JPH09163735A - 共振型スイッチング電源装置 - Google Patents

共振型スイッチング電源装置

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Publication number
JPH09163735A
JPH09163735A JP7336124A JP33612495A JPH09163735A JP H09163735 A JPH09163735 A JP H09163735A JP 7336124 A JP7336124 A JP 7336124A JP 33612495 A JP33612495 A JP 33612495A JP H09163735 A JPH09163735 A JP H09163735A
Authority
JP
Japan
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resonance
circuit
power supply
current
transformer
Prior art date
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Pending
Application number
JP7336124A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Tsuji
久男 辻
Tomomi Katayama
智視 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP7336124A priority Critical patent/JPH09163735A/ja
Publication of JPH09163735A publication Critical patent/JPH09163735A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

(57)【要約】 【課題】 トランスを小型化できるようスイッチング方
式を工夫する。 【解決手段】 スイッチング回路13において、トラン
ジスタ31〜34をすべて同時にオンさせて矢印で示す
ような電流I1を絶縁トランス17の一次側コイルに流
した後、これらのトランジスタ31〜34をすべてオフ
させる期間を設け、その期間に、共振コンデンサ15と
共振インダクタンス16とで構成される共振回路に蓄え
られたエネルギーを放出させて矢印とは反対方向の電流
をダイオード35〜38を通じて流し、このサイクルを
繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、共振型スイッチ
ング電源装置に関し、とくにX線管に高電圧を供給する
のに好適な共振型スイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、X線管に供給する高電圧を発
生する電源装置として、共振型スイッチング電源装置が
用いられている。この共振型スイッチング電源装置は、
交流電源を整流・平滑して直流に変換した後、高速にス
イッチングして共振回路に送り高周波化し、これをトラ
ンスで昇圧し、その後ふたたび整流・平滑して高圧の直
流に変換するというものである。X線管と組み合わせる
場合は、この直流高電圧をX線管のアノード・カソード
間に加える。
【0003】さらに具体的に説明すると、図4に示すよ
うに、交流電源10に接続された整流回路11からの整
流出力を平滑コンデンサ12で平滑し、スイッチング回
路13に導く。このスイッチング回路13は、4つのト
ランジスタ(スイッチング素子)31〜34と、それら
の各々に逆方向に並列接続されたダイオード(一方向性
素子)35〜38よりなる。これらのトランジスタ31
〜34のベースには、制御回路14から図5の(a),
(b)に示すようなドライブ信号V31〜V34がそれ
ぞれ送られており、トランジスタ31、34と、トラン
ジスタ32、33とが交互にオン・オフ駆動される。
【0004】このスイッチング回路13の出力には共振
コンデンサ15と共振インダクタンス16とを介して絶
縁トランス17の一次側コイルが接続される。この絶縁
トランス17の二次側コイルには整流回路18が接続さ
れ、さらに平滑コンデンサ19が接続される。これら整
流回路18および平滑コンデンサ19で整流・平滑され
た直流出力はたとえばX線管20などの負荷に送られ
る。
【0005】このような共振型スイッチング電源装置で
は、共振コンデンサ15、共振インダクタンス16によ
り直列共振回路が形成されており、トランジスタ31、
34がオン、トランジスタ32、33がオフとなってい
るときに電流I1が図4の矢印のように絶縁トランス1
7の一次側コイルに流れ、その後すべてのトランジスタ
31〜34がオフになっている期間に、共振回路に蓄え
られたエネルギーが放電して図の矢印とは逆方向に電流
がダイオード35、38を通じて流れる。その後、トラ
ンジスタ32、33がオン、トランジスタ31、34が
オフになると、図の矢印とは反対方向に電流が流れ、そ
れに続く全トランジスタ31〜34のオフの期間に、蓄
積エネルギーの放電による電流が図の矢印方向にダイオ
ード36、37を通して流れる。そのため、絶縁トラン
ス17の一次側コイルの電流I1および電圧V1の波形
は図5の(c)、(d)のようなものとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の共振型スイッチング電源装置では、絶縁トラ
ンス17の一次側コイルに流れる電流方向が交互に反転
するため、絶縁トランス17の小型化が困難であるとい
う問題があった。
【0007】すなわち、図5から分かるように、スイッ
チング回路13の出力電流方向が交互に反転するが、電
流が出力されて共振回路にエネルギー蓄積される期間T
Qが終了した後、共振回路の蓄積エネルギーの放電期間
TDでエネルギー蓄積期間TQとは反対方向に電流が流
れる。そのため、絶縁トランス17の一次側コイルに
は、正方向の電流が流れた後負方向の電流が流れ、さら
にその後つぎの反対方向の電流出力により負方向の電流
が流れつぎに正方向の電流が流れる。つまり、図5の
(c),(d)に示すように、正、負、負、正、正、
負、負、…のように同じ電流方向となっている期間が長
い。そのため、飽和しないように鉄心の断面積を大きく
するかコイルの巻数を多くしなければならず、絶縁トラ
ンス17を小型化することができない。
【0008】この発明は、上記に鑑み、絶縁トランスの
小型化が可能となるように改善した共振型スイッチング
電源装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による共振型スイッチング電源装置におい
ては、交流電源を整流・平滑して直流化する整流・平滑
回路と、この直流出力を一方向にのみスイッチングする
スイッチング回路と、このスイッチング出力が共振回路
を介してその一次側コイルに送られるトランスと、該ト
ランスの二次側コイル出力を整流・平滑して直流化する
第2の整流・平滑回路とが備えられることが特徴となっ
ている。
【0010】整流・平滑回路によって得られた直流出力
は、スイッチング回路により一方向にのみスイッチング
される。つまり、たとえば正の出力が断続的に出力され
るようにされる。このようにスイッチング回路から正の
出力が断続的に出力されると、その出力で共振回路にエ
ネルギーが蓄積され、その出力の休止期間にエネルギー
放出によって逆方向の電流が流れる。この場合、正、
負、正、負、…という順序でトランスの一次側コイルに
流れる電流方向が反転することになる。したがって、従
来と比較して同一方向の電流が流れる時間が短くなり、
より飽和しずらくなるため、鉄心の断面積を小さくした
りコイルの巻数を少なくしてトランスを小型化すること
が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図1におい
て、整流回路11は交流電源10に接続されており、整
流回路11からの整流出力が平滑コンデンサ12で平滑
される。これにより直流化された出力がスイッチング回
路13に導かれる。このスイッチング回路13は、4つ
のトランジスタ(スイッチング素子)31〜34と、そ
れらの各々に逆方向に並列接続されたダイオード(一方
向性素子)35〜38よりなる。これらのトランジスタ
31〜34のベースには、制御回路14から図2の
(a)に示すようなドライブ信号V31〜V34(すべ
て同じもの)が送られており、トランジスタ31〜34
は同時にオン・オフするよう駆動される。
【0012】このスイッチング回路13の出力には共振
コンデンサ15と共振インダクタンス16とを介して絶
縁トランス17の一次側コイルが接続される。この絶縁
トランス17の二次側コイルには整流回路18が接続さ
れ、さらに平滑コンデンサ19が接続される。これら整
流回路18および平滑コンデンサ19で整流・平滑され
ることにより得られた直流出力はたとえばX線管20な
どの負荷に送られる。
【0013】スイッチング回路13をこのように構成し
てすべてのトランジスタ31〜34を同時に断続的にオ
ンさせると、このスイッチング回路13からは矢印で示
すような一方向(この図の構成では正方向)の電流I1
のみがスイッチングされて断続的に出力される。トラン
ジスタ31〜34がオンになっている期間TQでは、ス
イッチング回路13から正方向(図1の矢印方向)の電
流が流されて共振回路にエネルギー蓄積がなされる。そ
してつぎに全トランジスタ31〜34がオフになる期間
では、この共振回路に蓄積されたエネルギーがダイオー
ド35〜38を通って放電し、負方向の電流が流れる。
この蓄積期間をTQ,放電期間をTDとすると、図2の
(b),(d)に示すように、絶縁トランス17の一次
側コイルにはつねに期間TQで正の電流が、期間TDで
負の電流が流れ、かならず正、負、正、負、…という順
序で電流方向が反転する。
【0014】ところで、このTQ+TDの期間は、共振
コンデンサ15の値Cと共振インダクタンス16の値L
でつぎのように定まる。 TQ+TD=2π√(LC) 従来の構成(図4)では図5の(c),(d)に示すよ
うに期間TDとそのつぎの期間TQとで同方向の電流が
流れるので、絶縁トランス17の一次側コイルに流れる
電流方向が同じになっている時間はTQ+TDとなるこ
とになるが、図1の構成では、TQまたはTDであり、
約1/2となっている。
【0015】一方、絶縁トランス17の設計は、以下の
式を満たすように行なう必要がある。 E・T=4・B・N・S×10*−8(*は累乗を表わ
す) ここで、Eは電圧、Tはパルス幅、Bは磁束密度(ga
uss)、Sは鉄心断面積(平方センチメートル)、N
はコイルの巻数である。そこで、使用する電圧E、磁束
密度Bは一定なので、上記のように従来に比べてTを半
分にできることから、鉄心の断面積Sあるいはコイル巻
数Nを半分にすることができる。このことは、絶縁トラ
ンス17の小型化を可能とさせる。
【0016】なお、図1のスイッチング回路13を4つ
のトランジスタ31〜34と4つのダイオード35〜3
8で構成しており、プラス側、マイナス側にそれぞれス
イッチング素子を2個ずつ並列的に接続する構成として
いるが、プラス側、マイナス側にスイッチング素子を1
個ずつ配置する構成としてもよい。また、図1では、共
振コンデンサ15と共振インダクタンス16とを絶縁ト
ランス17の一次側コイルに対して直列に接続して直列
共振回路を形成するようにしているが、図3に示すよう
に、共振コンデンサ15と共振インダクタンス16とを
絶縁トランス17の一次側コイルに対して並列に接続し
て並列共振回路を形成するようにしてもよい。このよう
に並列共振回路の場合、一次電流I1の波形と電一次電
圧V1の形は図2とは入れ替わることになる。さらに、
共振インダクタンス16は絶縁トランス17の一次側コ
イルのインダクタンス分を用いることも可能である。ス
イッチング素子としてはトランジスタ以外の他の素子を
用いることもできる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の共振型
スイッチング電源装置によれば、正・負の一方向にのみ
スイッチングするよう工夫することによってトランスを
小型化することができ、このようなトランスの小型化に
より、共振型スイッチング電源装置の全体の小型化と低
価格化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す回路図。
【図2】上記の実施の形態における各部の波形を表わす
タイムチャート。
【図3】上記実施形態の変形例の一部を示す回路図。
【図4】従来例を示す回路図。
【図5】従来例における各部の波形を示すタイムチャー
ト。
【符号の説明】
10 交流電源 11、18 整流回路 12、19 平滑コンデンサ 13 スイッチング回路 14 制御回路 15 共振コンデンサ 16 共振インダクタンス 17 絶縁トランス 20 X線管 31〜34 トランジスタ(スイッチング素子) 35〜38 ダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流・平滑して直流化する整
    流・平滑回路と、この直流出力を一方向にのみスイッチ
    ングするスイッチング回路と、このスイッチング出力が
    共振回路を介してその一次側コイルに送られるトランス
    と、該トランスの二次側コイル出力を整流・平滑して直
    流化する第2の整流・平滑回路とを備えることを特徴と
    する共振型スイッチング電源装置。
JP7336124A 1995-11-30 1995-11-30 共振型スイッチング電源装置 Pending JPH09163735A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7336124A JPH09163735A (ja) 1995-11-30 1995-11-30 共振型スイッチング電源装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005312293A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 安定化電源
US7446512B2 (en) 2004-05-07 2008-11-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Resonant switching power supply device
US7948774B2 (en) 2005-04-26 2011-05-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Resonant DC/DC converter with zero current switching
RU2631664C2 (ru) * 2012-06-19 2017-09-26 Конинклейке Филипс Н.В. Режимы управления для резонансного преобразователя постоянного тока

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