JPH11220880A - Power-supply apparatus - Google Patents

Power-supply apparatus

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JPH11220880A
JPH11220880A JP17543998A JP17543998A JPH11220880A JP H11220880 A JPH11220880 A JP H11220880A JP 17543998 A JP17543998 A JP 17543998A JP 17543998 A JP17543998 A JP 17543998A JP H11220880 A JPH11220880 A JP H11220880A
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JP
Japan
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voltage
switch
current
secondary winding
power supply
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JP17543998A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Yasuzawa
精一 安沢
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Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a power-supply apparatus in which the frequency of a switching frequency is made high and whose conversion efficiency is enhanced. SOLUTION: A power-supply apparatus is provided with a first switch means S1 which switches an input DC current via a primary winding; with a second switch means S2 which turns on and off the connection of a secondary winding to a load circuit; and with a control means 6 wherein a first switching operation which outputs an output current, based on the induced voltage of the secondary winding, in such a way that the first switch means S1 is controlled once to an on-state, that the first switch means S1 is controlled to an off-state, and that the second switch means S2 is controlled to an on-state and a second switching operation, which sets the second switch means S2 to an off-state when a reverse current flows to the side of the secondary winding for a prescribed time, and which sets the first switch means S1 to the on-state at a prescribed timing are executed alternately. The power-supply apparatus is provided with current detecting means 12, 13 which detect the value of a current flowing in the secondary winding. The control means 6 controls the first switch means S1 to the on-state at a timing based on the detected value of the current.

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、スイッチングによ
って直流電力を生成する電源装置に関し、詳しくは、い
わゆる共振型の電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply for generating DC power by switching, and more particularly to a so-called resonance type power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の共振型電源装置として、図5に
示すフライバック型の電源装置21が従来から知られて
いる。この電源装置21は、スイッチング用のトランス
2を備えており、トランス2の一次巻線2a側に、電圧
E1の入力直流を平滑するためのコンデンサ3と、例え
ばFETによって構成され図外のスイッチング制御用の
集積回路によってオン/オフ制御されるスイッチS1
と、直列共振用のコンデンサ4と、スイッチS1に並列
接続されたダイオード5とを備えている。なお、コンデ
ンサ4は、スイッチS1としてのFETが有する寄生容
量、またはその寄生容量とは別個にスイッチS1に並列
接続したコンデンサによって構成される。また、ダイオ
ード5は、スイッチS1としてのFET内部に存在する
いわゆるボディダイオードあるいは寄生ダイオードと呼
ばれるダイオード、またはそのボディダイオードなどと
は別個にスイッチS1に並列接続した独立のダイオード
によって構成される。さらに、電源装置21は、二次巻
線2b側に、整流用のダイオード22と、平滑用のコン
デンサ11とを備えている。
2. Description of the Related Art As a resonance type power supply of this type, a flyback type power supply 21 shown in FIG. 5 is conventionally known. The power supply device 21 includes a switching transformer 2, and a capacitor 3 for smoothing the input DC of the voltage E <b> 1 and a switching control (not shown) on the primary winding 2 a side of the transformer 2. S1 controlled on / off by integrated circuit
And a capacitor 4 for series resonance, and a diode 5 connected in parallel to the switch S1. The capacitor 4 is constituted by a parasitic capacitance of the FET as the switch S1, or a capacitor connected in parallel to the switch S1 separately from the parasitic capacitance. The diode 5 is constituted by a diode called a so-called body diode or a parasitic diode existing inside the FET as the switch S1, or an independent diode connected in parallel to the switch S1 separately from the body diode. Further, the power supply device 21 includes a rectifying diode 22 and a smoothing capacitor 11 on the secondary winding 2b side.

【0003】この電源装置21では、スイッチS1をオ
ン状態に制御すると、一次巻線2aには、同図に示す向
きの電流I1が流れる。この場合、二次巻線2bには、
同図に示す向きの電流I2が流れようとするが、ダイオ
ード22によって阻止される。一方、スイッチS1がオ
フ状態に制御されると、二次巻線2bには、図6(a)
に示すようように、二次巻線2bに発生したフライバッ
ク電圧に基づく電流I4が流れる。これにより、ダイオ
ード22によって整流されると共にコンデンサ11によ
って平滑されて電圧E2に安定化された出力電圧が装置
外部に出力される。この際、コンデンサ4の両端には、
同図(b)に示すように、下記の式で表され図5に示
す向きの電圧ECが発生している。 EC=E1+E3・・・・・・・・・・・式 ここで、トランス2の一次巻線2aおよび二次巻線2b
の巻数をそれぞれN1およびN2 とし、ダイオード22
の順方向電圧を無視すれば、電圧E3が下記の式で近
似的に表されるため、電圧ECは、下記の式で表され
る。 E3=(N1 /N2 )・E2・・・・・・式 EC=E1+(N1 /N2 )・E2・・・式
In this power supply device 21, when the switch S1 is turned on, a current I1 flows in the primary winding 2a in the direction shown in FIG. In this case, the secondary winding 2b has
The current I2 in the direction shown in FIG. On the other hand, when the switch S1 is controlled to be in the off state, the secondary winding 2b has the state shown in FIG.
As shown in (1), a current I4 based on the flyback voltage generated in the secondary winding 2b flows. Thus, an output voltage rectified by the diode 22 and smoothed by the capacitor 11 and stabilized at the voltage E2 is output to the outside of the device. At this time, both ends of the capacitor 4
As shown in FIG. 5B, a voltage EC expressed by the following equation and in the direction shown in FIG. 5 is generated. EC = E1 + E3 where the primary winding 2a and the secondary winding 2b of the transformer 2
Are N1 and N2, respectively.
If the forward voltage is ignored, the voltage E3 is approximately expressed by the following equation, and the voltage EC is expressed by the following equation. E3 = (N1 / N2) · E2 ... Equation EC = E1 + (N1 / N2) · E2 ... Equation

【0004】したがって、この状態においてスイッチS
1を直ちにオン状態に制御するとコンデンサ4の両端が
短絡されるため、コンデンサ4に蓄積されているエネル
ギーは、スイッチS1による短絡回路内で熱損失となっ
て消費される。この場合、コンデンサ4に蓄積されてい
るエネルギーは、コンデンサ4の両端の電圧ECの二乗
に比例する。このため、電圧ECが高電圧である程、短
絡によるエネルギー損失は大きくなる。また、電源装置
の小型化を図るために数百KHzという高いスイッチン
グ周波数でスイッチS1をスイッチングする場合には、
スイッチングの度に損失が発生する。したがって、コン
デンサ4が充電されているときに直ちにスイッチS1を
オン状態に制御する制御方式を採用した場合には、電源
装置の変換効率の低下を招くと共に、コンデンサ4の短
絡時にノイズが発生するという問題がある。
Therefore, in this state, the switch S
If 1 is immediately turned on, both ends of the capacitor 4 are short-circuited, so that the energy stored in the capacitor 4 is consumed as heat loss in a short-circuit circuit by the switch S1. In this case, the energy stored in the capacitor 4 is proportional to the square of the voltage EC across the capacitor 4. Therefore, the higher the voltage EC is, the larger the energy loss due to the short circuit becomes. Further, when the switch S1 is switched at a high switching frequency of several hundred KHz to reduce the size of the power supply device,
Loss occurs at each switching. Therefore, if the control method of immediately turning on the switch S1 while the capacitor 4 is being charged is employed, the conversion efficiency of the power supply device is reduced, and noise is generated when the capacitor 4 is short-circuited. There's a problem.

【0005】このため、この電源装置21では、いわゆ
るゼロボルトスイッチ方式によってスイッチS1をオン
状態に制御する。具体的には、電源装置21では、コン
デンサ4に蓄積されているエネルギーによってトランス
2の一次回路側で直列共振現象を発生させ、コンデンサ
4の両端の電圧ECが0Vの時にスイッチS1をオン状
態に制御する。つまり、二次巻線2bから電流I4が出
力されることによってトランス2の蓄積エネルギーがコ
ンデンサ11側に放出し終わった時にスイッチS2をオ
フ状態に制御すると、コンデンサ4の両端には、図6
(b)に示すように、コンデンサ3の両端の電圧E1よ
りも高い電圧ECが発生している。このため、コンデン
サ4に蓄積されているエネルギーが一次巻線2aを介し
てコンデンサ3に放出される。一方、コンデンサ4のエ
ネルギーが放出し終わると、逆にコンデンサ3からコン
デンサ4に向けてエネルギーが放出される。これらを繰
り返すことにより、同図(b)の破線で示すような直列
共振現象が発生する。この場合、直列共振現象における
直列共振周波数fは、コンデンサ3がコンデンサ4の容
量値と比較して十分大きな容量値を有し直列共振現象に
は影響を与えないため、一次巻線2aのインダクタンス
を値Lとし、コンデンサ4の容量値を値Cとすれば、下
記の式で表される。したがって、この電源装置21で
は、コンデンサ4の両端における電圧ECが0V近傍の
ときにスイッチS1をオン状態に制御することにより、
コンデンサ4の短絡時におけるエネルギーの損失を低減
しようとしている。 f=1/(2×π×(L×C)0.5 )・・式
For this reason, in the power supply device 21, the switch S1 is controlled to be on by a so-called zero volt switch system. Specifically, in the power supply device 21, a series resonance phenomenon is generated on the primary circuit side of the transformer 2 by the energy stored in the capacitor 4, and the switch S1 is turned on when the voltage EC across the capacitor 4 is 0V. Control. That is, if the switch S2 is turned off when the stored energy of the transformer 2 has been released to the capacitor 11 side by outputting the current I4 from the secondary winding 2b, both ends of the capacitor 4
As shown in (b), a voltage EC higher than the voltage E1 across the capacitor 3 is generated. Therefore, the energy stored in the capacitor 4 is discharged to the capacitor 3 via the primary winding 2a. On the other hand, when the energy of the capacitor 4 has been released, the energy is released from the capacitor 3 toward the capacitor 4. By repeating these, a series resonance phenomenon occurs as shown by a broken line in FIG. In this case, the series resonance frequency f in the series resonance phenomenon does not affect the series resonance phenomenon since the capacitor 3 has a sufficiently large capacitance value as compared with the capacitance value of the capacitor 4, so that the inductance of the primary winding 2a is reduced. Assuming that the value is L and the capacitance value of the capacitor 4 is C, the following expression is used. Therefore, in the power supply device 21, by controlling the switch S1 to be on when the voltage EC across the capacitor 4 is near 0V,
An attempt is made to reduce energy loss when the capacitor 4 is short-circuited. f = 1 / (2 × π × (L × C) 0.5 ) formula

【0006】この場合、電圧E3は、上記したように、
トランス2の巻数比(N1 /N2 )および出力電圧E2
が定まると一義的に決定される。このため、入力直流の
電圧E1の変動を考慮すると、電圧E1が電圧E3より
も大きいときには、直列共振時にコンデンサ4の両端の
電圧ECが0Vに達しない。したがって、ゼロボルトス
イッチを行うとしても、同図(b),(c)に示すよう
に、コンデンサ4にエネルギーが蓄積されている状態の
時間t1の時にスイッチS1をオン状態に制御してしま
うことになり、スイッチS1のスイッチング時に電力損
失が発生するという問題点がある。
In this case, the voltage E3 is, as described above,
Turn ratio (N1 / N2) of transformer 2 and output voltage E2
Is determined uniquely. For this reason, considering the fluctuation of the input DC voltage E1, when the voltage E1 is higher than the voltage E3, the voltage EC across the capacitor 4 does not reach 0 V during the series resonance. Therefore, even if the zero volt switch is performed, the switch S1 is controlled to be turned on at the time t1 when the energy is stored in the capacitor 4 as shown in FIGS. Therefore, there is a problem that power loss occurs at the time of switching of the switch S1.

【0007】このため、ゼロボルトスイッチを確実にす
るために、図7に示す、いわゆるアクティブクランプ型
の電源装置31も提案されている。この電源装置31
は、電源装置21とは異なり、同図に示すように、ダイ
オード22に代えて、例えばFETによって構成され二
次巻線2bおよび負荷回路間の接続をオン/オフするス
イッチS2と、ダイオード10とを備えている。ここ
で、ダイオード10は、スイッチS2としてのFET内
部に存在するいわゆるボディダイオードあるいは寄生ダ
イオードと呼ばれるダイオード、またはそのボディダイ
オードなどとは別個にスイッチS2に並列接続した独立
のダイオードによって構成される。
For this reason, a so-called active clamp type power supply device 31 shown in FIG. 7 has been proposed in order to ensure a zero volt switch. This power supply 31
Is different from the power supply device 21, as shown in the figure, in place of the diode 22, a switch S2 configured by, for example, an FET to turn on / off the connection between the secondary winding 2b and the load circuit, and the diode 10 It has. Here, the diode 10 is configured by a diode called a so-called body diode or a parasitic diode existing inside the FET as the switch S2, or an independent diode connected in parallel to the switch S2 separately from the body diode.

【0008】この電源装置31では、スイッチS2をオ
フ状態に維持しつつスイッチS1をオン状態に制御する
と、一次巻線2aには、同図に示す向きの電流I1が流
れる。この場合、二次巻線2bには、同図に示す向きの
電流I2が流れようとするが、スイッチS2およびダイ
オード10によって阻止される。一方、スイッチS1お
よびスイッチS2がそれぞれオフ状態およびオン状態に
制御されると、二次巻線2bには、図8(a)に示すよ
うように、二次巻線2bに発生したフライバック電圧に
基づく電流I4が流れる。これにより、コンデンサ11
によって平滑されて電圧E2に安定化された出力電圧が
装置外部に出力される。この場合、電源装置31は、電
源装置21とは異なり、トランス2の二次巻線2bから
コンデンサ11に対しエネルギーの放出が終了した後に
も所定時間継続してオン状態に維持される。この場合、
電流I4は、フライバック電圧とコンデンサ11の両端
の電圧E2とが互いに等しくなるときに流れなくなる。
この状態でスイッチS2をさらに継続してオン状態に維
持すると、逆に、コンデンサ11から二次巻線2bに対
して電流I4とは逆向きの電流I5が流れ、これによ
り、トランス2が逆励磁される。次いで、電流I5を所
定時間流した後にスイッチS2をオフ状態に制御する
と、逆励磁されたトランス2の一次巻線2aにおける誘
起電圧が電圧E3とは逆向きになる結果、コンデンサ4
に蓄積されているエネルギーが一次巻線2aを介してコ
ンデンサ3に回生される。この場合、二次巻線2bに逆
向きの電流I5を流さない自由共振の場合と比較して、
コンデンサ4からコンデンサ3に対するエネルギーの放
出が強化されるため、一次回路における直列共振波形の
振幅値が大きくなる。このため、電圧E1が変動する場
合であっても、同図(b)に示すように、コンデンサ4
の両端の電圧ECを0Vに制御することができる。な
お、ダイオード5は、直列共振時において、スイッチS
1の両端電圧を正電圧に維持するように機能する。
In the power supply device 31, when the switch S1 is controlled to the on state while the switch S2 is maintained in the off state, a current I1 flows in the primary winding 2a in the direction shown in FIG. In this case, the current I2 in the direction shown in FIG. 5 is going to flow through the secondary winding 2b, but is blocked by the switch S2 and the diode 10. On the other hand, when the switches S1 and S2 are turned off and on, respectively, the flyback voltage generated in the secondary winding 2b is applied to the secondary winding 2b as shown in FIG. Flows based on the current I4. Thereby, the capacitor 11
The output voltage which is smoothed and stabilized at the voltage E2 is output to the outside of the device. In this case, unlike the power supply device 21, the power supply device 31 is kept on for a predetermined period of time even after the release of energy from the secondary winding 2b of the transformer 2 to the capacitor 11 is completed. in this case,
The current I4 stops flowing when the flyback voltage and the voltage E2 across the capacitor 11 become equal to each other.
If the switch S2 is further kept on in this state, the current I5 flows in the opposite direction from the current I4 from the capacitor 11 to the secondary winding 2b. Is done. Next, when the switch S2 is turned off after the current I5 flows for a predetermined time, the induced voltage in the primary winding 2a of the reversely excited transformer 2 becomes opposite to the voltage E3.
Is stored in the capacitor 3 via the primary winding 2a. In this case, compared to the case of free resonance in which the reverse current I5 does not flow through the secondary winding 2b,
Since the release of energy from the capacitor 4 to the capacitor 3 is enhanced, the amplitude value of the series resonance waveform in the primary circuit increases. Therefore, even when the voltage E1 fluctuates, as shown in FIG.
Can be controlled to 0V. The diode 5 is connected to the switch S at the time of series resonance.
1 functions to maintain the voltage between both ends at a positive voltage.

【0009】次いで、スイッチS2をオフ状態に制御し
た後に、同図(c)に示すように、スイッチS1をオン
状態に制御する。この場合、スイッチS1は、例えば、
スイッチング制御用の集積回路から出力されるスイッチ
ング制御信号によってオン/オフ制御される。一方、ス
イッチング制御用の集積回路がスイッチング制御信号を
出力するタイミングは、この電源装置では、同図
(b),(c)に示す時間t2の時、つまりコンデンサ
4の端子電圧が低下し始めた時、または一次巻線2aの
電圧が低下し始めた時となっている。この場合、スイッ
チング制御信号が出力されるまでに集積回路の内部にお
いてある程度の応答遅延が生じると共にスイッチS1が
実際に作動するまでにもある程度の応答遅延が生じる
(以下、両応答遅延時間を総称して、単に「応答遅延時
間」ともいう)結果、スイッチS1は、時間t2よりも
遅れた時間t3の時に実際にオン状態に制御される。こ
れにより、この電源装置31では、ゼロボルトスイッチ
を可能ならしめている。
Next, after the switch S2 is turned off, the switch S1 is turned on as shown in FIG. In this case, the switch S1 is, for example,
On / off control is performed by a switching control signal output from an integrated circuit for switching control. On the other hand, the timing at which the switching control integrated circuit outputs the switching control signal is at the time t2 shown in FIGS. 3B and 3C, that is, the terminal voltage of the capacitor 4 starts to decrease in this power supply device. Or when the voltage of the primary winding 2a starts to decrease. In this case, a certain response delay occurs inside the integrated circuit until the switching control signal is output, and a certain response delay occurs before the switch S1 actually operates (hereinafter, both response delay times are collectively referred to as “the two response delay times”). As a result, the switch S1 is actually turned on at time t3, which is later than time t2. Thereby, in the power supply device 31, a zero volt switch is made possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電源装置31には、以下の問題点がある。すなわち、従
来の電源装置31では、スイッチS1をオン状態に制御
する場合、上記したように、スイッチング制御用の集積
回路がスイッチング制御信号を出力しようとしてから実
際にスイッチS1が作動するまでには、500nS〜6
00nS程度の応答遅延時間が生じている。一方、電源
装置の小型化を達成すべくスイッチS1のスイッチング
周波数を400KHz程度にした場合、一次巻線2aの
電圧が低下してからコンデンサ4の両端の電圧ECが0
Vに達するまでの時間は、上記した式によれば、20
0nS〜300nS程度と短時間である。このため、コ
ンデンサ4の電圧ECが0Vに達した時点でスイッチS
1をオン状態に制御するのは不可能となる。したがっ
て、この電源装置31には、スイッチング周波数が低い
場合にのみゼロボルトスイッチを行うことができ、スイ
ッチング周波数が高い場合にはゼロボルトスイッチを行
うことができないか、スイッチングによる電力損失を生
じさせてしまうという問題点がある。
However, the conventional power supply device 31 has the following problems. That is, in the conventional power supply device 31, when the switch S1 is controlled to be in the ON state, as described above, after the switching control integrated circuit attempts to output the switching control signal and before the switch S1 actually operates, 500ns ~ 6
A response delay time of about 00 nS occurs. On the other hand, when the switching frequency of the switch S1 is set to about 400 KHz in order to achieve the miniaturization of the power supply device, the voltage EC across the capacitor 4 becomes zero after the voltage of the primary winding 2a decreases.
The time to reach V is, according to the above equation, 20
The time is as short as about 0 nS to 300 nS. Therefore, when the voltage EC of the capacitor 4 reaches 0 V, the switch S
It becomes impossible to control 1 to the ON state. Therefore, the power supply device 31 can perform the zero volt switch only when the switching frequency is low, and cannot perform the zero volt switch when the switching frequency is high, or causes power loss due to switching. There is a problem.

【0011】一方、集積回路によってスイッチング制御
信号が出力されるまでにある程度の応答遅延があったと
しても、共振周波数を低下させることによって、ゼロボ
ルトスイッチを確実に行うことはできる。しかし、共振
周波数を低下させるためには、一次巻線2aのインダク
タンスを大きくする必要があるため、トランス2が大型
化する結果、スイッチング周波数の高周波化によって電
源装置の小型軽量化を図るという目的に反することとな
る。
On the other hand, even if there is some response delay before the switching control signal is output by the integrated circuit, the zero volt switch can be reliably performed by lowering the resonance frequency. However, in order to reduce the resonance frequency, it is necessary to increase the inductance of the primary winding 2a. As a result, the size of the transformer 2 is increased. As a result, the switching frequency is increased to reduce the size and weight of the power supply device. Would be contrary.

【0012】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、スイッチング周波数の高周波化を図る
ことができると共に変換効率の向上を図ることが可能な
電源装置を提供することを主目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and has as its main object to provide a power supply device capable of increasing the switching frequency and improving the conversion efficiency. And

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載の電源装置は、一次巻線および二次巻線を有
するスイッチング用トランスと、入力直流を一次巻線を
介してスイッチングするための第1のスイッチ手段と、
二次巻線および負荷回路間の接続をオン/オフする第2
のスイッチ手段と、制御手段とを備え、制御手段が、第
1のスイッチ手段を一旦オン状態に制御し、以後、第1
のスイッチ手段をオフ状態に制御すると共に第2のスイ
ッチ手段をオン状態に制御することによって二次巻線に
誘起した誘起電圧に基づく出力電流を負荷回路側に出力
させる第1のスイッチング動作と、負荷回路側から二次
巻線側に向けての逆電流が所定時間流れた時に第2のス
イッチ手段をオフ状態に制御すると共に所定のタイミン
グで第1のスイッチ手段をオン状態に制御する第2のス
イッチング動作とを交互に実行する電源装置において、
二次巻線に流れる電流値を検出する電流検出手段を備
え、制御手段は、第2のスイッチング動作時において、
所定のタイミングとして、電流検出手段によって検出さ
れた検出電流値に基づくタイミングで第1のスイッチ手
段をオン状態に制御することを特徴とする。なお、制御
手段は、第1のスイッチ手段のオン/オフを制御する制
御手段と、第2のスイッチ手段のオン/オフを制御する
制御手段とが互いに分離されてスイッチング用トランス
の一次巻線側および二次巻線側にそれぞれ配置されてい
てもよい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a switching transformer having a primary winding and a secondary winding; and an input direct current switching via the primary winding. First switch means for:
Second to turn on / off the connection between the secondary winding and the load circuit
Switch means and control means, and the control means controls the first switch means to an on state once, and thereafter, the first switch means
A first switching operation of outputting an output current based on an induced voltage induced in the secondary winding to the load circuit side by controlling the switch means to an off state and controlling the second switch means to an on state; A second switch means for controlling the second switch means to be in an off state when a reverse current flows from the load circuit toward the secondary winding for a predetermined time, and controlling the first switch means to be in an on state at a predetermined timing; Power supply device that alternately performs the switching operation of
A current detecting means for detecting a value of a current flowing through the secondary winding, wherein the control means comprises:
As a predetermined timing, the first switch means is controlled to be turned on at a timing based on the detected current value detected by the current detection means. The control means for controlling on / off of the first switch means and the control means for controlling on / off of the second switch means are separated from each other so that the primary winding side of the switching transformer is provided. And on the secondary winding side.

【0014】この電源装置では、制御手段によって第1
のスイッチ手段がオン状態に制御されると、トランスの
一次巻線に入力直流が流れることによって、トランスに
エネルギーが蓄積される。次いで、制御手段によって、
第1のスイッチ手段がオフ状態に制御された後に第2の
スイッチ手段がオン状態に制御されると、二次巻線の誘
起電圧に基づく出力電流が負荷回路側に放出し終わった
後に、負荷回路側から二次巻線側に向けての逆電流が流
れ始める。次に、逆電流を所定時間流した後に第2のス
イッチ手段をオフ状態に制御すると、一次巻線側におい
て、少なくとも第1のスイッチ手段の寄生容量を含む容
量と一次巻線のインダクタンスとで決定される周波数に
よる直列共振現象が発生する。一方、電流検出手段が二
次巻線に流れる電流値を検出し、制御手段が、第2のス
イッチング動作時において、電流検出手段によって検出
された検出電流値に基づく所定のタイミングで第1のス
イッチ手段をオン状態に制御する。したがって、制御手
段は、二次巻線に電流を流し終える以前に、第1のスイ
ッチ手段をオン状態に制御することが可能となる。この
際に、制御手段として例えばスイッチング制御用の集積
回路などを用いる場合であっても、その集積回路内部お
よび第1のスイッチ手段における応答遅延時間および上
記した式で表される直列共振周波数を考慮した上で、
第1のスイッチ手段をオン状態に制御することにより、
ゼロボルトスイッチを確実に行うことが可能となる。
In this power supply device, the first means is controlled by the control means.
Is controlled to the ON state, the input DC flows through the primary winding of the transformer, whereby energy is accumulated in the transformer. Then, by the control means,
When the second switch is controlled to the on state after the first switch is controlled to the off state, the output current based on the induced voltage of the secondary winding is completely discharged to the load circuit, and then the load is controlled. Reverse current starts flowing from the circuit side to the secondary winding side. Next, when the second switch is turned off after a reverse current flows for a predetermined period of time, the primary winding is determined by at least the capacitance including the parasitic capacitance of the first switch and the inductance of the primary winding. A series resonance phenomenon occurs due to the frequency to be performed. On the other hand, the current detecting means detects the value of the current flowing through the secondary winding, and the control means performs the first switching at a predetermined timing based on the detected current value detected by the current detecting means during the second switching operation. Control the means to the ON state. Therefore, the control means can control the first switch means to be in an on state before the current has been passed through the secondary winding. At this time, even when, for example, an integrated circuit for switching control is used as the control means, the response delay time inside the integrated circuit and in the first switch means and the series resonance frequency represented by the above equation are taken into consideration. After doing
By controlling the first switch means to the ON state,
The zero volt switch can be reliably performed.

【0015】請求項2記載の電源装置は、請求項1記載
の電源装置において、制御手段は、所定のタイミングと
して、二次巻線に流れる電流の向きが反転する時を基準
とするタイミングで第1のスイッチ手段をオン状態に制
御することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the power supply unit of the first aspect, the control means determines the predetermined timing at a timing based on a time when a direction of a current flowing through the secondary winding is reversed. One switch means is controlled to an on state.

【0016】第1のスイッチ手段をオン状態に制御する
所定のタイミングは、二次巻線に逆電流が流れ終える以
前であればよく、検出電流値は適宜定めることができ
る。この場合、二次巻線側から負荷回路側に流れる向き
を正とすれば、検出電流値が正の値のときに第1のスイ
ッチ手段をオン状態に制御することにより、応答遅延時
間がある程度長いスイッチング制御用の集積回路を用い
たとしても、適切に第1のスイッチ手段を制御すること
ができる。その一方、出力電流が二次巻線を流れる時間
は、負荷回路の負荷状況に応じて変化する。したがっ
て、第1のスイッチ手段をオン状態に制御する際の検出
電流値をあまり大きな正の値に設定すると、二次巻線を
流れる電流が、その値に達しないことがあり、第1のス
イッチ手段を適切に制御できないこともある。この電源
装置では、二次巻線に流れる電流の向きが反転するとき
に第1のスイッチ手段をオン状態に制御する。この場
合、負荷回路の負荷状況が変化したとしても、二次巻線
に流れる電流の向きは常に反転する。このため、第1の
スイッチ手段を確実にオン状態に制御することが可能と
なる。
The predetermined timing for controlling the first switch means to be in the ON state may be before the end of the reverse current flowing through the secondary winding, and the detected current value can be appropriately determined. In this case, if the direction of flow from the secondary winding to the load circuit is positive, the response delay time is controlled to a certain extent by controlling the first switch means to be in the ON state when the detected current value is positive. Even if a long switching control integrated circuit is used, the first switch means can be appropriately controlled. On the other hand, the time during which the output current flows through the secondary winding changes according to the load condition of the load circuit. Therefore, if the detected current value for controlling the first switch means to be in the ON state is set to a very large positive value, the current flowing through the secondary winding may not reach the value, and the first switch Sometimes the means cannot be properly controlled. In this power supply device, when the direction of the current flowing through the secondary winding is reversed, the first switch is controlled to be in the ON state. In this case, even if the load condition of the load circuit changes, the direction of the current flowing through the secondary winding is always reversed. For this reason, it is possible to reliably control the first switch unit to the ON state.

【0017】請求項3記載の電源装置は、請求項1記載
の電源装置において、制御手段は、所定のタイミングと
して、検出電流値に応じた電圧と正の定電圧である所定
のオフセット電圧との加算電圧がゼロボルトまたはその
近傍の電圧に達した時を基準とするタイミングで第1の
スイッチ手段をオン状態に制御することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the power supply device according to the first aspect, wherein the control means sets the predetermined timing between a voltage corresponding to the detected current value and a predetermined offset voltage which is a positive constant voltage. The first switch means is controlled to be in an ON state at a timing based on when the added voltage reaches zero volt or a voltage near the zero volt.

【0018】例えば、検出電流値に応じた電圧が、二次
巻線側から負荷回路側に流れる向きのときに正電圧にな
り、逆向きに流れるときに負電圧になるとし、かつ正電
圧電源のみで制御手段が駆動される場合、通常、制御手
段は、その検出電流値に応じた電圧がゼロボルトまたは
正電圧の範囲のときにのみ第1のスイッチ手段をオン状
態に制御することができ、検出電流値に応じた電圧が負
電圧のときには第1のスイッチ手段をオン状態に制御す
るのは困難となる。したがって、かかる場合において、
応答時間が短いスイッチング制御用の集積回路を用いる
ときには、二次巻線に流れる電流の向きが反転する以前
に第1のスイッチ手段をオン状態に制御したとすれば、
その集積回路がオン状態に制御されるタイミングが早す
ぎる事態が生じることもある。一方、この電源装置で
は、制御手段は、検出電流値に応じた電圧と、所定のオ
フセット電圧とを加算した加算電圧が所定の電圧に達し
た時に、第1のスイッチ手段をオン状態に制御する。こ
の場合、オフセット電圧を正電圧とすることで、加算電
圧の範囲を正電圧の範囲内で任意に定めることができ
る。したがって、オフセット電圧を、使用するスイッチ
ング制御用の集積回路の応答遅延時間に最も適した電圧
値に設定することにより、検出電流値が正負いずれの範
囲であっても、適正なタイミングで第1のスイッチ手段
をオン状態に制御することができる。
For example, it is assumed that a voltage corresponding to the detected current value becomes a positive voltage when flowing in the direction from the secondary winding to the load circuit side, becomes a negative voltage when flowing in the reverse direction, and a positive voltage power supply. When only the control means is driven, the control means can normally control the first switch means to be in the ON state only when the voltage corresponding to the detected current value is in the range of zero volt or positive voltage, When the voltage corresponding to the detected current value is a negative voltage, it is difficult to control the first switch means to be on. Therefore, in such a case,
When a switching control integrated circuit having a short response time is used, if the first switch means is controlled to be on before the direction of the current flowing through the secondary winding is reversed,
In some cases, the timing at which the integrated circuit is turned on is too early. On the other hand, in this power supply device, the control means controls the first switch means to an on state when an addition voltage obtained by adding a voltage corresponding to the detected current value and a predetermined offset voltage reaches a predetermined voltage. . In this case, by setting the offset voltage to a positive voltage, the range of the added voltage can be arbitrarily determined within the range of the positive voltage. Therefore, by setting the offset voltage to a voltage value most suitable for the response delay time of the switching control integrated circuit to be used, even if the detected current value is in either the positive or negative range, the first voltage is set at an appropriate timing. The switch means can be controlled to be turned on.

【0019】請求項4記載の電源装置は、請求項3記載
の電源装置において、制御手段は、加算電圧がゼロボル
トまたはその近傍の電圧に達した時を基準とするタイミ
ングで第1のスイッチ手段をオン状態に制御することを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply device of the third aspect, the control means controls the first switch means at a timing based on when the added voltage reaches zero volt or a voltage near the zero volt. It is characterized in that it is turned on.

【0020】請求項3記載の電源装置では、加算電圧が
任意の正電圧のときに第1のスイッチ手段をオン状態に
制御することができるが、例えば、その任意の正電圧と
加算電圧とを比較するためにコンパレータなどが必要と
なる。この電源装置では、制御手段などの応答遅延時間
に適したオフセット電圧を設定した状態において、制御
手段は、加算電圧が例えばゼロボルトに達した時に第1
のスイッチ手段をオン状態に制御する。したがって、コ
ンパレータなどを用いることなく、制御手段は、その応
答遅延時間に最も適したタイミングで、しかも簡易かつ
容易に第1のスイッチ手段をオン状態に制御することが
可能となる。
In the power supply according to the third aspect, the first switch means can be controlled to be turned on when the added voltage is an arbitrary positive voltage. For example, the arbitrary positive voltage and the added voltage can be controlled. A comparator or the like is required for comparison. In this power supply device, in a state where the offset voltage suitable for the response delay time of the control unit or the like is set, the control unit sets the first voltage when the added voltage reaches, for example, zero volt.
Are turned on. Therefore, the control means can easily and easily control the first switch means to the ON state at a timing most suitable for the response delay time without using a comparator or the like.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電源装置の好適な実施の形態について説明す
る。なお、電源装置21,31と同一の構成要素につい
ては同一の符号を付して重複説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a power supply according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same components as those of the power supply devices 21 and 31 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0022】最初に、図1を参照して本発明に係る電源
装置を適用したフライバック型の電源装置1の構成につ
いて説明する。電源装置1は、いわゆる同期整流型のス
イッチング電源装置であって、一次巻線2aおよび二次
巻線2bを有するトランス2を備えている。また、一次
巻線2a側に、コンデンサ3と、本発明における第1の
スイッチ手段に相当するスイッチS1と、スイッチS1
にそれぞれ並列接続されたコンデンサ4およびダイオー
ド5と、本発明における制御手段の一部を構成しスイッ
チS1のオン/オフを制御するスイッチング制御部6と
が配設されている。一方、二次巻線2b側には、スイッ
チS2と、ダイオード10と、本発明における電流検出
手段としてのカレントトランス12および放電電流検出
部13と、コンデンサ11とが配設されている。なお、
スイッチング制御部6は、スイッチS1のスイッチング
デューティ比を制御することにより、コンデンサ11に
よって平滑された直流電圧を電圧E2に安定化するよう
にフィードバック制御する。また、スイッチS2は、本
発明における第2のスイッチ手段に相当し、スイッチン
グ制御部6と共に本発明における制御手段を構成する図
外の第2のスイッチング制御部によってオン/オフ制御
される。さらに、放電電流検出部13は、カレントトラ
ンス12に流れる電流I4,I5の向きおよび電流値を
検出し、電流I4から電流I5に向きが変化した時に、
検出信号SDをスイッチング制御部6に出力する。
First, the configuration of a flyback type power supply 1 to which a power supply according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. The power supply device 1 is a so-called synchronous rectification type switching power supply device, and includes a transformer 2 having a primary winding 2a and a secondary winding 2b. Also, on the primary winding 2a side, a capacitor 3, a switch S1 corresponding to first switch means in the present invention, and a switch S1
Are provided with a capacitor 4 and a diode 5 connected in parallel to each other, and a switching control unit 6 which forms a part of the control means of the present invention and controls on / off of the switch S1. On the other hand, on the secondary winding 2b side, a switch S2, a diode 10, a current transformer 12 and a discharge current detection unit 13 as current detection means in the present invention, and a capacitor 11 are provided. In addition,
The switching control unit 6 controls the switching duty ratio of the switch S1 to perform feedback control so that the DC voltage smoothed by the capacitor 11 is stabilized at the voltage E2. The switch S2 corresponds to a second switch unit in the present invention, and is turned on / off by a second switching control unit (not shown) which constitutes a control unit in the present invention together with the switching control unit 6. Further, the discharge current detector 13 detects the directions and current values of the currents I4 and I5 flowing through the current transformer 12, and when the direction changes from the current I4 to the current I5,
The detection signal SD is output to the switching control unit 6.

【0023】次に、電源装置1の全体的な動作につい
て、図2を参照して説明する。
Next, the overall operation of the power supply device 1 will be described with reference to FIG.

【0024】スイッチング制御部6は、電源投入初期時
において、スイッチS2がオフ状態のときにスイッチS
1をオン状態に制御する。この際に、一次巻線2aに
は、図1に示す向きの電流I1が流れることによって、
トランス2にエネルギーが蓄積される。次いで、スイッ
チング制御部6がスイッチS1をオフ状態に制御すると
共に、第2のスイッチング制御部がスイッチS2をオン
状態に制御する。これにより、二次巻線2bには、図2
(a)に示すように、二次巻線2bに発生したフライバ
ック電圧に基づく電流I4がカレントトランス12を介
してコンデンサ11側に流れる。この際に、放電電流検
出部13は、カレントトランス12に流れる電流値を検
出する。一方、コンデンサ11は、電流I4に基づく電
圧を平滑する。これにより、平滑されて電圧E2に安定
化された出力電圧が装置外部に出力される。
At the initial stage of power-on, when the switch S2 is in the off state, the switching control unit 6
1 is turned on. At this time, the current I1 in the direction shown in FIG.
Energy is stored in the transformer 2. Next, the switching control unit 6 controls the switch S1 to be turned off, and the second switching control unit controls the switch S2 to be turned on. Thereby, the secondary winding 2b is
As shown in (a), a current I4 based on the flyback voltage generated in the secondary winding 2b flows to the capacitor 11 via the current transformer 12. At this time, the discharge current detector 13 detects the value of the current flowing through the current transformer 12. On the other hand, the capacitor 11 smoothes the voltage based on the current I4. As a result, the output voltage smoothed and stabilized at the voltage E2 is output to the outside of the device.

【0025】次いで、電流I4がコンデンサ11側に流
れることによって、トランス2に蓄積されたエネルギー
が放出し終わると、逆に、コンデンサ11から二次巻線
2bに向けての電流I5が流れ始める。この際に、放電
電流検出部13は、検出信号SDを図2(c)に示す時
間t4の時にスイッチング制御部6に出力する。これに
より、スイッチング制御部6は、検出信号SDの入力を
検知した時間t4の時に、スイッチS1をオン状態に制
御する。なお、スイッチS1は、同図(c)に示すよう
に、スイッチング制御部6およびスイッチS1の応答遅
延時間td分遅れてオン状態に制御される。次いで、第
2のスイッチング制御部は、電流I5を所定時間流した
時間t5の時にスイッチS2をオフ状態に制御する。こ
の状態では、一次巻線2a側において、同図(b)に破
線で示すように、コンデンサ4の容量と一次巻線2aの
インダクタンスとで決定される周波数の波形W1によっ
て共振する直列共振現象が発生する。なお、この際に、
ダイオード5は、同図(b)に示すように、コンデンサ
4の両端の電圧ECがマイナス電圧になるのを阻止す
る。
Next, when the energy stored in the transformer 2 is completely released by the current I4 flowing to the capacitor 11, the current I5 starts flowing from the capacitor 11 to the secondary winding 2b. At this time, the discharge current detector 13 outputs the detection signal SD to the switching controller 6 at time t4 shown in FIG. As a result, the switching control unit 6 controls the switch S1 to be turned on at time t4 when the input of the detection signal SD is detected. The switch S1 is controlled to be turned on with a delay of the response delay time td of the switching control unit 6 and the switch S1, as shown in FIG. Next, the second switching control unit controls the switch S2 to be turned off at time t5 when the current I5 flows for a predetermined time. In this state, a series resonance phenomenon that resonates on the primary winding 2a side by a waveform W1 having a frequency determined by the capacitance of the capacitor 4 and the inductance of the primary winding 2a as shown by a broken line in FIG. Occur. At this time,
The diode 5 prevents the voltage EC across the capacitor 4 from becoming a negative voltage, as shown in FIG.

【0026】次いで、時間t4からスイッチング制御部
6およびスイッチS1の応答遅延時間tdが経過した時
間t6の時に、同図(c)に示すように、スイッチS1
が実際にオン状態に制御される。この場合、直列共振の
波形W1の電圧値が最初に0Vに達している状態でスイ
ッチS1がオン状態に制御されるように、トランス2に
おける一次巻線2aのインダクタンスまたはコンデンサ
4の容量が予め設定されている。このため、スイッチS
1は、コンデンサ4の充電電圧が最初に0Vに達したと
きに確実にオン状態に制御される。
Next, at time t6 when the response delay time td of the switching control section 6 and the switch S1 has elapsed from time t4, as shown in FIG.
Is actually turned on. In this case, the inductance of the primary winding 2a or the capacitance of the capacitor 4 in the transformer 2 is set in advance so that the switch S1 is controlled to be turned on when the voltage value of the series resonance waveform W1 first reaches 0V. Have been. Therefore, the switch S
1 is reliably turned on when the charging voltage of the capacitor 4 first reaches 0V.

【0027】なお、同図(d)は、従来の電源装置31
におけるスイッチS1の動作状態を示している。これに
よれば、同図(a),(d)に示すように、スイッチS
1は、スイッチS2がオフ状態にされた時間t5の時か
ら応答遅延時間td遅れた時間t7の時にオン状態に制
御される。したがって、スイッチS1がオン状態に制御
されるタイミングは、電源装置1においてスイッチS1
がオン状態に制御されるタイミングと比較し、電流I5
が流れている期間(時間t5−時間t4)だけ遅延す
る。このため、従来の電源装置31を、電源装置1に係
るスイッチS1のスイッチング周波数およびトランス2
における一次巻線2aのインダクタンスと同じになるよ
うに構成した場合、従来の電源装置31では、同図
(b),(d)に示すように、コンデンサ4の充電電圧
が0Vの時にスイッチS1をオン状態に制御することが
できず、電力損失を生じさせてしまうのは明らかであ
る。
FIG. 3D shows a conventional power supply device 31.
5 shows the operation state of the switch S1. According to this, as shown in FIGS.
1 is controlled to an on state at a time t7 delayed by a response delay time td from a time t5 when the switch S2 is turned off. Therefore, the timing at which the switch S1 is controlled to the on state is determined by the switch S1 in the power supply device 1.
Compared with the timing at which the current
Is delayed by the period (time t5 to time t4). Therefore, the conventional power supply device 31 is replaced by the switching frequency of the switch S1 and the transformer 2 of the power supply device 1.
In the conventional power supply device 31, when the charging voltage of the capacitor 4 is 0 V, the switch S1 is set to the same value as the inductance of the primary winding 2a in FIG. Obviously, it cannot be controlled to the ON state, causing power loss.

【0028】以上のように、電源装置1によれば、スイ
ッチング制御部6が、二次巻線2bに電流I5が流れ終
える以前に、スイッチS1をオン状態に制御しようとす
ることができるため、コンデンサ4の両端の電圧ECが
0Vに達したときにスイッチS1を確実にオン状態に制
御することができ、これにより、スイッチS1による電
力損失を防止することができる。この結果、電源装置1
の変換効率を向上させることができる。また、同時に、
コンデンサ4の両端の電圧ECが最初に0Vに達したと
きにスイッチS1をオン状態に制御することができるた
め、一次巻線2a側における直列共振現象の発生期間を
最小の時間に制限することができる。この結果、共振現
象時における共振電流による電力損失を最小限に抑える
ことができるため、電源装置1の変換効率をさらに向上
させることができる。
As described above, according to the power supply device 1, the switching control unit 6 can control the switch S1 to the on state before the current I5 flows through the secondary winding 2b. When the voltage EC between both ends of the capacitor 4 reaches 0 V, the switch S1 can be surely controlled to the ON state, thereby preventing power loss due to the switch S1. As a result, the power supply 1
Conversion efficiency can be improved. At the same time,
Since the switch S1 can be controlled to be turned on when the voltage EC across the capacitor 4 first reaches 0 V, it is possible to limit the generation period of the series resonance phenomenon on the primary winding 2a side to the minimum time. it can. As a result, the power loss due to the resonance current during the resonance phenomenon can be minimized, so that the conversion efficiency of the power supply device 1 can be further improved.

【0029】次に、図3,4を参照して他の実施の形態
に係る電源装置41について説明する。なお、電源装置
1と同一の構成要素については同一の符号を付して重複
説明を省略し、同一の動作については、その説明を省略
する。
Next, a power supply device 41 according to another embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the power supply device 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. The description of the same operation will be omitted.

【0030】図3に示すように、この電源装置41は、
電源装置1におけるトランス2に代えて、一次巻線42
a、二次巻線42bおよび補助巻線42cを有するトラ
ンス42を備え、スイッチング制御部6に代えてスイッ
チング制御部43を備えている。また、二次巻線42b
側には、その二次巻線42bに流れる電流に応じた電圧
であってカレントトランス12の二次巻線12bの両端
に発生する電圧値を可変するためのボリューム45が配
設されている。この場合、カレントトランス12の二次
巻線の一端とトランス42の補助巻線42cの一端とが
互いに接続されているため、カレントトランス12の二
次巻線12bの両端に発生する電圧E5と、本発明にお
けるオフセット電圧に相当しトランス42の補助巻線4
2cの両端に誘起する電圧E4とが加算され、その加算
した電圧E6は、スイッチング制御部43に入力され
る。
As shown in FIG. 3, this power supply 41
In place of the transformer 2 in the power supply device 1, a primary winding 42
a, a transformer 42 having a secondary winding 42b and an auxiliary winding 42c, and a switching control unit 43 in place of the switching control unit 6. Also, the secondary winding 42b
On the side, a volume 45 for changing a voltage value corresponding to a current flowing through the secondary winding 42b and generated at both ends of the secondary winding 12b of the current transformer 12 is provided. In this case, since one end of the secondary winding of the current transformer 12 and one end of the auxiliary winding 42c of the transformer 42 are connected to each other, the voltage E5 generated at both ends of the secondary winding 12b of the current transformer 12, The auxiliary winding 4 of the transformer 42 corresponds to the offset voltage in the present invention.
The voltage E4 induced at both ends of 2c is added, and the added voltage E6 is input to the switching control unit 43.

【0031】この電源装置41では、図4(a)に示す
ように、二次巻線42bに電流I4,I5が流れると、
カレントトランス12の二次巻線12bに、その電流I
4,I5の正負および電流値、並びにボリューム45の
抵抗値に応じた電圧E5が発生する。したがって、二次
巻線12bには、電流I4が流れたときに正の電圧が発
生し、電流I5が流れたときに負の電圧が発生する。一
方、トランス42の補助巻線42cに誘起する電圧E4
は、トランス42の二次巻線42bおよび補助巻線42
cの巻数をそれぞれN2 およびN3 とし、ダイオード1
0の順方向電圧を無視すれば、下記の式で近似的に表さ
れる。 E4=(N3 /N2 )・E2
In the power supply device 41, as shown in FIG. 4A, when currents I4 and I5 flow through the secondary winding 42b,
The current I is applied to the secondary winding 12 b of the current transformer 12.
4, a voltage E5 corresponding to the positive / negative and current values of I5 and the resistance value of the volume 45 is generated. Therefore, a positive voltage is generated in the secondary winding 12b when the current I4 flows, and a negative voltage is generated in the secondary winding 12b when the current I5 flows. On the other hand, the voltage E4 induced in the auxiliary winding 42c of the transformer 42
Are the secondary winding 42b and the auxiliary winding 42 of the transformer 42.
c is N2 and N3, respectively.
If the forward voltage of 0 is ignored, it is approximately expressed by the following equation. E4 = (N3 / N2) .E2

【0032】この場合、巻数N3 を適宜定めることによ
り、電圧E4と電圧E5との加算電圧E6は、同図
(c)に示すように、ゼロボルトとなる時間t12が、
カレントトランス12によって検出される電流値(I
4,I5)の正負が反転する時間t11よりも、電圧E
4の電圧値に応じた分だけ遅れる。したがって、この電
源装置41では、応答時間がより短いスイッチング制御
用の集積回路がスイッチング制御部43として用いられ
るときには、その応答遅延時間tdに最も適したタイミ
ングでスイッチS1がオン状態に制御できるように、補
助巻線42cの巻数N3 が適宜設定される。かかる場
合、電圧E6がゼロボルトに達した時間t12のときに
スイッチング制御部43によってスイッチS1がオン状
態に制御されることにより、スイッチS1は、その時間
t12から応答時間td分遅延した時間(例えば、図2
(b),(c)に示す時間t6の時)の時に実際にオン
状態となる。
In this case, by appropriately determining the number of turns N3, the added voltage E6 of the voltage E4 and the voltage E5 becomes zero volt time t12 as shown in FIG.
The current value (I
4, I5), the voltage E is longer than the time t11 when the sign is inverted.
4 is delayed by an amount corresponding to the voltage value of 4. Therefore, in the power supply device 41, when an integrated circuit for switching control having a shorter response time is used as the switching controller 43, the switch S1 can be controlled to be turned on at a timing most suitable for the response delay time td. , The number of turns N3 of the auxiliary winding 42c is appropriately set. In such a case, the switch S1 is controlled to the ON state by the switching control unit 43 at the time t12 when the voltage E6 reaches zero volt, so that the switch S1 is delayed from the time t12 by the response time td (for example, FIG.
At time t6 shown in (b) and (c)), it is actually turned on.

【0033】このように、この電源装置41によれば、
電圧E4または電圧E5の電圧値を適宜定めることによ
り、スイッチング制御部43は、二次巻線42bに流れ
る電流の正負のいかんに拘わらず、その応答遅延時間t
dに最も適したタイミングでスイッチS1をオン状態に
制御できることになる。
As described above, according to the power supply device 41,
By appropriately setting the voltage value of the voltage E4 or the voltage E5, the switching control unit 43 can determine whether the current flowing through the secondary winding 42b is positive or negative regardless of the response delay time t.
The switch S1 can be turned on at the timing most suitable for d.

【0034】なお、この電源装置41では、電圧E6が
ゼロボルトに達した時にスイッチング制御部43がスイ
ッチS1をオン状態に制御する例について説明したが、
これに限らず、可変可能な基準電圧と比較する所定のコ
ンパレータなどをスイッチング制御部43に内蔵させ、
電圧E6が基準電圧よりも低下した時にスイッチS1を
オン状態に制御するように構成してもよい。また、電圧
E4の電圧値を可変することにより電圧E6の電圧値を
変化させる例について説明したが、ボリューム45の抵
抗値を変化させることにより、電圧E5の電圧値(つま
り傾き)を可変することによって電圧E6の電圧値、お
よび電圧E6の電圧がゼロボルトを横切るタイミングを
適宜変更することができる。さらに、本発明におけるオ
フセット電圧に相当する電圧E4を生成するためにトラ
ンス42の補助巻線42cを用いる例について説明した
が、オフセット電圧として、安定化された直流定電圧な
どを用いることができ、この場合には、スイッチング制
御部43は、直流定電圧と電圧E5との代数和に基づい
てスイッチS1をオン状態に制御することができる。ま
た、電圧E4,E5の電圧値を可変することにより、図
4(d)に示すように、電圧E6の電圧値を任意の電圧
範囲に設定することができるのは勿論である。
In the power supply device 41, an example has been described in which the switching control section 43 controls the switch S1 to be in the ON state when the voltage E6 reaches zero volt.
Not limited to this, a predetermined comparator or the like for comparing with a variable reference voltage is built in the switching control unit 43,
The switch S1 may be turned on when the voltage E6 falls below the reference voltage. Also, an example has been described in which the voltage value of the voltage E6 is changed by changing the voltage value of the voltage E4. However, the voltage value (that is, the slope) of the voltage E5 is changed by changing the resistance value of the volume 45. Thereby, the voltage value of the voltage E6 and the timing at which the voltage of the voltage E6 crosses zero volt can be appropriately changed. Furthermore, although an example has been described in which the auxiliary winding 42c of the transformer 42 is used to generate the voltage E4 corresponding to the offset voltage in the present invention, a stabilized DC constant voltage or the like can be used as the offset voltage. In this case, the switching control unit 43 can control the switch S1 to be on based on the algebraic sum of the DC constant voltage and the voltage E5. By varying the voltage values of the voltages E4 and E5, the voltage value of the voltage E6 can of course be set to an arbitrary voltage range as shown in FIG.

【0035】なお、本発明の実施の形態に係る電源装置
1,41では、スイッチS1,S2としてFETを使用
した例について説明したが、本発明は、これに限定され
ず、トランジスタなど種々のスイッチング素子を用いる
ことができる。また、本発明における電流検出手段は、
本発明の実施の形態で示したカレントトランス12およ
び放電電流検出部13に限定されず、その構成を適宜変
更することができる。
In the power supply devices 1 and 41 according to the embodiment of the present invention, an example in which FETs are used as the switches S1 and S2 has been described. However, the present invention is not limited to this. An element can be used. In addition, the current detection means in the present invention,
The present invention is not limited to the current transformer 12 and the discharge current detecting unit 13 shown in the embodiment of the present invention, and the configuration can be changed as appropriate.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の電源装置
によれば、制御手段が電流検出手段の検出電流値に基づ
いたタイミングで第1のスイッチ手段をオン状態に制御
することにより、第1のスイッチ手段に対してゼロボル
トスイッチを確実に行わせることができ、これにより、
電源装置におけるスイッチングの高周波化および変換効
率の向上を図ることができると共に不要なノイズの発生
を防止することができる。
As described above, according to the power supply device of the first aspect, the control means controls the first switch means to be in the ON state at a timing based on the current value detected by the current detection means. A zero volt switch can be reliably performed on the first switch means, whereby
It is possible to increase the switching frequency and improve the conversion efficiency in the power supply device, and to prevent the generation of unnecessary noise.

【0037】また、請求項2記載の電源装置によれば、
制御手段が二次巻線に流れる電流の向きが反転する時を
基準とするタイミングで第1のスイッチ手段をオン状態
に制御することにより、負荷回路の負荷状況が変化した
ときであっても、第1のスイッチ手段に対して確実にゼ
ロボルトスイッチを行わせることができる。
According to the power supply device of the second aspect,
Even when the load condition of the load circuit changes, the control means controls the first switch means to be in the ON state at a timing based on the time when the direction of the current flowing through the secondary winding is reversed. The zero volt switch can be reliably performed on the first switch means.

【0038】さらに、請求項3記載の電源装置によれ
ば、制御手段が、所定のタイミングとして、検出電流値
に応じた電圧と正の定電圧である所定のオフセット電圧
との加算電圧が所定の電圧に達した時を基準とするタイ
ミングで第1のスイッチ手段をオン状態に制御すること
により、電流検出手段による検出電流値が正負いずれの
範囲であっても、適正なタイミングで第1のスイッチ手
段をオン状態に制御することができる。
Further, according to the power supply device of the third aspect, the control means determines that the addition voltage of the voltage according to the detected current value and the predetermined offset voltage that is a positive constant voltage is the predetermined timing as the predetermined timing. By controlling the first switch means to be in an ON state at a timing based on when the voltage reaches the voltage, the first switch means can be controlled at an appropriate timing regardless of whether the current value detected by the current detection means is in either the positive or negative range. The means can be controlled to the on state.

【0039】また、請求項4記載の電源装置によれば、
制御手段が、加算電圧がゼロボルトまたはその近傍の電
圧に達した時を基準とするタイミングで第1のスイッチ
手段をオン状態に制御することにより、簡易かつ安価な
構成でありながら、制御手段の応答遅延時間に最も適し
たタイミングで第1のスイッチ手段を容易にオン状態に
制御することができる。
According to the power supply device of the fourth aspect,
The control means controls the first switch means to be in the ON state at a timing based on the time when the added voltage reaches zero volt or a voltage in the vicinity thereof. The first switch can be easily turned on at the timing most suitable for the delay time.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る電源装置1の回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)はトランス2の二次巻線2bを流れる電
流波形を示す電流波形図、(b)はコンデンサ4の両端
電圧の電圧波形図、(c)はスイッチS1の動作状態を
示す動作状態図、(d)は電源装置1に係るスイッチン
グ周波数およびトランス2における一次巻線2aのイン
ダクタンスと同一に構成したと仮定したときの、従来の
アクティブクランプ型の電源装置31におけるスイッチ
S1の動作状態を示す動作状態図である。
2A is a current waveform diagram showing a current waveform flowing through a secondary winding 2b of a transformer 2, FIG. 2B is a voltage waveform diagram of a voltage across a capacitor 4, and FIG. 2C is an operation state of a switch S1. FIG. 4D is an operating state diagram showing the switch S1 in the conventional active clamp type power supply 31 when it is assumed that the switching frequency of the power supply 1 and the inductance of the primary winding 2a in the transformer 2 are the same. It is an operation state diagram showing an operation state.

【図3】本発明の実施の形態に係る電源装置41の回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device 41 according to the embodiment of the present invention.

【図4】(a)はトランス42の二次巻線42bを流れ
る電流I4,I5の電流値に応じた電圧E5の電圧波形
図、(b)はトランス42の補助巻線42cの両端に誘
起した電圧E4の電圧波形図、(c)はスイッチング制
御部43に入力される電圧E6の電圧波形図、(d)は
電圧E6の他の電圧波形図である。
4A is a voltage waveform diagram of a voltage E5 corresponding to the current values of currents I4 and I5 flowing through a secondary winding 42b of a transformer 42, and FIG. 4B is a diagram induced at both ends of an auxiliary winding 42c of the transformer 42. FIG. 9C is a voltage waveform diagram of the voltage E4, FIG. 9C is a voltage waveform diagram of the voltage E6 input to the switching control unit 43, and FIG. 9D is another voltage waveform diagram of the voltage E6.

【図5】従来の電源装置21の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional power supply device 21.

【図6】従来の電源装置21における各部の電流波形図
等であって、(a)は二次巻線2bを流れる電流波形を
示す電流波形図、(b)はコンデンサ4の両端電圧の電
圧波形図、(c)はスイッチS1の動作状態を示す動作
状態図である。
6A and 6B are current waveform diagrams and the like of respective parts in the conventional power supply device 21, wherein FIG. 6A is a current waveform diagram showing a current waveform flowing through the secondary winding 2b, and FIG. The waveform diagram, (c) is an operation state diagram showing the operation state of the switch S1.

【図7】従来の電源装置31の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional power supply device 31.

【図8】従来の電源装置31における各部の電流波形図
等であって、(a)は二次巻線2bを流れる電流波形を
示す電流波形図、(b)はコンデンサ4の両端電圧の電
圧波形図、(c)はスイッチS1の動作状態を示す動作
状態図である。
8A and 8B are current waveform diagrams and the like of respective parts in a conventional power supply device 31, wherein FIG. 8A is a current waveform diagram showing a current waveform flowing through a secondary winding 2b, and FIG. The waveform diagram, (c) is an operation state diagram showing the operation state of the switch S1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源装置 2 トランス 2a 一次巻線 2b 二次巻線 6 スイッチング制御部 12 カレントトランス 13 放電電流検出部 41 電源装置 42 トランス 42a 一次巻線 42b 二次巻線 42c 補助巻線 43 スイッチング制御部 S1 スイッチ S2 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Transformer 2a Primary winding 2b Secondary winding 6 Switching control unit 12 Current transformer 13 Discharge current detection unit 41 Power supply device 42 Transformer 42a Primary winding 42b Secondary winding 42c Auxiliary winding 43 Switching control unit S1 switch S2 switch

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一次巻線および二次巻線を有するスイッ
チング用トランスと、入力直流を前記一次巻線を介して
スイッチングするための第1のスイッチ手段と、前記二
次巻線および負荷回路間の接続をオン/オフする第2の
スイッチ手段と、制御手段とを備え、当該制御手段が、
前記第1のスイッチ手段を一旦オン状態に制御し、以
後、 前記第1のスイッチ手段をオフ状態に制御すると共に前
記第2のスイッチ手段をオン状態に制御することによっ
て前記二次巻線に誘起した誘起電圧に基づく出力電流を
前記負荷回路側に出力させる第1のスイッチング動作
と、 前記負荷回路側から前記二次巻線側に向けての逆電流が
所定時間流れた時に前記第2のスイッチ手段をオフ状態
に制御すると共に所定のタイミングで前記第1のスイッ
チ手段をオン状態に制御する第2のスイッチング動作と
を交互に実行する電源装置において、 前記二次巻線に流れる電流値を検出する電流検出手段を
備え、前記制御手段は、前記第2のスイッチング動作時
において、前記所定のタイミングとして、前記電流検出
手段によって検出された検出電流値に基づくタイミング
で前記第1のスイッチ手段をオン状態に制御することを
特徴とする電源装置。
1. A switching transformer having a primary winding and a secondary winding, first switching means for switching an input direct current through the primary winding, and a switch between the secondary winding and a load circuit. A second switch unit for turning on / off the connection of the control unit, and a control unit.
The first switch means is once turned on, and thereafter the first switch means is turned off and the second switch means is turned on, so that the secondary winding is induced. A first switching operation for outputting an output current based on the induced voltage to the load circuit, and a second switch when a reverse current flows from the load circuit toward the secondary winding for a predetermined time. And a second switching operation for controlling the first switch means to be turned on at a predetermined timing by alternately controlling the means to be turned off, and detecting a current value flowing through the secondary winding. Current control means, wherein the control means detects the current detected by the current detection means as the predetermined timing during the second switching operation. Power supply and controls the first switching means in the ON state at a timing based on the current values.
【請求項2】 前記制御手段は、前記所定のタイミング
として、前記二次巻線に流れる電流の向きが反転する時
を基準とするタイミングで前記第1のスイッチ手段をオ
ン状態に制御することを特徴とする請求項1記載の電源
装置。
2. The method according to claim 1, wherein the control unit controls the first switch unit to be turned on at a timing based on a time when a direction of a current flowing through the secondary winding reverses, as the predetermined timing. The power supply device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記制御手段は、前記所定のタイミング
として、前記検出電流値に応じた電圧と正の定電圧であ
る所定のオフセット電圧との加算電圧が所定の電圧に達
した時を基準とするタイミングで前記第1のスイッチ手
段をオン状態に制御することを特徴とする請求項1記載
の電源装置。
3. The control device according to claim 2, wherein the predetermined timing is based on a time when an addition voltage of a voltage corresponding to the detected current value and a predetermined offset voltage that is a positive constant voltage reaches a predetermined voltage. 2. The power supply device according to claim 1, wherein the first switch means is controlled to be turned on at a timing when the first switch means is turned on.
【請求項4】 前記制御手段は、前記加算電圧がゼロボ
ルトまたはその近傍の電圧に達した時を基準とするタイ
ミングで前記第1のスイッチ手段をオン状態に制御する
ことを特徴とする請求項3記載の電源装置。
4. The control means according to claim 3, wherein said control means controls said first switch means to be in an on state at a timing based on when said additional voltage reaches zero volt or a voltage close thereto. The power supply as described.
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