JPH11215815A - スイッチング電源回路部 - Google Patents
スイッチング電源回路部Info
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- JPH11215815A JPH11215815A JP10308562A JP30856298A JPH11215815A JP H11215815 A JPH11215815 A JP H11215815A JP 10308562 A JP10308562 A JP 10308562A JP 30856298 A JP30856298 A JP 30856298A JP H11215815 A JPH11215815 A JP H11215815A
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- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Abstract
れらの間の第1のダイオードD16を有する第1の電流
路I1、インダクタンスL19を有する第2の電流路I
2、蓄積コンデンサC20に接続されている第2のダイ
オードD18、スイッチングトランジスタT60に接続
されている1次巻線W1を有するトランスT60を備え
たスイッチング電源回路部を、広い入力電圧領域を介し
て確実に動作するようにする。 【解決手段】 電流路I2に、コンデンサC19を配置
する。
Description
念に記載の、整流器素子と、蓄積コンデンサと、第1の
接続端子が前記蓄積コンデンサに接続されておりかつ第
2の接続端子が直列接続されているスイッチングトラン
ジスタに接続されている1次巻線を有するトランスとを
備えたスイッチング電源回路部であって、該スイッチン
グ電源回路部は前記整流器素子と前記蓄積コンデンサと
の間の接続を形成している第1のダイオードを有する第
1の電流路を含んでおりかつ前記整流器素子と前記1次
巻線のタップとの間の接続を形成しているインダクタン
スを有する第2の電流路を含んでおりかつ前記第2の電
流路に、第2のダイオードが接続されており、該ダイオ
ードは前記蓄積コンデンサに導かれている形式のものか
ら出発している。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19610762号公
報から公知である。
いパルス形状の負荷を引き起こす。このような負荷は線
路網に高調波電流を招来する。この負荷は殊に、正弦波
状の電源電圧の電圧ピークにおいて発生する。この電圧
ピークにおいてスイッチング電源回路部の蓄積コンデン
サが再充電される。このような高調波電流による負荷を
制限するために、スイッチング電源回路部に対する国際
的な規定がますます多く作られてきている。これらの規
定によって、将来のスイッチング電源回路部の一層正弦
波状の電流消費を実現しようというものである。線路網
の高調波負荷は、所謂力率によっても表すことができ
る。
スイッチング電源回路部はヨーロッパ特許出願公開第0
7000145号公報から公知である。このスイッチン
グ電源回路部も、インダクタンスおよびダイオードを有
する1次側の第2の電流路を含んでいて、ダイオードが
電源側の整流器の後ろの充電コンデンサとトランスの1
次巻線のタップとの間の接続を形成している。インダク
タンスはエネルギー蓄積器として作用する。エネルギー
蓄積器はスイッチングトランジスタの導通フェーズにお
いて充電されかつそのエネルギーを引き続いてそのスイ
ッチオフフェーズにおいてダイオードおよび1次巻線を
介して蓄積コンデンサに送出する。この充電および放電
過程により、線路網の360゜の位相領域全体にわたっ
て線路網から電流が取り出されることになる。というの
は、充電コンデンサに、同じに留まる極性のフィルタリ
ングされない半波の正弦波状電圧が加わっているからで
ある。
号公報から、コンデンサを有する電流ポンプを含んでい
る、正弦波状に電流消費されるスイッチング電源回路部
が公知である。ここでコンデンサは、スイッチングトラ
ンジスタのスイッチオンフェーズの期間に、電源整流器
を介して充電されかつスイッチングトランジスタがスイ
ッチオフされているとき、この蓄積されたエネルギーを
蓄積コンデンサに送出する。
入力電圧領域を介して確実に動作するようにした、冒頭
に述べた形式のスイッチング電源回路部を提供すること
である。
れば、請求項1の特徴部分に記載の構成によって解決さ
れる。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載さ
れている。
の電流路にコンデンサを含んでいる。コンデンサは殊
に、インダクタンスと1次巻線のタップとの間に配置さ
れている。このコンデンサは第2の電流路において電流
制限する作用をする。この電流制限によって、インダク
タンスのコア並びに1次巻線のコア、ひいてはトランス
のコアが飽和しないことが保証される。これによりスイ
ッチング電源回路部は、190ないし265Vの入力電
圧領域において確実な作動で動作する。
に重要である。電源中断の際に、スイッチング電源回路
部は、蓄積コンデンサがまだ十分な電荷を有している限
り、引き続いて動作する。それから蓄積コンデンサが深
く放電されていた状態で再び電源電圧が接続されると、
インダクタンスを介して高い電流が流れ、そのフェライ
ト材料が飽和する可能性がある。このことは殊に、イン
ダクタンスの後ろでなお、ダイオードを介して蓄積コン
デンサに対する接続が成り立つという理由で生じる。
スタのスイッチオフ時に減衰素子として作用し、これに
よりスイッチングトランジスタの臨界オフ電圧上昇率が
小さくなり、このためにスイッチングトランジスタにお
けるスイッチングオフ損が低減されることになる。第2
の電流路は電流ポンプ作用を有しており、電流ポンプ作
用の大きさに、構成素子のインダクタンスおよび容量に
よって影響を与えることができる。
て詳細に説明する。
線W1およびW2と、2次巻線W3およびW4とを有す
るトランスTrを含んでいる。1次巻線W1はスイッチ
ングトランジスタT60に直列に接続されている。この
スイッチングトランジスタは、図示されていない制御回
路によって、周期的にスイッチオンおよびスイッチオフ
され、これによりエネルギーが、スイッチング電源回路
部網の1次側から2次側に伝送される。1次巻線W1
は、第1の接続端子1を介して蓄積コンデンサC20に
接続されておりかつ第2の接続端子2を介してスイッチ
ングトランジスタT60に接続されている。
実施例では、ブリッジ整流器BRが設けられている。ブ
リッジ整流器は電源電圧UNに接続されている。ブリッ
ジ整流器BRの出力側には、僅かな容量を有するコンデ
ンサC10が配置されておりかつ抵抗R10の後ろに
は、蓄積コンデンサC20に導かれている第1のダイオ
ードD16を有する第1の電流路I1と、チョークL1
5,インダクタンスL19およびコンデンサC19を有
する第2の電流路I2とが設けられている。第2の電流
路の素子はそれぞれ直列に接続されていて、1次巻線W
1のタップAに導かれている。チョークL15はチョー
クL15は1つの鉄心を含んでおりかつコンデンサC1
8と共に減衰素子を形成している。このコンデンサは、
一方において、チョークL15とインダクタンスL19
との間で第2の電流路I2に接続されておりかつ他方に
おいてダイオードD16の後ろで第1の電流路I1に接
続されている。
リッジ整流器BRに加わる出力信号の僅かに平滑化する
だけなので、抵抗R10の後ろに、実質的にまだ、整流
された正弦波状電圧が現れる。この正弦波状電圧は蓄積
コンデンサC20における電圧値より高いので、電流は
第1の電流路I1のダイオードD16を介して流れかつ
コンデンサC20を充電する。ダイオードD16に並列
にコンデンサC15が接続されている。このコンデンサ
はダイオードD15を流れるサージ電流を減衰する。
る別の接続路を形成しているが、この場合この接続路
は、スイッチングトランジスタT60のスイッチオン時
に常に電流が電流路I2および1次巻線W1のタップA
を介して流れるので、50Hzの電源周波数の全周期に
わたって作用している。この場合スイッチングトランジ
スタT60のそれぞれのスイッチオンフェーズにおい
て、インダクタンスL19はエネルギーが蓄積される
が、コンデンサC19によって制限されている。という
のは、このコンデンサを介しては、これが充電されるま
での間しか電流が流れないからである。一方において、
第2の電流路I2のインダクタンスL19およびコンデ
ンサC19に接続されておりかつ他方において、第1の
電流路I1に第1のダイオードD16の後ろで接続され
ているダイオードD18を介して、蓄積コンデンサC2
0までの接続路が形成される。これにより、1次巻線W
1のタップAを介して迂回することなく、インダクタン
スL19のエネルギーを直接蓄積コンデンサC20に転
送することができる。スイッチングトランジスタT60
がスイッチオフしていると、タップAは、1次巻線W1
の漂遊インダクタンスが原因で、蓄積コンデンサC20
における電圧より高い電圧にある。これによりコンデン
サC19およびインダクタンスL19はダイオードD1
8を介して放電される。スイッチングトランジスタT6
0が引き続き再びスイッチオンされると、このサイクル
は再び最初から繰り返される。
点タップAに接続することによって、この電流ポンピン
グ効果を一層制限することができる。これにより、部分
負荷ないし無負荷時におけるコンデンサC20の過負荷
が妨げられる。第1の接続端子1とタップAとの間およ
びタップAと第2の接続端子2との間の1次巻線W1の
巻回比が約1/3ないし2/3である中間点タップが殊
に有利である。しかしタップAが接続端子1または2の
一方と一致している具体例も同様に可能である。
て、コンデンサC20は、整流された電源電圧UNのピ
ーク値の上にある可能性がある電圧値に充電される。こ
れにより電流路I1を流れる電流は著しく低減されてい
る。それ故に、コンデンサC20の十分な電圧定格を考
慮しなければならない。チョークL15およびコンデン
サC18は、その鉄心に基づいて高い慣性を有するLC
素子を形成している。更に、この電流ポンピング効果
は、スイッチング電源回路部のスイッチング周波数に依
存している。負荷に依存するスイッチング周波数を有す
るスイッチング電源回路部ではこの特性が問題である。
というのは、ここでは負荷が低減されると、スイッチン
グ周波数が高められるからである。この結果として、力
率補正回路の作用が高められかつコンデンサC20が強
く充電されることになる。このコンデンサの過負荷を回
避するために、1次巻線W1における中間点タップAの
取り方を適性に選択することができる。
に、例えばテレビジョン装置のような比較的電力消費の
大きい民生用電子機器のために使用することができる。
しかし例えば、コンピュータのモニタやプロフェッショ
ナル機器に対する用途も同様に可能である。図示のスイ
ッチング電源回路部網は必要に適当に整合させることが
できLUMOのであり、従ってここでは例示されている
にすぎない。スイッチングトランジスタT60は殊に、
バイポーラトランジスタに制限されておらず、電界効果
トランジスタおよび別のタイプのトランジスタであって
もよい。
チング電源回路部の入力回路の略図である。
蓄積コンデンサ、 Tr トランス、 W1 1次巻
線、 T60 スイッチングトランジスタ、 I1 第
1の電流路、 D16 ダイオード、 I2 第2の電
流路、 L19インダクタンス、 C19 コンデンサ
Claims (9)
- 【請求項1】 整流器素子(BR)と、蓄積コンデンサ
(C20)と、第1の接続端子(1)が前記蓄積コンデ
ンサ(C20)に接続されておりかつ第2の接続端子
(2)が直列接続されているスイッチングトランジスタ
(T60)に接続されている1次巻線(W1)を有する
トランス(T60)とを備えたスイッチング電源回路部
であって、該スイッチング電源回路部は前記整流器素子
(BR)と前記蓄積コンデンサ(C20)との間の接続
を形成している第1のダイオード(D16)を有する第
1の電流路(I1)を含んでおりかつ前記整流器素子
(BR)と前記1次巻線(W1)のタップ(A)との間
の接続を形成しているインダクタンス(L19)を有す
る第2の電流路(I2)を含んでおりかつ前記第2の電
流路(I2)に、第2のダイオード(D18)が接続さ
れており、該ダイオードは前記蓄積コンデンサ(C2
0)に導かれている形式のものにおいて、前記第2の電
流路(I2)に、コンデンサ(C19)が配置されてい
ることを特徴とするスイッチング電源回路部。 - 【請求項2】 前記コンデンサ(C19)の容量は、前
記第2の電流路(I2)における電流制限が行われるよ
うに選択されている請求項1記載のスイッチング電源回
路部。 - 【請求項3】 前記電流制限は、前記インダクタンス
(L19)並びに前記1次巻線(W1)のコアの飽和が
妨げられるように選択されている請求項2記載のスイッ
チング電源回路部。 - 【請求項4】 前記コンデンサ(C19)は、前記イン
ダクタンス(L19)と前記タップ(A)との間に配置
されている請求項2記載のスイッチング電源回路部。 - 【請求項5】 前記第2のダイオード(D18)と前記
第2の電流路(I2)との間の接続点は、前記インダク
タンス(L19)と前記コンデンサ(C19)との間に
位置している請求項4記載のスイッチング電源回路部。 - 【請求項6】 前記1次巻線(W1)の、前記第1の接
続端子(1)と前記タップ(A)との間と、前記タップ
(A)と前記第2の接続端子(2)の間と巻回比は、約
1/3ないし2/3である請求項2記載のスイッチング
電源回路部。 - 【請求項7】 前記第2の電流路(I2)において前記
インダクタンス(L19)の前に、減衰のためのLC素
子(L15,C18)が配置されており、該LC素子の
コンデンサ(C18)は前記第1の電流路(I1)に接
続されている請求項2記載のスイッチング電源回路部。 - 【請求項8】 前記第1のダイオードおよび第2のダイ
オード(D16,D18)に並列にそれぞれ、容量(C
15,C17,C19)が接続されている請求項2記載
のスイッチング電源回路部。 - 【請求項9】 当該スイッチング電源回路部はフライバ
ックコンバータ原理またはフォワードコンバータ原理に
基づいて動作する請求項1から8までのいずれか1項記
載のスイッチング電源回路部。
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