JPH10178775A - Switching power supply - Google Patents
Switching power supplyInfo
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- JPH10178775A JPH10178775A JP8353458A JP35345896A JPH10178775A JP H10178775 A JPH10178775 A JP H10178775A JP 8353458 A JP8353458 A JP 8353458A JP 35345896 A JP35345896 A JP 35345896A JP H10178775 A JPH10178775 A JP H10178775A
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Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【本発明の属する分野】本発明は、スイッチング電源の
力率改善回路の高効率化に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improving the efficiency of a power factor improving circuit for a switching power supply.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は従来の力率改善回路付きスイッチ
ング電源の一実施例である。図において、1は商用交流
電源、2、3,4,5は整流用ダイオード、6は力率改
善回路、例えば、アクティブフィルタ、7は第1のトラ
ンス、8は第1のトランスの1次 (2) 巻き線、9は第1のトランスの2次巻き線、10は第1
のスイッチ素子、11は整流ダイオード、12はフライ
ホイールダイオード、13はチョークコイル、14は平
滑コンデンサ、15は負荷、16は出力電圧検出用誤差
増幅器、17は基準電圧、18は発振器、19は駆動回
路である。この回路は、既知の回路なので、詳しい動作
説明は省略する。この方式は、力率を改善するために、
力率改善回路6を整流回路とDC−DCコンバータの間
に挿入したものである。力率改善回路は、それ単体でも
昇圧チョパー型のスイッチング電源と同じ構成をしてお
り、実質的にスイッチング電源を2つ直列につないだこ
とになり、力率は改善できるものの、効率の低下は免れ
ない。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an embodiment of a conventional switching power supply with a power factor improving circuit. In the figure, 1 is a commercial AC power supply, 2, 3, 4, and 5 are rectifying diodes, 6 is a power factor improving circuit, for example, an active filter, 7 is a first transformer, and 8 is a primary transformer of the first transformer. 2) winding, 9 is the secondary winding of the first transformer, 10 is the first winding
Switch element, 11 is a rectifier diode, 12 is a flywheel diode, 13 is a choke coil, 14 is a smoothing capacitor, 15 is a load, 16 is an error amplifier for detecting output voltage, 17 is a reference voltage, 18 is an oscillator, and 19 is a drive. Circuit. Since this circuit is a known circuit, a detailed description of the operation is omitted. This method, to improve the power factor,
The power factor improving circuit 6 is inserted between a rectifier circuit and a DC-DC converter. The power factor improvement circuit has the same configuration as a boost chopper type switching power supply by itself, and in effect, two switching power supplies are connected in series. Although the power factor can be improved, the efficiency is reduced. I can't escape.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するために力率改善付きスイッチング電源の高効率
化を目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the efficiency of a switching power supply with a power factor improvement in order to solve the above problems.
【0004】[0004]
【本発明の実施形態】図1に本発明の一実施例を示す。
従来の回路と同じところは同じ番号で示してある。21
は第2のトランス、22は第1のトランスの1次巻き
線、23は第1のトランスの2次巻き線、24は第1の
スイッチ素子、24aは第1のスイッチ素子の寄生ダイ
オード、25は第2のスイッチ素子、25aは第2のス
イッチ素子の寄生ダイオードである。26は整流ダイオ
ード、第1のスイッチ素子24と、第2のスイッチ素子
25には、駆動回路19により同じオンオフ信号が加え
られる。また、第1のトランス7と第2のトランス21
のそれぞれの巻き線の巻き始めは、図1中でドットを打
って示してある。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The same parts as those of the conventional circuit are indicated by the same numbers. 21
Is a second winding of the first transformer, 22 is a secondary winding of the first transformer, 24 is a first switch element, 24a is a parasitic diode of the first switch element, 25 Is a second switch element, and 25a is a parasitic diode of the second switch element. 26 is a rectifier diode, and the same ON / OFF signal is applied to the first switch element 24 and the second switch element 25 by the drive circuit 19. The first transformer 7 and the second transformer 21
The start of winding of each winding is indicated by dots in FIG.
【0005】即ち、商用電源1と並列に第1のコンデン
サ20を接続し、前記第1のコンデンサ20と並列に第
1のトランス7の1次巻き線8の巻き始めを接続し、前
記第1のトランス7の1次巻き線8の巻き終わりに第2
のトランス21の1次巻き線 (3) 22の巻きはじめを接続し、前記第2のトランス21の
1次巻き線22の巻き終わりに、第1のスイッチ素子2
4を接続し、前記第1のスイッチ素子24の他端に、第
2のスイッチ素子25を接続したことからなる直列回路
が接続され、また、前記第1のスイッチ素子24と並列
に正の半周期で逆方向となるように第1のスイッチ素子
24の寄生ダイオードである第1のダイオード24aを
接続し、前記第2のスイッチ素子25と並列に負の半周
期で逆方向となるように第2のスイッチ素子25の寄生
ダイオードである第2のダイオード25aを接続し、前
記第1のトランス7の2次巻き線9の巻き始めに第3の
ダイオード11のアノードを接続する。That is, a first capacitor 20 is connected in parallel with the commercial power supply 1, and the start of the primary winding 8 of the first transformer 7 is connected in parallel with the first capacitor 20, At the end of the primary winding 8 of the transformer 7
(3) Connect the start of the winding of the primary winding 22 of the transformer 21, and at the end of the winding of the primary winding 22 of the second transformer 21,
4 is connected, and the other end of the first switch element 24 is connected to a series circuit formed by connecting a second switch element 25. In addition, a positive half is connected in parallel with the first switch element 24. A first diode 24a, which is a parasitic diode of the first switch element 24, is connected so as to be in the opposite direction with the cycle, and the first diode 24a is connected in parallel with the second switch element 25 so as to be in the reverse direction with a negative half cycle. The second diode 25a, which is a parasitic diode of the second switch element 25, is connected, and the anode of the third diode 11 is connected to the beginning of the secondary winding 9 of the first transformer 7.
【0006】又、前記第1のトランス7の2次巻き線9
の巻き終わりに第2のコンデンサ14を接続し、また、
前記第2のコンデンサ14の他端に前記第3のダイオー
ド11のカソードを接続し、前記第2のコンデンサ14
と並列に負荷15を接続し、前記第2のトランス21の
2次巻き線23の巻き終わりに第4のダイオード26の
アノードを接続し、前記第4のダイオード26を前記第
3のダイオード11のカソードに前記第4のダイオード
26のカソードを接続し、前記第2のトランス21の2
次巻き線23の巻き始めを前記前記第1のトランス7の
2次巻き線9の巻き終わりに接続する。The secondary winding 9 of the first transformer 7
At the end of the winding of the second capacitor 14,
The other end of the second capacitor 14 is connected to the cathode of the third diode 11, and the second capacitor 14
A load 15 is connected in parallel with the second diode 21. An anode of a fourth diode 26 is connected at the end of the winding of the secondary winding 23 of the second transformer 21, and the fourth diode 26 is connected to the third diode 11 The cathode of the fourth diode 26 is connected to the cathode, and the cathode of the second
The start of the next winding 23 is connected to the end of the secondary winding 9 of the first transformer 7.
【0007】次に、この回路の動作を図3を使って説明
する。図において、(a)は入力の商用電圧波形、
(b)は第1のスイッチ素子24と第2のスイッチ素子
25の駆動信号、(c)は第1のトランス7の1次巻き
線8と第2のトランス21の1次巻き線22の電流波形
である。まず、商用電源の正の半周期の動作について説
明する。図3中のAの期間に駆動回路19よりオンの信
号が第1のスイッチ素子24と第2のスイッチ素子25
に加えられると、それぞれのスイッチ素子がターンオン
する。すると電流は、商用電源1―第1のトランス7の
1次巻き線8―第2のトランス21の1次巻き線2 (4) 2―第1のスイッチ素子24―第2のスイッチ素子25
とその寄生ダイオード24aというルートで流れる。Next, the operation of this circuit will be described with reference to FIG. In the figure, (a) is the input commercial voltage waveform,
(B) is a drive signal of the first switch element 24 and the second switch element 25, and (c) is a current of the primary winding 8 of the first transformer 7 and the primary winding 22 of the second transformer 21. It is a waveform. First, the operation of the commercial power supply in the positive half cycle will be described. During the period A in FIG. 3, the drive circuit 19 outputs an ON signal to the first switch element 24 and the second switch element 25.
, Each switch element is turned on. Then, the current is changed from the commercial power supply 1-the primary winding 8 of the first transformer 7-the primary winding 2 of the second transformer 21 (4) 2-the first switch element 24-the second switch element 25
And the parasitic diode 24a.
【0008】この時、第1のトランス7の1次巻き線8
には、第1のトランス7の2次巻き線9との巻き数比に
よって決まる電圧nVoよりも低い電圧が印可されてい
るため、2次側にはエネルギの伝達は行われない。次
に、駆動回路19よりオフの信号が第1のスイッチ素子
24と第2のスイッチ素子25に加えられると、第1ス
イッチ素子24と第2のスイッチ素子25はそれぞれタ
ーンオフする。そして、電流は、第2のトランス21の
2次巻き線23―整流ダイオード26―負荷15のルー
トで電流が流れて、負荷に電力が供給される。At this time, the primary winding 8 of the first transformer 7
Is applied with a voltage lower than the voltage nVo determined by the ratio of the number of turns of the first transformer 7 to the secondary winding 9, so that energy is not transmitted to the secondary side. Next, when an off signal is applied from the drive circuit 19 to the first switch element 24 and the second switch element 25, the first switch element 24 and the second switch element 25 are turned off. Then, the current flows through the route of the secondary winding 23 of the second transformer 21, the rectifier diode 26, and the load 15, and power is supplied to the load.
【0009】次に、図3中Bの期間に駆動回路19より
オンの信号が第1のスイッチ素子24と第2のスイッチ
素子25に加えられると、それぞれのスイッチ素子がタ
ーンオンする。すると電流は、商用電源1―第1のトラ
ンス7の1次巻き線8―第2のトランス21の1次巻き
線22―第1のスイッチ素子24―第2のスイッチ素子
25とその寄生ダイオード24aというルートと、第1
のトランスの2次巻き線9―整流ダイオード11―負荷
15というルートで流れる。次に、駆動回路19よりオ
フの信号が第1のスイッチ素子24と第2のスイッチ素
子25に加えられると、第1スイッチ素子24と第2の
スイッチ素子25はそれぞれターンオフする。そして、
電流は、第2のトランス21の2次巻き線23―整流ダ
イオード26―負荷15のルートで電流が流れて、負荷
に電力が供給される。Next, when an ON signal is applied from the drive circuit 19 to the first switch element 24 and the second switch element 25 during the period B in FIG. 3, each switch element is turned on. Then, the current is changed from the commercial power supply 1-the primary winding 8 of the first transformer 7-the primary winding 22 of the second transformer 21-the first switch element 24-the second switch element 25 and its parasitic diode 24a. Route and the first
Flows through a route of secondary winding 9 of transformer, rectifier diode 11 and load 15. Next, when an off signal is applied from the drive circuit 19 to the first switch element 24 and the second switch element 25, the first switch element 24 and the second switch element 25 are turned off. And
The current flows through the route of the secondary winding 23 of the second transformer 21, the rectifier diode 26, and the load 15, and power is supplied to the load.
【0010】次に図3中Cの期間の動作について説明す
る。この期間の動作は、期間Aの動作と同じである。Next, the operation in the period C in FIG. 3 will be described. The operation in this period is the same as the operation in period A.
【0011】次に、図3中D、E、Fの期間の動作につ
いて説明する。これらの期間の動作は、第1のトランス
7と第2のトランス21、第1のスイッチ素子24と第
2のスイッチ素子25のそれぞれが相対的な役割を行っ
ていること以外は図3中のA 、
(5) B、Cの期間の動作と同じである。Next, the operation during periods D, E and F in FIG. 3 will be described. The operation in these periods is the same as that in FIG. 3 except that the first transformer 7 and the second transformer 21 and the first switch element 24 and the second switch element 25 each perform a relative role. A,
(5) The operation is the same as the operation in the periods B and C.
【0012】前述の動作により第1のトランス7は正の
半周期でフォワード巻き線として機能し、負の半周期で
チョークコイルとしての機能を果たす。また、第2のト
ランス21は正の半周期でチョークコイルとして機能
し、負の半周期でフォワード巻き線としての機能を果た
す。そして、入力の商用電源からスイッチング電源に供
給される電流は、図3の(c)の中で点線で示されたよ
うな入力電圧と相似な波形となり力率が改善される。ま
た、図4に示した従来の回路では、入力電流を整流する
ときに2つのダイオードを使用していたが、この方式で
は1つのダイオードしか使用しないために効率の改善を
行うことができる。By the operation described above, the first transformer 7 functions as a forward winding in a positive half cycle, and functions as a choke coil in a negative half cycle. The second transformer 21 functions as a choke coil in the positive half cycle, and functions as a forward winding in the negative half cycle. The current supplied from the input commercial power supply to the switching power supply has a waveform similar to the input voltage shown by the dotted line in FIG. 3C, and the power factor is improved. Further, in the conventional circuit shown in FIG. 4, two diodes are used when rectifying the input current. However, in this method, since only one diode is used, the efficiency can be improved.
【0013】図2は本発明の第2の実施例である。図2
の回路の回路構成と動作について説明する。図2におい
て、図1で説明したものと同じものは、同じ符号を付け
てある。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. FIG.
The circuit configuration and operation of this circuit will be described. In FIG. 2, the same components as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0014】図2において、発信器18は誤差増幅器1
6の出力を第1の入力とし、入力電流検出回路27の出
力を第2の入力として、直流出力電圧が基準電圧17よ
りも大きくなったときには、第1のスイッチ素子24と
第2のスイッチ素子25のオン時間を短くし、直流出力
電圧が基準電圧17よりも小さくなったときには第1の
スイッチ素子24と第2のスイッチ素子25のオン時間
を長くするようなパルスを発生して、直流出力電圧を安
定化するとともに、入力電流の波形が入力電圧波形に相
似になるように、スイッチ素子のオンオフ時間を制御す
る。In FIG. 2, the transmitter 18 is connected to the error amplifier 1.
6 as a first input and the output of the input current detection circuit 27 as a second input, when the DC output voltage becomes higher than the reference voltage 17, the first switch element 24 and the second switch element When the DC output voltage is lower than the reference voltage 17, a pulse is generated to extend the ON time of the first switch element 24 and the second switch element 25, and the DC output voltage is reduced. The ON / OFF time of the switch element is controlled so that the voltage is stabilized and the waveform of the input current is similar to the input voltage waveform.
【0015】図2のような構成にすることで、1次側の
整流に伴う損失を更に低減することが出来る。その結
果、従来の力率改善型スイッチング電源よりも、力率及
び効率を改善することが出来る。With the configuration as shown in FIG. 2, the loss associated with rectification on the primary side can be further reduced. As a result, the power factor and the efficiency can be improved as compared with the conventional power factor improving switching power supply.
【0016】[0016]
(6) 本発明によって、従来よりも高効率な力率改善型スイッ
チング電源が実現できる。また、部品点数の削減によっ
て、結果的に小型、低コスト化された力率改善付きスイ
ッチング電源が実現できる。(6) According to the present invention, it is possible to realize a power factor correction type switching power supply with higher efficiency than before. Further, by reducing the number of parts, a small and low-cost switching power supply with improved power factor can be realized.
【図1】本発明の力率改善型スイッチング電源の一実施
例回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a power factor improving type switching power supply according to the present invention.
【図2】本発明の力率改善型スイッチング電源の2つ目
の実施例回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of a power factor improving type switching power supply according to the present invention.
【図3】本発明のスイッチング電源の各部動作波形。FIG. 3 is an operation waveform of each part of the switching power supply of the present invention.
【図4】従来の力率改善型スイッチング電源の一実施例
回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of a conventional power factor improving switching power supply.
1 交流電源 2 整流ダイオード 3 整流ダイオード 4 整流ダイオード 5 整流ダイオード 6 力率改善回路 7 第1のトランス 8 第1のトランスの1次巻き線 9 第1のトランスの1次巻き線 10 主スイッチ素子 11 整流用ダイオード 12 フライホイールダイオード 13 チョークコイル 14 平滑コンデンサ (7) 15 負荷 16 誤差増幅器 17 基準電圧 18 発振器 19 駆動回路 20 コンデンサ 21 第2のトランス 22 第2のトランスの1次巻き線 23 第2のトランスの2次巻き線 24 第1のスイッチ素子 24a 第1のスイッチ素子の寄生ダイオード 25 第2のスイッチ素子 25a 第2のスイッチ素子の寄生ダイオード 26 整流ダイオード 27 電流検出回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Rectifier diode 3 Rectifier diode 4 Rectifier diode 5 Rectifier diode 6 Power factor improvement circuit 7 First transformer 8 Primary winding of first transformer 9 Primary winding of first transformer 10 Main switch element 11 Rectifier diode 12 Flywheel diode 13 Choke coil 14 Smoothing capacitor (7) 15 Load 16 Error amplifier 17 Reference voltage 18 Oscillator 19 Drive circuit 20 Capacitor 21 Second transformer 22 Primary winding of second transformer 23 Second Secondary winding of transformer 24 First switch element 24a Parasitic diode of first switch element 25 Second switch element 25a Parasitic diode of second switch element 26 Rectifier diode 27 Current detection circuit
Claims (3)
ワード巻き線として機能し、負の半周期でチョークコイ
ルとして機能する第1のトランス7と、正の半周期でチ
ョークコイルとして機能し、負の半周期でフォワード巻
き線として機能する第2のトランス21と、第1のスイ
ッチ素子24と、第2のスイッチ素子25からなる直列
回路を接続し、それぞれのトランスの2次巻き線9、2
3に整流回路を接続すると共に、前記第1及び第2のス
イッチ素子に逆極性の同方に夫々ダイオード24a及び
25aとを並列接続し、且つ、前記第1及び第2のトラ
ンスの2次巻線を夫々整流ダイオード11及び26を介
して並列接続して、負荷15に供給するようにしたこと
を特徴とするスイッチング電源。1. A first transformer 7 which functions as a forward winding in a positive half cycle and functions as a choke coil in a negative half cycle in parallel with the commercial power supply 1, and functions as a choke coil in a positive half cycle. , A series circuit including a second transformer 21 functioning as a forward winding with a negative half cycle, a first switch element 24, and a second switch element 25 is connected, and the secondary winding 9 of each transformer is connected. , 2
3, a rectifier circuit is connected, diodes 24a and 25a are connected in parallel to the first and second switch elements in opposite directions, respectively, and secondary windings of the first and second transformers are connected. Are connected in parallel via rectifier diodes 11 and 26, respectively, and supplied to the load 15.
記第1スイッチ素子24及び、第2スイッチ素子25の
寄生ダイオードであることを特徴とする請求項1のスイ
ッチング電源。2. The switching power supply according to claim 1, wherein the diodes 24a and 25a are parasitic diodes of the first switch element 24 and the second switch element 25.
イッチ素子25のスイッチング周波数が商用周波数より
も高いことを特徴とする請求項1、または請求項2記載
のスイッチング電源。3. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching frequency of the first switch element and the second switch element is higher than a commercial frequency.
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