JPH10191629A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JPH10191629A
JPH10191629A JP8347483A JP34748396A JPH10191629A JP H10191629 A JPH10191629 A JP H10191629A JP 8347483 A JP8347483 A JP 8347483A JP 34748396 A JP34748396 A JP 34748396A JP H10191629 A JPH10191629 A JP H10191629A
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power supply
switching element
load
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regenerative
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俊幸 岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve efficiency at the time of a light load in a switching power supply which makes possible partial resonance operation by regeneration at the secondary side. SOLUTION: A regenerative switching element 6 connected in series to the secondary winding 4b of a transformer 4 keeps the gate connected to both a secondary side drive circuit 16 and an operation mode signal outputting circuit 17. For a rated load, the high level signal outputted by the operation mode signal outputting circuit 17 turns on the regenerative switching element 6 in accordance with the instruction of the secondary side drive circuit 16 before a main switching element 5 is switched on. Thereby, the transformer 4 is reverse-excited and a switching power supply 1 performs partial resonance operation by regeneration at the secondary side. When a load 3 is light, on the other hand, the operation mode signal outputting circuit 17 outputs a low level operation mode signal. As a result, because the 'on' state of the regenerative switching element 6 is restricted, a loss arising from a regenerative current is suppressed irrespective of the output of the secondary side drive circuit 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された直流電
力を負荷側へ断続して供給するスイッチング電源に関
し、特に、2次側回生による部分共振が可能なスイッチ
ング電源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 for intermittently supplying input DC power to a load side, and more particularly to a switching power supply capable of performing partial resonance by secondary-side regeneration.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、例えば、パソコンや映像機器ある
いは小型のOA( Office Automation)機器など、様々
な電子機器の小型化が進んでおり、これらの機器に搭載
される電源としては、小型化かつ高効率化が容易である
点から、スイッチング電源が広く使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various electronic devices such as a personal computer, a video device and a small OA (Office Automation) device have been miniaturized. Switching power supplies are widely used because they are easy to achieve high efficiency.

【0003】図13に示すように、従来のスイッチング
電源101において、入力側電圧源102は、例えば、
AC電源を整流平滑するなどして、直流の入力電圧Vi
を生成し、互いに直列に接続されたトランス104の1
次側巻線104aおよび主スイッチング素子105に印
加する。上記主スイッチング素子105は、1次側制御
回路108の指示に応じて、高周波数でオン/オフされ
る。この高周波電圧は、2次側巻線104bへ伝えられ
た後、ダイオード106bおよび平滑コンデンサ107
によって平滑化され、直流の電圧VO として負荷103
へ出力される。
As shown in FIG. 13, in a conventional switching power supply 101, an input side voltage source 102 is, for example,
DC input voltage V i by rectifying and smoothing AC power
And one of the transformers 104 connected in series to each other.
It is applied to the secondary winding 104a and the main switching element 105. The main switching element 105 is turned on / off at a high frequency in accordance with an instruction from the primary side control circuit 108. After this high-frequency voltage is transmitted to the secondary winding 104b, the diode 106b and the smoothing capacitor 107
And the load 103 as a DC voltage V O
Output to

【0004】また、上記1次側制御回路108は、例え
ば、出力電圧VO の分圧電圧などに基づいて、周波数固
定のパルス幅制御(PWM)を行い、主スイッチング素
子105の導通期間と遮断期間との割合を調整する。こ
れにより、スイッチング電源101は、一定の直流電圧
O を安定して負荷103へ供給できる。以下では、後
述する2次側回生による部分共振回路方式と区別して、
この方式をPWM方式と称する。
The primary side control circuit 108 performs fixed frequency pulse width control (PWM) based on, for example, a divided voltage of the output voltage V O , and turns on and off the conduction period of the main switching element 105. Adjust the period and percentage. As a result, the switching power supply 101 can stably supply a constant DC voltage V O to the load 103. In the following, in distinction from a partial resonance circuit system based on secondary-side regeneration described below,
This method is called a PWM method.

【0005】ところで、スイッチング電源101では、
主スイッチング素子105のスイッチング周波数が高く
なる程、トランス104や平滑コンデンサ107を小型
化できる。したがって、スイッチング電源101を小型
化するために、スイッチング周波数のさらなる向上が要
求されている。ところが、主スイッチング素子105と
して通常使用されるMOS( Metal Oxide Semiconduct
or)型の電界効果トランジスタ(FET)の場合、実際
には、スイッチとして動作する理想的なFET105a
のソース−ドレイン間に、ダイオード105bおよび寄
生容量105cが寄生している。したがって、主スイッ
チング素子105がオフの場合、寄生容量105cに
は、入力電圧Vi とフライバック電圧との和の電圧が印
加され、電荷が蓄積される。なお、フライバック電圧
は、出力電圧VO と、トランス104のトランス巻数比
とによって決定される。この状態で主スイッチング素子
105がオンすると、寄生容量105cに溜まった電荷
が、FET105aで短絡される。この結果、主スイッ
チング素子105の熱損失とノイズの発生とを招来し、
温度上昇や効率低下の原因となる。スイッチング時の損
失は、スイッチング周波数に比例して増大するので、ス
イッチング周波数の向上が制限され、スイッチング電源
101の小型化を阻害する要因となっている。
By the way, in the switching power supply 101,
As the switching frequency of the main switching element 105 increases, the size of the transformer 104 and the smoothing capacitor 107 can be reduced. Therefore, in order to reduce the size of the switching power supply 101, further improvement of the switching frequency is required. However, a MOS (Metal Oxide Semiconduct) usually used as the main switching element 105 is used.
or) type field effect transistor (FET), the ideal FET 105a that actually operates as a switch
, A diode 105b and a parasitic capacitance 105c are parasitic. Therefore, the main switching element 105 is off, the parasitic capacitance 105c, the voltage of the sum of the input voltage V i and the flyback voltage is applied, charges are accumulated. The flyback voltage is determined by the output voltage V O and the transformer turns ratio of the transformer 104. When the main switching element 105 is turned on in this state, the charge accumulated in the parasitic capacitance 105c is short-circuited by the FET 105a. As a result, heat loss of the main switching element 105 and generation of noise are caused,
This may cause a rise in temperature and a decrease in efficiency. Since the loss at the time of switching increases in proportion to the switching frequency, the improvement of the switching frequency is limited, which is a factor that hinders the miniaturization of the switching power supply 101.

【0006】そこで、従来から、トランス104の2次
側に回生スイッチング素子106を設け、主スイッチン
グ素子105と回生スイッチング素子106とを交互に
導通させる方式が行われている。これにより、主スイッ
チング素子105がオンする前に、寄生容量105cに
蓄えられた電荷を共振によって引き抜くことができる。
この結果、スイッチング周波数が高い場合でも、熱損失
やノイズの発生を防止できる。なお、以下では、この方
式を、2次側回生による部分共振回路方式と称する。ま
た、主スイッチング素子105のFET105aと回生
スイッチング素子106のFET106aとを区別する
ために、それぞれを、主FET105aあるいは回生F
ET106aと称する。
Therefore, conventionally, a method has been used in which a regenerative switching element 106 is provided on the secondary side of the transformer 104, and the main switching element 105 and the regenerative switching element 106 are alternately turned on. Thus, before the main switching element 105 is turned on, the charge stored in the parasitic capacitance 105c can be extracted by resonance.
As a result, even when the switching frequency is high, generation of heat loss and noise can be prevented. Hereinafter, this method is referred to as a partial resonance circuit method using secondary-side regeneration. In order to distinguish the FET 105a of the main switching element 105 from the FET 106a of the regenerative switching element 106, each of them is connected to the main FET 105a or the regenerative F
Called ET106a.

【0007】ここで、2次側回生による部分共振回路方
式のスイッチング電源101の動作について簡単に説明
する。図14に示すように、主スイッチング素子105
がオン、回生スイッチング素子106がオフの期間(t
aからtbまでの期間)において、トランス104の1
次側巻線104aに流れる1次側電流I1 は、入力電圧
i によって直線的に増加して、トランス104に励磁
エネルギを蓄える。
Here, the operation of the switching power supply 101 of the partial resonance circuit type by the secondary side regeneration will be briefly described. As shown in FIG. 14, the main switching element 105
Is on and the regenerative switching element 106 is off (t
In the period from a to tb), one of the transformers 104
Primary current I 1 flowing through the next winding 104a is linearly increased by the input voltage V i, storing excitation energy in the transformer 104.

【0008】tbの時点になると、主スイッチング素子
105がターンオフする。これにより、主FET105
aのドレイン−ソース間電圧、すなわち、スイッチング
電圧V1 が立ち上がる(tbからtcまでの期間)。こ
の結果、2次側のダイオード106bが導通して、トラ
ンス104の励磁エネルギは、出力端子OUTへ流れる
2次側電流I2 として放出される(tcからtdまでの
期間)。回生スイッチング素子106は、励磁エネルギ
が放出されるまでの期間、すなわち、2次側電流I2
0になるまでの期間にオンする。
At time tb, the main switching element 105 is turned off. Thereby, the main FET 105
drain of a - source voltage, i.e., the switching voltages V 1 rises (time from tb to tc). As a result, conducting the secondary side of the diode 106b is energized energy of the transformer 104, (the period from tc to td) for emitted as secondary current I 2 flowing to the output terminal OUT. Regenerative switching element 106 for a period of up to the excitation energy is released, i.e., the secondary current I 2 is turned to the period until 0.

【0009】トランス104の励磁エネルギの放出は、
tdの時点で終わる。ところが、回生スイッチング素子
106がオンしているので、2次側巻線104bには、
出力電圧VO が強制的に印加される。この結果、2次側
電流I2 は、逆方向に流れ、トランス104を逆励磁す
る(tdからteまでの期間)。
The discharge of the excitation energy of the transformer 104 is as follows.
It ends at time td. However, since the regenerative switching element 106 is on, the secondary winding 104b has
The output voltage V O is forcibly applied. As a result, the secondary current I 2 flows in the reverse direction, and reversely excites the transformer 104 (period from td to te).

【0010】teの時点になって回生スイッチング素子
106がターンオフすると、1次側において、1次側巻
線104aと寄生容量105cとの間に、フライバック
電圧と逆励磁電流とで決まる振幅の共振現象が起こり、
スイッチング電圧V1 を低下させる。さらに、スイッチ
ング電圧V1 が0になると、ダイオード105bが導通
し、逆励磁エネルギを入力側電圧源102へ回生する
(tfからtgまでの期間)。この期間中は、寄生容量
105cの電荷が上記共振現象によって引き抜かれてい
るので、主FET105aのソース−ドレイン間電圧が
0Vになっている。したがって、当該期間中に、主スイ
ッチング素子105をターンオンすれば、熱損失やノイ
ズが発生しない。tgの時点になると、逆励磁電流の回
生が終わり、taの時点と同様に、トランス104の励
磁が開始される。
When the regenerative switching element 106 is turned off at the time of te, resonance between the primary winding 104a and the parasitic capacitance 105c on the primary side has an amplitude determined by the flyback voltage and the reverse excitation current. Phenomenon occurs,
Reducing the switching voltage V 1. Moreover, (the period from tf to tg) when the switching voltages V 1 becomes zero, the diode 105b conducts, regenerates inverse excitation energy to an input side voltage source 102. During this period, since the electric charge of the parasitic capacitance 105c is extracted by the resonance phenomenon, the source-drain voltage of the main FET 105a is 0V. Therefore, if the main switching element 105 is turned on during this period, heat loss and noise do not occur. At time tg, the regeneration of the reverse excitation current ends, and the excitation of the transformer 104 is started as at time ta.

【0011】従来のスイッチング電源101は、主スイ
ッチング素子105および回生スイッチング素子106
を所望のタイミングで駆動するために、1次側および2
次側駆動回路108・109を、図15に示す回路で実
現している。すなわち、電圧検出回路111は、出力電
圧VO を分圧して電圧制御信号を出力する。当該電圧制
御信号は、フォトカプラなどからなる制御信号伝達部1
12によって、電気的に絶縁されて、制御用IC113
のフィードバック端子FBに伝えられる。
The conventional switching power supply 101 comprises a main switching element 105 and a regenerative switching element 106.
At the desired timing, the primary side and the
The secondary side drive circuits 108 and 109 are realized by the circuit shown in FIG. That is, the voltage detection circuit 111 divides the output voltage V O and outputs a voltage control signal. The voltage control signal is transmitted to a control signal transmission unit 1 such as a photocoupler.
12 electrically isolated by the control IC 113
To the feedback terminal FB.

【0012】制御用IC113は、両スイッチング素子
105・106のオン/オフを制御する際に基準となる
駆動信号ICOUT を出力する。駆動信号ICOUT は、フ
ィードバック端子電圧VFBに応じて、周波数固定でパル
ス幅制御されており、フィードバック端子電圧VFBが低
い程、ハイレベルの期間が長く設定される。さらに、遅
延回路114は、当該駆動信号ICOUT の立ち上がりを
所定の時間だけ遅延させて、主FET105aのゲート
へ印加する。一方、駆動信号ICOUT は、フォトカプラ
などからなる駆動信号伝達部115を介して、2次側駆
動回路116へ伝達される。2次側駆動回路116は、
当該駆動信号ICOUT を反転して、回生FET106a
のゲートへ印加する。なお、遅延回路114の遅延時間
は、逆励磁エネルギが入力へ回生される時間(図14に
示すtdからteまでの時間)に応じて、予め設定され
ている。これにより、両スイッチング素子105・10
6は、図14に示すタイミングで交互に導通できる。こ
の結果、主スイッチング素子105は、ゼロクロス・タ
ーンオンが可能となり、スイッチング電源101は、ス
イッチング周波数を上昇した場合であっても、熱損失や
ノイズの発生を抑制できる。
The control IC 113 outputs a drive signal IC OUT which is used as a reference when controlling ON / OFF of the switching elements 105 and 106. Drive signal IC OUT in response to the feedback terminal voltage V FB, which is pulse-width control in a fixed frequency, the lower the feedback terminal voltage V FB, the high level period is set longer. Further, the delay circuit 114 delays the rise of the drive signal IC OUT by a predetermined time and applies the same to the gate of the main FET 105a. On the other hand, the drive signal IC OUT is transmitted to the secondary side drive circuit 116 via the drive signal transmission unit 115 including a photocoupler or the like. The secondary side drive circuit 116
The drive signal IC OUT is inverted and the regenerative FET 106a
To the gate of The delay time of the delay circuit 114 is set in advance according to the time during which the reverse excitation energy is regenerated to the input (the time from td to te shown in FIG. 14). Thereby, both switching elements 105 and 10
6 can be turned on alternately at the timing shown in FIG. As a result, the main switching element 105 can perform zero-cross turn-on, and the switching power supply 101 can suppress generation of heat loss and noise even when the switching frequency is increased.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のスイッチング電源は、軽負荷時において回生電流が
増大するため、従来のPWM方式のスイッチング電源と
比較して、軽負荷時の効率が著しく悪化するという問題
を有している。
However, in the switching power supply having the above configuration, the regenerative current increases at a light load, so that the efficiency at a light load is remarkably deteriorated as compared with the conventional PWM type switching power supply. There is a problem that.

【0014】一般に、例えば、パソコンや、小型のOA
機器、あるいは、映像機器などの電子機器は、動作中の
消費電力と待機中の消費電力との差が大きい。また、こ
れらの電子機器では、それまでの状態や各種の設定値を
記憶しているため、スイッチング電源は、待機中も電力
を供給しなければならない。したがって、これらの電子
機器に、2次側回生による部分共振回路方式のスイッチ
ング電源を採用した場合、待機中など、軽負荷時におい
て、スイッチング電源の効率が悪化する虞れがある。特
に、電子機器の中でも、ノートパソコンなど携帯型の電
子機器は、バッテリで駆動するため、効率の低下は、電
子機器の稼働時間短縮に直結する。したがって、これら
の用途に使用する場合、軽負荷時における効率の低下
は、極めて大きな問題となる。
Generally, for example, a personal computer or a small OA
In an electronic device such as a device or a video device, there is a large difference between power consumption during operation and power consumption during standby. Further, since these electronic devices store the previous state and various set values, the switching power supply must supply power even during standby. Therefore, when a switching power supply of a partial resonance circuit type using secondary-side regeneration is employed for these electronic devices, there is a possibility that the efficiency of the switching power supply may be degraded at a light load, such as during standby. In particular, among electronic devices, portable electronic devices such as notebook personal computers are driven by a battery, so that a decrease in efficiency directly leads to a reduction in the operating time of the electronic device. Therefore, when used in these applications, the reduction in efficiency at light load becomes a very serious problem.

【0015】加えて、携帯型の電子機器に内蔵する場合
やACアダプタに使用する場合、スイッチング電源の収
納スペースが極めて限定される。また、効率が悪化し
て、スイッチング電源が発熱すると、スイッチング電源
自体や周囲の機器を損傷する虞れがあるので、放熱板な
どの放熱部材を設ける必要がある。この結果、スイッチ
ング電源は、さらに大型になってしまう。
In addition, when the switching power supply is housed in a portable electronic device or used in an AC adapter, the storage space for the switching power supply is extremely limited. In addition, if the efficiency is deteriorated and the switching power supply generates heat, the switching power supply itself and surrounding devices may be damaged. Therefore, it is necessary to provide a heat radiation member such as a heat radiation plate. As a result, the switching power supply becomes even larger.

【0016】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、その目的は、小型、薄型でありながら、軽
負荷時も高効率なスイッチング電源を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small and thin switching power supply that is highly efficient even at light load.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るス
イッチング電源は、上記課題を解決するために、負荷が
2次側へ接続されるトランスと、当該トランスの1次側
へ供給する電力を断続する主スイッチング素子と、上記
電力によって蓄積された励磁エネルギが放出された後
に、上記トランスの2次側への逆励磁電流を通過させる
回生スイッチング素子とを有するスイッチング電源にお
いて、以下の手段を講じたことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply, comprising: a transformer having a load connected to a secondary side; and a power supply to a primary side of the transformer. And a regenerative switching element that passes a reverse excitation current to the secondary side of the transformer after the excitation energy accumulated by the power is released. It is characterized by taking.

【0018】すなわち、負荷が所定のレベルよりも軽負
荷である軽負荷モードの間、残余の定格負荷モードの期
間に比べて、上記回生スイッチング素子の導通を制限す
る動作モード切り換え手段を備えている。
That is, there is provided an operation mode switching means for limiting the conduction of the regenerative switching element during the light load mode in which the load is lighter than the predetermined level, as compared with the remaining rated load mode. .

【0019】上記構成において、動作モード切り換え手
段は、例えば、負荷電流を検出するなどして、負荷が所
定のレベルを越えているか否かを検出している。負荷が
所定のレベルを越えている定格負荷モードの場合、動作
モード切り換え手段は、回生スイッチング素子の導通を
制限しない。したがって、回生スイッチング素子は、ト
ランスの励磁エネルギが放出された後に、例えば、上記
負荷側に設けられた平滑コンデンサなどから、トランス
の2次側への逆励磁電流を通過させ、トランスを逆励磁
する。この状態で、回生スイッチング素子が遮断される
と、トランスの1次側巻線と、上記主スイッチング素子
の寄生容量とが共振する。この結果、主スイッチング素
子は、例えば、電流や電圧が0の時点でターンオンでき
る。
In the above configuration, the operation mode switching means detects whether the load exceeds a predetermined level, for example, by detecting a load current. In the rated load mode in which the load exceeds a predetermined level, the operation mode switching means does not limit the conduction of the regenerative switching element. Therefore, after the excitation energy of the transformer is released, the regenerative switching element passes a reverse excitation current to the secondary side of the transformer from, for example, a smoothing capacitor provided on the load side to reversely excite the transformer. . In this state, when the regenerative switching element is cut off, the primary winding of the transformer resonates with the parasitic capacitance of the main switching element. As a result, the main switching element can be turned on, for example, when the current or the voltage is zero.

【0020】主スイッチング素子がゼロクロス・ターン
オンすると、ターンオン時の損失が発生しないので、従
来の回生スイッチング素子を設ける前のスイッチング電
源、すなわち、PWM方式のスイッチング電源と比較し
て、スイッチング時の損失やノイズを大幅に低減でき
る。この結果、効率を低下させることなく、主スイッチ
ング素子のスイッチング周波数を向上でき、小型、薄
型、かつ高効率のスイッチング電源を実現できる。
When the main switching element is zero-cross turn-on, no loss occurs at the time of turn-on. Therefore, compared with a switching power supply before the conventional regenerative switching element is provided, that is, a switching power supply of a PWM system, the loss at the time of switching and the like are reduced. Noise can be greatly reduced. As a result, the switching frequency of the main switching element can be improved without lowering the efficiency, and a small, thin, and highly efficient switching power supply can be realized.

【0021】一方、負荷が所定のレベルに満たない軽負
荷モードの場合、動作モード切り換え手段は、例えば、
ローレベルの動作モード信号を回生スイッチング素子へ
印加したり、回生スイッチング素子と駆動回路との間を
遮断したりして、回生スイッチング素子の導通を定格モ
ード時に比べて制限する。この結果、逆励磁電流の合計
を制限して、逆励磁電流に起因する損失を抑えることが
できる。この結果、従来の2次側回生による部分共振回
路方式のスイッチング電源に比べて、軽負荷時の効率を
大幅に向上できる。なお、軽負荷時には、主スイッチン
グ素子の導通期間が短いため、スイッチング時の損失
は、比較的低く抑えられている。それゆえ、小型、薄型
でありながら、軽負荷時にも高効率なスイッチング電源
を実現できる。
On the other hand, in the case of the light load mode in which the load does not reach the predetermined level, the operation mode switching means includes, for example,
By applying a low-level operation mode signal to the regenerative switching element or cutting off the connection between the regenerative switching element and the drive circuit, conduction of the regenerative switching element is limited as compared with the rated mode. As a result, it is possible to limit the total of the reverse excitation current and suppress the loss caused by the reverse excitation current. As a result, the efficiency at the time of light load can be greatly improved as compared with the conventional switching power supply of the partial resonance circuit system using the secondary side regeneration. At light load, the conduction period of the main switching element is short, so that the loss at the time of switching is relatively low. Therefore, it is possible to realize a highly efficient switching power supply that is small and thin, even at a light load.

【0022】なお、軽負荷時において、動作モード切り
換え手段が、回生スイッチング素子の導通を制限すれ
ば、従来の2次側回生による部分共振回路方式のスイッ
チング電源に比べて、逆励磁電流に起因する損失を低減
できるので、軽負荷時にも高効率なスイッチング電源を
実現する上で、十分に効果が得られる。
If the operation mode switching means limits the conduction of the regenerative switching element at light load, the operation mode switching means is caused by the reverse excitation current as compared with the conventional switching power supply of the partial resonance circuit type using the secondary regeneration. Since the loss can be reduced, a sufficient effect can be obtained in realizing a highly efficient switching power supply even under a light load.

【0023】これに対して、請求項2の発明に係るスイ
ッチング電源は、請求項1記載の発明の構成において、
上記動作モード切り換え手段は、少なくとも、上記トラ
ンスの励磁エネルギが放出された後の期間、回生スイッ
チング素子を遮断することを特徴としている。
On the other hand, a switching power supply according to a second aspect of the present invention is the switching power supply according to the first aspect of the present invention.
The operation mode switching means is characterized in that the regenerative switching element is cut off at least during a period after the excitation energy of the transformer is released.

【0024】当該構成では、軽負荷モードの場合、回生
スイッチング素子は、少なくとも、励磁エネルギが放出
された後の期間、遮断される。したがって、逆励磁電流
が流れないので、請求項1の発明に係るスイッチング電
源に比べ、軽負荷時の効率をさらに向上できる。
In this configuration, in the light load mode, the regenerative switching element is cut off at least during a period after the excitation energy is released. Therefore, since no reverse excitation current flows, the efficiency at light load can be further improved as compared with the switching power supply according to the first aspect of the present invention.

【0025】また、請求項3の発明に係るスイッチング
電源は、請求項1または2記載の発明の構成において、
上記動作モード切り換え手段は、負荷へ供給する負荷電
流が所定の値を越えているか否かを判定する判定部を備
えていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a switching power supply according to the first or second aspect of the invention.
The operation mode switching means includes a determination unit that determines whether a load current supplied to the load exceeds a predetermined value.

【0026】当該構成では、判定部は、負荷電流が所定
の値を越えていない場合、負荷が軽負荷であると判定す
る。また、上記判定部は、例えば、負荷に直列に接続し
た抵抗の両端電圧と、所定の基準電圧とを比較するコン
パレータなどによって、簡単に実現できる。したがっ
て、動作モード切り換え手段は、負荷が軽負荷であるか
否かを的確に判定して、回生スイッチング素子の導通を
制限できる。
In this configuration, the determining unit determines that the load is light if the load current does not exceed a predetermined value. The determination unit can be easily realized by, for example, a comparator that compares a voltage between both ends of a resistor connected in series with a load and a predetermined reference voltage. Therefore, the operation mode switching means can accurately determine whether the load is a light load and limit the conduction of the regenerative switching element.

【0027】一方、請求項4の発明に係るスイッチング
電源は、請求項1または2記載の発明の構成において、
上記動作モード切り換え手段は、上記トランスの2次側
電流のピーク値が所定の値を越えているか否かを判定す
る判定部を備えていることを特徴としている。
On the other hand, a switching power supply according to a fourth aspect of the present invention is the switching power supply according to the first or second aspect of the invention.
The operation mode switching means includes a determination unit that determines whether a peak value of the secondary current of the transformer exceeds a predetermined value.

【0028】当該構成では、判定部は、トランスの2次
側電流のピーク値が所定の値を越えているか否かを判定
する。また、当該判定部は、例えば、2次側電流の流路
に設けられた抵抗の両端電圧と、所定の基準電圧とを比
較するコンパレータなどによって、簡単に実現できる。
これにより、動作モード切り換え手段は、簡単な構成で
ありながら、負荷が軽負荷であるか否かを的確に判定し
て、回生スイッチング素子の導通を制限できる。
In this configuration, the determining section determines whether or not the peak value of the secondary current of the transformer exceeds a predetermined value. The determination unit can be easily realized by, for example, a comparator that compares a voltage between both ends of a resistor provided in a flow path of the secondary current and a predetermined reference voltage.
Thus, the operation mode switching means can accurately determine whether the load is light, and restrict the conduction of the regenerative switching element, with a simple configuration.

【0029】また、請求項5の発明に係るスイッチング
電源は、請求項1または2記載の発明の構成において、
上記動作モード切り換え手段は、上記トランスの励磁エ
ネルギが放出されるまでの時間が、所定の値を越えてい
るか否かを判定する判定部を備えていることを特徴とし
ている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply according to the first or second aspect of the invention.
The operation mode switching means includes a determination unit that determines whether a time until the excitation energy of the transformer is released exceeds a predetermined value.

【0030】当該構成では、判定部は、トランスの励磁
エネルギが放出されるまでの期間が、所定の値を越えて
いるか否かを判定する。負荷が小さい程、主スイッチン
グ素子の導通期間と遮断期間との割合は、より少ない励
磁エネルギがトランスへ蓄積されるように調整される。
この結果、励磁エネルギを放出するのに要する期間は短
くなる。したがって、判定部は、当該期間が所定の値を
越えているか否かによって、負荷が所定のレベルよりも
小さいか否かを的確に判定できる。トランスの励磁エネ
ルギが放出されたか否かは、トランスの2次側巻線に流
れる電流の方向などによって識別できる。また、所定の
時間が経過しているか否かは、例えば、所定の時定数の
RC回路などによって、比較的簡単に判定できる。この
結果、動作モード切り換え手段は、簡単な構成でありな
がら、負荷が軽負荷であるか否かを的確に判定して、回
生スイッチング素子の導通を制限できる。
In this configuration, the determination section determines whether or not a period until the excitation energy of the transformer is released exceeds a predetermined value. As the load is smaller, the ratio between the conduction period and the interruption period of the main switching element is adjusted so that less excitation energy is stored in the transformer.
As a result, the period required for releasing the excitation energy is shortened. Therefore, the determination unit can accurately determine whether the load is smaller than the predetermined level based on whether the period exceeds a predetermined value. Whether or not the excitation energy of the transformer has been released can be identified by the direction of the current flowing through the secondary winding of the transformer. Whether or not the predetermined time has elapsed can be relatively easily determined by, for example, an RC circuit having a predetermined time constant. As a result, the operation mode switching means can accurately determine whether the load is a light load and limit the conduction of the regenerative switching element while having a simple configuration.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図1
ないし図12に基づいて説明すると以下の通りである。
すなわち、本実施形態に係るスイッチング電源は、例え
ば、ノートパソコンなどのパソコンや小型のOA( Offi
ce Automation )機器、または映像機器など、様々な携
帯型電子機器に内蔵する場合、あるいは、AC電源とし
て使用する場合など、小型、薄型で、かつ、高効率な電
源が要求される場合に、特に好適に用いられる電源であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described below with reference to FIG.
That is, the switching power supply according to the present embodiment is, for example, a personal computer such as a notebook personal computer or a small OA (Offi
ce Automation) When a small, thin, and highly efficient power supply is required, such as when embedded in various portable electronic devices such as equipment or video equipment, or when used as an AC power supply, It is a power source that is preferably used.

【0032】図1に示すように、上記スイッチング電源
1は、入力側電圧源2と、負荷3とを電気的に絶縁する
トランス4を備えている。トランス4の1次側に設けら
れている入力側電圧源2は、例えば、AC電源を整流平
滑して得られる直流電源、あるいは、バッテリそのもの
であり、上記トランス4の1次側巻線4aへ入力電圧V
i を印加できる。また、1次側巻線4aには、主スイッ
チング素子5が直列に接続されている。当該主スイッチ
ング素子5は、電界効果トランジスタ(FET)によっ
て実現されており、理想的なFET5aと、FET5a
のソース−ドレイン間に寄生するダイオード5bおよび
寄生容量5cとで表現される。
As shown in FIG. 1, the switching power supply 1 includes a transformer 4 for electrically insulating an input side voltage source 2 and a load 3 from each other. The input side voltage source 2 provided on the primary side of the transformer 4 is, for example, a DC power source obtained by rectifying and smoothing an AC power source or a battery itself. Input voltage V
i can be applied. The main switching element 5 is connected in series to the primary winding 4a. The main switching element 5 is realized by a field effect transistor (FET), and includes an ideal FET 5a and an FET 5a.
Is represented by a diode 5b and a parasitic capacitance 5c that are parasitic between the source and the drain of the semiconductor device.

【0033】一方、トランス4の2次側では、2次側巻
線4bの一端が出力端子OUTに接続されており、他端
は、FET6aを有する回生スイッチング素子6を介し
て、接地端子GNDに接続されている。また、両端子O
UT・GND間には、電解コンデンサなどの平滑コンデ
ンサ7が設けられている。さらに、当該両端子OUT・
GNDは、スイッチング電源1の負荷3に接続される。
On the other hand, on the secondary side of the transformer 4, one end of the secondary winding 4b is connected to the output terminal OUT, and the other end is connected to the ground terminal GND via the regenerative switching element 6 having the FET 6a. It is connected. Also, both terminals O
A smoothing capacitor 7 such as an electrolytic capacitor is provided between UT and GND. Further, both terminals OUT.
GND is connected to the load 3 of the switching power supply 1.

【0034】加えて、スイッチング電源1には、上記両
スイッチング素子5・6の導通/遮断を制御する制御部
8が設けられている。具体的には、制御部8は、例え
ば、出力電圧VO を分圧するなどして、電圧制御信号を
生成する電圧検出回路11と、例えば、フォトカプラな
どからなり、電気的に絶縁しながら、当該電圧制御信号
を1次側へ伝達する制御信号伝達部12と、制御信号伝
達部12から受け取った電圧制御信号に基づいて、パル
ス幅制御(PWM)を行い、両スイッチング素子5・6
を駆動する際の基準となる駆動信号ICOUT を生成する
制御用IC13とを備えている。また、駆動信号IC
OUT の立ち上がりを所定の遅延時間td1だけ遅延させ
て、主スイッチング素子5に設けられたFET(以下で
は主FETと称する)5aのゲートへ印加する遅延回路
14と、上記駆動信号ICOUT を2次側へ伝える駆動信
号伝達部15と、受け取った駆動信号ICOUT を反転し
て、回生スイッチング素子6に設けられたFET(以下
では、回生FETと称する)6aを駆動する2次側駆動
回路16とが設けられている。なお、上記駆動信号伝達
部15もフォトカプラなどから構成されており、1次側
と2次側とを電気的に絶縁している。
In addition, the switching power supply 1 is provided with a control unit 8 for controlling the conduction / cutoff of the switching elements 5 and 6. Specifically, the control unit 8 includes, for example, a voltage detection circuit 11 that generates a voltage control signal by dividing the output voltage V O and a photocoupler, for example. A control signal transmitting unit 12 for transmitting the voltage control signal to the primary side, and a pulse width control (PWM) is performed based on the voltage control signal received from the control signal transmitting unit 12 to control both switching elements 5 and 6.
And a control IC 13 for generating a drive signal IC OUT serving as a reference when driving. Also, drive signal IC
The rise of the OUT by a predetermined delay time td1 is delayed, (referred to as main FET in the following) FET provided in the main switching element 5 and the delay circuit 14 to be applied to the gate of 5a, 2-order the drive signal IC OUT A driving signal transmitting unit 15 for transmitting the driving signal IC OUT to a secondary side driving circuit 16 for inverting the received driving signal IC OUT and driving an FET (hereinafter, referred to as a regenerative FET) 6 a provided in the regenerative switching element 6. Is provided. The drive signal transmission section 15 is also formed of a photocoupler or the like, and electrically insulates the primary side and the secondary side.

【0035】さらに、本実施形態に係るスイッチング電
源1は、負荷3に基づいて、動作モード信号VM を出力
するなどして、軽負荷時における回生スイッチング素子
6の導通を制限する動作モード信号出力回路(動作モー
ド切り換え手段)17を備えている。動作モード信号出
力回路17が負荷3を軽負荷と判定しない場合(以下で
は、定格負荷モード時と称する)、スイッチング電源1
は、従来と同様に、2次側回生による部分共振動作を行
う。一方、軽負荷と判定した場合(以下では、軽負荷モ
ード時と称する)、動作モード信号出力回路17は、例
えば、回生FET6aのゲート電圧VGS2 を低下させた
り、2次側駆動回路16と回生FET6aとの間を遮断
したりして、定格負荷モード時に比べ、回生スイッチン
グ素子6の導通を制限する。これにより、逆励磁電流が
遮断され、スイッチング電源1は、トランス4を逆励磁
しない動作へと切り替えられる。なお、以降では、上記
2次側回生による部分共振動作と区別するために、軽負
荷モード時の動作をPWM動作と称する。
Furthermore, the switching power supply 1 according to this embodiment, based on the load 3, such as by outputting an operation mode signal V M, the operation mode signal output to limit the conduction of the regenerative switching element 6 in the light load A circuit (operation mode switching means) 17 is provided. When the operation mode signal output circuit 17 does not determine that the load 3 is a light load (hereinafter, referred to as a rated load mode), the switching power supply 1
Performs the partial resonance operation by the secondary-side regeneration as in the related art. On the other hand, when it is determined that the load is light (hereinafter, referred to as a light load mode), the operation mode signal output circuit 17 reduces the gate voltage V GS2 of the regenerative FET 6a or regenerates the secondary drive circuit 16 with the regenerative FET 6a. The conduction between the regenerative switching element 6 and the FET 6a is limited as compared with the rated load mode. Thereby, the reverse excitation current is cut off, and the switching power supply 1 is switched to an operation in which the transformer 4 is not reversely excited. Hereinafter, the operation in the light load mode will be referred to as a PWM operation in order to distinguish it from the partial resonance operation due to the secondary side regeneration.

【0036】上記動作モード信号出力回路17は、定格
負荷モード時には、回生スイッチング素子6の導通を制
限せず、回生スイッチング素子6は、2次側駆動回路1
6によって制御されている。したがって、ここでは、動
作モード信号出力回路17の構成と、スイッチング電源
1の軽負荷モード時における動作とについて説明する前
に、他の部分の構成と定格負荷モード時における動作と
を説明する。
The operation mode signal output circuit 17 does not limit the conduction of the regenerative switching element 6 in the rated load mode, and the regenerative switching element 6
6. Therefore, before describing the configuration of the operation mode signal output circuit 17 and the operation of the switching power supply 1 in the light load mode, the configuration of the other parts and the operation in the rated load mode will be described.

【0037】すなわち、例えば、図2に示すように、電
圧検出回路11は、出力端子OUTおよび接地端子GN
Dとの間に設けられた直列の抵抗11a・11bと、両
抵抗11a・11bの接続点にリファレンス端子Rが接
続されたシャントレギュレータ11cとを備えている。
当該シャントレギュレータ11cのカソード端子Kは、
制御信号伝達部12に設けられたフォトカプラ12aの
発光ダイオード部12bと抵抗11dとを介して、出力
端子OUTに接続されている。なお、シャントレギュレ
ータ11cのアノード端子Aは、接地されている。
That is, for example, as shown in FIG. 2, the voltage detection circuit 11 includes an output terminal OUT and a ground terminal GN.
D and a series resistor 11a and 11b, and a shunt regulator 11c having a reference terminal R connected to a connection point between the resistors 11a and 11b.
The cathode terminal K of the shunt regulator 11c is
The control signal transmission unit 12 is connected to the output terminal OUT via the light emitting diode unit 12b of the photocoupler 12a and the resistor 11d. Note that the anode terminal A of the shunt regulator 11c is grounded.

【0038】例えば、入力電圧Vi や負荷3の変動など
によって、出力電圧VO が大きくなると、シャントレギ
ュレータ11cのリファレンス端子Rの電位が高くなる
ので、シャントレギュレータ11cのインピーダンスが
低下する。したがって、発光ダイオード部12bを流れ
る電流が多くなり、発光ダイオード部12bの光量は増
加する。この結果、フォトカプラ12aのフォトトラン
ジスタ部12cのインピーダンスが低下して、制御用I
C13のフィードバック端子FBの電圧VFBを低下させ
る。また、出力電圧VO が低下すると、シャントレギュ
レータ11cのインピーダンスが増加して、制御用IC
13のフィードバック端子電圧VFBを増加させる。
[0038] For example, such as by variations in the input voltage V i and the load 3, the output voltage V O increases, the potential of the reference terminal R of the shunt regulator 11c increases, the impedance of the shunt regulator 11c is lowered. Therefore, the current flowing through the light emitting diode unit 12b increases, and the light amount of the light emitting diode unit 12b increases. As a result, the impedance of the phototransistor section 12c of the photocoupler 12a decreases, and the control I
The voltage V FB of the feedback terminal FB of C13 is reduced. When the output voltage V O decreases, the impedance of the shunt regulator 11c increases, and the control IC
13, the feedback terminal voltage V FB is increased.

【0039】一方、制御用IC13のフィードバック端
子FBは、フォトカプラ12aのフォトトランジスタ部
12cを介して接地されている。当該制御用IC13
は、所定の周波数およびレベルを有する三角波VOSC
発生する発振器13aと、フィードバック端子電圧VFB
と三角波VOSC とを比較するコンパレータ13bと、プ
ッシュプル動作によって、コンパレータ13bの出力を
電力増幅するnpn型のトランジスタ13cおよびpn
p型のトランジスタ13dとを備えている。図3に示す
ように、三角波VOSC の周期Tおよびレベルは一定であ
り、コンパレータ13bは、フィードバック端子電圧V
FBが三角波VOSC よりも小さい期間、トランジスタ13
c・13dを介して、ハイレベルの駆動信号ICOUT
出力する。この結果、制御用IC13は、フィードバッ
ク端子電圧VFBに応じて、駆動信号ICOUT がハイレベ
ルの期間tonを調整できる。
On the other hand, the feedback terminal FB of the control IC 13 is grounded via the phototransistor 12c of the photocoupler 12a. The control IC 13
Is an oscillator 13a for generating a triangular wave V OSC having a predetermined frequency and level, and a feedback terminal voltage V FB
13b for comparing the output of the comparator 13b with the triangular wave V OSC, and npn transistors 13c and pn for power-amplifying the output of the comparator 13b by a push-pull operation.
and a p-type transistor 13d. As shown in FIG. 3, the period T and the level of the triangular wave V OSC are constant, and the comparator 13b outputs the feedback terminal voltage V OSC.
While FB is smaller than the triangular wave V OSC , the transistor 13
A high-level drive signal IC OUT is output via c · 13d. As a result, the control IC 13 can adjust the period t on when the drive signal IC OUT is at a high level according to the feedback terminal voltage V FB .

【0040】また、遅延回路14は、例えば、入出力間
に並列に設けられたダイオードと抵抗となどによって構
成されている(いずれも図示せず)。駆動信号ICOUT
が立ち上がる場合、主FET5aのゲートには、上記抵
抗を介して電流が流れる。したがって、主FET5aの
ゲート電圧VGS1 は、主FET5aのゲート−ソース間
容量と上記抵抗との時定数によって緩やかに上昇し、ス
レッショルド電圧に到達すると、主FET5aが導通す
る。この結果、主スイッチング素子5は、駆動信号IC
OUT の立ち上がりから、上記時定数によって決まる所定
の遅延時間td1だけ遅延して導通する。一方、駆動信
号ICOUT が立ち下がる場合、遅延回路14のダイオー
ドが導通して、主FET5aのゲート−ソース間容量を
急速に引き抜く。この結果、主スイッチング素子5は、
駆動信号ICOUT の立ち下がりと同時に遮断される。こ
れにより、遅延回路14は、駆動信号ICOUT の立ち上
がりを所定の時間td1だけ遅延させて、主スイッチン
グ素子5へ伝えることができる。
The delay circuit 14 is composed of, for example, a diode and a resistor provided in parallel between the input and output (both are not shown). Drive signal IC OUT
Rises, a current flows through the gate of the main FET 5a via the resistor. Therefore, the gate voltage V GS1 of the main FET 5a gradually increases due to the time constant of the gate-source capacitance of the main FET 5a and the resistance, and when the threshold voltage is reached, the main FET 5a conducts. As a result, the main switching element 5 is connected to the drive signal IC
From the rise of OUT , conduction occurs with a delay of a predetermined delay time td1 determined by the time constant. On the other hand, when the drive signal IC OUT falls, the diode of the delay circuit 14 conducts, and the capacitance between the gate and source of the main FET 5a is rapidly pulled out. As a result, the main switching element 5
It is cut off simultaneously with the fall of the drive signal IC OUT . This allows the delay circuit 14 to delay the rising of the drive signal IC OUT by the predetermined time td1 and transmit the delayed signal to the main switching element 5.

【0041】一方、2次側駆動回路16は、例えば、イ
ンバータ回路などであり、駆動信号伝達部15を介し
て、上記駆動信号ICOUT を電気絶縁的に受け取った
後、当該駆動信号ICOUT を反転して回生FET6aの
ゲートへ印加できる。
On the other hand, the secondary-side drive circuit 16 is, for example, an inverter circuit. After receiving the drive signal IC OUT via the drive signal transmission unit 15 in an electrically insulated manner, the secondary drive circuit 16 outputs the drive signal IC OUT . It can be inverted and applied to the gate of the regenerative FET 6a.

【0042】続いて、定格負荷モード時におけるスイッ
チング電源1の動作について説明する。なお、後述する
ように、定格負荷モード時には、回生スイッチング素子
6は、動作モード信号出力回路17の影響を受けず、2
次側駆動回路16の指示のみに応じて導通/遮断してい
る。
Next, the operation of the switching power supply 1 in the rated load mode will be described. As described later, in the rated load mode, the regenerative switching element 6 is not affected by the operation mode signal output circuit 17, and
Conduction / interruption is performed only in accordance with an instruction from the next drive circuit 16.

【0043】図4に示すように、駆動信号ICOUT が立
ち上がったt1の時点から、遅延時間td1だけ経過し
て、t2の時点になると、主FET5aのゲート電圧V
GS1は、ハイレベルになり、主FET5aが導通する。
この状態では、駆動信号ICOUT がハイレベルなので、
2次側駆動回路16は、回生FET6aのゲートへロー
レベルのゲート電圧VGS2 を印加して、回生FET6a
を遮断している。これにより、トランス4の1次側巻線
4aの1次側電流ID1は、入力側電圧源2が印加する入
力電圧Vi によって、直線的に増加し、トランス4に励
磁エネルギを蓄える(t2からt3までの期間)。
As shown in FIG. 4, the delay time td1 has elapsed from the time t1 when the drive signal IC OUT has risen, and at the time t2, the gate voltage V of the main FET 5a has been reached.
GS1 becomes high level, and the main FET 5a conducts.
In this state, since the drive signal IC OUT is at a high level,
The secondary side drive circuit 16 applies a low-level gate voltage V GS2 to the gate of the regenerative FET 6a,
Is shut off. Thus, the primary current I D1 of the primary winding 4a of the transformer 4, the input voltage V i of the input-side voltage source 2 is applied, increases linearly, storing excitation energy to the transformer 4 (t2 To t3).

【0044】上記t1の時点から、tonだけ経過する
と、制御用IC13は、駆動信号ICOUT を立ち下げる
(t3の時点)。この時点では、遅延回路14のダイオ
ードが導通して、主FET5aのゲート電圧VGS1 を即
座に低下させる。これにより、主FET5aは、駆動信
号ICOUT の立ち下がりと同時に遮断され、トランス4
の1次側巻線4aに、主FET5aのドレイン−ソース
間電圧、すなわち、スイッチング電圧V1 が立ち上が
る。また、駆動信号ICOUT がローレベルになると、2
次側駆動回路16は、回生FET6aを導通させる。こ
れにより、トランス4に蓄えられた励磁エネルギは、2
次側電流ID2として、出力端子OUTへ放出される(t
3からt4までの期間)。
When the time t on elapses from the time t1, the control IC 13 lowers the drive signal IC OUT (time t3). At this point, the diode of the delay circuit 14 becomes conductive, and immediately reduces the gate voltage V GS1 of the main FET 5a. As a result, the main FET 5a is cut off simultaneously with the fall of the drive signal IC OUT , and the transformer 4
Of the primary winding 4a, the drain of the main FETs 5a - source voltage, i.e., rises switching voltage V 1. When the drive signal IC OUT becomes low level, 2
The secondary side drive circuit 16 makes the regenerative FET 6a conductive. As a result, the excitation energy stored in the transformer 4 becomes 2
It is discharged to the output terminal OUT as the secondary current I D2 (t
3 to t4).

【0045】t4の時点になると、励磁エネルギの放出
は終了し、2次側電流ID2は0となる。ところが、この
状態では、回生FET6aが導通しているので、出力電
圧VO が、2次側巻線4bへ強制的に印加されている。
したがって、2次側電流ID2は、逆方向に流れ、トラン
ス4を逆励磁する(t4からt5までの期間)。
At time t4, the emission of the excitation energy ends, and the secondary current I D2 becomes zero. However, in this state, since the regenerative FET 6a is conducting, the output voltage V O is forcibly applied to the secondary winding 4b.
Therefore, the secondary current I D2 flows in the reverse direction and reversely excites the transformer 4 (period from t4 to t5).

【0046】さらに、上記t1の時点からスイッチング
周期Tだけ経過すると、制御用IC13は、駆動信号I
OUT を再び立ち上げる(t5の時点)。これにより、
回生FET6aのゲート電圧VGS2 が低下して、回生ス
イッチング素子6は遮断される。一方、この時点では、
主FET5aのゲート電圧VGS1 は、遅延回路14によ
り、ローレベルに保たれており、主スイッチング素子5
は遮断されている。この状態では、上記t4からt5ま
での期間に、トランス4に蓄積された逆励磁エネルギ
は、1次側電流ID1となり、トランス4の1次側巻線4
aから、入力側電圧源2の+側へと回生しようとする。
これにより、1次側巻線4aと主FET5aの寄生容量
5cとは、フライバック電圧と逆励磁電流とによって決
まる振幅で共振して、寄生容量5cに溜まっていた電荷
が引き抜かれる(t5からt6までの期間)。
Further, when the switching cycle T elapses from the time point t1, the control IC 13 outputs the drive signal I
C OUT is restarted (at time t5). This allows
The gate voltage V GS2 of the regenerative FET 6a decreases, and the regenerative switching element 6 is cut off. Meanwhile, at this point,
The gate voltage V GS1 of the main FET 5a is kept at a low level by the delay circuit 14, and the main switching element 5
Is shut off. In this state, during the period from the time t4 to the time t5, the reverse excitation energy stored in the transformer 4 becomes the primary current I D1 and the primary winding 4
From a, an attempt is made to regenerate to the + side of the input side voltage source 2.
As a result, the primary winding 4a and the parasitic capacitance 5c of the main FET 5a resonate at an amplitude determined by the flyback voltage and the reverse excitation current, and the charge stored in the parasitic capacitance 5c is extracted (from t5 to t6). Period until).

【0047】電荷が引き抜かれた後は、回生電流となる
1次側電流ID1は、主FET5aに寄生するダイオード
5bを介して入力側電圧源2へ回生される(t6からt
8までの期間)。この期間中は、1次側電流ID1は、入
力側電圧源2へと流れているので、寄生容量5cに電荷
が蓄積されない。したがって、主FET5aのドレイン
−ソース間電圧VDS1 は、略0Vに保たれている。
After the charge is extracted, the primary current I D1 as a regenerative current is regenerated to the input side voltage source 2 via the diode 5b parasitic on the main FET 5a (from t6 to t).
Up to 8). During this period, the primary-side current ID1 flows to the input-side voltage source 2, so that no charge is accumulated in the parasitic capacitance 5c. Therefore, the drain-source voltage V DS1 of the main FET 5a is kept at approximately 0V.

【0048】上記t5の時点から、遅延時間td1が経
過すると、主FET5aのゲート電圧VGS1 は、ハイレ
ベルとなり、主スイッチング素子5が導通する(t7の
時点)。遅延回路14の遅延時間td1は、上記t6か
らt8までの時間内に納まるように設定されている。こ
の結果、主スイッチング素子5は、ゼロクロス・ターン
オンが可能となり、ターンオン時の熱損失やノイズの発
生を防止できる。
When the delay time td1 has elapsed from the time point t5, the gate voltage V GS1 of the main FET 5a becomes high level, and the main switching element 5 conducts (time point t7). The delay time td1 of the delay circuit 14 is set so as to fall within the time from t6 to t8. As a result, the main switching element 5 can perform zero-cross turn-on, and can prevent heat loss and noise at the time of turn-on.

【0049】主スイッチング素子5が導通すると、1次
側電流ID1は、直線的に増加し、逆励磁電流の回生を終
えた後、トランス4の励磁が再び開始される。この後、
スイッチング電源1は、上記t2以降の動作を繰り返
す。これにより、入力側電圧源2から供給された電力
は、主スイッチング素子5の導通/遮断によって断続さ
れて、トランス4の2次側へ伝えられる。トランス4の
2次側では、断続された電力が平滑コンデンサ7によっ
て平滑化される。この結果、スイッチング電源1は、出
力端子OUTを介して、直流の電圧VO を負荷3へ印加
できる。
When the main switching element 5 is turned on, the primary current I D1 linearly increases, and after the regeneration of the reverse excitation current is completed, the excitation of the transformer 4 is started again. After this,
The switching power supply 1 repeats the operation after t2. Thus, the power supplied from the input side voltage source 2 is intermittently turned on / off by the main switching element 5 and transmitted to the secondary side of the transformer 4. On the secondary side of the transformer 4, the intermittent power is smoothed by the smoothing capacitor 7. As a result, the switching power supply 1 can apply the DC voltage V O to the load 3 via the output terminal OUT.

【0050】さらに、出力端子OUTに接続された電圧
検出回路11は、上記出力電圧VOに基づいて、電圧制
御信号を生成し、制御信号伝達部12を介して、制御用
IC13のフィードバック端子FBに印加する。これに
より、出力電圧VO が上昇する程、フィードバック端子
電圧VFBは、上昇する。さらに、制御用IC13は、図
3に示すように、フィードバック端子電圧VFBが三角波
OSC よりも小さい期間、ハイレベルの駆動信号IC
OUT を出力する。三角波VOSC のレベルおよび周波数は
一定なので、フィードバック端子電圧VFBが高い程、駆
動信号ICOUT がハイレベルの期間tonは減少する。こ
の結果、主スイッチング素子5のオン期間は、出力電圧
O に応じて調整され、スイッチング電源1は、入力電
圧Vi や負荷3の変動に係わらず、所定の値の出力電圧
O を出力できる。
Further, the voltage detection circuit 11 connected to the output terminal OUT generates a voltage control signal based on the output voltage V O, and outputs the voltage control signal via the control signal transmission unit 12 to the feedback terminal FB of the control IC 13. Is applied. Thus, the feedback terminal voltage V FB increases as the output voltage V O increases. Further, as shown in FIG. 3, the control IC 13 drives the high-level drive signal IC during a period in which the feedback terminal voltage V FB is smaller than the triangular wave V OSC.
Output OUT . Since the level and frequency of the triangular wave V OSC are constant, the higher the feedback terminal voltage V FB, the shorter the period t on during which the drive signal IC OUT is at a high level. As a result, the ON period of the main switching device 5 is adjusted according to the output voltage V O, the switching power supply 1, regardless of variations in the input voltage V i and the load 3, an output voltage V O of a given value it can.

【0051】当該定格負荷モード時には、主スイッチン
グ素子5が導通する前に、回生スイッチング素子6が導
通して、トランス4を逆励磁する。これにより、主スイ
ッチング素子5は、ゼロクロス・ターンオンが可能とな
る。この結果、回生スイッチング素子6を設けない場
合、すなわち、従来のPWM方式のスイッチング電源の
場合と比較して、スイッチング時の熱損失やノイズの発
生を大幅に削減できる。
In the rated load mode, before the main switching element 5 is turned on, the regenerative switching element 6 is turned on to reversely excite the transformer 4. Thereby, the main switching element 5 can perform zero-cross turn-on. As a result, compared with the case where the regenerative switching element 6 is not provided, that is, as compared with the case of the conventional PWM type switching power supply, the generation of heat loss and noise during switching can be greatly reduced.

【0052】一方、負荷3が軽負荷であると、動作モー
ド信号出力回路17が判定した場合は、回生スイッチン
グ素子6の導通は制限される。この結果、スイッチング
電源1は、回生スイッチング素子6を設けない場合と同
様にPWM動作を行う。この状態では、回生スイッチン
グ素子6の導通制限によって、逆励磁電流が削減され
る。したがって、逆励磁電流に起因する損失を防止で
き、軽負荷時の効率を従来のPWM方式のスイッチング
電源と略同様に保つことができる。この結果、従来の2
次側回生による部分共振回路方式のスイッチング電源に
比べて、軽負荷時の効率を大幅に向上できる。
On the other hand, if the operation mode signal output circuit 17 determines that the load 3 is light, the conduction of the regenerative switching element 6 is limited. As a result, the switching power supply 1 performs the PWM operation as in the case where the regenerative switching element 6 is not provided. In this state, the reverse excitation current is reduced due to the conduction limitation of the regenerative switching element 6. Therefore, the loss due to the reverse excitation current can be prevented, and the efficiency at the time of light load can be kept substantially the same as the conventional PWM type switching power supply. As a result, the conventional 2
Efficiency at light load can be greatly improved as compared with a switching power supply of a partial resonance circuit system using secondary regeneration.

【0053】上記動作モード信号出力回路17が負荷3
の状態を検出する方法、および、主FET5aの導通を
制限する方法は、種々の方法が挙げられる。以下では、
動作モード信号出力回路17の各構成例と、軽負荷モー
ド時におけるスイッチング電源1の動作とについて詳細
に説明する。
The operation mode signal output circuit 17 is connected to the load 3
Various methods can be used to detect the state of the main FET 5a and to limit the conduction of the main FET 5a. Below,
Each configuration example of the operation mode signal output circuit 17 and the operation of the switching power supply 1 in the light load mode will be described in detail.

【0054】例えば、上記動作モード信号出力回路17
の第1の構成例として、負荷電流を検知する回路が挙げ
られる。具体的には、図5に示すように、動作モード信
号出力回路17aには、図1に示す平滑コンデンサ7よ
りも負荷3側、かつ、出力端子OUTと接地端子GND
との間に、互いに直列に接続された抵抗21・22を備
えている。また、出力端子OUT側の抵抗21と、接地
端子GND側の抵抗22との接続点は、コンパレータ
(判定部)23の反転入力端子へ接続されている。一
方、上記平滑コンデンサ7と、上記抵抗22との間に
は、抵抗24が設けられており、コンパレータ23の非
反転入力端子は、両抵抗22・24の接続点に接続され
ている。各抵抗21・22・24の抵抗値R21・R22
24は、軽負荷モードに切り替える際の負荷電流ILIM1
に応じて設定される。
For example, the operation mode signal output circuit 17
As a first configuration example, there is a circuit for detecting a load current. Specifically, as shown in FIG. 5, the operation mode signal output circuit 17a is provided on the load 3 side with respect to the smoothing capacitor 7 shown in FIG. 1, and the output terminal OUT and the ground terminal GND.
And resistors 21 and 22 connected in series with each other. A connection point between the resistor 21 on the output terminal OUT side and the resistor 22 on the ground terminal GND side is connected to an inverting input terminal of a comparator (determination unit) 23. On the other hand, a resistor 24 is provided between the smoothing capacitor 7 and the resistor 22, and a non-inverting input terminal of the comparator 23 is connected to a connection point between the resistors 22 and 24. Resistance values of the resistors 21 · 22 · 24 R 21 · R 22 ·
R 24 is the load current I LIM1 when switching to the light load mode.
It is set according to.

【0055】上記構成では、負荷電流IO が負荷3へ流
れている間、コンパレータ23の非反転入力端子には、
O ・R24の電圧が印加される。一方、反転入力端子に
は、抵抗21・22による分圧電圧VO ・R22/(R21
+R22)が印加される。したがって、電圧IO ・R24
りも、電圧VO ・R22/(R21+R22)の方が大きい場
合、すなわち、負荷電流IO がILIM1=R22・VO
{(R21+R22)・R24}以下の場合、コンパレータ2
3は、軽負荷モードを示すローレベルの動作モード信号
M を出力する。これにより、図1に示す回生スイッチ
ング素子6は、2次側駆動回路16の出力に関わらず、
常に遮断される。
In the above configuration, while the load current I O flows to the load 3, the non-inverting input terminal of the comparator 23
A voltage of I OR 24 is applied. On the other hand, the inverting input terminal has a divided voltage V O · R 22 / (R 21
+ R 22 ). Therefore, when the voltage V O · R 22 / (R 21 + R 22 ) is higher than the voltage I O · R 24 , that is, when the load current I O is I LIM1 = R 22 · V O /
If (R 21 + R 22 ) · R 24 } or less, comparator 2
3 outputs an operation mode signal V M at the low level indicating the light-load mode. Thereby, the regenerative switching element 6 shown in FIG.
Always shut off.

【0056】一方、負荷電流IO がILIM1を越えると、
動作モード信号出力回路17aは、定格負荷モードを示
すハイレベルの動作モード信号VM を出力する。この結
果、上記回生スイッチング素子6は、2次側駆動回路1
6出力によって、導通/遮断が制御される。
On the other hand, when the load current I O exceeds I LIM1 ,
Operation mode signal output circuit 17a outputs an operation mode signal V M of the high level indicating the rated load mode. As a result, the regenerative switching element 6 is connected to the secondary drive circuit 1
Conduction / interruption is controlled by the six outputs.

【0057】例えば、図6に示すt11までの期間のよ
うに、負荷電流IO がILIM1を越えている場合、動作モ
ード信号出力回路17aは、定格負荷モードを示すハイ
レベルの動作モード信号VM を出力している。この状態
では、スイッチング電源1は、定格負荷モードで動作し
ており、図4と同様に、主スイッチング素子5と回生ス
イッチング素子6とは、交互に導通している。この結
果、主スイッチング素子5は、ゼロクロス・ターンオン
でき、ターンオン時のスイッチングロスやスイッチング
ノイズは低く抑えられている。また、上記軽負荷モード
時に比べて、負荷が重いため、制御用IC13は、駆動
信号ICOUT のパルス幅tonをより長く設定している。
したがって、回生スイッチング素子6が導通している期
間は、比較的短く、導通期間における逆励磁電流は、余
り大きな値とならない。この結果、当該逆励磁電流に起
因する発熱は、抑制されている。
For example, when the load current I O exceeds I LIM1 as in the period up to t11 shown in FIG. 6, the operation mode signal output circuit 17a outputs the high-level operation mode signal V indicating the rated load mode. M is output. In this state, the switching power supply 1 is operating in the rated load mode, and the main switching elements 5 and the regenerative switching elements 6 are alternately conductive as in FIG. As a result, the main switching element 5 can perform zero-cross turn-on, and switching loss and switching noise at the time of turn-on are suppressed low. Further, since the load is heavier than in the light load mode, the control IC 13 sets the pulse width t on of the drive signal IC OUT longer.
Therefore, the period during which the regenerative switching element 6 is conducting is relatively short, and the reverse excitation current during the conducting period does not have a very large value. As a result, heat generation due to the reverse excitation current is suppressed.

【0058】一方、t11以降の期間のように、負荷電
流IO が上記所定のレベルを下回ると、動作モード信号
出力回路17aは、軽負荷モードを示すローレベルの動
作モード信号VM を出力する。この状態では、回生FE
T6aのゲート電圧VGS2 は、2次側駆動回路16の出
力電圧に関わらず、常にローレベルに保たれる。この結
果、主スイッチング素子5が遮断されている間、逆励磁
電流が発生せず、スイッチング電源1は、PWM動作を
行う。
Meanwhile, as the subsequent t11 period, the load current I O is below the predetermined level, the operation mode signal output circuit 17a outputs an operation mode signal V M at the low level indicating the light load mode . In this state, the regenerative FE
The gate voltage V GS2 of T6a is always kept at the low level regardless of the output voltage of the secondary side drive circuit 16. As a result, while the main switching element 5 is cut off, no reverse excitation current is generated, and the switching power supply 1 performs the PWM operation.

【0059】この状態では、上記定格負荷モードに比べ
て負荷が軽いため、制御用IC13は、駆動信号IC
OUT のパルス幅tonを、より短く設定している。したが
って、仮に、定格負荷モード時と同様に、主スイッチン
グ素子5が遮断されている期間中に、回生スイッチング
素子6が導通したとすると、多くの逆励磁電流が流れ、
スイッチング電源1の発熱量が大きくなりがちである。
In this state, the load is lighter than in the rated load mode.
OUT of the pulse width t on, is set shorter. Therefore, assuming that the regenerative switching element 6 conducts during the period in which the main switching element 5 is shut off, as in the rated load mode, a large amount of reverse exciting current flows,
The amount of heat generated by the switching power supply 1 tends to increase.

【0060】ところが、本実施形態に係るスイッチング
電源1は、軽負荷モード時において、回生スイッチング
素子6を常に遮断しているので、逆励磁電流による発熱
が発生しない。この結果、軽負荷時におけるスイッチン
グ電源1の発熱量を、従来に比べて大幅に削減できる。
なお、軽負荷モード時では、負荷3が軽いので、負荷電
流IO が少ない。したがって、主スイッチング素子5の
スイッチングに起因する損失およびノイズは、極めて低
い値に保たれている。
However, the switching power supply 1 according to the present embodiment always shuts off the regenerative switching element 6 in the light load mode, so that no heat is generated by the reverse excitation current. As a result, the amount of heat generated by the switching power supply 1 under a light load can be significantly reduced as compared with the related art.
In the light load mode, since the load 3 is light, the load current IO is small. Therefore, the loss and noise due to the switching of the main switching element 5 are kept at extremely low values.

【0061】また、動作モード信号出力回路17の第2
の構成例として、2次側巻線4bを流れる2次側電流、
すなわち、回生スイッチング素子6のドレイン電流ID2
のピーク値によって、負荷3の状態を検出する回路が挙
げられる。
The second operation mode signal output circuit 17
As a configuration example, a secondary current flowing through the secondary winding 4b,
That is, the drain current I D2 of the regenerative switching element 6
A circuit that detects the state of the load 3 based on the peak value of the load 3 can be used.

【0062】具体的には、図7に示すように、動作モー
ド信号出力回路17bは、図1に示す平滑コンデンサ7
よりもトランス4側に、かつ、出力端子OUTと接地端
子GNDとの間に、互いに直列に接続された抵抗31・
32を備えている。また、出力端子OUT側の抵抗31
と、接地端子GND側の抵抗32との接続点は、コンパ
レータ(判定部)33の反転入力端子へ接続されてい
る。一方、図1に示す回生スイッチング素子6と、上記
抵抗32との間には、抵抗34が設けられており、コン
パレータ33の非反転入力端子は、両抵抗32・34の
接続点に接続されている。上記コンパレータ33は、ヒ
ステリシスを有しており、出力がハイレベルになってか
ら、非反転入力端子電圧が0Vになるまでの間、出力を
ハイレベルに保つことができる。さらに、コンパレータ
33の出力は、遅延回路35を介して、上記回生スイッ
チング素子6のゲートに印加される。当該遅延回路35
は、例えば、遅延回路14と同様に、並列に接続された
ダイオードと抵抗とによって構成されている。上記ダイ
オードは、コンパレータ33から、回生FET6aのゲ
ートへの方向の電流を制限する。これにより、遅延回路
35は、コンパレータ33の出力がローレベルになって
から、所定の時間td2だけ、出力信号がローレベルに
なる時点を遅らせることができる。なお、各抵抗31・
32・34の抵抗値R31・R32・R34は、軽負荷モード
に切り替わる際のドレイン電流のピーク値ILIM2に応じ
て設定される。また、遅延回路35の抵抗値は、遅延回
路14と同様に、当該遅延回路35の遅延時間td2に
応じて設定される。
Specifically, as shown in FIG. 7, the operation mode signal output circuit 17b is connected to the smoothing capacitor 7 shown in FIG.
Connected to the transformer 4 and between the output terminal OUT and the ground terminal GND.
32. Also, the resistor 31 on the output terminal OUT side
And the connection point between the ground terminal GND and the resistor 32 are connected to an inverting input terminal of a comparator (determination unit) 33. On the other hand, a resistor 34 is provided between the regenerative switching element 6 shown in FIG. 1 and the resistor 32, and a non-inverting input terminal of the comparator 33 is connected to a connection point between the resistors 32 and 34. I have. The comparator 33 has a hysteresis and can keep the output at a high level from when the output goes to a high level until the non-inverting input terminal voltage becomes 0V. Further, the output of the comparator 33 is applied to the gate of the regenerative switching element 6 via the delay circuit 35. The delay circuit 35
Is composed of, for example, a diode and a resistor connected in parallel, similarly to the delay circuit 14. The diode limits the current flowing from the comparator 33 to the gate of the regenerative FET 6a. Thus, the delay circuit 35 can delay the point in time when the output signal becomes low level for a predetermined time td2 after the output of the comparator 33 becomes low level. Note that each resistor 31
The resistance values R 31 , R 32, and R 34 of 32 and 34 are set according to the peak value I LIM2 of the drain current when switching to the light load mode. Further, similarly to the delay circuit 14, the resistance value of the delay circuit 35 is set according to the delay time td2 of the delay circuit 35.

【0063】上記構成において、図8に示すように、主
FET5aのゲート電圧VGS1 がローレベルになると、
主スイッチング素子5が遮断され、トランス4の2次側
巻線4bには、電流ID2が流れる。これにより、コンパ
レータ33の非反転入力端子には、電圧ID2・R34が入
力され、反転入力端子には、抵抗31・32による分圧
電圧VO ・R32/(R31+R32)が印加される。
In the above configuration, as shown in FIG. 8, when the gate voltage V GS1 of the main FET 5a goes low,
The main switching element 5 is cut off, and the current ID2 flows through the secondary winding 4b of the transformer 4. As a result, the voltage I D2 · R 34 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 33, and the divided voltage V OR · 32 / (R 31 + R 32 ) by the resistors 31 and 32 is input to the inverting input terminal. Applied.

【0064】電圧ID2・R34よりも、電圧VO ・R32
(R31+R32)の方が大きい場合、すなわち、ドレイン
電流ID2のピーク値が所定のしきい値ILIM2=R32・V
O /{(R31+R32)・R34}以下の場合、コンパレー
タ33は、ローレベルの出力VCMP を導出し、しきい値
LIM2を越えると、ハイレベルの出力VCMP を導出す
る。
The voltage V O · R 32 / voltage is higher than the voltage I D2 · R 34.
When (R 31 + R 32 ) is larger, that is, when the peak value of the drain current I D2 is equal to the predetermined threshold I LIM2 = R 32 · V
When O / {(R 31 + R 32 ) · R 34 } or less, the comparator 33 derives a low-level output V CMP , and when the threshold value I LIM2 is exceeded, derives a high-level output V CMP .

【0065】例えば、t21の時点のように、上記ドレ
イン電流ID2が上記電流ILIM2を越えた場合、コンパレ
ータ33は、ドレイン電流ID2が0Vになるまでの間、
出力VCMP をハイレベルに維持する(t21からt22
までの期間)。したがって、動作モード信号出力回路1
7bは、この期間中、定格負荷モードを示すハイレベル
の動作モード信号VM を出力している。さらに、遅延回
路35は、ドレイン電流ID2が0Vになってから、所定
の時間td2が経過するまでの間、出力をハイレベルに
保っている(t22からt23までの期間)。この結
果、t21からt23までの期間、回生スイッチング素
子6は、駆動信号ICOUT に応じて導通/遮断が制御さ
れる。なお、遅延回路35の遅延時間td2は、軽負荷
モードと判断される中で、ドレイン電流ID2のピーク値
が最も低い場合、すなわち、上記しきい値ILIM2の場合
であっても、駆動信号ICOUT がハイレベルになる時点
まで、動作モード信号VM をハイレベルに保つことがで
きるように設定される。
For example, when the drain current I D2 exceeds the current I LIM2 , as at time t21, the comparator 33 determines whether the drain current I D2 becomes 0V.
The output V CMP is maintained at a high level (from t21 to t22).
Period until). Therefore, the operation mode signal output circuit 1
7b during this period, and outputs an operation mode signal V M of the high level indicating the rated load mode. Further, the delay circuit 35 keeps the output at a high level from the time when the drain current ID2 becomes 0 V until a predetermined time td2 elapses (a period from t22 to t23). As a result, during the period from t21 to t23, conduction / interruption of the regenerative switching element 6 is controlled in accordance with the drive signal IC OUT . It should be noted that the delay time td2 of the delay circuit 35 is the same as that in the case where the peak value of the drain current I D2 is the lowest in the light load mode, that is, even when the threshold value I LIM2 is used. until such time as the IC OUT becomes high level, it is set to be able to maintain the operation mode signal V M to the high level.

【0066】上記t23の時点を過ぎると、動作モード
信号VM は、ローレベルになる。ところが、負荷3が重
い場合、ドレイン電流ID2のピーク値がしきい値ILIM2
を越えるので、動作モード信号出力回路17bは、主ス
イッチング素子5が次に遮断された時点で、再びハイレ
ベルの動作モード信号VM を出力する(t24の時
点)。
[0066] Beyond the point of the t23, the operation mode signal V M becomes a low level. However, when the load 3 is heavy, the peak value of the drain current ID2 becomes equal to the threshold value ILIM2.
Since exceeds, the operation mode signal output circuit 17b is the main switching element 5 then at the time it was interrupted, and outputs an operation mode signal V M of the high level again (time point t24).

【0067】したがって、スイッチング電源1は、負荷
3が所定のレベルよりも重い場合、図5に示す動作モー
ド信号出力回路17aの場合と同様に、2次側回生によ
る部分共振動作できる。
Therefore, when the load 3 is heavier than the predetermined level, the switching power supply 1 can perform the partial resonance operation by the secondary-side regeneration as in the case of the operation mode signal output circuit 17a shown in FIG.

【0068】一方、t25以降の期間のように、ピーク
時においてさえ、ドレイン電流ID2が上記しきい値I
LIM2を越えない場合、コンパレータ33は、常に、ロー
レベルの出力を導出する。この結果、動作モード信号出
力回路17bは、駆動信号ICOUT に関わらず、回生F
ET6aのゲート電圧VGS2 を常にローレベルに保って
いる。したがって、回生スイッチング素子6は、常に遮
断され、スイッチング電源1は、上記動作モード信号出
力回路17aの場合と同様に、PWM動作に切り替える
ことができる。
On the other hand, even during the peak time as in the period after t25, the drain current I D2 is equal to the threshold value I D2.
When LIM2 is not exceeded , the comparator 33 always derives a low-level output. As a result, the operation mode signal output circuit 17b outputs the regenerative F signal regardless of the drive signal IC OUT.
The gate voltage V GS2 of the ET 6a is always kept at a low level. Therefore, the regenerative switching element 6 is always shut off, and the switching power supply 1 can switch to the PWM operation as in the case of the operation mode signal output circuit 17a.

【0069】さらに別の構成例として、トランス4に蓄
えられたエネルギを出力へ放出するのに要する期間を、
動作モード信号出力回路17が検出する構成が挙げられ
る。一般に、負荷3が小さい程、主スイッチング素子5
のデューティ比は小さくなるので、2次側のドレイン電
流ID2のピーク値は小さくなる。したがって、負荷3が
小さい程、トランス4に蓄えられたエネルギを出力する
のに要する時間は短くなる。この結果、所定の期間td
3以内に2次側のドレイン電流ID2が0になるか否かに
よって、動作モード信号出力回路17は、負荷3が所定
のレベルよりも軽いか否かを判定できる。なお、デュー
ティ比は、スイッチング周期Tに対する、主スイッチン
グ素子5のオン期間tonの割合である。
As still another configuration example, the period required to release the energy stored in the transformer 4 to the output is as follows:
There is a configuration in which the operation mode signal output circuit 17 detects. In general, the smaller the load 3, the smaller the main switching element 5
, The peak value of the secondary-side drain current ID2 decreases. Therefore, the smaller the load 3, the shorter the time required to output the energy stored in the transformer 4. As a result, the predetermined period td
The operation mode signal output circuit 17 can determine whether or not the load 3 is lighter than a predetermined level depending on whether or not the secondary side drain current I D2 becomes 0 within three. Note that the duty ratio is a ratio of the ON period t on of the main switching element 5 to the switching cycle T.

【0070】具体的には、図9に示すように、動作モー
ド信号出力回路17cは、図7に示す抵抗31・32・
34と同様の抵抗41・42・44を備えている。上記
抵抗41と抵抗42との接続点は、コンパレータ43の
非反転入力端子へ接続されており、抵抗44と抵抗42
との接続点は、コンパレータ43の反転入力端子へ接続
されている。上記抵抗41・42の抵抗値R41・R
42は、分圧電圧R42・VO/(R41+R42)が限りなく
0Vに近くなるように設定されている。
Specifically, as shown in FIG. 9, the operation mode signal output circuit 17c is connected to the resistors 31, 32,.
It has the same resistors 41, 42, 44 as 34. The connection point between the resistor 41 and the resistor 42 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 43.
Is connected to the inverting input terminal of the comparator 43. The resistance value R 41 · R of the resistors 41 and 42
The reference numeral 42 is set so that the divided voltage R 42 · V O / (R 41 + R 42 ) is as close as possible to 0V.

【0071】さらに、コンパレータ43の出力は、特許
請求の範囲に記載の判定部に相当するセット−リセット
・フリップフロップ(以下では、RS−FFと略称す
る)45のリセット端子Rに接続されている。また、R
S−FF45のリセット端子Rには、タイマ回路46も
接続されている。当該タイマ回路46は、図1に示す駆
動信号伝達部15のローレベルをトリガーとして、一定
期間td3だけ、ハイレベルの出力信号VTIM を上記リ
セット端子Rに印加できる。さらに、RS−FF45の
セット端子Sには、2次側駆動回路16の出力信号が印
加されている。
Further, the output of the comparator 43 is connected to a reset terminal R of a set-reset flip-flop (hereinafter, abbreviated as RS-FF) 45 corresponding to the determination section described in the claims. . Also, R
The timer circuit 46 is also connected to the reset terminal R of the S-FF 45. The timer circuit 46 as a trigger a low-level drive signal transfer unit 15 shown in FIG. 1, a predetermined period td3, the output signal V TIM high level can be applied to the reset terminal R. Further, an output signal of the secondary side drive circuit 16 is applied to a set terminal S of the RS-FF 45.

【0072】上記構成において、図10に示すt31の
時点に制御用IC13が駆動信号ICOUT をローレベル
に変化させると、主スイッチング素子5が遮断される。
これにより、主スイッチング素子5が導通している間に
トランス4に蓄積された励磁エネルギは、トランス4の
2次側巻線4bを流れる電流、すなわち、回生FET6
aのドレイン電流ID2として放出される。
In the above configuration, when the control IC 13 changes the drive signal IC OUT to a low level at time t31 shown in FIG. 10, the main switching element 5 is cut off.
As a result, the exciting energy stored in the transformer 4 while the main switching element 5 is conducting is the current flowing through the secondary winding 4b of the transformer 4, that is, the regenerative FET 6
It is emitted as the drain current I D2 of a.

【0073】したがって、コンパレータ43の反転入力
端子には、電圧ID2・R44が印加され、非反転入力端子
には、抵抗41・42による分圧電圧R42・VO /(R
41+R42)が印加される。上述したように、抵抗値R41
・R42は、分圧電圧が略0になるように設定されてい
る。この結果、コンパレータ43は、回生FET6aの
ドレイン電流ID2が負の間、ハイレベルの信号VCMP
出力している(t33からt34までの期間)。一方、
タイマ回路46は、駆動信号ICOUT がローレベルに変
化してから、所定の時間td3が経過するまでの期間、
ハイレベルの出力信号VTIM を出力する(t31からt
32までの期間)。
Therefore, the voltage I D2 · R 44 is applied to the inverting input terminal of the comparator 43, and the divided voltage R 42 · V O / (R
41 + R 42 ) is applied. As described above, the resistance value R 41
R42 is set such that the divided voltage becomes substantially zero. As a result, the comparator 43, while the drain current I D2 of the regenerative FET6a is negative, (the period from t33 to t34) which outputs a signal V CMP of high level. on the other hand,
The timer circuit 46 performs a period from when the drive signal IC OUT changes to a low level to when a predetermined time td3 elapses.
Output a high-level output signal V TIM (from t31 to t
Up to 32).

【0074】ところで、定格負荷モード時には、駆動信
号ICOUT のデューティは、大きく設定されている。し
たがって、タイマ回路46の出力信号VTIM とコンパレ
ータ43の出力信号VCMP とは、少なくとも一方がロー
レベルとなっている。この結果、RS−FF45のリセ
ット端子Rは、常にローレベルに保たれており、RS−
FF45は、2次側駆動回路16の出力と同一の信号を
回生FET6aのゲートへ印加する。
In the rated load mode, the duty of the drive signal IC OUT is set to be large. Therefore, at least one of the output signal V TIM of the timer circuit 46 and the output signal V CMP of the comparator 43 is at a low level. As a result, the reset terminal R of the RS-FF 45 is always kept at low level,
The FF 45 applies the same signal as the output of the secondary drive circuit 16 to the gate of the regenerative FET 6a.

【0075】一方、負荷3が軽くなって、主スイッチン
グ素子5が遮断されてから、上記所定の時間td3が経
過するまでの間に、2次側のドレイン電流ID2が0Vに
なると、t35の時点のように、タイマ回路46の出力
信号VTIM がハイレベルであるにも関わらず、コンパレ
ータ43は、ハイレベルの出力信号VCMP を導出する。
これにより、RS−FF45のリセット端子Rには、ハ
イレベルの信号が入力される。この結果、RS−FF4
5は、次に、セット端子Sにハイレベルが入力されるま
での間、すなわち、主スイッチング素子5が再び遮断さ
れるまでの間、回生FET6aのゲート電圧VGS2 をロ
ーレベルに維持する。これにより、回生スイッチング素
子6は、ドレイン電流ID2が0Vになってから、主スイ
ッチング素子5が遮断されるまでの間、遮断される。し
たがって、負荷3が所定のレベルを下回っている間、図
5に示す動作モード信号出力回路17aの場合と同様
に、軽負荷モード時における逆励磁電流を削減できる。
On the other hand, if the secondary-side drain current I D2 becomes 0 V between the time when the load 3 is lightened and the main switching element 5 is cut off and the above-mentioned predetermined time td3 elapses, at time t35 As at the time point, the comparator 43 derives the high-level output signal V CMP even though the output signal V TIM of the timer circuit 46 is at the high level.
Accordingly, a high-level signal is input to the reset terminal R of the RS-FF 45. As a result, RS-FF4
5 keeps the gate voltage V GS2 of the regenerative FET 6a at a low level until a high level is input to the set terminal S, that is, until the main switching element 5 is cut off again. As a result, the regenerative switching element 6 is cut off from when the drain current ID2 becomes 0 V until the main switching element 5 is cut off. Therefore, while the load 3 is lower than the predetermined level, the reverse excitation current in the light load mode can be reduced as in the case of the operation mode signal output circuit 17a shown in FIG.

【0076】動作モード信号出力回路17の第4の構成
例は、逆励磁電流の大きさによって、負荷3の重さを判
定する回路である。具体的には、図11に示すように、
動作モード信号出力回路17dは、図7に示す抵抗31
・32・34と同様の抵抗51・52・54を備えてい
る。上記抵抗51と抵抗52との接続点は、コンパレー
タ53の非反転入力端子へ接続されており、抵抗54と
抵抗52との接続点は、コンパレータ53の反転入力端
子へ接続されている。軽負荷モードと定格負荷モードと
を識別する際の逆励磁電流のしきい値ILIM3は、あまり
小さすぎると、定格負荷モード時において、主FET5
aのソース−ドレイン間電圧VDS1 が0まで到達できな
い。一方、大きすぎると、無駄な回生電流が流れるの
で、効率を改善できない。
The fourth configuration example of the operation mode signal output circuit 17 is a circuit for determining the weight of the load 3 based on the magnitude of the reverse exciting current. Specifically, as shown in FIG.
The operation mode signal output circuit 17d includes a resistor 31 shown in FIG.
・ It has the same resistors 51, 52 and 54 as 32 and 34. The connection point between the resistors 51 and 52 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 53, and the connection point between the resistors 54 and 52 is connected to the inverting input terminal of the comparator 53. If the threshold value I LIM3 of the reverse excitation current when discriminating between the light load mode and the rated load mode is too small, the main FET 5 in the rated load mode may be used.
The source-drain voltage V DS1 of a cannot reach 0. On the other hand, if it is too large, useless regenerative current flows, so that efficiency cannot be improved.

【0077】ゼロ電圧でターンオンするために必要な逆
励磁電流I2Pは、以下の式(1)に示すように、 I2P=〔(Vi 2 −n2 ・VO 2 )・C/L〕1/2 ・n …(1) となる。なお、上記式(1)において、nは、トランス
4の1次・2次巻数比であり、Lは、トランス4の1次
インダクタンス、Cは、主スイッチング素子5の寄生容
量5cを、それぞれ示している。
[0077] the reverse excitation current I 2P required for turning at zero voltage, as shown in the following equation (1), I 2P = [(V i 2 -n 2 · V O 2) · C / L 1/2 · n (1) In the above equation (1), n is the primary / secondary turns ratio of the transformer 4, L is the primary inductance of the transformer 4, and C is the parasitic capacitance 5c of the main switching element 5, respectively. ing.

【0078】上記各数値の一例として、n=5、VO
18V、C=300pF、L=170μHとすると、入
力側電圧源2がAC100Vの交流電圧を整流平滑化し
て、Vi を生成した場合、すなわち、Vi =140V
(DC)の場合、I2P=0.71Aとなる。同様に、入
力側電圧源2がAC230Vの交流電圧からVi を生成
する場合、すなわち、Vi =320V(DC)の場合、
2P=2.04Aとなる。したがって、上記しきい値I
LIM3は、0.2Aから2A程度になるように、上記各抵
抗の抵抗値R51・R52・R54を調整して設定される。
As an example of each of the above numerical values, n = 5, V O =
Assuming that 18 V, C = 300 pF, and L = 170 μH, the input side voltage source 2 rectifies and smoothes the AC voltage of 100 V AC to generate V i , that is, V i = 140 V
In the case of (DC), I 2P = 0.71A. Similarly, when the input-side voltage source 2 to produce a V i from the AC voltage of AC230V, i.e., if the V i = 320 V (DC),
I 2P = 2.04A. Therefore, the threshold I
LIM3, like become 2A order of 0.2 A, is set by adjusting the resistance value R 51 · R 52 · R 54 for each resistance.

【0079】当該構成では、図12に示すように、主F
ET5aのゲート電圧VGS1 がローレベルになると、主
スイッチング素子5が遮断され、トランス4の2次側巻
線4bには、電流ID2が流れる。これにより、コンパレ
ータ53の反転入力端子には、電圧ID2・R54が入力さ
れる。一方、非反転入力端子には、抵抗51・52によ
る分圧電圧VO ・R52/(R51+R52)が印加される。
In this configuration, as shown in FIG.
When the gate voltage V GS1 of the ET 5a becomes low level, the main switching element 5 is cut off, and the current ID2 flows through the secondary winding 4b of the transformer 4. Thus, the inverting input terminal of the comparator 53, the voltage I D2 · R 54 are inputted. On the other hand, a divided voltage V O · R 52 / (R 51 + R 52 ) by the resistors 51 and 52 is applied to the non-inverting input terminal.

【0080】反転入力端子電圧ID2・R54よりも、非反
転入力端子電圧VO ・R52/(R51+R52)の方が大き
い場合、すなわち、逆励磁電流となるドレイン電流ID2
が所定のしきい値ILIM3=R52・VO /{(R51
52)・R54}に到達した場合、コンパレータ53は、
ローレベルの出力VCMP を導出し、しきい値ILIM3に満
たない間は、ハイレベルの出力VCMP を導出している。
When the non-inverted input terminal voltage V O · R 52 / (R 51 + R 52 ) is higher than the inverted input terminal voltage I D2 · R 54 , that is, the drain current I D2 which becomes the reverse excitation current
Is a predetermined threshold value I LIM3 = R 52 · V O / {(R 51 +
R 52 ) · R 54 }, the comparator 53
The low-level output V CMP is derived, and the high-level output V CMP is derived while the output V CMP is less than the threshold value I LIM3 .

【0081】負荷3が定格負荷の場合(t41以前の期
間)、主スイッチング素子5のオフ期間は、比較的短く
設定される。したがって、逆励磁電流のピーク値は、し
きい値ILIM3へ到達しない。この状態では、コンパレー
タ53は、常にハイレベルの動作モード信号VM を出力
し、回生スイッチング素子6は、2次側駆動回路16の
指示に応じて導通/遮断を繰り返している。この結果、
スイッチング電源1は、動作モード信号出力回路17a
の場合と同様に、2次側回生による部分共振動作してい
る。
When the load 3 is a rated load (period before t41), the off period of the main switching element 5 is set relatively short. Therefore, the peak value of the reverse excitation current does not reach threshold value ILIM3 . In this state, the comparator 53 always outputs an operation mode signal V M at the high level, the regeneration switching element 6 is repeated connection / disconnection in accordance with an instruction of the secondary drive circuit 16. As a result,
The switching power supply 1 has an operation mode signal output circuit 17a.
As in the case of the above, a partial resonance operation is performed by the secondary-side regeneration.

【0082】一方、負荷3が軽負荷の場合(t41以降
の期間)、主スイッチング素子5のオフ期間が比較的長
く設定されるので、逆励磁電流のピーク値は、しきい値
LI M3へと到達する(t42の時点)。この結果、コン
パレータ53がローレベルの出力VCMP を導出するの
で、回生FET6aのゲート電圧VGS2 は、2次側駆動
回路16の指示に関わらず、ローレベルへと低下し、回
生スイッチング素子6を遮断させる。したがって、トラ
ンス4へ蓄積された逆励磁エネルギは、図4に示すt6
からt8までの期間と同様に、入力側電圧源2へ回生さ
れる。さらに、駆動信号ICOUT が立ち上がってから、
遅延回路14の遅延時間td1だけ経過すると、主スイ
ッチング素子5は導通し、トランス4の励磁を開始する
(t43の時点)。
On the other hand, when the load 3 is a light load (period after t41), the off-period of the main switching element 5 is set relatively long, so that the peak value of the reverse excitation current is reduced to the threshold value I LI M3 . (At time t42). As a result, the comparator 53 derives the low-level output V CMP , so that the gate voltage V GS2 of the regenerative FET 6a drops to the low level regardless of the instruction of the secondary side drive circuit 16, and the regenerative switching element 6 Cut off. Therefore, the reverse excitation energy stored in the transformer 4 is equal to t6 shown in FIG.
As in the period from to t8, the voltage is regenerated to the input side voltage source 2. Furthermore, after the drive signal IC OUT rises,
When the delay time td1 of the delay circuit 14 has elapsed, the main switching element 5 conducts, and the excitation of the transformer 4 starts (at time t43).

【0083】上記構成では、負荷3が軽負荷の場合、逆
励磁電流は、所定の値ILIM3以下に抑えられ、図中、破
線で示す従来のスイッチング電源の場合に比べて、大幅
に低減される。これにより、回生電流に起因する損失を
所定の値以下に制限でき、上記動作モード信号出力回路
17aないし17cの場合と同様に、軽負荷時の効率を
向上できる。ただし、本実施形態に係る動作モード信号
出力回路17dの場合、軽負荷モード時にも、しきい値
LIM3に到達するまでの間、回生電流が流れている。し
たがって、スイッチング電源1の軽負荷時における効率
は、上記動作モード信号出力回路17aないし17cよ
りも、やや低下する。
In the above configuration, when the load 3 is a light load, the reverse excitation current is suppressed to a predetermined value I LIM3 or less, and is greatly reduced as compared with the conventional switching power supply indicated by a broken line in the figure. You. Thus, the loss due to the regenerative current can be limited to a predetermined value or less, and the efficiency at light load can be improved as in the case of the operation mode signal output circuits 17a to 17c. However, in the case of the operation mode signal output circuit 17d according to the present embodiment, even in the light load mode, the regenerative current flows until the threshold value ILIM3 is reached. Therefore, the efficiency of the switching power supply 1 at light load is slightly lower than that of the operation mode signal output circuits 17a to 17c.

【0084】以上のように、本実施形態に係るスイッチ
ング電源1は、2次側回生による部分共振動作が可能な
スイッチング電源1であって、トランス4の1次側へ供
給する電力を断続する主スイッチング素子5と、上記ト
ランス4の励磁エネルギが放出された後に、当該トラン
ス4の2次側への逆励磁電流を通過させる回生スイッチ
ング素子6と備えている。さらに、本実施形態に係るス
イッチング電源1には、負荷3が所定のレベルよりも軽
負荷である軽負荷モードの間、残余の定格負荷モードの
期間に比べて、上記回生スイッチング素子6の導通を制
限する動作モード信号出力回路17が設けられている。
As described above, the switching power supply 1 according to the present embodiment is a switching power supply 1 capable of performing a partial resonance operation by secondary-side regeneration, and has a main power supply for intermittently supplying power to the primary side of the transformer 4. It includes a switching element 5 and a regenerative switching element 6 for passing a reverse excitation current to the secondary side of the transformer 4 after the excitation energy of the transformer 4 is released. Furthermore, in the switching power supply 1 according to the present embodiment, during the light load mode in which the load 3 is lighter than the predetermined level, the conduction of the regenerative switching element 6 is smaller than in the remaining rated load mode. An operation mode signal output circuit 17 for limiting is provided.

【0085】上記構成では、定格負荷モードの場合、動
作モード信号出力回路17は、回生スイッチング素子6
の導通を制限しない。したがって、回生スイッチング素
子6は、トランス4の励磁エネルギが放出された後に、
例えば、上記平滑コンデンサ7などから、トランス4の
2次側への逆励磁電流を通過させて、トランス4を逆励
磁する。この状態で、回生スイッチング素子6が遮断さ
れると、トランス4の1次側巻線4aと、上記主スイッ
チング素子5の寄生容量5cとが共振する。この結果、
主スイッチング素子5は、例えば、電流や電圧が0の時
点でターンオンできる。主スイッチング素子5がゼロク
ロス・ターンオンすると、ターンオン時の損失が発生し
ないので、従来のPWM方式のスイッチング電源1と比
較して、スイッチング時の損失やノイズを大幅に低減で
きる。この結果、効率を低下させることなく、主スイッ
チング素子5のスイッチング周波数を向上でき、小型、
薄型、かつ高効率のスイッチング電源1を実現できる。
In the above configuration, in the rated load mode, the operation mode signal output circuit 17
Does not limit the conduction of Therefore, after the excitation energy of the transformer 4 is released, the regenerative switching element 6
For example, a reverse excitation current is passed from the smoothing capacitor 7 to the secondary side of the transformer 4 to reversely excite the transformer 4. In this state, when the regenerative switching element 6 is cut off, the primary winding 4a of the transformer 4 resonates with the parasitic capacitance 5c of the main switching element 5. As a result,
For example, the main switching element 5 can be turned on when the current or the voltage is zero. When the main switching element 5 performs zero-cross turn-on, no loss occurs at the time of turn-on, so that loss and noise at the time of switching can be significantly reduced as compared with the conventional PWM type switching power supply 1. As a result, the switching frequency of the main switching element 5 can be improved without reducing the efficiency,
A thin and highly efficient switching power supply 1 can be realized.

【0086】一方、軽負荷モードの場合、動作モード信
号出力回路17は、例えば、ローレベルの動作モード信
号VM を回生スイッチング素子6へ印加したり、回生ス
イッチング素子6と2次側駆動回路16との間を遮断し
たりして、回生スイッチング素子6の導通を定格モード
時に比べて制限する。この結果、逆励磁電流の合計を制
限して、逆励磁電流に起因する損失を抑えることができ
る。この結果、従来の2次側回生による部分共振回路方
式のスイッチング電源に比べて、軽負荷時の効率を大幅
に向上できる。なお、軽負荷時には、主スイッチング素
子5の導通期間が短いため、スイッチング時の損失は、
比較的低く抑えられている。それゆえ、小型、薄型であ
りながら、軽負荷時にも高効率なスイッチング電源1を
実現できる。
[0086] On the other hand, if the light load mode, the operation mode signal output circuit 17, for example, to apply an operation mode signal V M of the low level to a regenerative switching element 6, the regenerative switching element 6 and the secondary-side driving circuit 16 To limit the conduction of the regenerative switching element 6 compared to the rated mode. As a result, it is possible to limit the total of the reverse excitation current and suppress the loss caused by the reverse excitation current. As a result, the efficiency at the time of light load can be greatly improved as compared with the conventional switching power supply of the partial resonance circuit system using the secondary side regeneration. At a light load, the conduction period of the main switching element 5 is short, so that the switching loss is
It is kept relatively low. Therefore, it is possible to realize the switching power supply 1 that is small and thin and highly efficient even under light load.

【0087】なお、軽負荷時において、動作モード信号
出力回路17が、回生スイッチング素子6の導通を制限
すれば、従来の2次側回生による部分共振回路方式のス
イッチング電源に比べて、逆励磁電流に起因する損失を
低減できるので、軽負荷時にも高効率なスイッチング電
源1を実現する上で、十分に効果が得られる。
When the operation mode signal output circuit 17 limits the conduction of the regenerative switching element 6 at a light load, the reverse excitation current can be reduced as compared with the conventional switching power supply of the secondary resonance type partial resonance circuit. Therefore, the effect of realizing the high-efficiency switching power supply 1 even at a light load can be sufficiently obtained.

【0088】ただし、図5ないし図10に示す動作モー
ド信号出力回路17aないし17cに示すように、動作
モード信号出力回路17は、少なくとも、上記トランス
4の励磁エネルギが放出された後の期間、回生スイッチ
ング素子6を遮断する方が望ましい。これにより、軽負
荷時における逆励磁電流を完全に遮断できるので、例え
ば、図11に示す動作モード信号出力回路17dのよう
に、軽負荷時にも若干の逆励磁電流が流れる場合に比べ
て、軽負荷時の効率をさらに向上できる。
However, as shown in the operation mode signal output circuits 17a to 17c shown in FIGS. 5 to 10, the operation mode signal output circuit 17 operates at least during the period after the excitation energy of the transformer 4 is released. It is desirable to shut off the switching element 6. This makes it possible to completely cut off the reverse excitation current at the time of a light load, so that, for example, as compared with a case where a slight reverse excitation current flows even at a light load as in the operation mode signal output circuit 17d shown in FIG. The efficiency under load can be further improved.

【0089】動作モード信号出力回路17が負荷3の状
態を検出する方法は、種々の構成が考えられる。例え
ば、図5に示す動作モード信号出力回路17aのよう
に、負荷3へ供給する負荷電流IO が所定の値を越えて
いるか否かを判定するコンパレータ23を備えている構
成や、図7に示す動作モード信号出力回路17bのよう
に、2次側電流ID2のピーク値が、所定のしきい値I
LIM2を越えたか否かを判定するコンパレータ33を備え
ている構成、あるいは、図9に示す動作モード信号出力
回路17cのように、トランス4が励磁エネルギを放出
してから、放出し終わるまでの期間が所定の値を越えて
いるか否かに応じて、負荷3の状態を検出するRS−F
F45を備えている構成が挙げられる。いずれの構成で
あっても、動作モード信号出力回路17は、簡単な構成
でありながら、負荷3が軽負荷であるか否かを的確に判
定して、回生スイッチング素子6の導通を制限できる。
また、上記以外の構成であっても、軽負荷時に回生スイ
ッチング素子6の導通を制限できるものであれば、本実
施形態と同様の効果が得られる。
Various methods are conceivable as a method of detecting the state of the load 3 by the operation mode signal output circuit 17. For example, as in the operation mode signal output circuit 17a shown in FIG. 5, a configuration including a comparator 23 that determines whether the load current I O supplied to the load 3 exceeds a predetermined value, or FIG. as in the operation mode signal output circuit 17b shown, the peak value of the secondary current I D2 is a predetermined threshold value I
A configuration including a comparator 33 for determining whether or not LIM2 has been exceeded, or a period from the time when the transformer 4 emits the excitation energy until the end of the emission, as in the operation mode signal output circuit 17c shown in FIG. RS-F which detects the state of the load 3 according to whether or not exceeds a predetermined value.
There is a configuration including F45. In either configuration, the operation mode signal output circuit 17 can accurately determine whether the load 3 is a light load and limit the conduction of the regenerative switching element 6 while having a simple configuration.
In addition, even if the configuration is other than the above, the same effect as that of the present embodiment can be obtained as long as the conduction of the regenerative switching element 6 can be limited at light load.

【0090】なお、本実施形態では、制御用IC13
が、出力電圧VO を分圧して得られる電圧制御信号に基
づいて、周波数固定で、駆動信号ICOUT のパルス幅を
制御して、主スイッチング素子5の導通期間と遮断期間
との割合を調整しているが、これに限るものではない。
例えば、負荷電流IO に基づいて割合を調整する場合
や、パルス幅固定で、周波数を制御することによって調
整する場合であってもよい。さらに、本実施形態では、
主FET5aのソース−ドレイン間電圧VDS1 が0の時
点で、主スイッチング素子5がターンオンしているが、
ドレイン電流ID1が0の時点でターンオンしてもよい。
主スイッチング素子5の制御方法に関わらず、動作モー
ド信号出力回路17が軽負荷モード時に回生スイッチン
グ素子6の導通を制限して、逆励磁電流を抑制できれ
ば、本実施形態と同様の効果が得られる。
In this embodiment, the control IC 13
However, based on the voltage control signal obtained by dividing the output voltage V O , the frequency is fixed, the pulse width of the drive signal IC OUT is controlled, and the ratio between the conduction period and the cutoff period of the main switching element 5 is adjusted. But it is not limited to this.
For example, the ratio may be adjusted based on the load current I O , or may be adjusted by controlling the frequency with a fixed pulse width. Further, in the present embodiment,
When the source-drain voltage V DS1 of the main FET 5a is 0, the main switching element 5 is turned on.
It may be turned on when the drain current I D1 is 0.
Regardless of the control method of the main switching element 5, if the operation mode signal output circuit 17 can limit the conduction of the regenerative switching element 6 in the light load mode and suppress the reverse excitation current, the same effect as in the present embodiment can be obtained. .

【0091】また、本実施形態では、スイッチング電源
1の適用例として、電子機器やACアダプタなどを挙げ
たが、これに限らず、直流電圧を必要とする機器であれ
ば、広く適用できる。ただし、本実施形態に係るスイッ
チング電源1は、小型、薄型でありながら、軽負荷時に
も高効率なので、上記用途に特に適している。
Further, in the present embodiment, an electronic device, an AC adapter, or the like has been described as an example of application of the switching power supply 1. However, the present invention is not limited to this, and any device requiring a DC voltage can be widely applied. However, the switching power supply 1 according to the present embodiment is particularly suitable for the above-described applications because it is small and thin, but has high efficiency even under light load.

【0092】[0092]

【発明の効果】請求項1の発明に係るスイッチング電源
は、以上のように、負荷が所定のレベルよりも軽負荷で
ある軽負荷モードの間、残余の定格負荷モードの期間に
比べて、回生スイッチング素子の導通を制限する動作モ
ード切り換え手段を備えている構成である。
As described above, the switching power supply according to the first aspect of the present invention regenerates during the light load mode in which the load is lighter than the predetermined level, compared with the remaining rated load mode. This is a configuration including operation mode switching means for restricting conduction of the switching element.

【0093】上記構成では、動作モード切り換え手段
は、軽負荷モードの間、残余の期間に比べて、回生スイ
ッチング素子の導通を制限する。この結果、逆励磁電流
に起因する損失を抑えることができる。それゆえ、小
型、薄型でありながら、軽負荷時にも高効率なスイッチ
ング電源を実現できるという効果を奏する。
In the above configuration, the operation mode switching means limits the conduction of the regenerative switching element during the light load mode as compared with the remaining period. As a result, the loss caused by the reverse excitation current can be suppressed. Therefore, there is an effect that a high-efficiency switching power supply can be realized even under a light load while being small and thin.

【0094】請求項2の発明に係るスイッチング電源
は、以上のように、請求項1記載の発明の構成におい
て、上記動作モード切り換え手段は、少なくとも、上記
トランスの励磁エネルギが放出された後の期間、回生ス
イッチング素子を遮断する構成である。
As described above, in the switching power supply according to the second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the operation mode switching means includes at least a period after the excitation energy of the transformer is released. , The regenerative switching element is cut off.

【0095】当該構成では、軽負荷モードの場合、回生
スイッチング素子は、少なくとも、励磁エネルギが放出
された後の期間、遮断され、逆励磁電流を完全に阻止で
きる。それゆえ、請求項1の発明に係るスイッチング電
源に比べ、軽負荷時の効率をさらに向上できるという効
果を奏する。
In this configuration, in the light load mode, the regenerative switching element is cut off at least during a period after the excitation energy is released, and the reverse excitation current can be completely prevented. Therefore, there is an effect that the efficiency at light load can be further improved as compared with the switching power supply according to the first aspect of the present invention.

【0096】請求項3の発明に係るスイッチング電源
は、以上のように、請求項1または2記載の発明の構成
において、上記動作モード切り換え手段は、負荷へ供給
する負荷電流が所定の値を越えているか否かを判定する
判定部を備えている構成である。
As described above, in the switching power supply according to the third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the operation mode switching means includes a load current supplied to the load exceeding a predetermined value. This is a configuration that includes a determination unit that determines whether or not the operation is performed.

【0097】それゆえ、動作モード切り換え手段は、簡
単な構成でありながら、負荷が軽負荷であるか否かを的
確に判定して、回生スイッチング素子の導通を制限でき
る。この結果、簡単な構成で、かつ、軽負荷時にも高効
率なスイッチング電源を実現できるという効果を奏す
る。
Therefore, the operation mode switching means can limit the conduction of the regenerative switching element by accurately determining whether or not the load is a light load while having a simple configuration. As a result, there is an effect that a highly efficient switching power supply can be realized with a simple configuration and even under a light load.

【0098】請求項4の発明に係るスイッチング電源
は、以上のように、請求項1または2記載の発明の構成
において、上記動作モード切り換え手段は、上記トラン
スの2次側電流のピーク値が所定の値を越えているか否
かを判定する判定部を備えている構成である。
As described above, in the switching power supply according to the fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the operation mode switching means is arranged so that the peak value of the secondary current of the transformer is a predetermined value. Is provided with a determination unit that determines whether or not the value exceeds the value.

【0099】それゆえ、動作モード切り換え手段は、簡
単な構成でありながら、負荷が軽負荷であるか否かを的
確に判定して、回生スイッチング素子の導通を制限でき
る。この結果、簡単な構成で、かつ、軽負荷時にも高効
率なスイッチング電源を実現できるという効果を奏す
る。
Therefore, the operation mode switching means can accurately determine whether the load is a light load and limit the conduction of the regenerative switching element, while having a simple configuration. As a result, there is an effect that a highly efficient switching power supply can be realized with a simple configuration and even under a light load.

【0100】請求項5の発明に係るスイッチング電源
は、以上のように、請求項1または2記載の発明の構成
において、上記動作モード切り換え手段は、上記トラン
スの励磁エネルギが放出されるまでの時間が、所定の値
を越えているか否かを判定する判定部を備えている構成
である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the switching power supply according to the first or second aspect of the present invention, wherein the operation mode switching means sets a time until the excitation energy of the transformer is released. Has a determination unit for determining whether or not the value exceeds a predetermined value.

【0101】それゆえ、動作モード切り換え手段は、簡
単な構成でありながら、負荷が軽負荷であるか否かを的
確に判定して、回生スイッチング素子の導通を制限でき
る。この結果、簡単な構成で、かつ、軽負荷時にも高効
率なスイッチング電源を実現できるという効果を奏す
る。
Therefore, the operation mode switching means can limit the conduction of the regenerative switching element by accurately determining whether or not the load is light, while having a simple configuration. As a result, there is an effect that a highly efficient switching power supply can be realized with a simple configuration and even under a light load.

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

【図1】本発明の一実施形態を示すものであり、スイッ
チング電源の要部を示す回路図である。
FIG. 1, showing an embodiment of the present invention, is a circuit diagram illustrating a main part of a switching power supply.

【図2】上記スイッチング電源において、制御用ICの
要部を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of a control IC in the switching power supply.

【図3】上記制御用ICの動作を説明する波形図であ
る。
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the control IC.

【図4】上記スイッチング電源において、各部の動作を
示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart showing the operation of each unit in the switching power supply.

【図5】上記スイッチング電源において、動作モード信
号出力回路の要部を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of an operation mode signal output circuit in the switching power supply.

【図6】上記動作モード信号出力回路を含むスイッチン
グ電源において、各部の動作を示す波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation of each unit in the switching power supply including the operation mode signal output circuit.

【図7】他の実施形態を示すものであり、上記動作モー
ド信号出力回路の要部を示す回路図である。
FIG. 7 shows another embodiment and is a circuit diagram showing a main part of the operation mode signal output circuit.

【図8】上記動作モード信号出力回路を含むスイッチン
グ電源において、各部の動作を示す波形図である。
FIG. 8 is a waveform chart showing the operation of each unit in the switching power supply including the operation mode signal output circuit.

【図9】さらに他の実施形態を示すものであり、上記動
作モード信号出力回路の要部を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing still another embodiment and showing a main part of the operation mode signal output circuit.

【図10】上記動作モード信号出力回路を含むスイッチ
ング電源において、各部の動作を示す波形図である。
FIG. 10 is a waveform chart showing the operation of each unit in the switching power supply including the operation mode signal output circuit.

【図11】さらに他の実施形態を示すものであり、上記
動作モード信号出力回路の要部を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing still another embodiment and showing a main part of the operation mode signal output circuit.

【図12】上記動作モード信号出力回路を含むスイッチ
ング電源において、各部の動作を示す波形図である。
FIG. 12 is a waveform diagram showing an operation of each unit in the switching power supply including the operation mode signal output circuit.

【図13】従来例を示すものであり、2次側回生による
部分共振型のスイッチング電源を示す構成図である。
FIG. 13 shows a conventional example, and is a configuration diagram showing a partial resonance type switching power supply by secondary-side regeneration.

【図14】上記スイッチング電源において、各部の動作
を示す波形図である。
FIG. 14 is a waveform chart showing the operation of each unit in the switching power supply.

【図15】上記スイッチング電源を、より詳細に示す回
路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing the switching power supply in more detail.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチング電源 4 トランス 5 主スイッチング素子 6 回生スイッチング素子 17 動作モード信号出力回路(動作モード切り換え
手段) 23 コンパレータ(判定部) 33 コンパレータ(判定部) 45 セット−リセットフリップフロップ(判定部)
Reference Signs List 1 switching power supply 4 transformer 5 main switching element 6 regenerative switching element 17 operation mode signal output circuit (operation mode switching means) 23 comparator (judgment unit) 33 comparator (judgment unit) 45 set-reset flip-flop (judgment unit)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】負荷が2次側へ接続されるトランスと、当
該トランスの1次側へ供給する電力を断続する主スイッ
チング素子と、上記電力によって蓄積された励磁エネル
ギが放出された後に、上記トランスの2次側への逆励磁
電流を通過させる回生スイッチング素子とを有するスイ
ッチング電源において、 負荷が所定のレベルよりも軽負荷である軽負荷モードの
間、残余の定格負荷モードの期間に比べて、上記回生ス
イッチング素子の導通を制限する動作モード切り換え手
段を備えていることを特徴とするスイッチング電源。
1. A transformer having a load connected to a secondary side, a main switching element for intermittently supplying electric power to the primary side of the transformer, and a power supply comprising: a power supply; In a switching power supply having a regenerative switching element for passing a reverse excitation current to the secondary side of a transformer, a load is lighter than a predetermined level in a light load mode, compared with a period of a remaining rated load mode. A switching power supply comprising an operation mode switching means for restricting conduction of the regenerative switching element.
【請求項2】上記動作モード切り換え手段は、少なくと
も、上記トランスの励磁エネルギが放出された後の期
間、回生スイッチング素子を遮断することを特徴とする
請求項1記載のスイッチング電源。
2. The switching power supply according to claim 1, wherein said operation mode switching means cuts off a regenerative switching element at least during a period after the excitation energy of said transformer is released.
【請求項3】上記動作モード切り換え手段は、負荷へ供
給する負荷電流が所定の値を越えているか否かを判定す
る判定部を備えていることを特徴とする請求項1または
2記載のスイッチング電源。
3. The switching device according to claim 1, wherein said operation mode switching means includes a determination unit for determining whether a load current supplied to the load exceeds a predetermined value. Power supply.
【請求項4】上記動作モード切り換え手段は、上記トラ
ンスの2次側電流のピーク値が所定の値を越えているか
否かを判定する判定部を備えていることを特徴とする請
求項1または2記載のスイッチング電源。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said operation mode switching means includes a determination section for determining whether or not a peak value of a secondary current of said transformer exceeds a predetermined value. 2. The switching power supply according to 2.
【請求項5】上記動作モード切り換え手段は、上記トラ
ンスの励磁エネルギが放出されるまでの時間が、所定の
値を越えているか否かを判定する判定部を備えているこ
とを特徴とする請求項1または2記載のスイッチング電
源。
5. The method according to claim 1, wherein the operation mode switching means includes a determination unit for determining whether a time until the excitation energy of the transformer is released exceeds a predetermined value. Item 3. The switching power supply according to Item 1 or 2.
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