JPH0974753A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

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Publication number
JPH0974753A
JPH0974753A JP23088695A JP23088695A JPH0974753A JP H0974753 A JPH0974753 A JP H0974753A JP 23088695 A JP23088695 A JP 23088695A JP 23088695 A JP23088695 A JP 23088695A JP H0974753 A JPH0974753 A JP H0974753A
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JP
Japan
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voltage
transformer
output
capacitor
smoothing capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP23088695A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Akashi
裕樹 明石
Nobuyoshi Osagata
信義 長潟
Koji Yoshida
幸司 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a stable voltage for outputting by supplying the voltages on both ends of a first rectifying diode and both ends of first and second smoothing capacitors connecting with a second secondary winding of a transformer. SOLUTION: An inductance element 9 and a first smoothing capacitor 10 are serially connected with each other and are respectively connected to both ends of a first rectifying diode, and a second secondary winding 6c is connected with a serial circuit consisting of a second rectifying diode 14 and a smoothing capacitor 15, further both ends of the capacitor 15 are connected with second output terminals 16a and 16b, respectively. The voltages on both ends of the capacitor 15 are divided by resistors 20 and 21, and the voltages generating on both ends of the resistor 21 and a reference voltage 22 are compared with each other by an error amplifier 23, then a pulse width control circuit 24 controls a first switching element 31 for on-off operation so that the error may become zero, thereby setting the voltages on both ends stably to the set value according to the voltage dividing ratio against the reference voltage 22. As a result, stabilized DC current can be supplied for outputting.

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、産業用や民生用の電子
機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device for supplying a regulated DC voltage to industrial and consumer electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、スイッチング電源装置は電子機器
の高性能化、高効率化に伴い、出力の安定性が高く、高
効率なものが強く求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, switching power supply devices have been strongly required to have high output stability and high efficiency, as electronic equipments have higher performance and higher efficiency.

【0003】次に従来のスイッチング電源装置について
説明する。図6は第1の従来例であるスイッチング電源
装置の回路構成を示すものである。図6において、1は
入力直流電源であり入力電圧をVINとする。2a−2b
は入力端子であり、入力直流電源1に接続される。31
は第1のスイッチング素子であり、32は第1のダイオ
ードであり、第1のスイッチング素子31と第1のダイ
オード32で第1のスイッチング手段3を構成する。4
1は第2のスイッチング素子であり、42は第2のダイ
オードであり、第2のスイッチング素子41と第2のダ
イオード42で第2のスイッチング手段4を構成する。
第1のスイッチング手段3と第2のスイッチング手段4
は直列接続され入力端子2a−2bに接続される。5は
第1のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6
はトランスで1次巻線6aと第1の2次巻線6bを有
し、1次巻線6aと第1の2次巻線6bの巻数比は1:
nとし、1次巻線6aは第1のコンデンサ5を介して第
2のスイッチング手段4の両端に接続される。7は第2
のコンデンサであり、直流電圧VC2を保持する。8は第
1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6の第
1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを第2のコン
デンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線6bの他
端に接続される。9はインダクタンス素子であり、10
は第1の平滑コンデンサである。インダクタンス素子9
と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、第1の整
流ダイオード8の両端に接続される。12a−12bは
第1の出力端子であり、20は抵抗器であり、一端を第
1の出力端子12aに接続し他端を抵抗器21に接続し
ている。21は抵抗器であり、一端を抵抗器20に接続
し、他端を第1の出力端子12bに接続している。22
は基準電圧であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力
端子に接続し負側を第1の出力端子12bに接続してい
る。23は誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電
圧22の正側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵
抗器21の接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回
路24の入力に接続している。抵抗器20と抵抗器21
と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御回路2
4で制御手段17が構成され、第1の出力端子12a−
12bの出力電圧VO1を検出し出力電圧が一定になるよ
うに第1のスイッチング素子31と第2のスイッチング
素子41のオンオフ比を変える制御信号を発生する。
Next, a conventional switching power supply device will be described. FIG. 6 shows a circuit configuration of a switching power supply device which is a first conventional example. In FIG. 6, reference numeral 1 is an input DC power supply, and the input voltage is V IN . 2a-2b
Is an input terminal and is connected to the input DC power supply 1. 31
Is a first switching element, 32 is a first diode, and the first switching element 31 and the first diode 32 constitute the first switching means 3. Four
Reference numeral 1 is a second switching element, 42 is a second diode, and the second switching element 41 and the second diode 42 constitute the second switching means 4.
First switching means 3 and second switching means 4
Are connected in series and are connected to the input terminals 2a-2b. The first capacitor 5 holds the DC voltage V C1 . 6
Is a transformer having a primary winding 6a and a first secondary winding 6b, and the winding ratio of the primary winding 6a and the first secondary winding 6b is 1:
n, the primary winding 6a is connected to both ends of the second switching means 4 via the first capacitor 5. 7 is the second
And holds the DC voltage V C2 . Reference numeral 8 denotes a first rectifying diode, the anode of which is connected to one end of the first secondary winding 6b of the transformer 6 and the cathode of which is connected to the first secondary winding 6b of the transformer 6 via the second capacitor 7. Connected to the other end. 9 is an inductance element, and 10
Is a first smoothing capacitor. Inductance element 9
And the first smoothing capacitor 10 are connected in series, and are connected to both ends of the first rectifying diode 8. Reference numerals 12a-12b are first output terminals, 20 is a resistor, one end of which is connected to the first output terminal 12a and the other end of which is connected to the resistor 21. Reference numeral 21 is a resistor, one end of which is connected to the resistor 20 and the other end of which is connected to the first output terminal 12b. 22
Is a reference voltage, the positive side of which is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier 23 and the negative side of which is connected to the first output terminal 12b. An error amplifier 23 has a non-inverting input terminal connected to the positive side of the reference voltage 22, an inverting input terminal connected to a connection point between the resistor 20 and the resistor 21, and an output terminal input to the pulse width control circuit 24. Connected to. Resistor 20 and resistor 21
Reference voltage 22, error amplifier 23, pulse width control circuit 2
4, the control means 17 is constituted, and the first output terminal 12a-
The output voltage V O1 of 12b is detected, and a control signal for changing the on / off ratio of the first switching element 31 and the second switching element 41 is generated so that the output voltage becomes constant.

【0004】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を図7の各部動作波形を
参照しながら説明する。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described below with reference to the operation waveforms of the respective parts of FIG.

【0005】図7において(a)は制御手段17の第1
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)はインダクタンス素子9を流れる電流波形I
Lを示している。
In FIG. 7, (a) shows the first of the control means 17.
Drive pulse waveform V G1 of the switching element 31 of FIG. 1 , (b) shows the drive pulse waveform V G2 of the second switching element 41 of the control means 17, and (c) shows the primary winding of the transformer 6. shows a current waveform I P line 6a,
(D) shows the voltage waveform V D applied to the first switching means 3, and (e) shows the first rectifying diode 8
Shows a current waveform I S1 flowing through the inductor, (f) shows a voltage waveform V S1 applied to the first rectifying diode 8, and (g) shows a current waveform I S flowing through the inductance element 9.
L is shown.

【0006】動作状態の時間的変化を示すためt0〜t4
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
C2−VO1が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。トランス6の1次巻線6aの
電流IPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻線6b
を流れる電流の1次側換算電流の和となるために直線状
に増加し、トランス6およびインダクタンス素子9に励
磁エネルギーが蓄積される。
[0006] In order to show the temporal change of the operating state, t0~ TFour
Is shown in the figure. Time t1To turn on the control means 17
Signal causes the first switching element 31 to turn on and
When the switching element 41 of No. 2 is turned off, the transformer 6
The voltage V is applied to the primary winding 6a.IN-V C1Is applied. At this time
The first secondary winding 6b of the lance 6 has a voltage (VIN-VC1) ×
n is generated to turn off the first rectifying diode 8.
The voltage (VIN-VC1) × n +
VC2-VO1Is applied and flows through the inductance element 9.
The current increases linearly. Of the primary winding 6a of the transformer 6
Current IPIs the exciting current of the transformer 6 and the first secondary winding 6b
Is linear because it is the sum of the primary side converted currents flowing through the
To the transformer 6 and the inductance element 9
Magnetic energy is stored.

【0007】時刻t2で制御手段17のオフ信号で第1
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。1次巻線6aの電流はトランス
6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの電流減少に伴
い、正の値から次第に減少し負の電流となる。第1の整
流ダイオード10はオンであるために、インダクタンス
素子9には逆向きに出力電圧VO1が印加される。第2の
スイッチング素子41に負電流が流れているときに制御
手段17のオフ信号により第2のスイッチング素子41
がターンオフすると、トランス6の漏れインダクタンス
の働きで、負の電流は連続となるために、第1のダイオ
ード32をオンとする。同時に制御手段17のオン信号
により第1のスイッチング素子31がオンとなるが第1
のスイッチング手段3を流れる電流が第1のスイッチン
グ素子31を流れても第1のダイオード32を流れても
動作に変化は生じない。第1のスイッチング素子31が
オンし同時に第2のスイッチング素子41がオフする
と、トランス6の1次巻線6aに電圧VIN−VC1が印加
される。トランス6の第1の2次巻線6bには、第1の
整流ダイオード8をオンとする電流が流れているが、急
激に減少してゼロとなり、第1の整流ダイオード8はオ
フとなる。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線6b
の電流の増加に伴い増加する。第1の整流ダイオード8
がオフすると、インダクタンス素子9に、電圧(VIN
C1)×n+VC2−VO1が印加され、トランス6とイン
ダクタンス素子9に励磁エネルギーが蓄積される。この
動作を繰り返す。
At time t 2 , the first off signal of the control means 17
When the switching element 31 of the first switching element 31 is turned off, the current flowing through the first switching element 31 becomes the second diode 42.
Turn on. At the same time, the second switching element 41 is turned on by the ON signal of the control means 17, but there is no change in the operation regardless of whether the on-current flows through the second diode 42 or the second switching element 41. When the second diode 42 or the second switching element 41 is turned on, the DC voltage V C1 held by the first capacitor 5 is applied to the primary winding 6a of the transformer 6, and at the same time, the first voltage of the transformer 6 is reduced. A voltage V C1 × n is generated in the next winding 6b, and the first rectifying diode 8 is forward biased and turned on. The current I S1 of the first rectifying diode 8 increases from zero due to the influence of the leakage inductance of the transformer, and the current of the first secondary winding 6b gradually decreases. The current of the primary winding 6a gradually decreases from a positive value to a negative current as the exciting current of the transformer 6 decreases and the current of the first secondary winding 6b decreases. Since the first rectifying diode 10 is on, the output voltage V O1 is applied to the inductance element 9 in the opposite direction. When a negative current is flowing in the second switching element 41, the second switching element 41 is turned off by the off signal of the control means 17.
When is turned off, the negative current becomes continuous due to the action of the leakage inductance of the transformer 6, so that the first diode 32 is turned on. At the same time, the first switching element 31 is turned on by the ON signal of the control means 17,
There is no change in the operation even if the current flowing through the switching means 3 flows through the first switching element 31 or the first diode 32. When the first switching element 31 is turned on and the second switching element 41 is turned off at the same time, the voltage V IN -V C1 is applied to the primary winding 6a of the transformer 6. A current for turning on the first rectifying diode 8 is flowing through the first secondary winding 6b of the transformer 6, but the current suddenly decreases to zero and the first rectifying diode 8 is turned off. The current of the primary winding 6a is the first secondary winding 6b.
Increases with increasing current. First rectifier diode 8
Is turned off, the voltage (V IN
V C1 ) × n + V C2 −V O1 is applied, and excitation energy is accumulated in the transformer 6 and the inductance element 9. This operation is repeated.

【0008】第1のスイッチング手段3のオン期間をT
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VO1}×TON=VO1×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2の関係は VC1×n=VC2 であるから電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VINC2=δ×VIN×n VO1=δ×VIN×n となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の出力端子1
2a−12bの出力電圧VO1が制御できる。t3〜t
4(t0〜t1)を考慮すると、出力電圧VO1が低くなる
が、その分δを大きくすることで所定の電圧を得ること
ができる。
The ON period of the first switching means 3 is T
When the ON and OFF periods are T OFF , (V IN −V C1 ) × T ON = V C1 × T OFF is established depending on the reset condition of the transformer 6, and from the reset condition of the inductance element 9,
Since the period of t 3 to t 4 (t 0 to t 1 ) is short, it can be disregarded as follows: {(V IN −V C1 ) × n + V C2 −V O1 } × T ON = V O1 × T
It turns off . Since the relationship between the voltage V C1 and the voltage V C2 is V C1 × n = V C2 , the voltage V C1 and the voltage V C2 are calculated as follows: V C1 = δ × V IN V C2 = δ × V IN × n V O1 = δ × V IN × n, and the first output terminal 1 becomes the ON / OFF ratio of the first switching element 31 and the second switching element 41.
The output voltage V O1 of 2a-12b can be controlled. t 3 to t
Considering 4 (t 0 to t 1 ), the output voltage V O1 becomes low, but a predetermined voltage can be obtained by increasing δ accordingly.

【0009】この構成では第1のスイッチング素子31
と第2のスイッチング素子41のターンオン直前にスイ
ッチング素子の寄生容量及びトランス6の分布容量を放
電してからターンオンするために、スパイク状の短絡電
流の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑え
ることが可能である。またトランス6の漏れインダクタ
ンスに起因する第1のスイッチング素子31および第2
のスイッチング素子41のターンオフ時のスパイク電圧
が第1のダイオード32および第2のダイオード42が
ターンオンする事により効果的に第1のコンデンサ5お
よび入力直流電源1に吸収され、スパイク電圧の発生は
ない。
In this configuration, the first switching element 31
Since the parasitic capacitance of the switching element and the distributed capacitance of the transformer 6 are discharged immediately before the second switching element 41 is turned on and then turned on, the generation of spike-like short-circuit current can be reduced, the efficiency is improved, and noise is generated. Can be suppressed. In addition, the first switching element 31 and the second switching element 31 caused by the leakage inductance of the transformer 6
The spike voltage at the time of turning off the switching element 41 is effectively absorbed by the first capacitor 5 and the input DC power supply 1 by turning on the first diode 32 and the second diode 42, and no spike voltage is generated. .

【0010】図8は第2の従来例であるスイッチング電
源装置の回路構成を示すものである。図8において、1
は入力直流電源である。2a−2bは入力端子であり入
力直流電源1に接続される。31は第1のスイッチング
素子であり、制御手段17により繰り返しオンオフさ
れ、第1のスイッチング手段3を構成する。6はトラン
スで1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻
線6cを有し、1次巻線6aの一端を入力端子2aに接
続し他端を第1のスイッチング手段3を介して入力端子
2bに接続されている。
FIG. 8 shows a circuit configuration of a switching power supply device which is a second conventional example. In FIG. 8, 1
Is an input DC power supply. Input terminals 2a-2b are connected to the input DC power supply 1. Reference numeral 31 is a first switching element, which is repeatedly turned on and off by the control means 17 to form the first switching means 3. A transformer 6 has a primary winding 6a, a first secondary winding 6b, and a second secondary winding 6c. One end of the primary winding 6a is connected to the input terminal 2a and the other end is the first winding. Is connected to the input terminal 2b via the switching means 3 of FIG.

【0011】第1の2次巻線6bは第1の整流ダイオー
ド8と第1の平滑コンデンサ10の直列回路が接続さ
れ、11は三端子レギュレータで、第1の平滑コンデン
サ10の電圧変動の影響を排除すべく設けられており、
第1の平滑コンデンサ10の両端は三端子レギュレータ
11を介して第1の出力端子12a−12bに接続され
る。
A series circuit of a first rectifying diode 8 and a first smoothing capacitor 10 is connected to the first secondary winding 6b, and a reference numeral 11 is a three-terminal regulator, which is an influence of a voltage fluctuation of the first smoothing capacitor 10. Is provided to eliminate
Both ends of the first smoothing capacitor 10 are connected to the first output terminals 12a-12b via the three-terminal regulator 11.

【0012】第2の2次巻線6cは出力切り替えスイッ
チ手段13と第2の整流ダイオード14と第2の平滑コ
ンデンサ15の直列回路が接続され、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端は第2の出力端子16a−16bに接続
される。出力切り替えスイッチ手段13は外部信号によ
りオンオフされ、オンの時は第2の出力端子16a−1
6bに出力電圧を供給し、オフの時は第2の出力端子1
6a−16bに出力電圧を供給しない。
The second secondary winding 6c is connected to a series circuit of the output changeover switch means 13, the second rectifying diode 14 and the second smoothing capacitor 15, and both ends of the second smoothing capacitor 15 are connected to the second secondary winding 6c. It is connected to the output terminals 16a-16b. The output changeover switch means 13 is turned on / off by an external signal, and when it is on, the second output terminal 16a-1
The output voltage is supplied to 6b, and when it is off, the second output terminal 1
No output voltage is supplied to 6a-16b.

【0013】19は抵抗器であり、一端を第2の出力端
子16aに接続し他端を抵抗器20に接続している。2
0は抵抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵
抗器21に接続している。21は抵抗器であり、一端を
抵抗器20に接続し他端を第2の出力端子16bに接続
している。18はスイッチ手段であり、外部信号により
オンオフされ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の
平滑コンデンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19
と抵抗器20の接続点に接続している。22は基準電圧
であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続
し負側を第2の出力端子16bに接続している。23は
誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電圧22の正
側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の
接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回路24の入
力に接続している。第1の出力端子12bと第2の出力
端子16bはアースに接続されている。出力切り替えス
イッチ手段13がオンの時は、スイッチ手段18はオフ
していて第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器
19と抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の
両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23で
比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチング
素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24により
行われ、第2の平滑コンデンサ15の両端電圧は基準電
圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化される。
出力切り替えスイッチ手段13がオフの時は、スイッチ
手段18はオンしていて第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧を抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21
の両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23
で比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチン
グ素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24によ
り行われ、第1の平滑コンデンサ10の両端電圧は基準
電圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化され
る。抵抗器19と抵抗器20と抵抗器21と基準電圧2
2と誤差増幅器23とパルス幅制御回路24とスイッチ
手段18とで制御手段17を構成する。
A resistor 19 has one end connected to the second output terminal 16a and the other end connected to the resistor 20. Two
Reference numeral 0 is a resistor, one end of which is connected to the resistor 19 and the other end of which is connected to the resistor 21. Reference numeral 21 denotes a resistor, one end of which is connected to the resistor 20 and the other end of which is connected to the second output terminal 16b. Reference numeral 18 denotes a switch means, which is turned on / off by an external signal, has one end connected to the connection point of the first rectifying diode 8 and the first smoothing capacitor 10 and the other end a resistor 19
And the resistor 20 are connected to each other. Reference numeral 22 is a reference voltage, the positive side of which is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier 23 and the negative side of which is connected to the second output terminal 16b. An error amplifier 23 has a non-inverting input terminal connected to the positive side of the reference voltage 22, an inverting input terminal connected to a connection point between the resistor 20 and the resistor 21, and an output terminal input to the pulse width control circuit 24. Connected to. The first output terminal 12b and the second output terminal 16b are connected to the ground. When the output changeover switch means 13 is on, the switch means 18 is off and the voltage across the second smoothing capacitor 15 is divided by the resistor 19, the resistor 20 and the resistor 21, and the voltage is applied across the resistor 21. The generated voltage and the reference voltage 22 are compared by the error amplifier 23, and the ON / OFF control of the first switching element 31 is performed by the pulse width control circuit 24 so that the error becomes zero, and both ends of the second smoothing capacitor 15 are controlled. The voltage is stabilized at a set value determined by the voltage division ratio with respect to the reference voltage 22.
When the output changeover switch means 13 is off, the switch means 18 is on and the voltage across the first smoothing capacitor 10 is divided by the resistors 20 and 21 to obtain the resistor 21.
Error amplifier 23 and the reference voltage 22 generated at both ends of the
And the ON / OFF control of the first switching element 31 is performed by the pulse width control circuit 24 so that the error becomes zero, and the voltage across the first smoothing capacitor 10 is set by the voltage division ratio with respect to the reference voltage 22. Stabilized to a value. Resistor 19, resistor 20, resistor 21 and reference voltage 2
2, the error amplifier 23, the pulse width control circuit 24, and the switch means 18 constitute the control means 17.

【0014】以上のように構成された従来のスイッチン
グ電源装置において、出力切り替えスイッチ手段13が
オン状態時の動作について図9を参照しながら説明す
る。
In the conventional switching power supply device configured as above, the operation when the output changeover switch means 13 is in the ON state will be described with reference to FIG.

【0015】図9は図8の出力切り替えスイッチ手段1
3がオン状態時の各部の動作波形を示しており、(a)
は第1のスイッチング素子31に印加される制御手段1
7の駆動パルス波形VGを示しており、(b)は第1の
スイッチング手段3に印加される電圧波形VDSを示して
おり、(c)は第1のスイッチング手段3に流れる電流
波形IDを示しており、(d)はトランス6の第1の2
次巻線6bに発生する電圧波形VS3を示しており、
(e)はトランス6の第2の2次巻線6cに発生する電
圧波形VS4を示している。
FIG. 9 shows the output changeover switch means 1 of FIG.
3 shows the operation waveforms of each part when 3 is in the on state.
Is a control means 1 applied to the first switching element 31
7 shows the drive pulse waveform V G , (b) shows the voltage waveform V DS applied to the first switching means 3, and (c) shows the current waveform I flowing through the first switching means 3. D is shown, and (d) is the first 2 of the transformer 6.
The voltage waveform V S3 generated in the next winding 6b is shown,
(E) shows the voltage waveform V S4 generated in the second secondary winding 6c of the transformer 6.

【0016】動作状態の時間的変化を示すためにt1
3を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン
信号により第1のスイッチング手段3がターンオンする
と、第1のスイッチング手段3にはVDSの電圧変動に伴
ってスパイク電流が流れる。これはトランス6の各巻線
間に存在する線間容量および層間容量などの分布容量へ
の充放電電流や第1のスイッチング手段3に関連する寄
生容量の充電電流によるものである。このスパイク電流
はノイズの増加や信頼性の低下および損失の増加を招
く。第1のスイッチング手段3がオンとなりVDSが十分
に小さくなると、トランス6の1次巻線6aに入力電圧
INが印加され、トランス6の第1の2次巻線6bにV
IN×n、第2の2次巻線にVIN×m(但しn,mは1次
巻線と第1および第2の2次巻線の巻数比であり、1次
巻線:第1の2次巻線:第2の2次巻線=1:n:mで
ある)の電圧が発生し、第1および第2の整流ダイオー
ド8,14を逆バイアスし、オフとする。従って、1次
巻線6aにはトランス6の励磁電流が流れ、直線上に増
加する。
In order to show the temporal change of the operating state, t 1 ~
t 3 is shown in the figure. When the first switching means 3 is turned on by the ON signal of the control means 17 at time t 1 , a spike current flows through the first switching means 3 in accordance with the voltage fluctuation of V DS . This is due to the charging / discharging current to the distributed capacitance such as the line capacitance and the interlayer capacitance existing between the windings of the transformer 6 and the charging current of the parasitic capacitance related to the first switching means 3. This spike current causes an increase in noise, a decrease in reliability, and an increase in loss. When the first switching means 3 is turned on and V DS becomes sufficiently small, the input voltage V IN is applied to the primary winding 6a of the transformer 6, and V 1 is applied to the first secondary winding 6b of the transformer 6.
IN × n, V IN × m in the second secondary winding (where n and m are turn ratios of the primary winding and the first and second secondary windings, and the primary winding: the first winding (Secondary winding: second secondary winding = 1: n: m), the first and second rectifying diodes 8 and 14 are reverse-biased and turned off. Therefore, the exciting current of the transformer 6 flows through the primary winding 6a and increases linearly.

【0017】時刻t2で制御手段17のオフ信号により
第1のスイッチング手段3がターンオフすると、トラン
ス6の漏れインダクタンスに伴うスパイク電圧が発生す
る。このスパイク電圧の発生はノイズや損失の発生を招
く。
At time t 2 , when the first switching means 3 is turned off by the off signal of the control means 17, a spike voltage is generated due to the leakage inductance of the transformer 6. The generation of this spike voltage causes noise and loss.

【0018】さらにトランス6の第1および第2の2次
巻線6b,6cにフライバック電圧が発生し、それぞれ
のフライバック電圧を整流平滑して出力電圧とする。時
刻t 3で制御手段17のオン信号により第1のスイッチ
ング手段3がターンオンすることによりトランス6の1
次巻線6aに入力電圧が印加される。これを繰り返す。
Further, the first and second secondary of the transformer 6
Flyback voltage is generated in the windings 6b and 6c,
The flyback voltage of is rectified and smoothed to obtain the output voltage. Time
Tick t ThreeIn response to the ON signal of the control means 17, the first switch
When the switching means 3 is turned on, the transformer 1 becomes 1
An input voltage is applied to the next winding 6a. Repeat this.

【0019】次に出力切り替えスイッチ手段13の状態
がオフからオンに遷移する時の動作について図10を参
照しながら説明する。
Next, the operation when the state of the output changeover switch means 13 changes from OFF to ON will be described with reference to FIG.

【0020】図10は図8の出力切り替えスイッチ手段
13の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形
を示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13
の状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態
を示しており、(c)は第2の出力端子16a−16b
の電圧波形VO2を示しており、(d)は第1の平滑コン
デンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、(e)は
第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1を示して
いる。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5を図中に
記している。
FIG. 10 shows operation waveforms of each part when the state of the output changeover switch means 13 of FIG. 8 changes from OFF to ON, and FIG. 10A shows the output changeover switch means 13.
The state of the switch means 18 is shown in (b), and the second output terminals 16a-16b are shown in (c).
Voltage waveform V O2 of the first smoothing capacitor 10, (d) shows the voltage waveform V C3 across the first smoothing capacitor 10, and (e) shows the voltage waveform V O1 of the first output terminals 12a-12b. ing. In order to show the change over time in the operating state, t 1 to t 5 are shown in the figure.

【0021】時刻t1で出力切り替えスイッチ手段13
がオンすると、第2の平滑コンデンサ15は放電状態に
あるためコンバータの出し得る最大パワーで第2の平滑
コンデンサ15への充電が開始され、第2の出力端子1
6a−16bの端子電圧VO2が上昇し始める。トランス
の第1の2次巻線6bに出力されるフライバック電圧
は、VO2によって決定され、一旦零になり上昇し始め
る。フライバック電圧が小さい時、第1の平滑コンデン
サ10への充電が遮断され、三端子レギュレータ11へ
の放電で第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3は降
下し始める。時刻t 2で第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧と
等しくなると、時刻t2以降は第1の出力端子12a−
12bの端子電圧VO1が降下し始め、所定の出力電圧の
確保が困難になる。時刻t3で第1の平滑コンデンサ1
0への充電が開始されると、第1の平滑コンデンサ10
の両端電圧VC3および第1の出力端子12a−12bの
出力電圧VO1が上昇し始める。時刻t4で第1の平滑コ
ンデンサ10の両端電圧VC3が三端子レギュレータ11
の最低入力電圧と等しくなると、時刻t4以降は第1の
出力端子12a−12bの端子電圧VO1は所定の出力電
圧を維持し続ける。時刻t5でスイッチ手段18をオフ
して第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制
御から第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2
電圧制御に切り替えると、第2の出力端子16a−16
bの出力電圧VO2の安定化が開始される。
Time t1Output changeover switch means 13
Is turned on, the second smoothing capacitor 15 is discharged.
Because of the maximum power that can be output from the converter, the second smoothing
The charging of the capacitor 15 is started, and the second output terminal 1
6a-16b terminal voltage VO2Begins to rise. Trance
Flyback voltage output to the first secondary winding 6b of
Is VO2Determined by the
You. When the flyback voltage is small, the first smoothing capacitor
The charge to the server 10 is cut off, and the three-terminal regulator 11 is connected.
Of the voltage V across the first smoothing capacitor 10C3Is descending
Start dropping. Time t 2And both of the first smoothing capacitor 10
Terminal voltage VC3Is the minimum input voltage of the three-terminal regulator 11
When they are equal, time t2After that, the first output terminal 12a-
12b terminal voltage VO1Will start to fall, and for a given output voltage
It will be difficult to secure. Time tThreeAnd the first smoothing capacitor 1
When the charging to 0 is started, the first smoothing capacitor 10
Voltage V acrossC3And of the first output terminals 12a-12b
Output voltage VO1Begins to rise. Time tFourAnd the first smooth
Voltage V across capacitor 10C3Is a three-terminal regulator 11
Becomes equal to the minimum input voltage ofFourAfter that the first
The terminal voltage V of the output terminals 12a-12bO1Is the specified output voltage
Continue to maintain pressure. Time tFiveSwitch means 18 off
Then, the voltage V across the first smoothing capacitor 10C3Voltage control
Output voltage V of the second output terminals 16a-16bO2of
When switching to voltage control, the second output terminals 16a-16
b output voltage VO2Stabilization is started.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、第1のスイッチング手段のターンオフ時
に発生するトランスのリーケージインダクタンスに起因
するスパイク電圧により、出力軽負荷時には前記スパイ
ク電圧のピーク値で2次側の平滑コンデンサが充電され
るためにレギュレーション特性が悪化する。また出力切
り替えスイッチ手段13の状態がオフからオンに遷移す
る時、第1の出力端子12a−12bの出力電圧VO1
降下し、所定の電圧が得られない。従って、図10の
(d)に破線で示すように第1の平滑コンデンサ10の
両端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧
を下回らないように予め第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3を高めに設定する必要があるが、三端子レギ
ュレータ11での定常的な電力損失および発熱の増加を
招き、変換効率が低下する。またこのような構成では、
すべてのエネルギーをトランスに蓄えるために、トラン
スのストレスが大きくなるのでトランスが大型化し、さ
らに変換効率が悪化するという問題点を有していた。
However, in the above-mentioned structure, due to the spike voltage caused by the leakage inductance of the transformer generated when the first switching means is turned off, the peak value of the spike voltage is 2 when the output is lightly loaded. Since the smoothing capacitor on the secondary side is charged, the regulation characteristic deteriorates. Further, when the state of the output changeover switch means 13 transits from OFF to ON, the output voltage V O1 of the first output terminals 12a-12b drops and a predetermined voltage cannot be obtained. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 10D, the voltage V C3 across the first smoothing capacitor 10 does not fall below the minimum input voltage of the three-terminal regulator 11, and the voltage V C across the first smoothing capacitor 10 is set in advance. Although it is necessary to set C3 to a high value, steady power loss and heat generation in the three-terminal regulator 11 are increased, and the conversion efficiency is reduced. Moreover, in such a configuration,
Since all the energy is stored in the transformer, the stress of the transformer becomes large, so that the size of the transformer becomes large and the conversion efficiency deteriorates.

【0023】本発明は以上のような従来の欠点を除去
し、変換効率を低下させることなく出力に安定した直流
電圧を供給することができるスイッチング電源装置を提
供することを目的とするものである。
It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and provide a switching power supply device capable of supplying a stable DC voltage to the output without lowering the conversion efficiency. .

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、少なくともオンオフを繰り返す第1のスイッチング
手段と、前記第1のスイッチング手段と交互にオンオフ
を繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路を入力直
流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段に並列
に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトランスの
1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続し、前
記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサと第1
の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1の整流
ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1の平滑
コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの第2の
2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コンデン
サの直列回路を接続し、前記第1および第2の平滑コン
デンサの両端の電圧を出力に供給する構成を有してい
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a series circuit of at least a first switching means for repeating ON / OFF and a second switching means for repeating ON / OFF alternately with the first switching means is input. A direct current power supply, and in parallel with the second switching means, a primary winding of a transformer having a primary winding and two or more secondary windings, and a series circuit of a first capacitor are connected, A first capacitor and a second capacitor are provided on the first secondary winding of the transformer.
Connecting a series circuit of the rectifying diode, a series circuit of an inductance element and a first smoothing capacitor is connected to both ends of the first rectifying diode, and a second rectifier is connected to a second secondary winding of the transformer. A series circuit of a diode and a second smoothing capacitor is connected, and the voltage across the first and second smoothing capacitors is supplied to the output.

【0025】[0025]

【作用】この構成により、トランスの漏れインダクタン
スに起因する第1のスイッチング素子および第2のスイ
ッチング素子のターンオフ時のスパイク電圧が第1のダ
イオードおよび第2のダイオードがターンオンする事に
より効果的に第1のコンデンサおよび入力直流電源に吸
収され、スパイク電圧の発生がない。よって、出力軽負
荷時のレギュレーション特性及び効率の改善、ノイズの
発生を抑えることが可能である。さらに、トランスには
第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フライ
バック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、第1
の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は蓄積
しないために、トランスのストレスが減少しトランスの
小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様におい
て、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供給す
る回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出力か
ら供給する回路を用いるように使い分けることによって
全体の効率を向上することができる。
With this configuration, the spike voltage at the time of turning off the first switching element and the second switching element due to the leakage inductance of the transformer is effectively turned on by turning on the first diode and the second diode. It is absorbed by the No. 1 capacitor and the input DC power supply, and no spike voltage is generated. Therefore, it is possible to improve the regulation characteristic and efficiency when the output is lightly loaded, and suppress the generation of noise. Furthermore, energy corresponding to the output (flyback output) obtained from both ends of the second smoothing capacitor is accumulated in the transformer.
Since the output (forward output) from the smoothing capacitor is not accumulated, the stress of the transformer is reduced, and the transformer can be downsized and the loss can be reduced. Therefore, in the multi-output specification, the circuit supplied from the flyback output is used for the high voltage small current output, and the circuit supplied from the forward output is used for the low voltage large current output. be able to.

【0026】また、出力切り替えスイッチ手段がオフか
らオンに遷移して、第1のスイッチング手段がターンオ
フすると、従来のスイッチング電源装置と同じ理由で第
1の2次巻線の出力電圧は小さくなり、第2のコンデン
サへの充電が遮断され、第2のコンデンサの両端電圧V
C2は降下し始める。第1のコンデンサの電圧は、第2の
スイッチング手段がオンしている時に第2の平滑コンデ
ンサの充電のために一旦減少し、トランスの第1の2次
巻線に発生する電圧は増加する。第2のコンデンサは、
インダクタンス素子により放電され、第1の2次巻線か
らの充電はないので次第に減少するが、トランスの第1
の2次巻線に発生する電圧の増加分が大きいために、第
1のスイッチング手段がオンの時にインダクタンス素子
に印加される電圧は、常に定常状態よりも大きくなる。
制御手段により第1のスイッチング手段と第2のスイッ
チング手段のオンオフ比が変化しても、インダクタンス
素子に印加される電圧は零にならないので、インダクタ
ンス素子の電流の減少は小さくなり、その結果、第1の
平滑コンデンサの電圧変動は従来のスイッチング電源装
置の場合に比べて少なくなり、第1の平滑コンデンサの
両端電圧は小さく設定できるために三端子レギュレータ
の損失を小さくできる。
When the output changeover switch means makes a transition from off to on and the first switching means turns off, the output voltage of the first secondary winding becomes small for the same reason as in the conventional switching power supply device, The charging of the second capacitor is cut off, and the voltage V across the second capacitor V
C2 begins to descend. The voltage of the first capacitor temporarily decreases due to the charging of the second smoothing capacitor when the second switching means is on, and the voltage generated in the first secondary winding of the transformer increases. The second capacitor is
It is discharged by the inductance element and gradually decreases because there is no charge from the first secondary winding.
Since the amount of increase in the voltage generated in the secondary winding is large, the voltage applied to the inductance element when the first switching means is ON is always larger than in the steady state.
Even if the control means changes the on / off ratio of the first switching means and the second switching means, the voltage applied to the inductance element does not become zero, so that the decrease in the current of the inductance element is small, and as a result, The voltage fluctuation of the first smoothing capacitor is smaller than that of the conventional switching power supply device, and the voltage across the first smoothing capacitor can be set small, so that the loss of the three-terminal regulator can be small.

【0027】また、第1の整流ダイオードと第2の2次
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
Further, the leakage inductance of each winding or the second capacitor or the second smoothing capacitor is adjusted so that the current waveforms flowing through the first rectifying diode and the second secondary winding are substantially similar. The regulation characteristics can be improved by.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下本発明の第1の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例
におけるスイッチング電源装置の構成を示すものであ
る。図1において、1は入力直流電源であり入力電圧を
INとする。2a−2bは入力端子であり、入力直流電
源1が接続される。31は第1のスイッチング素子であ
り、41は第2のスイッチング素子であり、第1のスイ
ッチング素子31と第2のスイッチング素子41は交互
にオンオフを繰り返し、入力端子2a−2bに直列に接
続される。32は第1のダイオードであり、第1のスイ
ッチング素子31と第1のダイオード32で第1のスイ
ッチング手段3を構成する。42は第2のダイオードで
あり、第2のスイッチング素子41と第2のダイオード
42で第2のスイッチング手段4を構成する。5は第1
のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6はト
ランスであり1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2
の2次巻線6cを有し、1次巻線6aと第1の2次巻線
6bの巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次
巻線6cの巻数比を1:mとして、トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサであり、直
流電圧VC2を保持する。8は第1の整流ダイオードであ
り、アノードをトランス6の第1の2次巻線6bの一端
に接続しカソードを第2のコンデンサ7を介してトラン
ス6の第1の2次巻線6bの他端に接続される。9はイ
ンダクタンス素子であり、10は第1の平滑コンデンサ
である。インダクタンス素子9と第1の平滑コンデンサ
10は直列接続され、第1の整流ダイオード8の両端に
接続される。第1の平滑コンデンサ10の両端は第1の
出力端子12a−12bに接続される。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is an input DC power supply, and the input voltage is V IN . 2a-2b are input terminals, to which the input DC power supply 1 is connected. Reference numeral 31 is a first switching element, 41 is a second switching element, and the first switching element 31 and the second switching element 41 are alternately turned on and off repeatedly and are connected in series to the input terminals 2a-2b. It Reference numeral 32 denotes a first diode, and the first switching element 31 and the first diode 32 constitute the first switching means 3. 42 is a second diode, and the second switching element 41 and the second diode 42 constitute the second switching means 4. 5 is the first
And holds the DC voltage V C1 . Reference numeral 6 denotes a transformer, which includes a primary winding 6a, a first secondary winding 6b and a second winding 6a.
And the winding ratio of the primary winding 6a and the first secondary winding 6b is 1: n, and the winding ratio of the primary winding 6a and the second secondary winding 6c. Is set to 1: m, the primary winding 6a of the transformer is connected to the second switching means 4 via the capacitor 5.
Connected to both ends of. The second capacitor 7 holds the DC voltage V C2 . Reference numeral 8 denotes a first rectifying diode, the anode of which is connected to one end of the first secondary winding 6b of the transformer 6 and the cathode of which is connected to the first secondary winding 6b of the transformer 6 via the second capacitor 7. Connected to the other end. Reference numeral 9 is an inductance element, and 10 is a first smoothing capacitor. The inductance element 9 and the first smoothing capacitor 10 are connected in series and are connected to both ends of the first rectifying diode 8. Both ends of the first smoothing capacitor 10 are connected to the first output terminals 12a-12b.

【0029】第2の2次巻線6cは第2の整流ダイオー
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。
The second secondary winding 6c is connected to a series circuit of the second rectifying diode 14 and the second smoothing capacitor 15, and both ends of the second smoothing capacitor 15 are connected to the second output terminals 16a-16b. Connected.

【0030】20は抵抗器であり、一端を出力端子16
aに接続し他端を抵抗器21に接続している。21は抵
抗器であり、一端を抵抗器20に接続し他端を出力端子
16bに接続している。22は基準電圧であり、正側を
誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出力端
子16bに接続している。23は誤差増幅器であり、非
反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反転入力
端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続し、出力
端子をパルス幅制御回路24の入力に接続している。出
力端子12bと出力端子16bはアースに接続されてい
る。第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器20
と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電
圧と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差
が零となるように第1のスイッチング素子31のオンオ
フ制御がパルス幅制御回路24により行われ、第2の平
滑コンデンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分
圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器20と抵抗
器21と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御
回路24とで制御手段17を構成する。
Reference numeral 20 denotes a resistor, one end of which is an output terminal 16
It is connected to a and the other end is connected to the resistor 21. Reference numeral 21 denotes a resistor, one end of which is connected to the resistor 20 and the other end of which is connected to the output terminal 16b. Reference numeral 22 is a reference voltage, the positive side of which is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier 23 and the negative side of which is connected to the output terminal 16b. An error amplifier 23 has a non-inverting input terminal connected to the positive side of the reference voltage 22, an inverting input terminal connected to a connection point between the resistor 20 and the resistor 21, and an output terminal input to the pulse width control circuit 24. Connected to. The output terminal 12b and the output terminal 16b are connected to the ground. The voltage across the second smoothing capacitor 15 is applied to the resistor 20.
The voltage is divided by the resistor 21 and the voltage generated across the resistor 21 is compared with the reference voltage 22 by the error amplifier 23. The ON / OFF control of the first switching element 31 is pulse width control so that the error becomes zero. The voltage across the second smoothing capacitor 15 is stabilized by the circuit 24 to a set value determined by the voltage division ratio with respect to the reference voltage 22. The resistor 20, the resistor 21, the reference voltage 22, the error amplifier 23, and the pulse width control circuit 24 constitute the control means 17.

【0031】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を図2の各部動作波形を
参照しながら説明する。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described below with reference to the operation waveforms of the respective parts of FIG.

【0032】図2において(a)は制御手段17の第1
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)は第2の整流ダイオード14を流れる電流波
形IS2を示しており、(h)は第2の整流ダイオード1
4に印加される電圧波形VS2を示している。
In FIG. 2, (a) is the first of the control means 17.
Drive pulse waveform V G1 of the switching element 31 of FIG. 1 , (b) shows the drive pulse waveform V G2 of the second switching element 41 of the control means 17, and (c) shows the primary winding of the transformer 6. shows a current waveform I P line 6a,
(D) shows the voltage waveform V D applied to the first switching means 3, and (e) shows the first rectifying diode 8
Shows a current waveform I S1 flowing through the first rectifying diode 8, (f) shows a voltage waveform V S1 applied to the first rectifying diode 8, and (g) shows a current waveform I S2 flowing through the second rectifying diode 14. (H) shows the second rectifier diode 1
4 shows a voltage waveform V S2 applied to No. 4.

【0033】動作状態の時間的変化を示すためt0〜t4
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
C2−VC3が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。同時にトランス6の第2の2
次巻線6cに(VIN−VC1)×mが発生し第2の整流ダ
イオード14をターンオフする。トランス6の1次巻線
6aの電流iPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻
線6bを流れる電流の1次側換算電流の和となるために
直線状に増加し、トランス6およびインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。
T is used to indicate the change over time in the operating state.0~ TFour
Is shown in the figure. Time t1To turn on the control means 17
Signal causes the first switching element 31 to turn on and
When the switching element 41 of No. 2 is turned off, the transformer 6
The voltage V is applied to the primary winding 6a.IN-V C1Is applied. At this time
The first secondary winding 6b of the lance 6 has a voltage (VIN-VC1) ×
n is generated to turn off the first rectifying diode 8.
The voltage (VIN-VC1) × n +
VC2-VC3Is applied and flows through the inductance element 9.
The current increases linearly. At the same time the second 2 of the transformer 6
On the next winding 6c (VIN-VC1) × m occurs and the second rectifier
Turn off Iodo 14. Primary winding of transformer 6
6a current iPIs the exciting current of the transformer 6 and the first secondary winding
To be the sum of the primary side converted currents of the current flowing through the line 6b
Increasing linearly, transformer 6 and inductance element
Excitation energy is stored in 9.

【0034】時刻t2で制御手段17のオフ信号で第1
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。同時にトランス6の第2の2次
巻線6cに電圧VC1×mが発生し、第2の整流ダイオー
ド14を順バイアスし、オンとする。1次巻線6aの電
流はトランス6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの
電流減少と第2の2次巻線6cの電流増加に伴い、正の
値から次第に減少し負の電流となる。第1の整流ダイオ
ード10はオンであるために、インダクタンス素子9に
は逆向きに第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3
印加される。第2のスイッチング素子41に負電流が流
れているときに制御手段17のオフ信号により第2のス
イッチング素子41がターンオフすると、トランス6の
漏れインダクタンスの働きで、負の電流は連続となるた
めに、第1のダイオード32をオンとする。同時に制御
手段17のオン信号により第1のスイッチング素子31
がオンとなるが第1のスイッチング手段3を流れる電流
が第1のスイッチング素子31を流れても第1のダイオ
ード32を流れても動作に変化は生じない。第1のスイ
ッチング素子31がオンし同時に第2のスイッチング素
子41がオフすると、トランス6の1次巻線6aに電圧
IN−VC1が印加される。トランス6の第1の2次巻線
6bには、第1の整流ダイオード8をオンとする電流が
流れているが、急激に減少してゼロとなり、第1の整流
ダイオード8はオフし、同様に第2の整流ダイオード1
4もオフする。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線
6bの電流増加および第2の2次巻線6cの電流減少に
伴い増加する。第1の整流ダイオード8がオフすると、
インダクタンス素子9に、電圧(VIN−VC1)×n+V
C2−VC3が印加され、トランス6とインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。この動作を繰り返
す。
At time t 2 , the first off signal is output from the control means 17.
When the switching element 31 of the first switching element 31 is turned off, the current flowing through the first switching element 31 becomes the second diode 42.
Turn on. At the same time, the second switching element 41 is turned on by the ON signal of the control means 17, but there is no change in the operation regardless of whether the on-current flows through the second diode 42 or the second switching element 41. When the second diode 42 or the second switching element 41 is turned on, the DC voltage V C1 held by the first capacitor 5 is applied to the primary winding 6a of the transformer 6, and at the same time, the first voltage of the transformer 6 is reduced. A voltage V C1 × n is generated in the next winding 6b, and the first rectifying diode 8 is forward biased and turned on. The current I S1 of the first rectifying diode 8 increases from zero due to the influence of the leakage inductance of the transformer, and the current of the first secondary winding 6b gradually decreases. At the same time, a voltage V C1 × m is generated in the second secondary winding 6c of the transformer 6, and the second rectifier diode 14 is forward biased and turned on. The current in the primary winding 6a gradually decreases from a positive value to a negative value as the exciting current of the transformer 6 decreases, the current in the first secondary winding 6b decreases, and the current in the second secondary winding 6c increases. It becomes an electric current. Since the first rectifying diode 10 is on, the voltage V C3 across the first smoothing capacitor 10 is applied to the inductance element 9 in the opposite direction. When the second switching element 41 is turned off by the OFF signal of the control means 17 when a negative current is flowing in the second switching element 41, the negative current becomes continuous due to the action of the leakage inductance of the transformer 6. , The first diode 32 is turned on. At the same time, the first switching element 31 is turned on by the ON signal of the control means 17.
However, the operation does not change regardless of whether the current flowing through the first switching means 3 flows through the first switching element 31 or the first diode 32. When the first switching element 31 is turned on and the second switching element 41 is turned off at the same time, the voltage V IN -V C1 is applied to the primary winding 6a of the transformer 6. A current for turning on the first rectifying diode 8 is flowing through the first secondary winding 6b of the transformer 6, but the current suddenly decreases to zero and the first rectifying diode 8 is turned off. Second rectifier diode 1
4 is also turned off. The current in the primary winding 6a increases as the current in the first secondary winding 6b increases and the current in the second secondary winding 6c decreases. When the first rectifying diode 8 is turned off,
The voltage (V IN −V C1 ) × n + V is applied to the inductance element 9.
C2- V C3 is applied, and exciting energy is accumulated in the transformer 6 and the inductance element 9. This operation is repeated.

【0035】第1のスイッチング手段3のオン期間をT
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VC3}×TON=VC3×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2および電圧VC1と電圧VO2
の関係は VC1×n=VC2C1×m=VO2 となり、また電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VINC2=δ×VIN×n であるから、電圧VC3およびVO2は VC3=δ×VIN×n VO2=δ×VIN×m となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の平滑コンデ
ンサ10の両端電圧VC3および第2の出力端子の端子電
圧VO2が制御できる。t3〜t4(t0〜t1)を考慮する
と、電圧VC3およびVO2が低くなるが、その分δを大き
くすることで所定の電圧を得ることができる。
The ON period of the first switching means 3 is set to T
When the ON and OFF periods are T OFF , (V IN −V C1 ) × T ON = V C1 × T OFF is established depending on the reset condition of the transformer 6, and from the reset condition of the inductance element 9,
Since the period of t 3 to t 4 (t 0 to t 1 ) is short, it is ignored. {(V IN −V C1 ) × n + V C2 −V C3 } × T ON = V C3 × T
It turns off . Voltage V C1 and voltage V C2 and voltage V C1 and voltage V O2
The relationship is V C1 × n = V C2 V C1 × m = V O2 , and when the voltage V C1 and the voltage V C2 are calculated, V C1 = δ × V IN V C2 = δ × V IN × n The voltages V C3 and V O2 are V C3 = δ × V IN × n V O2 = δ × V IN × m, and the first smoothing capacitor 10 depends on the on / off ratio of the first switching element 31 and the second switching element 41. The voltage V C3 across the terminal and the terminal voltage V O2 of the second output terminal can be controlled. Considering t 3 to t 4 (t 0 to t 1 ), the voltages V C3 and V O2 become low, but a predetermined voltage can be obtained by increasing δ accordingly.

【0036】この構成においても第1の従来例における
スパイク状の短絡電流およびスパイク電圧の発生を防ぎ
効率の改善、ノイズの発生を抑える特徴は失われない。
よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけるス
パイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサの充
電もなくり、レギュレーション特性が改善される。図3
の(a)は第1の出力端子12a−12bの端子電流I
O1の変化に伴う第2の出力端子の端子電圧VO2の変化に
ついて、第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
場合と本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置の場合とを比較しており、(b)は第2の出力端子
16a−16bの端子電流IO2の変化に伴う第2の出力
端子の端子電圧VO2の変化について、第2の従来例にお
けるスイッチング電源装置の場合と本発明の第1の実施
例におけるスイッチング電源装置の場合とを比較してい
るが、本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置は、第2の従来例におけるスイッチング電源装置に
比べて(a),(b)いずれの場合も出力軽負荷時のレ
ギュレーション特性が改善されている。また、トランス
には第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フ
ライバック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、
第1の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は
蓄積しないために、トランスのストレスが減少しトラン
スの小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様に
おいて、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供
給する回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出
力から供給する回路を用いるように使い分けることによ
って全体の効率を向上することができる。
Also in this configuration, the characteristics of the first conventional example that prevent the generation of spike-like short-circuit current and spike voltage, improve the efficiency, and suppress the generation of noise are not lost.
Therefore, in the multi-output specification, the secondary side smoothing capacitor is not charged at the peak value of the spike voltage at the time of light output load, and the regulation characteristic is improved. FIG.
(A) is the terminal current I of the first output terminals 12a-12b.
Regarding the change of the terminal voltage V O2 of the second output terminal due to the change of O1, a comparison is made between the case of the switching power supply device in the second conventional example and the case of the switching power supply device in the first embodiment of the present invention. (B) shows the change of the terminal voltage V O2 of the second output terminal due to the change of the terminal current I O2 of the second output terminals 16a-16b, as compared with the case of the switching power supply device in the second conventional example. Compared with the case of the switching power supply device in the first embodiment of the invention, the switching power supply device in the first embodiment of the present invention is compared with the switching power supply device in the second conventional example (a). In both cases (b) and (b), the regulation characteristics at light output load are improved. Also, energy corresponding to the output (flyback output) obtained from both ends of the second smoothing capacitor is accumulated in the transformer,
Since the output (forward output) from the first smoothing capacitor is not accumulated, the stress of the transformer is reduced, and the size and loss of the transformer can be reduced. Therefore, in the multi-output specification, the circuit supplied from the flyback output is used for the high voltage small current output, and the circuit supplied from the forward output is used for the low voltage large current output. be able to.

【0037】尚、第1のスイッチング手段3のターンオ
ン直前の第1および第2のスイッチング手段3と4の寄
生容量とトランス6の分布容量の放電はトランス6の漏
れインダクタンスによるとしたが、トランス6の1次巻
線6aまたは第1の2次巻線6bに直列にインダクタン
ス素子を直列に接続し、放電エネルギーを大きくするこ
ともできるのは言うまでもない。またトランス6のイン
ダクタンス値を小さくして、トランス6を逆励磁させる
ことにより第1および第2のスイッチング手段3と4の
寄生容量とトランス6の分布容量の放電の補助をさせる
こともできる。またスイッチング手段に印加される電圧
は入力電圧VINで、トランス6の直流励磁分は、第2の
出力端子からの出力のみによるもので直流励磁分は第2
の従来例に示したものより小さくなり、高効率、低ノイ
ズで、高周波化が可能なスイッチング電源装置を実現で
きる。また本方式では第1の整流ダイオードと第2の2
次巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線
のリーケージインダクタンスまたは第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することで、レギュレ
ーション特性を改善することができる。また、第1のコ
ンデンサまたは第2のコンデンサ、トランスのリーケー
ジインダクタンス、第2の平滑コンデンサのキャパシタ
ンス、インダクタンスを調整することで整流ダイオード
の電流を正弦波状とし、零電流ターンオフさせた時と全
く同様な効果が得られる。
The discharge of the parasitic capacitance of the first and second switching means 3 and 4 and the distributed capacitance of the transformer 6 just before the turn-on of the first switching means 3 is caused by the leakage inductance of the transformer 6. It goes without saying that the discharge energy can be increased by connecting an inductance element in series to the primary winding 6a or the first secondary winding 6b. Further, by reducing the inductance value of the transformer 6 and reversely exciting the transformer 6, it is possible to assist the discharge of the parasitic capacitance of the first and second switching means 3 and 4 and the distributed capacitance of the transformer 6. Further, the voltage applied to the switching means is the input voltage V IN , the DC excitation component of the transformer 6 is due only to the output from the second output terminal, and the DC excitation component is the second component.
It is possible to realize a switching power supply device that is smaller than that of the conventional example, has high efficiency, low noise, and can be operated at a high frequency. In this method, the first rectifier diode and the second rectifier diode
The regulation characteristic can be improved by adjusting the leakage inductance of each winding or the second capacitor or the second smoothing capacitor so that the waveforms of the currents flowing through the subsequent windings are almost similar. In addition, the current of the rectifying diode is made sinusoidal by adjusting the first capacitor or the second capacitor, the leakage inductance of the transformer, the capacitance of the second smoothing capacitor, and the inductance, and it is exactly the same as when turning off the zero current. The effect is obtained.

【0038】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の
第2の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示
すものである。図4において図1と同じものは同一の符
号を記し説明は省略する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows the configuration of a switching power supply device according to the second embodiment of the present invention. 4, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0039】図4において、1は入力直流電源である。
2a−2bは入力端子であり、入力直流電源1が接続さ
れる。31は第1のスイッチング素子であり、41は第
2のスイッチング素子であり、入力端子2a−2bに直
列に接続される。32は第1のダイオードであり、第1
のスイッチング素子31と前記第1のダイオード32で
第1のスイッチング手段3を構成する。42は第2のダ
イオードであり、第2のスイッチング素子41と第2の
ダイオード42で第2のスイッチング手段4を構成す
る。5は第1のコンデンサである。6はトランスであり
1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻線6
cを有し、前記1次巻線6aと前記第1の2次巻線6b
の巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次巻線
6cの巻数比を1:mとして、前記トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサである。8
は第1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6
の第1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを前記第
2のコンデンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線
6bの他端に接続される。9はインダクタンス素子であ
り、10は第1の平滑コンデンサである。インダクタン
ス素子9と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、
第1の整流ダイオード8の両端に接続される。11は三
端子レギュレータで、出力切り替えスイッチ手段13が
オンする時に生じる第1の平滑コンデンサ10の電圧降
下の影響を排除すべく設けられており、第1の平滑コン
デンサ10の両端は前記三端子レギュレータ11を介し
て第1の出力端子12a−12bに接続される。
In FIG. 4, reference numeral 1 is an input DC power supply.
2a-2b are input terminals, to which the input DC power supply 1 is connected. Reference numeral 31 is a first switching element and 41 is a second switching element, which are connected in series to the input terminals 2a-2b. 32 is a first diode,
The switching element 31 and the first diode 32 constitute the first switching means 3. 42 is a second diode, and the second switching element 41 and the second diode 42 constitute the second switching means 4. Reference numeral 5 is a first capacitor. 6 is a transformer, which is a primary winding 6a, a first secondary winding 6b, and a second secondary winding 6
c, the primary winding 6a and the first secondary winding 6b
Of the primary winding 6a and the second secondary winding 6c is 1: m, the primary winding 6a of the transformer is switched to the second switching via the capacitor 5. Means 4
Connected to both ends of. 7 is a second capacitor. 8
Is the first rectifier diode, the anode of which is the transformer 6
Is connected to one end of the first secondary winding 6b, and the cathode is connected to the other end of the first secondary winding 6b of the transformer 6 via the second capacitor 7. Reference numeral 9 is an inductance element, and 10 is a first smoothing capacitor. The inductance element 9 and the first smoothing capacitor 10 are connected in series,
It is connected to both ends of the first rectifying diode 8. A three-terminal regulator 11 is provided to eliminate the influence of the voltage drop of the first smoothing capacitor 10 that occurs when the output changeover switch unit 13 is turned on. Both ends of the first smoothing capacitor 10 are the three-terminal regulator. 11 is connected to the first output terminals 12a-12b.

【0040】第2の2次巻線6cは第2の整流ダイオー
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。出力切り替えスイッチ手
段13は外部信号によりオンオフされ、オンの時は第2
の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し、オフの
時は第2の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し
ない。
The second secondary winding 6c is connected to the series circuit of the second rectifying diode 14 and the second smoothing capacitor 15, and both ends of the second smoothing capacitor 15 are connected to the second output terminals 16a-16b. Connected. The output changeover switch means 13 is turned on / off by an external signal, and when it is on, the second
The output voltage is supplied to the output terminals 16a-16b of the above, and when it is off, the output voltage is not supplied to the second output terminals 16a-16b.

【0041】19は抵抗器であり、一端を出力端子16
aに接続し他端を抵抗器20に接続している。20は抵
抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵抗器2
1に接続している。21は抵抗器であり、一端を抵抗器
20に接続し他端を出力端子16bに接続している。1
8はスイッチ手段であり、外部信号によりオンオフさ
れ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の平滑コンデ
ンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19と抵抗器2
0の接続点に接続している。22は基準電圧であり、正
側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出
力端子16bに接続している。23は誤差増幅器であ
り、非反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反
転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続
し、出力端子をパルス幅制御回路24の入力に接続して
いる。出力端子12bと出力端子16bはアースに接続
されている。出力切り替えスイッチ手段13がオンの時
は、スイッチ手段18はオフしていて第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧を抵抗器19と抵抗器20と抵抗器
21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧と基準
電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が零とな
るように第1のスイッチング素子31のオンオフ制御が
パルス幅制御回路24により行われ、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分圧比で決
まる設定値に安定化される。出力切り替えスイッチ手段
13がオフの時は、スイッチ手段18はオンしていて第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3を抵抗器20と
抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧
と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が
零となるように第1のスイッチング素子31のオンオフ
制御がパルス幅制御回路24により行われ、第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧VC3は基準電圧22に対する
分圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器19と抵
抗器20と抵抗器21と基準電圧22と誤差増幅器23
とパルス幅制御回路24とスイッチ手段18とで制御手
段17を構成する。
Reference numeral 19 is a resistor, one end of which is an output terminal 16
It is connected to a and the other end is connected to the resistor 20. 20 is a resistor, one end of which is connected to the resistor 19 and the other end of which is the resistor 2
Connected to 1. Reference numeral 21 denotes a resistor, one end of which is connected to the resistor 20 and the other end of which is connected to the output terminal 16b. 1
Reference numeral 8 denotes a switch means, which is turned on / off by an external signal, has one end connected to the connection point of the first rectifying diode 8 and the first smoothing capacitor 10 and the other end of the resistor 19 and the resistor 2.
It is connected to the connection point of 0. Reference numeral 22 is a reference voltage, the positive side of which is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier 23 and the negative side of which is connected to the output terminal 16b. An error amplifier 23 has a non-inverting input terminal connected to the positive side of the reference voltage 22, an inverting input terminal connected to a connection point between the resistor 20 and the resistor 21, and an output terminal input to the pulse width control circuit 24. Connected to. The output terminal 12b and the output terminal 16b are connected to the ground. When the output changeover switch means 13 is on, the switch means 18 is off and the voltage across the second smoothing capacitor 15 is divided by the resistor 19, the resistor 20 and the resistor 21, and the voltage is applied across the resistor 21. The generated voltage and the reference voltage 22 are compared by the error amplifier 23, and the ON / OFF control of the first switching element 31 is performed by the pulse width control circuit 24 so that the error becomes zero, and both ends of the second smoothing capacitor 15 are controlled. The voltage is stabilized at a set value determined by the voltage division ratio with respect to the reference voltage 22. When the output changeover switch means 13 is off, the switch means 18 is on and the voltage V C3 across the first smoothing capacitor 10 is divided by the resistors 20 and 21 to be generated across the resistor 21. The voltage and the reference voltage 22 are compared by the error amplifier 23, and the ON / OFF control of the first switching element 31 is performed by the pulse width control circuit 24 so that the error becomes zero, and the voltage V across the first smoothing capacitor 10 is increased. C3 is stabilized at a set value determined by the voltage division ratio with respect to the reference voltage 22. Resistor 19, resistor 20, resistor 21, reference voltage 22, error amplifier 23
The pulse width control circuit 24 and the switch means 18 constitute the control means 17.

【0042】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を説明する。
The operation of the switching power supply device configured as described above will be described below.

【0043】本発明のスイッチング電源装置について、
出力切り替えスイッチ13がオンの時は第1の実施例と
等しくなり、出力切り替えスイッチ13がオフの時は等
価的に第1の従来例と等しくなる。
Regarding the switching power supply device of the present invention,
When the output changeover switch 13 is on, it is equal to that of the first embodiment, and when the output changeover switch 13 is off, it is equivalent to that of the first conventional example.

【0044】次に、出力切り替えスイッチ手段13の状
態がオフからオンに遷移する時の動作について図5を参
照しながら説明する。
Next, the operation when the state of the output changeover switch means 13 changes from OFF to ON will be described with reference to FIG.

【0045】図5は図4の出力切り替えスイッチ手段1
3の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形を
示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13の
状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態を
示しており、(c)は第2の出力端子16a−16bの
電圧波形VO2を示しており、(d)は第2のコンデンサ
の両端電圧波形VC2を示しており、(e)は第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、
(f)は第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1
を示している。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。
FIG. 5 shows the output changeover switch means 1 of FIG.
3 shows operation waveforms of respective parts when the state of 3 changes from off to on, (a) shows the state of the output changeover switch means 13, and (b) shows the state of the switch means 18. (C) shows the voltage waveform V O2 of the second output terminals 16a-16b, (d) shows the voltage waveform V C2 across the second capacitor, and (e) shows the first smoothing capacitor. 10 shows a voltage waveform V C3 at both ends of 10,
(F) is the voltage waveform V O1 of the first output terminals 12a-12b
Is shown. T 1 to t 5 to show the change over time in the operating state
Is shown in the figure.

【0046】時刻t1で出力切り替えスイッチ手段13
がオフからオンに遷移し、第1のスイッチング素子31
がターンオフ、第2のスイッチング素子41がターンオ
ンすると、第2の平滑コンデンサ15への充電が開始さ
れるが、第2の平滑コンデンサ15には電荷が零の状態
から、第1のコンデンサ5の電圧によりトランスの1次
巻線6aと第2の2次巻線6cを介して充電される。同
様に第1の2次巻線6bにも電圧が発生しないため、第
2のコンデンサ7も充電されず、インダクタンス素子9
の電流により放電されるために、その印加電圧VC2は次
第に減少する。
At time t 1 , the output changeover switch means 13
Changes from off to on, and the first switching element 31
Is turned off and the second switching element 41 is turned on, the charging of the second smoothing capacitor 15 is started. However, since the second smoothing capacitor 15 has no electric charge, the voltage of the first capacitor 5 changes. Is charged via the primary winding 6a and the second secondary winding 6c of the transformer. Similarly, since no voltage is generated in the first secondary winding 6b, the second capacitor 7 is not charged and the inductance element 9
The applied voltage V C2 gradually decreases because it is discharged by the current.

【0047】時刻t2で第2の平滑コンデンサ15の電
圧が上昇し、第2のコンデンサ7の電圧が減少し、その
値が等しくなると第2のコンデンサ7の充電が開始され
るために第2のコンデンサ7の電圧は上昇しはじめ、次
第に定常に至る。
At time t 2 , the voltage of the second smoothing capacitor 15 rises, the voltage of the second capacitor 7 decreases, and when the values become equal, the charging of the second capacitor 7 is started, so that the second capacitor 7 is charged. The voltage of the capacitor 7 starts to rise and gradually reaches a steady state.

【0048】時刻t3でスイッチ手段18をオフして第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制御から
第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2の電圧制
御に切り替えると、第2の出力端子16a−16bの出
力電圧VO2の安定化が開始される。
At time t 3 , the switch means 18 is turned off to switch from the voltage control of the voltage V C3 across the first smoothing capacitor 10 to the voltage control of the output voltage V O2 of the second output terminals 16a-16b. The stabilization of the output voltage V O2 of the second output terminals 16a-16b is started.

【0049】インダクタンス素子9に印加される電圧
は、第2のコンデンサ7の充電が開始される前は安定状
態よりも大きくなる。通常の制御では保護回路の動作よ
り、第2の平滑コンデンサ15の充電電流が制限される
ようにデューティ比を変化させるために、インダクタン
ス素子9の電流の変動は小さい。従って第1の平滑コン
デンサ10の電圧変動は小さい。
The voltage applied to the inductance element 9 becomes larger than that in the stable state before the charging of the second capacitor 7 is started. In the normal control, the duty ratio is changed by the operation of the protection circuit so that the charging current of the second smoothing capacitor 15 is limited, so that the fluctuation of the current of the inductance element 9 is small. Therefore, the voltage fluctuation of the first smoothing capacitor 10 is small.

【0050】このことから本発明のスイッチング電源装
置は、従来のスイッチング電源装置に比べて第1の平滑
コンデンサ10への充電が連続して行なわれるので、第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧の変動が少ない。従
って三端子レギュレータ11の入力電圧を小さく設定で
きるため、三端子レギュレータ11の損失を小さくでき
る。
Therefore, in the switching power supply device of the present invention, the first smoothing capacitor 10 is continuously charged as compared with the conventional switching power supply device, so that the voltage across the first smoothing capacitor 10 fluctuates. Less is. Therefore, the input voltage of the three-terminal regulator 11 can be set small, and the loss of the three-terminal regulator 11 can be small.

【0051】なお、本実施例では2出力の場合のみを示
したが、2出力以上の場合も同様であることは言うまで
もない。
In this embodiment, only the case of two outputs is shown, but it goes without saying that the same applies to the case of two outputs or more.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように第1の本発明では、トラン
スの漏れインダクタンスに起因する第1のスイッチング
素子および第2のスイッチング素子のターンオフ時のス
パイク電圧が第1のダイオードおよび第2のダイオード
がターンオンする事により効果的に第1のコンデンサお
よび入力直流電源に吸収され、スパイク電圧の発生がな
い。よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけ
るスパイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサ
の充電もなくなるため、レギュレーション特性及び効率
の改善、ノイズの発生を抑えることが可能である。さら
に、トランスには第2の平滑コンデンサの両端から得ら
れる出力(フライバック出力)に対応したエネルギーが
蓄積するが、第1の平滑コンデンサからの出力(フォワ
ード出力)は蓄積しないために、トランスのストレスが
減少しトランスの小型化と低損失化ができる。従って、
多出力仕様において、高電圧小電流出力にはフライバッ
ク出力から供給する回路用い、低電圧大電流出力にはフ
ォワード出力から供給する回路を用いるように使い分け
ることによって全体の効率を向上することができる。
As described above, in the first aspect of the present invention, the spike voltage at the turn-off of the first switching element and the second switching element due to the leakage inductance of the transformer has a spike voltage of the first diode and the second diode. Is turned on, it is effectively absorbed by the first capacitor and the input DC power supply, and no spike voltage is generated. Therefore, in the multi-output specification, charging of the smoothing capacitor on the secondary side at the peak value of the spike voltage at the time of light output load is also eliminated, so that it is possible to improve regulation characteristics and efficiency and suppress noise generation. Furthermore, the energy corresponding to the output (flyback output) obtained from both ends of the second smoothing capacitor is accumulated in the transformer, but the output (forward output) from the first smoothing capacitor is not accumulated. The stress is reduced and the transformer can be downsized and the loss can be reduced. Therefore,
In multi-output specifications, the efficiency can be improved by using the circuit that supplies from the flyback output for the high voltage and small current output and the circuit that supplies from the forward output for the low voltage and large current output. .

【0053】また、第2の本発明では、出力切り替えス
イッチ手段がオフからオンに遷移して、第1のスイッチ
ング手段がターンオフすると、従来のスイッチング電源
装置と同じ理由で第1の2次巻線の出力電圧は小さくな
り、第2のコンデンサへの充電が遮断され、第2のコン
デンサの両端電圧VC2は降下し始める。第1のコンデン
サの電圧は、第2のスイッチング手段がオンしている時
に第2の平滑コンデンサの充電のために一旦減少し、ト
ランスの第1の2次巻線に発生する電圧は増加する。第
2のコンデンサは、インダクタンス素子により放電さ
れ、第1の2次巻線からの充電はないので次第に減少す
るが、トランスの第1の2次巻線に発生する電圧の増加
分が大きいために、第1のスイッチング手段がオンの時
にインダクタンス素子に印加される電圧は、常に定常状
態よりも大きくなる。制御手段により第1のスイッチン
グ手段と第2のスイッチング手段のオンオフ比が変化し
ても、インダクタンス素子に印加される電圧は零になら
ないので、インダクタンス素子の電流の減少は小さくな
り、その結果、第1の平滑コンデンサの電圧変動は従来
のスイッチング電源装置の場合に比べて少なくなり、第
1の平滑コンデンサの両端電圧は小さく設定できるため
に三端子レギュレータの損失を小さくできる。
Further, in the second aspect of the present invention, when the output changeover switch means makes a transition from off to on and the first switching means turns off, the first secondary winding for the same reason as the conventional switching power supply device. Output voltage decreases, charging of the second capacitor is interrupted, and the voltage V C2 across the second capacitor begins to drop. The voltage of the first capacitor temporarily decreases due to the charging of the second smoothing capacitor when the second switching means is on, and the voltage generated in the first secondary winding of the transformer increases. The second capacitor is discharged by the inductance element and gradually decreases because there is no charge from the first secondary winding, but the increase in the voltage generated in the first secondary winding of the transformer is large. The voltage applied to the inductance element when the first switching means is on is always higher than in the steady state. Even if the control means changes the on / off ratio of the first switching means and the second switching means, the voltage applied to the inductance element does not become zero, so that the decrease in the current of the inductance element is small, and as a result, The voltage fluctuation of the first smoothing capacitor is smaller than that of the conventional switching power supply device, and the voltage across the first smoothing capacitor can be set small, so that the loss of the three-terminal regulator can be small.

【0054】また、第1の整流ダイオードと第2の2次
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
Further, the leakage inductance of each winding or the second capacitor or the second smoothing capacitor is adjusted so that the current waveforms flowing through the first rectifying diode and the second secondary winding are substantially similar. The regulation characteristics can be improved by.

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

【図1】本発明の第1の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における動作説明図FIG. 2 is an operation explanatory diagram in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例における動作説明図FIG. 3 is an operation explanatory diagram in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例における動作説明図FIG. 5 is an operation explanatory diagram in the second embodiment of the present invention.

【図6】第1の従来例におけるスイッチング電源装置を
示す回路構成図
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device in a first conventional example.

【図7】第1の従来例におけるスイッチング電源装置の
動作説明図
FIG. 7 is an operation explanatory view of the switching power supply device in the first conventional example.

【図8】第2の従来例におけるスイッチング電源装置を
示す回路構成図
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device in a second conventional example.

【図9】第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
動作説明図
FIG. 9 is an operation explanatory diagram of a switching power supply device in a second conventional example.

【図10】第2の従来例におけるスイッチング電源装置
の動作説明図
FIG. 10 is an operation explanatory view of the switching power supply device in the second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力直流電源 2a−2b 入力端子 3 第1のスイッチング手段 31 第1のスイッチング素子 32 第1のダイオード 4 第2のスイッチング手段 41 第2のスイッチング素子 42 第2のダイオード 5 第1のコンデンサ 6 トランス 7 第2のコンデンサ 8 第1の整流ダイオード 9 インダクタンス素子 10 第1の平滑コンデンサ 11 三端子レギュレータ 12a−12b 第1の出力端子 13 出力切り替えスイッチ手段 14 第2の整流ダイオード 15 第2の平滑コンデンサ 16a−16b 第2の出力端子 17 制御手段 18 スイッチ手段 19 抵抗器 20 抵抗器 21 抵抗器 22 基準電圧 23 誤差増幅器 24 パルス幅制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input DC power supply 2a-2b Input terminal 3 1st switching means 31 1st switching element 32 1st diode 4 2nd switching means 41 2nd switching element 42 2nd diode 5 1st capacitor 6 Transformer 7 Second Capacitor 8 First Rectifier Diode 9 Inductance Element 10 First Smoothing Capacitor 11 Three-Terminal Regulator 12a-12b First Output Terminal 13 Output Changeover Switch Means 14 Second Rectifier Diode 15 Second Smoothing Capacitor 16a -16b Second output terminal 17 Control means 18 Switch means 19 Resistor 20 Resistor 21 Resistor 22 Reference voltage 23 Error amplifier 24 Pulse width control circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともオンオフを繰り返す第1のスイ
ッチング手段と、前記第1のスイッチング手段と交互に
オンオフを繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路
を入力直流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段
に並列に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトラ
ンスの1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続
し、前記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサ
と第1の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1
の整流ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1
の平滑コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの
第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コ
ンデンサの直列回路を接続し、少なくとも前記第1およ
び第2の平滑コンデンサの両端の電圧を出力に供給する
スイッチング電源装置。
1. A series circuit of at least a first switching means for repeating ON / OFF and a second switching means for repeating ON / OFF alternately with the first switching means, is connected to an input DC power supply, and the second switching means is connected. In parallel with a primary winding of a transformer having a primary winding and two or more secondary windings, and a series circuit of a first capacitor are connected, and a first secondary winding of the transformer is connected to the first winding. The series circuit of the second capacitor and the first rectifying diode is connected to
The rectifying diode of the
Connecting a series circuit of a smoothing capacitor, a series circuit of a second rectifying diode and a second smoothing capacitor to the second secondary winding of the transformer, and connecting at least the first and second smoothing capacitors A switching power supply that supplies the voltage at both ends to the output.
【請求項2】少なくともオンオフを繰り返す第1のスイ
ッチング手段と、前記第1のスイッチング手段と交互に
オンオフを繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路
を入力直流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段
に並列に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトラ
ンスの1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続
し、前記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサ
と第1の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1
の整流ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1
の平滑コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの
第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コ
ンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの第2の2
次巻線と前記第2の整流ダイオードとの間にスイッチ手
段を設け、少なくとも前記第1および第2の平滑コンデ
ンサの両端の電圧を出力に供給するスイッチング電源装
置。
2. A series circuit of at least a first switching means for repeating on / off and a second switching means for repeating on / off alternately with the first switching means is connected to an input DC power source, and the second switching means is connected. In parallel with a primary winding of a transformer having a primary winding and two or more secondary windings, and a series circuit of a first capacitor are connected, and a first secondary winding of the transformer is connected to the first winding. The series circuit of the second capacitor and the first rectifying diode is connected to
The rectifying diode of the
Connecting a series circuit of a smoothing capacitor, a series circuit of a second rectifying diode and a second smoothing capacitor to a second secondary winding of the transformer, and connecting a second circuit of the transformer.
A switching power supply device, wherein switching means is provided between the secondary winding and the second rectifying diode, and supplies at least the voltage across the first and second smoothing capacitors to the output.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT511846B1 (en) * 2011-11-15 2013-03-15 Fachhochschule Technikum Wien COMBINED LOCKING FLOW CONVERTER WITH ONLY ONE DIODE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT511846B1 (en) * 2011-11-15 2013-03-15 Fachhochschule Technikum Wien COMBINED LOCKING FLOW CONVERTER WITH ONLY ONE DIODE
AT511846A4 (en) * 2011-11-15 2013-03-15 Fachhochschule Technikum Wien COMBINED LOCKING FLOW CONVERTER WITH ONLY ONE DIODE

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