JPH11136940A - 共振型スイッチング電源 - Google Patents
共振型スイッチング電源Info
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- JPH11136940A JPH11136940A JP29377097A JP29377097A JPH11136940A JP H11136940 A JPH11136940 A JP H11136940A JP 29377097 A JP29377097 A JP 29377097A JP 29377097 A JP29377097 A JP 29377097A JP H11136940 A JPH11136940 A JP H11136940A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力電圧が広範囲でも発振周波数がさほど変
動しない共振型スイッチング電源を提供すること。 【解決手段】 入力される交流電力を整流平滑化して直
流電圧Ｖinを供給する回路と、この直流電圧をスイッチ
ングする第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ
２を有すると共に、各スイッチング素子と並列に接続さ
れたコンデンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有
するハーフブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路
部と接続されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びに
トランスの一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備
し、トランスの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平
滑化して出力する構成としている。
動しない共振型スイッチング電源を提供すること。 【解決手段】 入力される交流電力を整流平滑化して直
流電圧Ｖinを供給する回路と、この直流電圧をスイッチ
ングする第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ
２を有すると共に、各スイッチング素子と並列に接続さ
れたコンデンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有
するハーフブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路
部と接続されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びに
トランスの一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備
し、トランスの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平
滑化して出力する構成としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流共振や電圧共
振を用いた共振型スイッチング電源に関し、特に入力交
流電圧が１００Ｖや２２０Ｖ等の広範囲にわたる場合の
特性の改良に関する。
振を用いた共振型スイッチング電源に関し、特に入力交
流電圧が１００Ｖや２２０Ｖ等の広範囲にわたる場合の
特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電流共振型スイッチング電源は、
例えば、本出願人の提案にかかる特開平３−４５１６１
号公報に開示されているように、インダクタとキャパシ
タの共振現象を利用するものである。
例えば、本出願人の提案にかかる特開平３−４５１６１
号公報に開示されているように、インダクタとキャパシ
タの共振現象を利用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電流共振を利
用した共振型コンバータは、入力電圧の変動によって発
振周波数が大きく変動するため、入力交流電圧が１００
Ｖや２２０Ｖ等の広範囲にわたるワールドワイド入力対
応が困難であるという課題があった。３０Ｗ程度までの
小型電源では対応可能なものもあるが、３０Ｗ以上の出
力電力を得るためには、共振型コンバータの前段に何ら
かの昇圧コンバータを設ける必要があり、回路が複雑化
し、ノイズが増大すると共に、部品コストが増大すると
いう課題があった。本発明は上述の課題を解決したもの
で、入力電圧が広範囲でも発振周波数がさほど変動しな
いワンコンバータ共振型スイッチング電源を提供するこ
とを目的とする。
用した共振型コンバータは、入力電圧の変動によって発
振周波数が大きく変動するため、入力交流電圧が１００
Ｖや２２０Ｖ等の広範囲にわたるワールドワイド入力対
応が困難であるという課題があった。３０Ｗ程度までの
小型電源では対応可能なものもあるが、３０Ｗ以上の出
力電力を得るためには、共振型コンバータの前段に何ら
かの昇圧コンバータを設ける必要があり、回路が複雑化
し、ノイズが増大すると共に、部品コストが増大すると
いう課題があった。本発明は上述の課題を解決したもの
で、入力電圧が広範囲でも発振周波数がさほど変動しな
いワンコンバータ共振型スイッチング電源を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の共振型スイッチング電源は、 （１）入力される交流電力を整流平滑化して直流電圧Ｖ
inを供給する回路と、この直流電圧をスイッチングする
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を有す
ると共に、各スイッチング素子と並列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有するハー
フブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路部と接続
されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びにトランス
の一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備し、トラン
スの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平滑化して出
力する構成としている。
発明の共振型スイッチング電源は、 （１）入力される交流電力を整流平滑化して直流電圧Ｖ
inを供給する回路と、この直流電圧をスイッチングする
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を有す
ると共に、各スイッチング素子と並列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有するハー
フブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路部と接続
されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びにトランス
の一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備し、トラン
スの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平滑化して出
力する構成としている。
【０００５】すると、ハーフブリッジ回路部では、トラ
ンスの一次巻線と接続されない第２のスイッチング素子
ＳＷ２がオンのときトランスにエネルギーを蓄え、第１
のスイッチング素子ＳＷ１がオンのときトランスに蓄え
られたエネルギーが出力に供給される。このとき、コン
デンサＣｒとインダクタＬｒの共振が二次側回路を充電
する。ここでは、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン
期間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオ
ン期間は負荷条件によって変動する。逆に、第２のスイ
ッチング素子ＳＷ２のオン期間を一定とし、第１のスイ
ッチング素子ＳＷ１のオン期間を負荷条件によって変動
させても、同様な動作を実現できる。
ンスの一次巻線と接続されない第２のスイッチング素子
ＳＷ２がオンのときトランスにエネルギーを蓄え、第１
のスイッチング素子ＳＷ１がオンのときトランスに蓄え
られたエネルギーが出力に供給される。このとき、コン
デンサＣｒとインダクタＬｒの共振が二次側回路を充電
する。ここでは、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン
期間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオ
ン期間は負荷条件によって変動する。逆に、第２のスイ
ッチング素子ＳＷ２のオン期間を一定とし、第１のスイ
ッチング素子ＳＷ１のオン期間を負荷条件によって変動
させても、同様な動作を実現できる。
【０００６】（２）ハーフブリッジ回路部は、第１及び
第２のスイッチング素子が直列に接続されて前記直流電
圧が印加されると共に、電流共振部が第１又は第２のス
イッチング素子の一方と接続される構成となっている。
これにより、ハーフブリッジ回路部の具体的な回路構成
が明らかになる。
第２のスイッチング素子が直列に接続されて前記直流電
圧が印加されると共に、電流共振部が第１又は第２のス
イッチング素子の一方と接続される構成となっている。
これにより、ハーフブリッジ回路部の具体的な回路構成
が明らかになる。
【０００７】（３）ハーフブリッジ回路部の第１及び第
２のスイッチング素子は、交互にオンオフすると共に、
同時にはオンしないデッドタイムを有する構成としてい
る。この結果、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン期
間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオン
期間は負荷条件によって変動するものの、入力電圧に対
するスイッチング周期の依存性が低下する。
２のスイッチング素子は、交互にオンオフすると共に、
同時にはオンしないデッドタイムを有する構成としてい
る。この結果、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン期
間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオン
期間は負荷条件によって変動するものの、入力電圧に対
するスイッチング周期の依存性が低下する。
【０００８】（４）ハーフブリッジ回路部の第１及び第
２のスイッチング素子は、ターンオン時には零電流・零
電圧スイッチングであり、ターンオフ時には零電圧スイ
ッチングで動作する。これにより、エネルギー損失の少
ないスイッチング電源が得られる。
２のスイッチング素子は、ターンオン時には零電流・零
電圧スイッチングであり、ターンオフ時には零電圧スイ
ッチングで動作する。これにより、エネルギー損失の少
ないスイッチング電源が得られる。
【０００９】（５）各スイッチング素子と並列に接続さ
れるコンデンサとダイオードは、当該スイッチング素子
を構成する半導体に寄生するコンデンサとダイオードと
すると、外付けのコンデンサとダイオードが不要とな
り、部品点数が削減される。
れるコンデンサとダイオードは、当該スイッチング素子
を構成する半導体に寄生するコンデンサとダイオードと
すると、外付けのコンデンサとダイオードが不要とな
り、部品点数が削減される。
【００１０】（６）電流共振部は、コンデンサＣｒ、イ
ンダクタＬｒ並びにトランスの一次巻線Ｌｐが直列に接
続される構成としている。これにより、コンデンサＣｒ
とインダクタＬｒの共振が二次側コンデンサを充電する
と共に、ターンオン時の零電流・零電圧スイッチングや
ターンオフ時の零電圧スイッチングがなされる。インダ
クタＬｒをトランスのリーケッジインダクタンスで構成
すると、部品点数が削減される。
ンダクタＬｒ並びにトランスの一次巻線Ｌｐが直列に接
続される構成としている。これにより、コンデンサＣｒ
とインダクタＬｒの共振が二次側コンデンサを充電する
と共に、ターンオン時の零電流・零電圧スイッチングや
ターンオフ時の零電圧スイッチングがなされる。インダ
クタＬｒをトランスのリーケッジインダクタンスで構成
すると、部品点数が削減される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の適用される共振型スイッチング電
源の回路図である。図において、整流平滑部１０では、
商用の交流電源等からの交流電力がＥＭＩノイズフィル
タ等を介してダイオードブリッジＤＢで整流され、入力
コンデンサＣinで平滑化されて、直流電圧Ｖinが生成さ
れる。
する。図１は本発明の適用される共振型スイッチング電
源の回路図である。図において、整流平滑部１０では、
商用の交流電源等からの交流電力がＥＭＩノイズフィル
タ等を介してダイオードブリッジＤＢで整流され、入力
コンデンサＣinで平滑化されて、直流電圧Ｖinが生成さ
れる。
【００１２】ハーフブリッジ回路部２０は、ＦＥＴやト
ランジスタ等の第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ
１，ＳＷ２が直列に接続されたもので、直流電圧Ｖinが
印加される。第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン
−ソース端子間には、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１
が並列に接続されており、コンデンサＣ１で電圧共振を
行う。第２のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン−ソー
ス端子間には、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２が並列
に接続されており、コンデンサＣ２で電圧共振を行う。
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲー
ト端子には、交互にオンオフすると共に、同時にはオン
しないデッドタイムを有するスイッチング制御信号が印
加されている。なお、ここでは図示しないが、出力電圧
Ｖoutを基準電圧に安定化する制御回路が設けられてお
り、この制御回路からスイッチング制御信号が供給され
ている。
ランジスタ等の第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ
１，ＳＷ２が直列に接続されたもので、直流電圧Ｖinが
印加される。第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン
−ソース端子間には、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１
が並列に接続されており、コンデンサＣ１で電圧共振を
行う。第２のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン−ソー
ス端子間には、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２が並列
に接続されており、コンデンサＣ２で電圧共振を行う。
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲー
ト端子には、交互にオンオフすると共に、同時にはオン
しないデッドタイムを有するスイッチング制御信号が印
加されている。なお、ここでは図示しないが、出力電圧
Ｖoutを基準電圧に安定化する制御回路が設けられてお
り、この制御回路からスイッチング制御信号が供給され
ている。
【００１３】電流共振部３０は、第１のスイッチング素
子ＳＷ１のドレイン端子に一端が接続される電流共振用
のコンデンサＣｒと、このコンデンサＣｒの他端に一端
が接続されるインダクタＬｒと、このインダクタＬｒの
他端に一端が接続されるトランスＴの一次巻線Ｌｐを有
している。一次巻線Ｌｐの他端は、第１のスイッチング
素子ＳＷ１のコレクタ端子側に接続されている。また、
一次巻線Ｌｐは励磁インダクタとしても働いている。
子ＳＷ１のドレイン端子に一端が接続される電流共振用
のコンデンサＣｒと、このコンデンサＣｒの他端に一端
が接続されるインダクタＬｒと、このインダクタＬｒの
他端に一端が接続されるトランスＴの一次巻線Ｌｐを有
している。一次巻線Ｌｐの他端は、第１のスイッチング
素子ＳＷ１のコレクタ端子側に接続されている。また、
一次巻線Ｌｐは励磁インダクタとしても働いている。
【００１４】二次側整流平滑部４０は、トランスの二次
巻線Ｌｓに誘起されるスイッチング信号をダイオードＤ
outで整流し、コンデンサＣoutで平滑化して、負荷Ｒou
tに出力電圧Ｖoutを供給している。
巻線Ｌｓに誘起されるスイッチング信号をダイオードＤ
outで整流し、コンデンサＣoutで平滑化して、負荷Ｒou
tに出力電圧Ｖoutを供給している。
【００１５】このように構成された装置の動作を次に説
明する。ここでは、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオ
ン期間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２の
オン期間は負荷条件によって変動する。以下、第１及び
第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ状態
により期間１〜７に分けて説明を行う。図２は図１の回
路の動作を説明する波形図で、（Ａ）は第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２のドレイン−ソース間電位Ｖds2、
（Ｂ）は第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン−ソ
ース間電位Ｖds1、（Ｃ）は第２のスイッチング素子Ｓ
Ｗ２のソース電流Ｉs2、（Ｄ）は第１のスイッチング素
子ＳＷ１のソース電流Ｉs1、（Ｅ）は共振電流Ｉlr,lp,
cr、（Ｆ）は出力電流Ｉout、（Ｇ）はインダクタＬｒ
と一次巻線Ｌｐの電位Ｖlr+lp、（Ｈ）はコンデンサＣ
ｒの電位Ｖcr、（Ｉ）は第２のスイッチング素子ＳＷ２
のオンオフ、（Ｊ）は第１のスイッチング素子ＳＷ１の
オンオフ、（Ｋ）は期間１〜７の別である。図３〜図９
は、それぞれ期間１〜７の説明図である。
明する。ここでは、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオ
ン期間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２の
オン期間は負荷条件によって変動する。以下、第１及び
第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ状態
により期間１〜７に分けて説明を行う。図２は図１の回
路の動作を説明する波形図で、（Ａ）は第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２のドレイン−ソース間電位Ｖds2、
（Ｂ）は第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン−ソ
ース間電位Ｖds1、（Ｃ）は第２のスイッチング素子Ｓ
Ｗ２のソース電流Ｉs2、（Ｄ）は第１のスイッチング素
子ＳＷ１のソース電流Ｉs1、（Ｅ）は共振電流Ｉlr,lp,
cr、（Ｆ）は出力電流Ｉout、（Ｇ）はインダクタＬｒ
と一次巻線Ｌｐの電位Ｖlr+lp、（Ｈ）はコンデンサＣ
ｒの電位Ｖcr、（Ｉ）は第２のスイッチング素子ＳＷ２
のオンオフ、（Ｊ）は第１のスイッチング素子ＳＷ１の
オンオフ、（Ｋ）は期間１〜７の別である。図３〜図９
は、それぞれ期間１〜７の説明図である。
【００１６】期間１は時刻ｔ0から時刻ｔ1までであり、
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフしている。第２の
スイッチング素子ＳＷ２には、寄生ダイオードＤ２を通
して逆方向の電流が流れている期間に第２のスイッチン
グ素子ＳＷ２をオンしている。第２のスイッチング素子
ＳＷ２をターンオンさせても回路動作は変わらず、第２
のスイッチング素子ＳＷ２はゼロ電圧スイッチングＺＶ
Ｓ、ゼロ電流スイッチングＺＣＳでターンオンする。こ
の期間に流れる電流は、共振インダクタＬｒと励磁イン
ダクタＬｐと共振コンデンサＣｒの共振電流である。
尚、二次側回路のダイオードＤoutはオフしている。
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフしている。第２の
スイッチング素子ＳＷ２には、寄生ダイオードＤ２を通
して逆方向の電流が流れている期間に第２のスイッチン
グ素子ＳＷ２をオンしている。第２のスイッチング素子
ＳＷ２をターンオンさせても回路動作は変わらず、第２
のスイッチング素子ＳＷ２はゼロ電圧スイッチングＺＶ
Ｓ、ゼロ電流スイッチングＺＣＳでターンオンする。こ
の期間に流れる電流は、共振インダクタＬｒと励磁イン
ダクタＬｐと共振コンデンサＣｒの共振電流である。
尚、二次側回路のダイオードＤoutはオフしている。
【００１７】期間２は時刻ｔ1から時刻ｔ2までであり、
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフ、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオン状態である。寄生ダイオードＤ２
に流れていた電流はゼロになり、第２のスイッチング素
子ＳＷ２に順方向電流が流れるようになる。この期間に
流れる電流は、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬ
ｐと共振コンデンサＣｒの共振電流である。尚、二次側
回路のダイオードＤoutはオフしている。
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフ、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオン状態である。寄生ダイオードＤ２
に流れていた電流はゼロになり、第２のスイッチング素
子ＳＷ２に順方向電流が流れるようになる。この期間に
流れる電流は、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬ
ｐと共振コンデンサＣｒの共振電流である。尚、二次側
回路のダイオードＤoutはオフしている。
【００１８】期間３は時刻ｔ2から時刻ｔ3までであり、
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフである。時刻ｔ2
で、第２のスイッチング素子ＳＷ２をターンオフさせる
と、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐに蓄えら
れているエネルギーによって、第２のスイッチング素子
ＳＷ２のコンデンサＣ２（寄生容量Ｃoss2）に充電電流
が流れると共に、第１のスイッチング素子ＳＷ１のコン
デンサＣ１（寄生容量Ｃoss1）の電荷を引き抜く。共振
インダクタＬｒ、励磁インダクタＬｐと寄生容量Ｃoss2
の電圧共振により、第２のスイッチング素子ＳＷ２のド
レイン−ソース間電位Ｖds2の変化ｄＶ／ｄｔを小さく
でき、第２のスイッチング素子ＳＷ２のターンオフ時に
ゼロ電圧スイッチングＺＶＳを実現している。尚、二次
側回路のダイオードＤoutはターンオンして、電流が流
れ始める。
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフである。時刻ｔ2
で、第２のスイッチング素子ＳＷ２をターンオフさせる
と、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐに蓄えら
れているエネルギーによって、第２のスイッチング素子
ＳＷ２のコンデンサＣ２（寄生容量Ｃoss2）に充電電流
が流れると共に、第１のスイッチング素子ＳＷ１のコン
デンサＣ１（寄生容量Ｃoss1）の電荷を引き抜く。共振
インダクタＬｒ、励磁インダクタＬｐと寄生容量Ｃoss2
の電圧共振により、第２のスイッチング素子ＳＷ２のド
レイン−ソース間電位Ｖds2の変化ｄＶ／ｄｔを小さく
でき、第２のスイッチング素子ＳＷ２のターンオフ時に
ゼロ電圧スイッチングＺＶＳを実現している。尚、二次
側回路のダイオードＤoutはターンオンして、電流が流
れ始める。
【００１９】期間４は時刻ｔ3から時刻ｔ4までであり、
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はオフ
である。寄生ダイオードＤ１に電流が流れている間に第
１のスイッチング素子ＳＷ１をターンオンさせる。第１
のスイッチング素子ＳＷ２をターンオンさせても回路動
作は変わらず、第１のスイッチング素子ＳＷ１はゼロ電
圧スイッチングＺＶＳ、ゼロ電流スイッチングＺＣＳで
ターンオンする。第１のスイッチング素子ＳＷ１には、
共振インダクタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉ
lr,crと、出力電圧Ｖoutの巻数比倍ｎの電圧が印加し
て、励磁インダクタＬｐに流れる電流Ｉlpの合成電流が
寄生ダイオードＤ１を通して流れ始める。二次側回路に
は、ｎｘ(Ｉlr,cr−Ｉlp)の電流がダイオードＤoutを通
して出力コンデンサＣoutに充電される。
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はオフ
である。寄生ダイオードＤ１に電流が流れている間に第
１のスイッチング素子ＳＷ１をターンオンさせる。第１
のスイッチング素子ＳＷ２をターンオンさせても回路動
作は変わらず、第１のスイッチング素子ＳＷ１はゼロ電
圧スイッチングＺＶＳ、ゼロ電流スイッチングＺＣＳで
ターンオンする。第１のスイッチング素子ＳＷ１には、
共振インダクタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉ
lr,crと、出力電圧Ｖoutの巻数比倍ｎの電圧が印加し
て、励磁インダクタＬｐに流れる電流Ｉlpの合成電流が
寄生ダイオードＤ１を通して流れ始める。二次側回路に
は、ｎｘ(Ｉlr,cr−Ｉlp)の電流がダイオードＤoutを通
して出力コンデンサＣoutに充電される。
【００２０】期間５は時刻ｔ4から時刻ｔ5までであり、
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオン、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオフ状態である。寄生ダイオードＤ１
に流れていた電流はゼロになり、第１のスイッチング素
子ＳＷ１に順方向電流が流れるようになる。期間４と同
様に、第１のスイッチング素子ＳＷ１には、共振インダ
クタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉlr,crと、
出力電圧Ｖoutの巻数比倍ｎの電圧が印加して、励磁イ
ンダクタＬｐに流れる電流Ｉlpの合成電流が寄生ダイオ
ードＤ１を通して流れる。二次側回路には、ｎｘ(Ｉlr,
cr−Ｉlp)の電流がダイオードＤoutを通して出力コンデ
ンサＣoutに充電される。
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオン、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオフ状態である。寄生ダイオードＤ１
に流れていた電流はゼロになり、第１のスイッチング素
子ＳＷ１に順方向電流が流れるようになる。期間４と同
様に、第１のスイッチング素子ＳＷ１には、共振インダ
クタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉlr,crと、
出力電圧Ｖoutの巻数比倍ｎの電圧が印加して、励磁イ
ンダクタＬｐに流れる電流Ｉlpの合成電流が寄生ダイオ
ードＤ１を通して流れる。二次側回路には、ｎｘ(Ｉlr,
cr−Ｉlp)の電流がダイオードＤoutを通して出力コンデ
ンサＣoutに充電される。
【００２１】期間６は時刻ｔ5から時刻ｔ6までであり、
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオン、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオフ状態である。時刻ｔ5で、共振イ
ンダクタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉlr,cr
がゼロになり、二次側回路のダイオードＤoutがオフす
る。この期間では、第１のスイッチング素子ＳＷ１に共
振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐと共振コンデン
サＣｒの共振電流が流れる。
第１のスイッチング素子ＳＷ１はオン、第２のスイッチ
ング素子ＳＷ２はオフ状態である。時刻ｔ5で、共振イ
ンダクタＬｒと共振コンデンサＣｒの共振電流Ｉlr,cr
がゼロになり、二次側回路のダイオードＤoutがオフす
る。この期間では、第１のスイッチング素子ＳＷ１に共
振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐと共振コンデン
サＣｒの共振電流が流れる。
【００２２】期間７は時刻ｔ6から時刻ｔ7までであり、
第２のスイッチング素子ＳＷ２はオフ状態である。時刻
ｔ6で第１のスイッチング素子ＳＷ１をターンオフさせ
ると、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐに蓄え
られているエネルギーによって、寄生容量Ｃoss1に充電
電流が流れると共に、寄生容量Ｃoss2の電荷を引き抜
く。共振インダクタＬｒ、励磁インダクタＬｐと寄生容
量Ｃoss1の電圧共振により、第１のスイッチング素子Ｓ
Ｗ１のドレイン−ソース間電位Ｖds1の変化ｄＶ／ｄｔ
を小さくでき、第１のスイッチング素子ＳＷ１のターン
オフ時にゼロ電圧スイッチングＺＶＳを実現している。
尚、二次側回路のダイオードＤoutはオフしている。
第２のスイッチング素子ＳＷ２はオフ状態である。時刻
ｔ6で第１のスイッチング素子ＳＷ１をターンオフさせ
ると、共振インダクタＬｒと励磁インダクタＬｐに蓄え
られているエネルギーによって、寄生容量Ｃoss1に充電
電流が流れると共に、寄生容量Ｃoss2の電荷を引き抜
く。共振インダクタＬｒ、励磁インダクタＬｐと寄生容
量Ｃoss1の電圧共振により、第１のスイッチング素子Ｓ
Ｗ１のドレイン−ソース間電位Ｖds1の変化ｄＶ／ｄｔ
を小さくでき、第１のスイッチング素子ＳＷ１のターン
オフ時にゼロ電圧スイッチングＺＶＳを実現している。
尚、二次側回路のダイオードＤoutはオフしている。
【００２３】尚、上記実施例においては、第１及び第２
のスイッチング素子に並列接続されるダイオードやコン
デンサとして、半導体集積回路の製造に付随して生じる
寄生ダイオードや寄生容量を用いる場合を示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、外付けのダイオ
ードやコンデンサを用いても差し支えない。また、電流
共振部が第１のスイッチング素子と接続される構成を実
施例として示したが、電流共振部を第２のスイッチング
素子と接続してもよい。さらに、共振インダクタＬｒは
独立したインダクタを用いた実施例を示したが、共振イ
ンダクタＬｒをトランスのリーケッジインダクタンスで
代用しても差し支えない。
のスイッチング素子に並列接続されるダイオードやコン
デンサとして、半導体集積回路の製造に付随して生じる
寄生ダイオードや寄生容量を用いる場合を示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、外付けのダイオ
ードやコンデンサを用いても差し支えない。また、電流
共振部が第１のスイッチング素子と接続される構成を実
施例として示したが、電流共振部を第２のスイッチング
素子と接続してもよい。さらに、共振インダクタＬｒは
独立したインダクタを用いた実施例を示したが、共振イ
ンダクタＬｒをトランスのリーケッジインダクタンスで
代用しても差し支えない。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の共振型スイ
ッチング電源によれば、 （１）入力される交流電力を整流平滑化して直流電圧Ｖ
inを供給する回路と、この直流電圧をスイッチングする
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を有す
ると共に、各スイッチング素子と並列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有するハー
フブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路部と接続
されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びにトランス
の一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備し、トラン
スの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平滑化して出
力する構成としている。
ッチング電源によれば、 （１）入力される交流電力を整流平滑化して直流電圧Ｖ
inを供給する回路と、この直流電圧をスイッチングする
第１及び第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を有す
ると共に、各スイッチング素子と並列に接続されたコン
デンサＣ１，Ｃ２とダイオードＤ１，Ｄ２を有するハー
フブリッジ回路部と、このハーフブリッジ回路部と接続
されるコンデンサＣｒ、インダクタＬｒ並びにトランス
の一次巻線Ｌｐを有する電流共振部とを具備し、トラン
スの二次巻線Ｌｓに誘起される信号を整流平滑化して出
力する構成としている。
【００２５】そこで、ハーフブリッジ回路部では、トラ
ンスの一次巻線と接続されない第２のスイッチング素子
ＳＷ２がオンのときトランスにエネルギーを蓄え、第１
のスイッチング素子ＳＷ１がオンのときトランスに蓄え
られたエネルギーが出力に供給される。このとき、電流
共振部を構成するコンデンサＣｒとインダクタＬｒの共
振が二次側回路を充電する。ここでは、第１のスイッチ
ング素子ＳＷ１のオン期間は一定であり、第２のスイッ
チング素子ＳＷ２のオン期間は負荷条件によって変動す
る。
ンスの一次巻線と接続されない第２のスイッチング素子
ＳＷ２がオンのときトランスにエネルギーを蓄え、第１
のスイッチング素子ＳＷ１がオンのときトランスに蓄え
られたエネルギーが出力に供給される。このとき、電流
共振部を構成するコンデンサＣｒとインダクタＬｒの共
振が二次側回路を充電する。ここでは、第１のスイッチ
ング素子ＳＷ１のオン期間は一定であり、第２のスイッ
チング素子ＳＷ２のオン期間は負荷条件によって変動す
る。
【００２６】（２）ハーフブリッジ回路部は、第１及び
第２のスイッチング素子が直列に接続されて前記直流電
圧が印加されると共に、電流共振部が第１又は第２のス
イッチング素子の一方と接続される構成となっている。
これにより、ハーフブリッジ回路部の具体的な回路構成
を明確にし、部品点数の削減状態が明確となる。
第２のスイッチング素子が直列に接続されて前記直流電
圧が印加されると共に、電流共振部が第１又は第２のス
イッチング素子の一方と接続される構成となっている。
これにより、ハーフブリッジ回路部の具体的な回路構成
を明確にし、部品点数の削減状態が明確となる。
【００２７】（３）ハーフブリッジ回路部の第１及び第
２のスイッチング素子は、交互にオンオフすると共に、
同時にはオンしないデッドタイムを有する構成としてい
る。この結果、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン期
間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオン
期間は負荷条件によって変動するものの、入力電圧に対
するスイッチング周期の依存性が低下する。
２のスイッチング素子は、交互にオンオフすると共に、
同時にはオンしないデッドタイムを有する構成としてい
る。この結果、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオン期
間は一定であり、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオン
期間は負荷条件によって変動するものの、入力電圧に対
するスイッチング周期の依存性が低下する。
【００２８】（４）ハーフブリッジ回路部の第１及び第
２のスイッチング素子は、ターンオン時には零電流・零
電圧スイッチングであり、ターンオフ時には零電圧スイ
ッチングで動作する。これにより、エネルギー損失の少
ないスイッチング電源が得られる。
２のスイッチング素子は、ターンオン時には零電流・零
電圧スイッチングであり、ターンオフ時には零電圧スイ
ッチングで動作する。これにより、エネルギー損失の少
ないスイッチング電源が得られる。
【００２９】（５）各スイッチング素子と並列に接続さ
れるコンデンサとダイオードは、当該スイッチング素子
を構成する半導体に寄生するコンデンサとダイオードと
すると、外付けのコンデンサとダイオードが不要とな
り、部品点数が削減される。
れるコンデンサとダイオードは、当該スイッチング素子
を構成する半導体に寄生するコンデンサとダイオードと
すると、外付けのコンデンサとダイオードが不要とな
り、部品点数が削減される。
【００３０】（６）電流共振部は、コンデンサＣｒ、イ
ンダクタＬｒ並びにトランスの一次巻線Ｌｐが直列に接
続される構成としている。これにより、コンデンサＣｒ
とインダクタＬｒの共振が二次側コンデンサを充電する
と共に、ターンオン時の零電流・零電圧スイッチングや
ターンオフ時の零電圧スイッチングがなされる。
ンダクタＬｒ並びにトランスの一次巻線Ｌｐが直列に接
続される構成としている。これにより、コンデンサＣｒ
とインダクタＬｒの共振が二次側コンデンサを充電する
と共に、ターンオン時の零電流・零電圧スイッチングや
ターンオフ時の零電圧スイッチングがなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される共振型スイッチング電源の
回路図である。
回路図である。
【図２】図１の回路の動作を説明する波形図である。
【図３】期間１の説明図である。
【図４】期間２の説明図である。
【図５】期間３の説明図である。
【図６】期間４の説明図である。
【図７】期間５の説明図である。
【図８】期間６の説明図である。
【図９】期間７の説明図である。
１０ 整流平滑部 ２０ ハーフブリッジ回路 ３０ 電流共振部 ４０ 二次側整流平滑部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 祥光 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 大崎 智司 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 牧 克洋 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】入力される交流電力を整流平滑化して直流
電圧（Ｖin）を供給する回路と、 この直流電圧をスイッチングする第１及び第２のスイッ
チング素子（ＳＷ１，ＳＷ２）を有すると共に、各スイ
ッチング素子と並列に接続されたコンデンサ（Ｃ１，Ｃ
２）とダイオード（Ｄ１，Ｄ２）を有するハーフブリッ
ジ回路部と、 このハーフブリッジ回路部と接続されるコンデンサ（Ｃ
ｒ）、インダクタ（Ｌｒ）並びにトランスの一次巻線
（Ｌｐ）を有する電流共振部と、 を具備し、トランスの二次巻線（Ｌｓ）に誘起される信
号を整流平滑化して出力する共振型スイッチング電源。 - 【請求項２】前記ハーフブリッジ回路部は、第１及び第
２のスイッチング素子が直列に接続されて前記直流電圧
が印加されると共に、前記電流共振部が第１又は第２の
スイッチング素子の一方と接続されることを特徴とする
請求項１記載の共振型スイッチング電源。 - 【請求項３】前記ハーフブリッジ回路部の第１及び第２
のスイッチング素子は、交互にオンオフすると共に、同
時にはオンしないデッドタイムを有することを特徴とす
る請求項２記載の共振型スイッチング電源。 - 【請求項４】前記ハーフブリッジ回路部の第１及び第２
のスイッチング素子は、ターンオン時には零電流・零電
圧スイッチングであり、ターンオフ時には零電圧スイッ
チングであることを特徴とする請求項２記載の共振型ス
イッチング電源。 - 【請求項５】前記各スイッチング素子と並列に接続され
るコンデンサとダイオードは、当該スイッチング素子を
構成する半導体に寄生するコンデンサとダイオードであ
ることを特徴とする請求項１記載の共振型スイッチング
電源。 - 【請求項６】前記電流共振部は、コンデンサ（Ｃｒ）、
インダクタ（Ｌｒ）並びにトランスの一次巻線（Ｌｐ）
が直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の共
振型スイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29377097A JPH11136940A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 共振型スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29377097A JPH11136940A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 共振型スイッチング電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11136940A true JPH11136940A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17798986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29377097A Pending JPH11136940A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 共振型スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11136940A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001218468A (ja) * | 2000-01-28 | 2001-08-10 | Densei Lambda Kk | 電源装置の並列接続回路 |
| EP1193851A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply device having series capacitance |
| EP1248356A2 (de) * | 2001-04-06 | 2002-10-09 | Philips Corporate Intellectual Property GmbH | Stromversorgungsschaltungsanordnung mit einem DC/DC-Konverter |
| JP2011004469A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Nissin Electric Co Ltd | 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2015202036A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | バージニア テック インテレクチュアル プロパティース インコーポレイテッド | Ｃｌｌ共振回路搭載の２段式マルチチャンネルｌｅｄドライバ |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP29377097A patent/JPH11136940A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001218468A (ja) * | 2000-01-28 | 2001-08-10 | Densei Lambda Kk | 電源装置の並列接続回路 |
| EP1193851A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply device having series capacitance |
| US6469913B2 (en) | 2000-09-27 | 2002-10-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply device having series capacitance |
| EP1248356A2 (de) * | 2001-04-06 | 2002-10-09 | Philips Corporate Intellectual Property GmbH | Stromversorgungsschaltungsanordnung mit einem DC/DC-Konverter |
| EP1248356A3 (de) * | 2001-04-06 | 2004-04-21 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Stromversorgungsschaltungsanordnung mit einem DC/DC-Konverter |
| JP2011004469A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Nissin Electric Co Ltd | 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2015202036A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | バージニア テック インテレクチュアル プロパティース インコーポレイテッド | Ｃｌｌ共振回路搭載の２段式マルチチャンネルｌｅｄドライバ |
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