalently increased, and the switching frequency is increased. Compared to the case only, the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor can be greatly changed. As a result, when the input voltage is high, the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor is reduced by a small change in the switching frequency without adding any special parts, and the withstand voltage is low for the primary side parts such as the electrolytic capacitor and switching element. The parts can be used.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、本発明のスイッチング電源
装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。な
お、以下の文章及び図にあって従前の図19と同一の構
成要素には同一の符合を付した。図1は本発明のスイッ
チング電源装置の第1実施形態の構成を示す回路図であ
り、図2は各部の電圧及び電流の波形図である。なお、
図1図中の制御回路(スイッチング制御回路2及び出力
電圧検出回路3)は、図2以降の図面中での記載を省略
した。図1及び図2において、この第1実施形態は基本
構成が他励式スイッチングレギュレータである。商用電
源(AC)などからの交流をLPF1aを通じて、その
高域のノイズを除去して整流した入力電圧viを出力す
るブリッジ整流器1bと、この入力電圧viが入力され
て図2(a)に示す電圧vL1を発生し、かつ、図2
(b)に示す電流iL1が流れるチョークコイルL1と
が設けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of a switching power supply device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following text and drawings, the same components as those in the previous FIG. 19 are designated by the same reference numerals. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a switching power supply device of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of voltage and current of each part. In addition,
The control circuit (switching control circuit 2 and output voltage detection circuit 3) in FIG. 1 is omitted in the drawings after FIG. In FIGS. 1 and 2, the basic configuration of the first embodiment is a separately excited switching regulator. A bridge rectifier 1b that outputs an input voltage vi rectified by removing noise in its high frequency band from an alternating current from a commercial power source (AC) or the like, and the input voltage vi are input to the bridge rectifier 1b, as shown in FIG. Generating the voltage vL1 and
A choke coil L1 through which the current iL1 shown in (b) flows is provided.

【0020】さらに、図2(d)に示す電流iD1を出
力するダイオードD1を通じて一次巻線TL1の巻き始
め端に印加され、かつ、図2(h)に示す電流iTL1
が流れるトランスTと、このトランスTの一次巻線TL
1の巻き終わり端がドレインと接続され、かつ、ソース
が接地されてスイッチング動作し、図2(f)に示す電
圧vQ1が発生すると共に、図2(g)に示す電流iQ
1が流れる、スイッチング素子としての電界効果トラン
ジスタ(FET)Q1とが設けられている。
Further, the current iTL1 shown in FIG. 2 (h) is applied to the winding start end of the primary winding TL1 through the diode D1 which outputs the current iD1 shown in FIG. 2 (d).
Where the transformer flows and the primary winding TL of this transformer T
The end of winding of No. 1 is connected to the drain, and the source is grounded to perform a switching operation to generate the voltage vQ1 shown in FIG. 2 (f) and the current iQ shown in FIG. 2 (g).
1, a field effect transistor (FET) Q1 as a switching element is provided.

【0021】また、FETQ1のスイッチング動作によ
って、トランスTの二次巻線TL2に交流電圧が誘起さ
れ、この交流電圧が印加されて整流するダイオードD
3,D4と、図2(i)(j)に示す電流iD3,iD
4を平滑化するコイルL2及び電解コンデンサC2を有
している。さらに、この平滑回路からの直流が供給さ
れ、その消費電流が変化し、軽負荷又は重負荷となる負
荷RLと、この負荷RLの供給電圧の変動を検出し、こ
の変動電圧をパルス幅制御回路2に入力し、電圧変動に
対応したスイッチング駆動信号をFETQ1に供給して
出力電圧の一定化制御を行う出力電圧検出回路3とを有
している。
An alternating voltage is induced in the secondary winding TL2 of the transformer T by the switching operation of the FET Q1, and the diode D for applying the alternating voltage to rectify the voltage.
3 and D4 and the currents iD3 and iD shown in FIGS.
4 has a coil L2 for smoothing and an electrolytic capacitor C2. Further, the direct current from the smoothing circuit is supplied, the current consumption thereof changes, the load RL that becomes a light load or a heavy load, and the fluctuation of the supply voltage of this load RL are detected, and this fluctuation voltage is detected by the pulse width control circuit. 2 and supplies a switching drive signal corresponding to the voltage fluctuation to the FET Q1 to control the output voltage to be constant.

【0022】また、この例では以降で詳細に説明するよ
うに、電力変換の動作を行う昇圧チョッパ部が設けられ
ている。この昇圧チョッパ部はFETQ1、チョークコ
イルL1、ダイオードD1と共に、チョークコイルL1
の他端に、その一端が接続されて電圧vL3が発生す
る。トランスTにおける三次巻線TL3と、また、三次
巻線TL3の他端に、アノードが接続され、かつ、トラ
ンスTの一次巻線TL1の巻き終わり端とFETQ1の
ドレインの接続点にカソードが接続されるダイオードD
2と、一次巻線TL1の巻き始め端と接地との間に接続
される電解コンデンサC1とが設けられている。
Further, in this example, as will be described later in detail, a step-up chopper section for performing a power conversion operation is provided. This step-up chopper part includes the FET Q1, the choke coil L1, and the diode D1 as well as the choke coil L1.
The other end is connected to one end thereof to generate the voltage vL3. An anode is connected to the tertiary winding TL3 of the transformer T and the other end of the tertiary winding TL3, and a cathode is connected to a connection point of the winding end end of the primary winding TL1 of the transformer T and the drain of the FET Q1. Diode D
2 and an electrolytic capacitor C1 connected between the winding start end of the primary winding TL1 and the ground.

【0023】次に、この第1実施形態の動作について説
明する。図3は軽負荷又は重負荷時のスイッチング動作
を説明するための図であり、図4は軽負荷又は重負荷時
の導通角などを説明するための図である。また、図5
は、動作時の電流経路を説明するための回路図である。
図1から図5において、FETQ1のスイッチング動作
によってチョークコイルL1に流れる電流iL1が図4
に示すように不連続になるようにインダクタンス値を設
定する。また、負荷RLの供給電圧を出力電圧検出回路
3で、例えば、抵抗器で分圧して変動を検出し、パルス
幅制御回路2に出力する。この変動電圧に対応したスイ
ッチング駆動信号をFETQ1に供給して出力電圧の一
定化制御を行う。FETQ1のスイッチング動作におけ
る導通期間中に三次巻線TL3に発生する電圧vL3は
電解コンデンサC1の電圧vC1と、三次巻線TL3の
巻き数N3及び一次巻線TL1の巻き数N1とから次式
(2)で表される。
Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining a switching operation under a light load or a heavy load, and FIG. 4 is a diagram for explaining a conduction angle and the like under a light load or a heavy load. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a current path during operation.
1 to 5, the current iL1 flowing in the choke coil L1 due to the switching operation of the FET Q1 is shown in FIG.
The inductance value is set so as to be discontinuous as shown in. In addition, the supply voltage of the load RL is divided by the output voltage detection circuit 3, for example, a resistor to detect fluctuation, and the fluctuation is output to the pulse width control circuit 2. A switching drive signal corresponding to this fluctuating voltage is supplied to the FET Q1 to control the output voltage to be constant. The voltage vL3 generated in the tertiary winding TL3 during the conduction period in the switching operation of the FET Q1 is calculated by the following equation (2) from the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1, the winding number N3 of the tertiary winding TL3 and the winding number N1 of the primary winding TL1. ).

【0024】 電圧vL3=vC1×N3/N1 (2) ここで電圧vL3<入力電圧viの導通期間に入力電流
が流れる。このときFETQ1の導通期間では、チョー
クコイルL1にエネルギーを蓄積した図5に示す電流i
1(iL1,iL3,iD2a,iQ1)と、この電流
i1に比例した図5に示す電流i3と、負荷電流i4
と、この負荷電流i4に比例した電流i2が流れる。F
ETQ1の非導通期間では、導通期間時にチョークコイ
ルL1に蓄積したエネルギーを電解コンデンサC1に供
給する電流i5、及び、導通期間にコイルL2に蓄積し
たエネルギーを負荷RLに供給する電流i6が流れる。
Voltage vL3 = vC1 × N3 / N1 (2) Here, the input current flows during the conduction period of voltage vL3 <input voltage vi. At this time, in the conduction period of the FET Q1, the current i shown in FIG. 5 in which energy is stored in the choke coil L1.
1 (iL1, iL3, iD2a, iQ1), a current i3 shown in FIG. 5 proportional to the current i1, and a load current i4.
Then, a current i2 proportional to the load current i4 flows. F
During the non-conduction period of ETQ1, a current i5 that supplies the energy stored in the choke coil L1 to the electrolytic capacitor C1 during the conduction period and a current i6 that supplies the energy stored in the coil L2 during the conduction period to the load RL flow.

【0025】電圧vL3>入力電圧viの期間では、入
力電流が流れなくなる。FETQ1の導通期間は、負荷
RLに供給する電流i4が流れ、さらに、電流i4に比
例した電流i2が流れる。FETQ1の非導通期間で
は、導通期間にコイルL2に蓄積したエネルギーを負荷
RLに供給する電流i6が流れる。ここで電解コンデン
サC1の充電はFETQ1の導通期間中の電流i3と、
FETQ1の非導通期間中の電流i5で行われ、放電は
FETQ1の導通期間中の電流i2で行われる。
During the period of voltage vL3> input voltage vi, the input current stops flowing. During the conduction period of the FET Q1, the current i4 supplied to the load RL flows, and further, the current i2 proportional to the current i4 flows. During the non-conduction period of the FET Q1, the current i6 that supplies the energy stored in the coil L2 to the load RL during the conduction period flows. Here, the electrolytic capacitor C1 is charged by the current i3 during the conduction period of the FET Q1,
The discharge is performed by the current i5 during the non-conduction period of the FET Q1, and the discharging is performed by the current i2 during the conduction period of the FET Q1.

【0026】ここで負荷RLに流れる電流が低減する軽
負荷時は、電解コンデンサC1から放電する電流i2が
少なくなり、図1中に示す電圧vC1が高くなる。この
電圧vC1が高くなると電圧vL3が電圧vC1に比例
して高くなり、入力電流の通流時のFETQ1の導通期
間のチョークコイルL1の電圧vL1(=vi−vL
3)が低くなるため、図5中の電流i1が減少する。こ
の電流i1の減少によってFETQ1の導通期間中にチ
ョークコイルL1に蓄積するエネルギーが小さくなる。
When the current flowing through the load RL is reduced, the current i2 discharged from the electrolytic capacitor C1 decreases and the voltage vC1 shown in FIG. 1 increases. When this voltage vC1 becomes higher, the voltage vL3 becomes higher in proportion to the voltage vC1, and the voltage vL1 (= vi-vL) of the choke coil L1 during the conduction period of the FET Q1 when the input current flows.
Since 3) becomes low, the current i1 in FIG. 5 decreases. The decrease in the current i1 reduces the energy stored in the choke coil L1 during the conduction period of the FET Q1.

【0027】したがって、電流i5も減少し、かつ、こ
の電流i5に比例した電流i3が減少する。すなわち、
電解コンデンサC1に充電する電流i3と電流i5とが
低減し、電圧vC1が低くなるように帰還がかかる。ま
た、電圧vC1が高くなると、三次巻線TL3の電圧v
L3が増加し、入力電圧vi>電圧vL3の期間が少な
くなって、入力電流の導通期間が短くなるため、昇圧チ
ョッパ動作する期間が短くなり、これによっても電解コ
ンデンサC1の電圧vC1の上昇を抑制するように帰還
がかかる。
Therefore, the current i5 also decreases, and the current i3 proportional to this current i5 also decreases. That is,
Feedback is applied so that the current i3 and the current i5 charged in the electrolytic capacitor C1 are reduced and the voltage vC1 is lowered. Further, when the voltage vC1 becomes high, the voltage v of the tertiary winding TL3 becomes
L3 increases, the period of input voltage vi> voltage vL3 decreases, and the conduction period of the input current decreases, which shortens the period during which the boost chopper operates, which also suppresses the increase in voltage vC1 of electrolytic capacitor C1. It takes a return to do.

【0028】次に、実際の回路例での動作について説明
する。図1に示す構成では、電解コンデンサC1の電圧
vC1は次式(3)を電圧vC1について解いた解とな
り、電解コンデンサC1の電圧vC1は負荷RLの電流
が小さい軽負荷でも従来例に対して低い値になる。
Next, the operation of an actual circuit example will be described. In the configuration shown in FIG. 1, the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1 is a solution obtained by solving the following equation (3) for the voltage vC1, and the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1 is lower than that of the conventional example even when the load RL has a small current. It becomes a value.

【0029】[0029]

【数2】 (Equation 2)

【0030】図6は、この第1実施形態における電解コ
ンデンサC1の電圧Vc1と負荷電流との関係の一例を
示す特性図である。図6において、電解コンデンサC1
の電圧Vc1と負荷電流との関係は四角(□)でプロッ
トした曲線のようになる。この例は、従来例と同様にト
ランスTの一次巻線TL1の巻数N1を34ターン
(T)、二次巻線TL2の巻数N2を4Tとし、かつ、
入力電圧Viが直流(DC)100V、出力電圧Voが
5Vの場合である。さらに、トランスTの三次巻線TL
3の巻数N3を14T、チョークコイルL1のインダク
タンスを10μHとして、負荷電流Ioが20アンペア
(A)の場合に、電解コンデンサC1の電圧vC1が図
21に示す従来例と等しくなるようにした場合であり、
図6に示すように電解コンデンサC1の電圧vC1は負
荷RLの電流Ioが少なくなった場合に、従前の図21
に示す従来例よりも低い電圧になっている。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the voltage Vc1 of the electrolytic capacitor C1 and the load current in the first embodiment. In FIG. 6, an electrolytic capacitor C1
The relationship between the voltage Vc1 and the load current is as a curve plotted with squares (□). In this example, as in the conventional example, the number of turns N1 of the primary winding TL1 of the transformer T is 34 turns (T), the number of turns N2 of the secondary winding TL2 is 4T, and
This is the case where the input voltage Vi is direct current (DC) 100V and the output voltage Vo is 5V. Furthermore, the tertiary winding TL of the transformer T
When the number of turns N3 of 3 is 14T, the inductance of the choke coil L1 is 10 μH, and the load current Io is 20 amperes (A), the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1 becomes equal to that of the conventional example shown in FIG. Yes,
As shown in FIG. 6, the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1 is as shown in FIG. 21 when the current Io of the load RL becomes small.
The voltage is lower than that of the conventional example shown in.

【0031】このようにして、負荷RLが軽いときでも
電解コンデンサC1の電圧vC1の上昇を抑えることが
出来る。この結果、電解コンデンサC1や、その周辺回
路に高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になる。図7は第2実施形態の構成を
示す回路図である。図7において、この第2実施形態
は、図1に示す第1実施形態と基本的に同様の構成かつ
等価的に等しい回路である。この第2実施形態では、従
来の回路構成のままで、中間タップを設けたトランスT
2の一次巻線TL1aを用いるのみで良くなる。すなわ
ち、三次巻線TL3が不要になり、その回路基板上の構
成が簡素化され、かつ、小型化できる利点がある。
In this way, it is possible to suppress an increase in the voltage vC1 of the electrolytic capacitor C1 even when the load RL is light. As a result, it is not necessary to use high withstand voltage components for the electrolytic capacitor C1 and its peripheral circuits, which leads to downsizing,
Cost reduction is possible. FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the second embodiment. In FIG. 7, the second embodiment is a circuit basically similar in configuration and equivalently equivalent to the first embodiment shown in FIG. In the second embodiment, the transformer T having an intermediate tap is provided with the conventional circuit configuration.
It is sufficient to use only two primary windings TL1a. That is, there is an advantage that the tertiary winding TL3 becomes unnecessary, the configuration on the circuit board is simplified, and the size can be reduced.

【0032】図8は第3実施形態の構成を示す回路図で
ある。図8において、この例は、中間タップを設けたチ
ョークコイルL1aを用い、この中間タップにダイオー
ドD1のアノードを接続している。この第3実施形態で
は、FETQ1の導通期間中には一次巻線TL1aのイ
ンダクタンスが大きくなり、また、FETQ1の非導通
期間中には一次巻線TL1aのインダクタンスが小さく
なる。この結果、チョークコイルL1の電流iL1を不
連続にするためのインダクタンスの上限が大きくなり、
前記(2)式により、その入力電圧viに対する電解コ
ンデンサC1の電圧昇圧比を小さく出来るようになる。
この他の動作は第1実施形態と同様である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the third embodiment. In FIG. 8, this example uses a choke coil L1a provided with an intermediate tap, and the anode of a diode D1 is connected to this intermediate tap. In the third embodiment, the inductance of the primary winding TL1a increases during the conduction period of the FET Q1, and the inductance of the primary winding TL1a decreases during the non-conduction period of the FET Q1. As a result, the upper limit of the inductance for making the current iL1 of the choke coil L1 discontinuous increases,
According to the equation (2), the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor C1 with respect to the input voltage vi can be reduced.
The other operations are the same as those in the first embodiment.

【0033】図9は第4実施形態の構成を示す回路図で
ある。図9において、この例は、交流(AC)電源から
の供給電圧が、例えば、100Vから200Vまで連続
可変した場合、この100V,200Vで動作を自動的
に切り替えている。ここでは二つの中間タップを設けた
トランスT3の一次巻線TL1bの一方の中間タップと
チョークコイルL1とダイオードD1の接続点との間
に、ダイオードD2を接続する。また、チョークコイル
L1とダイオードD1の接続点と他方の中間タップとの
間にスイッチSW2とダイオードD5を直列接続して設
けている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the structure of the fourth embodiment. In FIG. 9, in this example, when the supply voltage from an alternating current (AC) power supply is continuously variable from 100 V to 200 V, the operation is automatically switched between 100 V and 200 V. Here, the diode D2 is connected between one intermediate tap of the primary winding TL1b of the transformer T3 having two intermediate taps and the connection point of the choke coil L1 and the diode D1. A switch SW2 and a diode D5 are connected in series between the connection point between the choke coil L1 and the diode D1 and the other intermediate tap.

【0034】この第4実施形態では、ブリッジ整流器1
bの出力電圧を電圧検出制御回路5で検出して、AC電
源からの供給電圧が、例えば、100V又は200Vで
あるかを判別し、100Vの場合はスイッチSW2の可
動接点を駆動の導通に設定する。また、200Vの場合
はスイッチSW2の可動接点を非駆動して非導通に設定
する。すなわち、スイッチオン期間のチョークコイルL
1にかかる電圧を変更して電解コンデンサC1の電圧昇
圧比を入力電圧viに対応させるようにしている。
In the fourth embodiment, the bridge rectifier 1
The output voltage of b is detected by the voltage detection control circuit 5, and it is determined whether the voltage supplied from the AC power supply is, for example, 100 V or 200 V. When it is 100 V, the movable contact of the switch SW2 is set to drive continuity. To do. When the voltage is 200 V, the movable contact of the switch SW2 is not driven and set to be non-conductive. That is, the choke coil L during the switch-on period
1 is changed so that the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor C1 corresponds to the input voltage vi.

【0035】図10は第5実施形態の構成を示す回路図
である。図10において、この例は、中間タップを設け
たチョークコイルL1aと、中間タップを設けたトラン
スT2を用いている。チョークコイルL1aの中間タッ
プと一次巻線TL1aの巻き始め端との間にダイオード
D6が接続されている。また、チョークコイルL1aの
他端と一次巻線TL1aの巻き始め端との間にスイッチ
SW3とダイオードD線TL1aの中間タップとの間に
スイッチSW2とダイオードD2aが直列接続されてい
る。さらに、チョークコイルL1aの他端と一次巻線T
L1aの別の中間タップとの間にダイオードD2bが接
続されている。
FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the fifth embodiment. In FIG. 10, this example uses a choke coil L1a having an intermediate tap and a transformer T2 having an intermediate tap. A diode D6 is connected between the center tap of the choke coil L1a and the winding start end of the primary winding TL1a. Further, the switch SW2 and the diode D2a are connected in series between the switch SW3 and the intermediate tap of the diode D line TL1a between the other end of the choke coil L1a and the winding start end of the primary winding TL1a. Further, the other end of the choke coil L1a and the primary winding T
A diode D2b is connected to another intermediate tap of L1a.

【0036】この第5実施形態では、ブリッジ整流器1
bの出力電圧(入力電圧vi)を電圧検出制御回路5で
検出して、スイッチSW2,SW3を切り替え、電解コ
ンデンサC1の電圧昇圧比をAC電源からの電圧(入力
電圧vi)に対応させている。図11は第6実施形態の
構成を示す回路図である。図11において、この例は、
中間タップを設けたチョークコイルL1aと、二つの中
間タップを設けたトランスT3を用いている。チョーク
コイルL1aの中間タップと一次巻線TL1bの巻き始
め端との間にダイオードD6が接続されている。また、
チョークコイルL1bの他端と一次巻線TL1bの一方
の中間タップとの間にダイオードD1が接続されてい
る。チョークコイルL1aの中間タップと一次巻線TL
1bの他方の中間タップとの間にスイッチSW2とダイ
オードD5が直列接続されている。
In the fifth embodiment, the bridge rectifier 1
The output voltage of b (input voltage vi) is detected by the voltage detection control circuit 5, the switches SW2 and SW3 are switched, and the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor C1 is made to correspond to the voltage (input voltage vi) from the AC power supply. . FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of the sixth embodiment. In FIG. 11, this example is
A choke coil L1a provided with an intermediate tap and a transformer T3 provided with two intermediate taps are used. A diode D6 is connected between the center tap of the choke coil L1a and the winding start end of the primary winding TL1b. Also,
A diode D1 is connected between the other end of the choke coil L1b and one intermediate tap of the primary winding TL1b. Middle tap of choke coil L1a and primary winding TL
The switch SW2 and the diode D5 are connected in series with the other middle tap of 1b.

【0037】この第6実施形態では、ブリッジ整流器1
bの出力電圧を電圧検出制御回路5で検出して、スイッ
チSW2を切り替え、電解コンデンサC1の電圧昇圧比
をAC電源からの供給電圧(入力電圧vi)に対応させ
ている。図12は第7実施形態の構成を示す回路図であ
る。図12において、この例は、フライバックコンバー
タを用いた例であり、FETQ1の同通時にトランスT
4の一次コイルTL1cにエネルギーを蓄積し、FET
Q1の非同通時にエネルギーを二次コイルTL2aに導
出する。なお、昇圧チョッパ部の動作は、第1実施形態
などと同様であり、その利点も同じである。
In the sixth embodiment, the bridge rectifier 1
The output voltage of b is detected by the voltage detection control circuit 5, the switch SW2 is switched, and the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor C1 is made to correspond to the supply voltage (input voltage vi) from the AC power supply. FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the seventh embodiment. In FIG. 12, this example is an example using a flyback converter.
4 primary coil TL1c stores energy and FET
Energy is led to the secondary coil TL2a when Q1 is not connected. The operation of the boost chopper section is similar to that of the first embodiment and so on, and the advantages thereof are also the same.

【0038】図13は第8実施形態の構成を示す回路図
である。図13において、この例は第1のチョークコイ
ルL1と第2のダイオードD2aのアノードとの間に可
変インダクタンス素子Z1が接続されており、かつ、入
力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数制御信号
をPWM制御回路2へ出力する電圧検出制御部10が設
けられている。この電圧検出制御部10は入力電圧検出
回路10aとPFM制御回路10bとからなる。また可
変インダクタンス素子Z1は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。この第8実施形態では、スイッチング周波
数が図14(a)に示すように高い場合と、図14
(b)に示すように低い場合とに変化すると第1のチョ
ークコイルL1に、可飽和インダクタンス素子Z1が飽
和した点から電流が流れる波形になる。すなわち、スイ
ッチング周波数を高くすると等価的に第1のチョークコ
イルL1のインダクタンスが大きくなり、スイッチング
周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデンサ
C1の電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。
FIG. 13 is a circuit diagram showing the structure of the eighth embodiment. In FIG. 13, in this example, the variable inductance element Z1 is connected between the first choke coil L1 and the anode of the second diode D2a, and the input voltage is detected, and the detected value is detected. A voltage detection control unit 10 that outputs a frequency control signal to the PWM control circuit 2 is provided. The voltage detection control unit 10 includes an input voltage detection circuit 10a and a PFM control circuit 10b. The variable inductance element Z1 uses, for example, a saturable inductor. In the eighth embodiment, when the switching frequency is high as shown in FIG.
As shown in (b), when it changes to a low case, a current flows in the first choke coil L1 from the point where the saturable inductance element Z1 is saturated. That is, when the switching frequency is increased, the inductance of the first choke coil L1 is equivalently increased, and the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor C1 can be greatly changed as compared with the case where the switching frequency is increased. Become.

【0039】図15は第9実施形態の構成を示す回路図
である。図15において、この例はブリッジ接続された
ダイオード1bの直流端と第1のチョークコイルL1と
の間に可変インダクタンス素子Z2が接続されており、
かつ、入力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数
制御信号をPWM制御回路2へ出力する電圧検出制御部
10を有している。この電圧検出制御部10は入力電圧
検出回路10aとPFM制御回路10bとからなり、可
変インダクタンス素子Z2は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。ここでの動作は図13に示す第8実施形態
と基本的に同様である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing the structure of the ninth embodiment. In FIG. 15, in this example, the variable inductance element Z2 is connected between the DC end of the diode 1b bridge-connected and the first choke coil L1.
Further, it has a voltage detection control unit 10 which detects an input voltage and outputs a frequency control signal corresponding to the detected value to the PWM control circuit 2. The voltage detection control unit 10 includes an input voltage detection circuit 10a and a PFM control circuit 10b, and the variable inductance element Z2 uses, for example, a saturable inductor. The operation here is basically the same as that of the eighth embodiment shown in FIG.

【0040】図16は第10実施形態の構成を示す回路
図である。図16において、この例は入力電圧を検出し
て、この検出値に応じた周波数制御信号をPWM制御回
路2へ出力する電圧検出制御部10が設けられている。
かつ、第1のチョークコイルL1に、図17に示すよう
に断面積に対して部分的にギャップGを設けたコアを用
いている。電圧検出制御部10は入力電圧検出回路10
aとPFM制御回路10bとからなる。
FIG. 16 is a circuit diagram showing the structure of the tenth embodiment. In FIG. 16, this example is provided with a voltage detection control unit 10 that detects an input voltage and outputs a frequency control signal corresponding to the detected value to the PWM control circuit 2.
Moreover, as shown in FIG. 17, the first choke coil L1 uses a core in which a gap G is partially provided with respect to the cross-sectional area. The voltage detection control unit 10 includes an input voltage detection circuit 10
a and the PFM control circuit 10b.

【0041】ここでスイッチング周波数が図18(a)
に示すように高い場合と、図18(b)に示すように低
い場合とに変化すると、第1のチョークコイルL1に、
コアの部分飽和点から大きな電流が流れる過渡波形にな
る。ここでの作用は図13に示す第8実施形態と基本的
に同様である。
Here, the switching frequency is shown in FIG.
When changing as shown in FIG. 18 and changing as shown in FIG. 18B, the first choke coil L1 is
It becomes a transient waveform in which a large current flows from the partial saturation point of the core. The operation here is basically the same as that of the eighth embodiment shown in FIG.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のスイッチング電源装置によれば、軽負荷の際に、コン
デンサの電圧が高くなろうとすると、入力電流の導通角
が小さくなって、昇圧チョッパ動作する期間が短くな
り、かつ、第1のコイルに加わる電圧が低下して、蓄積
エネルギーが減少する。
As is apparent from the above description, according to the switching power supply device of the present invention, when the voltage of the capacitor becomes high at a light load, the conduction angle of the input current becomes small and the boosting voltage increases. The period during which the chopper operates is shortened, the voltage applied to the first coil is reduced, and the stored energy is reduced.

【0043】この結果、コンデンサの充電量が低減し
て、その電圧上昇を抑えるように帰還がかかるため、コ
ンデンサの電圧増加量を小さく抑えることが出来る。こ
れによって、コンデンサを含む周辺回路に高耐圧の部品
を使用する必要がなくなり、小型化、コスト低減が可能
になる。また、第1のコイルとトランスの一次巻線の複
数の中間タップとの間に設けられる複数のダイオードと
の接続を制御信号で選択的に接続又は非接続にして、最
適な入力電流の導通角及び第1のチョークコイルに加わ
る電圧を最適な値に設定しているため、幅広い入力交流
電圧に対応させることが出来る。この結果、スイッチン
グ電源装置を多種の電子装置に用いることが出来るよう
になり、汎用性が向上する。
As a result, the charge amount of the capacitor is reduced, and feedback is applied to suppress the voltage increase, so that the voltage increase amount of the capacitor can be suppressed small. As a result, it is not necessary to use a high withstand voltage component for the peripheral circuit including the capacitor, and it is possible to reduce the size and cost. In addition, the connection between the plurality of diodes provided between the first coil and the plurality of intermediate taps of the primary winding of the transformer is selectively connected or disconnected by a control signal to optimize the conduction angle of the input current. Also, since the voltage applied to the first choke coil is set to the optimum value, it is possible to handle a wide range of input AC voltage. As a result, the switching power supply device can be used in various electronic devices, and versatility is improved.

【0044】さらに、周波数可変制御を行うと共に、可
変インピーダンス素子を備え、かつ、断面積に対して部
分的なギャップを備えたコアで第1のチョークコイルを
用いており、スイッチング周波数を高くすると等価的に
第1のチョークコイルのインダクタンスが大きくなり、
スイッチング周波数を高くした場合のみに比較して、電
解コンデンサの電圧昇圧比を大きく変化させることがで
き、特別に部品を追加せずに、入力電圧が高い場合に、
小さいスイッチング周波数の変化で電解コンデンサの電
圧昇圧比を小さくして、電解コンデンサ、スイッチング
素子などの一次側部品に耐圧の低い部品が使用できるよ
うになる。
Further, the first choke coil is used in the core which performs variable frequency control, has a variable impedance element, and has a partial gap with respect to the cross-sectional area, and is equivalent to increasing the switching frequency. The inductance of the first choke coil increases,
Compared to only when the switching frequency is increased, the voltage boost ratio of the electrolytic capacitor can be changed significantly, and when the input voltage is high without adding any special parts,
With a small change in switching frequency, the voltage boosting ratio of the electrolytic capacitor can be reduced, and components with low breakdown voltage can be used as the primary side components such as the electrolytic capacitor and the switching element.

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

【図1】本発明のスイッチング電源装置の第1実施形態
の構成を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a switching power supply device of the present invention.

【図2】図1の第1実施形態における各部の電圧及び電
流の波形図
FIG. 2 is a waveform diagram of voltage and current of each part in the first embodiment of FIG.

【図3】図1の第1実施形態における軽負荷又は重負荷
時の導通角などを説明するための図
FIG. 3 is a diagram for explaining a conduction angle or the like under a light load or a heavy load in the first embodiment of FIG.

【図4】図1の第1実施形態における軽負荷又は重負荷
時のスイッチング動作を説明するための図
FIG. 4 is a diagram for explaining a switching operation at the time of a light load or a heavy load in the first embodiment of FIG.

【図5】図1の第1実施形態における動作時の電流経路
を説明するための回路図
5 is a circuit diagram for explaining a current path during operation in the first embodiment of FIG.

【図6】図1の第1実施形態における電解コンデンサの
電圧と負荷の電流の関係を示す特性図
6 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage of the electrolytic capacitor and the current of the load in the first embodiment of FIG.

【図7】本発明の第2実施形態の構成を示す回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態の構成を示す回路図FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4実施形態の構成を示す回路図FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5実施形態の構成を示す回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6実施形態の構成を示す回路図FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7実施形態の構成を示す回路図FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第8実施形態の構成を示す回路図FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention.

【図14】第8実施形態での第1のチョークコイルを流
れる電流波形図
FIG. 14 is a waveform diagram of a current flowing through the first choke coil in the eighth embodiment.

【図15】本発明の第9実施形態の構成を示す回路図FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a ninth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10実施形態の構成を示す回路図FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a tenth embodiment of the invention.

【図17】第10実施形態における第1のチョークコイ
ルのコアの形状を示す斜視図
FIG. 17 is a perspective view showing the shape of the core of the first choke coil in the tenth embodiment.

【図18】第10実施形態での第1のチョークコイルを
流れる電流波形図
FIG. 18 is a waveform diagram of a current flowing through the first choke coil in the tenth embodiment.

【図19】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回
路図
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional switching power supply device.

【図20】従来例の動作における電圧及び電流波形を説
明するための図
FIG. 20 is a diagram for explaining voltage and current waveforms in the operation of the conventional example.

【図21】従来例にあって電解コンデンサの電圧と負荷
電流との関係の一例を示す特性図
FIG. 21 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the voltage of the electrolytic capacitor and the load current in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a:ローパスフィルタ 1b:ブリッジ整流器 2:スイッチング制御回路 5:電圧検出制御回路 10:電圧検出制御部 10a:入力電圧検出回路 10b:PFM制御回路 C1:電解コンデンサ D1,D2a,D3,D4,D5:ダイオード L1,L1a,L2:チョークコイル TL3:三次巻線 Q1:FET RL:負荷 SW2,SW3:スイッチ T,T2,T3,T4:トランス TL1,TL1a,TL1b:一次巻線 TL2:二次巻線 1a: Low-pass filter 1b: Bridge rectifier 2: Switching control circuit 5: Voltage detection control circuit 10: Voltage detection control unit 10a: Input voltage detection circuit 10b: PFM control circuit C1: Electrolytic capacitors D1, D2a, D3, D4, D5: Diodes L1, L1a, L2: Choke coil TL3: Tertiary winding Q1: FET RL: Load SW2, SW3: Switches T, T2, T3, T4: Transformers TL1, TL1a, TL1b: Primary winding TL2: Secondary winding

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線とスイッチング素子との接続点の間
に、第1のチョークコイルとトランスの三次巻線と第1
のダイオードが直列接続されて設けられ、前記第1のコ
イルとトランスの三次巻線の接続点に第2のダイオード
のアノードを接続し、第2のダイオードのカソードを前
記コンデンサとトランスの一次巻線の接続点に接続する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
1. A commercial AC power supply is rectified by a diode connected in a bridge, its DC output is smoothed by a capacitor, and this smoothed DC voltage is chopped by a switching element via a primary winding of the transformer. In a switching power supply that rectifies and smoothes an AC voltage generated in a secondary winding and outputs a DC voltage, a DC output terminal of the diode connected in a bridge, a connection point between the primary winding of the transformer and a switching element Between the first choke coil and the tertiary winding of the transformer and the first
Is connected in series, the anode of the second diode is connected to the connection point between the first coil and the tertiary winding of the transformer, and the cathode of the second diode is connected to the capacitor and the primary winding of the transformer. A switching power supply device characterized in that the switching power supply device is connected to the connection point.
【請求項2】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線の中間タップの間に、前記チョーク
コイルと第1のダイオードが直列接続されて設けられ、
前記第1のコイルと第1のダイオードの接続点に第2の
ダイオードのアノードを接続し、第2のダイオードのカ
ソードを前記コンデンサとトランスの一次巻線の接続点
に接続することを特徴とするスイッチング電源装置。
2. A commercial AC power supply is rectified by a diode connected in a bridge, its DC output is smoothed by a capacitor, and this smoothed DC voltage is chopped by a switching element via a primary winding of the transformer. In a switching power supply that outputs a DC voltage by rectifying and smoothing an AC voltage generated in a secondary winding, between the DC output terminal of the bridge-connected diode and the intermediate tap of the primary winding of the transformer, The choke coil and the first diode are connected in series and provided.
An anode of a second diode is connected to a connection point between the first coil and the first diode, and a cathode of the second diode is connected to a connection point between the capacitor and the primary winding of the transformer. Switching power supply.
【請求項3】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線の中間タップの間に、第1のコイル
と第1のダイオードが直列接続されて設けられ、前記第
1のコイルの中間タップに第2のダイオードのアノード
を接続し、第2のダイオードのカソードを前記コンデン
サとトランスの一次巻線の接続点に接続することを特徴
とするスイッチング電源装置。
3. A commercial AC power source is rectified by a diode connected in a bridge, its DC output is smoothed by a capacitor, and this smoothed DC voltage is chopped by a switching element via a primary winding of the transformer, In a switching power supply that rectifies and smoothes the AC voltage generated in the secondary winding and outputs a DC voltage, between the DC output end of the diode connected in the bridge and the intermediate tap of the primary winding of the transformer, A first coil and a first diode are connected in series, the anode of the second diode is connected to the intermediate tap of the first coil, and the cathode of the second diode is connected to the primary winding of the capacitor and the transformer. A switching power supply device characterized in that the switching power supply device is connected to the connection point.
【請求項4】請求項2又は3記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出し、制御信号を出力する電
圧検出制御部と、 第1のコイルの一端又は、その中間タップとトランスの
一次巻線の複数の中間タップとの間に接続される複数の
ダイオードを前記電圧検出制御部からの制御信号で選択
的に接続又は非接続にする切換部と、 を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
4. The switching power supply device according to claim 2 or 3, wherein a voltage detection control unit that detects a voltage value of the commercial AC power supply and outputs a control signal, and one end of the first coil or an intermediate thereof. A switching unit that selectively connects or disconnects a plurality of diodes connected between the tap and a plurality of intermediate taps of the primary winding of the transformer with a control signal from the voltage detection control unit. A characteristic switching power supply.
【請求項5】請求項2又は3記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号
を出力する電圧検出制御部と、第1のチョークコイルの
一端と第2のダイオードのアノードとの間、又は、ブリ
ッジ接続されたダイオードの直流出力端と第1のチョー
クコイルの間に接続される可変インピーダンス素子とを
備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
5. The switching power supply device according to claim 2, wherein a voltage detection control unit that detects a voltage value of the commercial AC power supply and outputs a frequency variable control signal, and one end of the first choke coil. And a variable impedance element connected between the anode of the second diode or between the DC output terminal of the diode connected in bridge and the first choke coil.
【請求項6】請求項2又は3記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号
を出力する電圧検出制御部と、断面積に対して部分的に
ギャップを備えるコアを用いた第1のチョークコイルと
を有することを特徴とするスイッチング電源装置。
6. The switching power supply device according to claim 2 or 3, wherein a voltage detection control section for detecting a voltage value of a commercial AC power supply and outputting a frequency variable control signal, and a partial cross section And a first choke coil using a core provided with a gap in the switching power supply device.
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