JPH11262253A - Switching power unit - Google Patents

Switching power unit

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Publication number
JPH11262253A
JPH11262253A JP8037698A JP8037698A JPH11262253A JP H11262253 A JPH11262253 A JP H11262253A JP 8037698 A JP8037698 A JP 8037698A JP 8037698 A JP8037698 A JP 8037698A JP H11262253 A JPH11262253 A JP H11262253A
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JP
Japan
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current
switching
capacitor
switching element
power supply
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Application number
JP8037698A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Kuno
政信 久野
Akira Matsumoto
晃 松本
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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 improve the conversion efficiency of a switching power unit and to surely operate the zero-voltage switch of the unit. SOLUTION: A switching power unit 1 alternately executes first switching operations, by which an output current is discharged from a secondary winding 2b via a capacitor 11 in a closed circuit 18 incorporating the winding 2b, by switching its input DC via a primary winding 2a by setting a first switching element 3 to a turned-on state, and second switching operations by which the capacitor 11 is charged by making the current discharged from a transformer 2 to the closed circuit 18, by turning on the switching element 15 after turning off the first switching element 3. After the remaining energy has been discharged, regenerated power is regenerated to the supplying source side of the input DC, by making a discharged current in the direction opposite to the current discharged from the capacitor 11 to flow into the closed circuit 18 via the second switching element 15. The regenerated electric energy is controlled by controlling the turning-on time of the second switching element 15.

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
って直流電圧を生成するスイッチング電源装置に関し、
詳しくは、トランスの二次巻線の利用率を上げつつ、い
わゆるゼロボルトスイッチ方式により直流電圧を生成す
るスイッチング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 switching power supply for generating a DC voltage by switching.
More specifically, the present invention relates to a switching power supply device that generates a DC voltage by a so-called zero volt switch system while increasing a utilization rate of a secondary winding of a transformer.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のトランスの二次巻線の利用率を
上げつつゼロボルトスイッチ方式により直流電圧を生成
するスイッチング電源装置として、図6に示す電源装置
41が従来から知られている。この電源装置41は、ト
ランス2を備えており、トランス2の一次巻線2a側
に、図外のスイッチング制御回路から出力されるスイッ
チング制御信号SS によってオン/オフ制御されるFE
T3と、FET3に等価的に並列接続されたコンデンサ
4とを備えている。なお、コンデンサ4は、FET3が
有する寄生容量、またはその寄生容量とは別個にFET
3に並列接続したコンデンサによって構成されている。
さらに、電源装置41は、二次巻線2b側に、例えば、
コンデンサ11と、コンデンサ11および二次巻線2b
を含む閉回路42内に直列接続されたダイオード12
と、平滑用のチョークコイル13およびコンデンサ14
とを備えている。
2. Description of the Related Art A power supply device 41 shown in FIG. 6 is conventionally known as a switching power supply device for generating a DC voltage by a zero volt switch system while increasing the utilization rate of a secondary winding of a transformer of this type. The power supply device 41 includes a transformer 2 and an FE that is turned on / off by a switching control signal SS output from a switching control circuit (not shown) on the primary winding 2a side of the transformer 2.
T3 and a capacitor 4 equivalently connected in parallel with the FET3. It should be noted that the capacitor 4 is provided with a parasitic capacitance of the FET 3 or an FET separately from the parasitic capacitance.
3 comprises a capacitor connected in parallel.
Further, the power supply device 41 includes, for example,
Capacitor 11, capacitor 11 and secondary winding 2b
12 connected in series in a closed circuit 42 including
And a choke coil 13 and a capacitor 14 for smoothing.
And

【0003】この電源装置41では、FET3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I11が流れる。この際に、二次巻線2bの巻き始め
端子からは、同図に示すように、負荷を介して巻き終わ
り端子に戻る電流I13とコンデンサ14を介して巻き終
わり端子に戻る電流I14との和の電流I12が出力され、
これにより、装置の出力電圧VO が生成されると共に両
コンデンサ11,14が充電される。この場合、コンデ
ンサ11は、同図に示すように、二次巻線2b側がプラ
ス電位でダイオード12側がマイナス電位の極性とな
る。また、トランス2は、その内部コアにギャップが形
成されており、インダクタンスとしても機能する。この
ため、トランス2には、電流I11が流れることによって
エネルギーが蓄積される。次いで、FET3がオフ状態
に制御されると、トランス2の蓄積エネルギーおよびコ
ンデンサ11の蓄積エネルギーに基づく電流I15が、二
次巻線2bを介して放出される。この際には、同図に示
す向きの電流I15が、二次巻線2bの巻き終わり端子、
ダイオード12、コンデンサ11および二次巻線2bの
巻き始め端子からなる閉回路42を流れることにより、
コンデンサ11が放電される。この状態では、コンデン
サ11には、依然として蓄積エネルギーが残存してお
り、コンデンサ11の極性は、同図に示す極性を維持す
る。
In the power supply device 41, when the FET 3 is turned on, a current I11 flows in the primary winding 2a in the direction shown in FIG. At this time, the current I13 returning from the winding start terminal of the secondary winding 2b to the winding end terminal via the load and the current I14 returning to the winding end terminal via the capacitor 14, as shown in FIG. And the current I12 of
As a result, the output voltage VO of the device is generated, and the capacitors 11 and 14 are charged. In this case, as shown in the figure, the capacitor 11 has a positive potential on the secondary winding 2b side and a negative potential on the diode 12 side. Further, the transformer 2 has a gap formed in its internal core, and also functions as an inductance. Therefore, energy is stored in the transformer 2 by the flow of the current I11. Next, when the FET 3 is turned off, a current I15 based on the stored energy of the transformer 2 and the stored energy of the capacitor 11 is released through the secondary winding 2b. At this time, the current I15 in the direction shown in FIG.
By flowing through a closed circuit 42 including a diode 12, a capacitor 11, and a winding start terminal of the secondary winding 2b,
The capacitor 11 is discharged. In this state, the stored energy still remains in the capacitor 11, and the polarity of the capacitor 11 maintains the polarity shown in FIG.

【0004】次いで、トランス2の蓄積エネルギーがす
べて放出されると、コンデンサ11の充電エネルギーに
基づく放電電流I16が電流I15と同じ向きで流れる。こ
の際には、放電電流I16が流れることによって、一次巻
線2aに同図に示す向きの回生電流I17が流れる。これ
により、コンデンサ4に蓄積されているエネルギーが入
力直流の供給源側に回生される結果、コンデンサ4の両
端電圧が0Vまたは0V近辺に達する。したがって、こ
の状態でFET3をオン状態に制御することにより、ゼ
ロボルトスイッチが達成され、FET3によるスイッチ
ング時においてコンデンサ4の短絡に起因する電力損失
の低減および発生ノイズの低減が図られる。次いで、F
ET3がオン状態に制御されると、上記した動作と同様
にして、二次巻線2bから電流I12が出力される。この
ように、この電源装置41では、FET3のオン/オフ
の両時に二次巻線2bに電流を流すことにより二次巻線
2bを流れる電流値を平均化させ、これにより、二次巻
線2bの利用率を向上させてトランス2の小型化を図る
と共に、FET3のゼロボルトスイッチを実現しようと
している。
Next, when all the energy stored in the transformer 2 is released, a discharge current I16 based on the charge energy of the capacitor 11 flows in the same direction as the current I15. At this time, the regenerative current I17 flows in the primary winding 2a in the direction shown in FIG. As a result, the energy stored in the capacitor 4 is regenerated to the input DC supply source side, so that the voltage across the capacitor 4 reaches 0V or near 0V. Therefore, by controlling the FET 3 to be in the ON state in this state, a zero volt switch is achieved, so that the power loss and the noise generated due to the short circuit of the capacitor 4 during the switching by the FET 3 are reduced. Then, F
When the ET3 is controlled to the ON state, the current I12 is output from the secondary winding 2b in the same manner as the above-described operation. As described above, in the power supply device 41, the current value flowing through the secondary winding 2b is averaged by flowing the current through the secondary winding 2b both when the FET 3 is turned on and off, whereby the secondary winding 2 The use rate of the transformer 2 is improved to reduce the size of the transformer 2 and to realize a zero volt switch of the FET 3.

【0005】[0005]

【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41には、以下の問題点がある。第1に、この
電源装置41では、FET3のゼロボルトスイッチを実
現するために、コンデンサ11に蓄積されたエネルギー
に基づく放電電流I16を二次巻線2bおよびダイオード
12を介して流すことによって、入力直流の供給源側に
回生している。この場合、供給源側に回生される電力量
は、コンデンサ11に蓄積されているエネルギーと、F
ET3がオン状態に制御されるタイミングとで決定され
る。一方、FET3は、出力電圧VO が一定電圧になる
ようなタイミングでオン状態に制御される。したがっ
て、回生電力は、FET3に並列接続されているコンデ
ンサ4の両端電圧を0Vに維持するために必要十分な大
きさになるとは限らない。このため、FET3のゼロボ
ルトスイッチのために必要以上の回生電力が入力直流の
供給源側に回生されることによる装置の変換効率の低下
を招いたり、逆に回生電力が少なすぎてゼロボルトスイ
ッチが確実に行われなかったりするという問題点があ
る。第2に、この電源装置41では、二次巻線2bを介
してコンデンサ11から電流I15を流す際や、一次巻線
2aに回生電流I17を流すために放電電流I16を流す際
に、両電流I15,16をダイオード12を介して流してい
る。したがって、その際にダイオード12によって電力
が損失される。このため、この電源装置41には、装置
の変換効率が低下すると共に、ダイオード12の放熱対
策のために装置コストが上昇するという問題点がある。
However, the conventional power supply device 41 has the following problems. First, in the power supply device 41, in order to realize the zero volt switch of the FET 3, the discharge current I16 based on the energy stored in the capacitor 11 is caused to flow through the secondary winding 2b and the diode 12, so that the input DC Regenerated on the supply side of In this case, the amount of power regenerated on the supply source side is determined by the energy stored in the capacitor 11 and the amount of F
The timing is determined by the timing when the ET3 is controlled to the ON state. On the other hand, the FET 3 is controlled to be turned on at a timing such that the output voltage VO becomes a constant voltage. Therefore, the regenerative power is not always large enough to maintain the voltage between both ends of the capacitor 4 connected in parallel to the FET 3 at 0V. For this reason, the regenerative power more than necessary for the zero volt switch of the FET 3 is regenerated to the input DC supply source side, thereby lowering the conversion efficiency of the device, or conversely, the regenerative power is too small to make the zero volt switch reliable. There is a problem that it is not performed. Secondly, in the power supply device 41, when the current I15 flows from the capacitor 11 via the secondary winding 2b, or when the discharge current I16 flows to flow the regenerative current I17 to the primary winding 2a, I15 and 16 flow through the diode 12. Therefore, power is lost by the diode 12 at that time. For this reason, the power supply device 41 has a problem that the conversion efficiency of the device is reduced and the cost of the device is increased due to the heat radiation of the diode 12.

【0006】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、装置の変換効率の向上およびゼロボル
トスイッチの確実化を図り得るスイッチング電源装置を
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 switching power supply capable of improving the conversion efficiency of the device and ensuring the zero volt switch.

【0007】[0007]

【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記載のスイッチング電源装置は、第1のスイッチ
ング素子をオン状態に制御してトランスの一次巻線を介
して入力直流をスイッチングすることにより、トランス
の二次巻線を含み第2のスイッチング素子によって形成
される閉回路内に直列接続されたコンデンサを介して二
次巻線から出力電流を放出させる第1のスイッチング動
作と、第1のスイッチング素子をオフ状態に制御した後
に第2のスイッチング素子をオン状態に制御して閉回路
を形成させると共にトランスの残存エネルギーに基づく
放出電流を閉回路内に流すことによりコンデンサを充電
させ、かつ、残存エネルギーが放出された後にコンデン
サから放出電流とは逆向きに放出される放電電流を第2
のスイッチング素子を介して閉回路内に流すことにより
放電電流に基づく回生電力を一次巻線を介して入力直流
の供給源側に回生する第2のスイッチング動作とを交互
に実行するスイッチング電源装置であって、第2のスイ
ッチング素子のオン時間を制御して供給源側に回生する
回生電力量を制御することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device for controlling an input direct current through a primary winding of a transformer by controlling a first switching element to an on state. Thereby, a first switching operation of discharging an output current from the secondary winding via a capacitor connected in series in a closed circuit formed by the second switching element including the secondary winding of the transformer, and After controlling the first switching element to the off state, the second switching element is controlled to the on state to form a closed circuit, and the capacitor is charged by flowing an emission current based on the residual energy of the transformer into the closed circuit, In addition, the discharge current discharged from the capacitor in the opposite direction to the discharge current after the residual energy is released
A switching power supply device that alternately executes a second switching operation of regenerating regenerative power based on a discharge current to a supply side of an input DC through a primary winding by flowing the regenerative power based on a discharge current through a switching circuit through a switching element. Accordingly, the on-time of the second switching element is controlled to control the amount of regenerative power regenerated to the supply source side.

【0008】このスイッチング電源装置では、まず、第
1のスイッチング素子をスイッチングさせることによ
り、二次巻線から出力電流を出力させる。この際には、
負荷に直流電圧が供給されると共に、閉回路中のコンデ
ンサが充電される。次いで、第1のスイッチング素子を
オフ状態に制御した後に第2のスイッチング素子をオン
状態に制御する。この際には、トランスの残存エネルギ
ーに基づく放出電流が二次巻線から閉回路内に流出す
る。この場合、放出電流は、第2のスイッチング素子を
通過してコンデンサを充電する。このコンデンサは、こ
の際に流入した側が正電位となり、以後、この極性を維
持する。この場合、従来の電源装置41ではダイオード
を介して放出電流が流れていたのに対し、このスイッチ
ング電源装置では、放出電流が第2のスイッチング素子
を流れるため、例えば、第2のスイッチング素子として
FETなどを用いることにより、その際の電力損失を低
減することが可能となる。次いで、トランスの残存エネ
ルギーが放出し終わると、コンデンサが、放出電流とは
逆向きの放電電流を第2のスイッチング素子および二次
巻線を介して閉回路内に出力する。
In this switching power supply, first, an output current is output from the secondary winding by switching the first switching element. In this case,
The DC voltage is supplied to the load, and the capacitor in the closed circuit is charged. Next, after the first switching element is controlled to be in the off state, the second switching element is controlled to be in the on state. At this time, an emission current based on the remaining energy of the transformer flows out of the secondary winding into the closed circuit. In this case, the emission current passes through the second switching element and charges the capacitor. This capacitor has a positive potential on the side to which the current flows, and maintains this polarity thereafter. In this case, while the emission current flows through the diode in the conventional power supply device 41, the emission current flows in the second switching element in this switching power supply device. By using such a method, it is possible to reduce the power loss at that time. Next, when the residual energy of the transformer has been released, the capacitor outputs a discharge current in a direction opposite to the discharge current to the closed circuit through the second switching element and the secondary winding.

【0009】次いで、第2のスイッチング素子をオフ状
態に制御することにより、閉回路が遮断される。この状
態では、二次巻線を流れていた電流によって励磁された
トランスは、その励磁エネルギーを放出しようとして、
少なくとも一次巻線側に放出する。このときには、入力
直流の供給源側に向けてトランスの一次巻線に回生電流
が流れることにより、第1のスイッチング素子に等価的
に並列接続されているコンデンサの両端電圧が低下させ
られる。この状態で、第1のスイッチング素子をオン状
態に制御する。これにより、ゼロボルトスイッチングが
達成される。この場合、この電源装置では、第2のスイ
ッチング素子をオフ状態に制御する時間を制御すること
によって、コンデンサの放電電流が出力される時間を制
御することができる。したがって、トランスの励磁エネ
ルギー量が制御され、これにより、入力直流の供給源側
に回生する回生電力量を制御することができる。このた
め、第1のスイッチング素子をゼロボルトスイッチング
するのに必要かつ十分なエネルギーを一次巻線側に回生
することができる。この結果、必要以上の回生電力の一
次巻線側への回生を防止しつつ、ゼロボルトスイッチの
確実化を図ることが可能となる。また、回生電力の適正
化および第2スイッチング素子による電力損失の低減に
より、装置の変換効率の向上を図ることも可能となる。
Next, the closed circuit is cut off by controlling the second switching element to an off state. In this state, the transformer excited by the current flowing through the secondary winding tries to release its excitation energy,
Release at least to the primary winding side. At this time, the regenerative current flows through the primary winding of the transformer toward the input DC supply source, so that the voltage between both ends of the capacitor equivalently connected in parallel to the first switching element is reduced. In this state, the first switching element is controlled to be on. This achieves zero volt switching. In this case, in this power supply device, by controlling the time during which the second switching element is turned off, the time during which the discharge current of the capacitor is output can be controlled. Therefore, the amount of excitation energy of the transformer is controlled, whereby the amount of regenerative power regenerated to the input DC supply source side can be controlled. For this reason, energy necessary and sufficient for zero volt switching of the first switching element can be regenerated to the primary winding side. As a result, it is possible to ensure the zero volt switch while preventing unnecessary regeneration of regenerative power to the primary winding side. In addition, the conversion efficiency of the device can be improved by optimizing the regenerative power and reducing the power loss by the second switching element.

【0010】請求項2記載のスイッチング電源装置は、
請求項1記載のスイッチング電源装置において、第2の
スイッチング素子に並列接続され第1のスイッチング素
子がオフ状態に制御された直後の放出電流を通過可能な
一方向性素子を備えていることを特徴とする。
The switching power supply according to claim 2 is
2. The switching power supply device according to claim 1, further comprising a unidirectional element connected in parallel with the second switching element and capable of passing an emission current immediately after the first switching element is controlled to be turned off. And

【0011】第1のスイッチング素子をオフ状態に制御
した直後に第2のスイッチング素子を制御することがで
きる限り、第2のスイッチング素子に対して並列にダイ
オードを接続する必要はない。ところが、かかる構成の
場合、第2のスイッチング素子をオン状態に制御するタ
イミングが早すぎると、第1のスイッチング素子がオン
状態に制御されているときに二次巻線から放出される電
流が閉回路内を流れるという短絡現象が発生する。一
方、第2のスイッチング素子をオフ状態に制御するタイ
ミングが遅すぎると、トランスの残存エネルギーを放出
するための閉回路が形成されないという事態を生じる。
この電源装置では、第1のスイッチングがオフ状態に制
御され、かつ閉回路が形成されるまでの間では、トラン
スの残存エネルギーに基づく電流は、第2のスイッチン
グ素子に並列接続されているダイオードを介して閉回路
内を流れる。次いで、第2のスイッチング素子がオン状
態に制御されると、その電流は、第2のスイッチング素
子を介して閉回路内を流れる。したがって、第2のスイ
ッチング素子をオン状態に制御するためのタイミング
は、第1のスイッチング素子がオフ状態に制御された後
であればよく、そのための制御が簡易になると共に閉回
路内での短絡現象を確実に防止することが可能となる。
There is no need to connect a diode in parallel with the second switching element as long as the second switching element can be controlled immediately after the first switching element is turned off. However, in such a configuration, if the timing of controlling the second switching element to the on state is too early, the current discharged from the secondary winding when the first switching element is controlled to the on state is closed. The short circuit phenomenon that flows in the circuit occurs. On the other hand, if the timing of controlling the second switching element to be in the off state is too late, a situation occurs in which a closed circuit for discharging the remaining energy of the transformer is not formed.
In this power supply device, the current based on the remaining energy of the transformer passes through the diode connected in parallel to the second switching element until the first switching is controlled to the off state and a closed circuit is formed. Through the closed circuit. Next, when the second switching element is controlled to be turned on, the current flows through the closed circuit via the second switching element. Therefore, the timing for controlling the second switching element to be in the on state only needs to be after the first switching element has been controlled to be in the off state, which simplifies the control and short-circuits in the closed circuit. The phenomenon can be reliably prevented.

【0012】請求項3記載のスイッチング電源装置は、
請求項1または2記載のスイッチング電源装置におい
て、第2のスイッチング素子は、電界効果トランジスタ
で構成され、その内部容量に充電されたエネルギーがト
ランスの放出電流によって放出された状態でオン状態に
制御されることを特徴とする。
The switching power supply according to claim 3 is
3. The switching power supply device according to claim 1, wherein the second switching element is constituted by a field effect transistor, and is controlled to be in an on state in a state where energy charged in an internal capacitance of the second switching element is emitted by an emission current of the transformer. It is characterized by that.

【0013】第2のスイッチング素子としてのFETを
オン状態に制御する場合、FETに並列接続されたノイ
ズ除去用のコンデンサまたはFETの寄生コンデンサに
エネルギーが蓄積されていると、FETがオン状態に制
御されたときに、これらのコンデンサの短絡に起因して
電力を損失する。この電源装置では、第1のスイッチン
グ素子がオフ状態に制御されてトランスの残存エネルギ
ーに基づく電流が閉回路内を流れる際に、FETの内部
ダイオードまたは内部ダイオードに並列接続された一方
向性素子を介して残存エネルギーを放出させることによ
り、これらのコンデンサの両端電圧を低下させ、次い
で、第2のスイッチング素子をオン状態に制御する。こ
のため、ゼロボルトスイッチ方式により第2のスイッチ
ング素子をオン状態に制御できる結果、第2のスイッチ
ング素子による電力損失を低下することが可能となる。
In the case where the FET as the second switching element is controlled to be turned on, if energy is accumulated in a noise removing capacitor or a parasitic capacitor connected to the FET in parallel, the FET is controlled to be turned on. When power is lost, power is lost due to shorting of these capacitors. In this power supply device, when the first switching element is controlled to be turned off and a current based on the remaining energy of the transformer flows in the closed circuit, the internal diode of the FET or the unidirectional element connected in parallel to the internal diode is turned off. By discharging the residual energy through the capacitor, the voltage across these capacitors is reduced, and then the second switching element is controlled to the ON state. For this reason, the second switching element can be controlled to be in the ON state by the zero volt switch method, so that the power loss due to the second switching element can be reduced.

【0014】請求項4記載のスイッチング電源装置は、
請求項1から3のいずれかに記載のスイッチング電源装
置において、入力直流の電圧値に基づいて第2のスイッ
チ手段に対するオフタイミングを制御することを特徴と
する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply.
The switching power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein an off-timing for the second switch is controlled based on an input DC voltage value.

【0015】第2のスイッチ手段をオフ状態に制御する
タイミングは種々の方式を採用することができる。一
方、第1のスイッチング素子にコンデンサが等価的に並
列接続されていると、そのコンデンサの両端電圧は、入
力直流の電圧が高くなれば、それに応じて高くなる。こ
のスイッチング電源装置では、例えば、入力直流の電圧
が高いときには、第2のスイッチング素子のオン時間を
長く制御し、入力直流の電圧値が低いときには、オン時
間を短く制御する。つまり、入力直流の電圧が高いとき
には、トランスの一次巻線を介してコンデンサを放電さ
せるための回生電流を多めに制御する。これにより、そ
のコンデンサの両端電圧を確実に0Vまたは0V近辺に
低下させることができるため、ゼロボルトスイッチの確
実化を図りつつ、適正量の回生電力を一次巻線側に回生
することが可能となる。
The timing for controlling the second switch means to be in the off state can employ various methods. On the other hand, when a capacitor is equivalently connected in parallel to the first switching element, the voltage across the capacitor increases as the input DC voltage increases. In this switching power supply device, for example, when the input DC voltage is high, the ON time of the second switching element is controlled to be long, and when the input DC voltage value is low, the ON time is controlled to be short. That is, when the input DC voltage is high, the regenerative current for discharging the capacitor through the primary winding of the transformer is controlled to be relatively large. As a result, the voltage across the capacitor can be reliably reduced to 0 V or near 0 V, so that it is possible to regenerate an appropriate amount of regenerative power to the primary winding while ensuring the zero volt switch. .

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るスイッチング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41と同一の構成要素に
ついては同一の符号を付して重複した説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a switching power supply according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same components as those of the power supply device 41 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0017】図1に示すように、この電源装置1は、本
発明における第1のスイッチング素子に相当しトランス
2の一次巻線2aに直列接続されたFET3と、FET
3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とを備えている。なお、ダイオード5は、FET
3の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FET3に並列接続した独
立のダイオードによって構成されている。この場合、F
ET3は、図外のスイッチング制御回路から出力される
スイッチング信号SS によって制御され、そのスイッチ
ングデューティ比および周波数がフィードバック制御さ
れることにより、出力電圧VO を電圧値E2に安定化す
る。
As shown in FIG. 1, a power supply device 1 includes a FET 3 corresponding to a first switching element in the present invention and connected in series to a primary winding 2a of a transformer 2,
3 includes a capacitor 4 and a diode 5 connected in parallel to each other. The diode 5 is an FET
3 and a diode called a so-called body diode or a parasitic diode, or an independent diode connected in parallel to the FET 3 separately from the body diode and the like. In this case, F
ET3 is controlled by a switching signal SS output from a switching control circuit (not shown), and its switching duty ratio and frequency are feedback-controlled to stabilize the output voltage VO to a voltage value E2.

【0018】また、二次巻線2b側には、コンデンサ1
1、ダイオード12、チョークコイル13およびコンデ
ンサ14を電源装置41と同様にして備えるほか、本発
明における第2のスイッチング素子に相当しダイオード
12に並列接続されたFET15と、ダイオード12に
並列接続されたコンデンサ16と、入力直流の入力電圧
VINの電圧値に応じてFET15のオン/オフを制御す
る制御回路17とを備えている。なお、ダイオード12
は、本発明における一方向性素子に相当し、FET15
の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FET15に並列接続した独
立のダイオードによって構成されている。また、コンデ
ンサ16は、FET15の内部に存在する寄生容量、ま
たは、その寄生容量とは別個にFET15に並列接続さ
れたコンデンサによって構成されている。
A capacitor 1 is connected to the secondary winding 2b.
1, a diode 12, a choke coil 13 and a capacitor 14 are provided in the same manner as in the power supply device 41, and the FET 15 is connected in parallel to the diode 12 and is connected to the diode 12 in parallel with the second switching element in the present invention. It comprises a capacitor 16 and a control circuit 17 for controlling on / off of the FET 15 according to the voltage value of the input DC input voltage VIN. Note that the diode 12
Corresponds to the unidirectional element of the present invention,
, A diode called a so-called body diode or a parasitic diode, or an independent diode connected in parallel to the FET 15 separately from the body diode and the like. The capacitor 16 is constituted by a parasitic capacitance existing inside the FET 15 or a capacitor connected in parallel to the FET 15 separately from the parasitic capacitance.

【0019】次に、電源装置1の動作について、図2を
参照して説明する。
Next, the operation of the power supply device 1 will be described with reference to FIG.

【0020】電源装置1では、電源投入後の常態におい
て、図2(a),(b)に示すように、制御信号SC が
ロウレベルに維持されてFET15がオフ状態である時
間t1の時に、ハイレベルのスイッチング制御信号SS
が出力されることによりFET3がオン状態に制御され
る。この際には、一次巻線2aを流れる電流I1 は、同
図(d)に示すように、当初は0Aまたは若干マイナス
の電流値であって、時間の経過と共に徐々に増加する。
電流I1 が一次巻線2aを流れると、トランス2の二次
巻線2bから、同図(e)に示すように、電流I1 にほ
ぼ比例する電流I2 が出力されると共に、電流I1 の一
部に相当するエネルギーによってトランス2が励磁され
る。この場合、電流I2 の電流値は、図1に示すよう
に、出力電圧VO として負荷に供給される電流I3 の電
流値と、コンデンサ14を充電する電流I4 の電流値と
の和となる。また、コンデンサ11は、その容量が大き
く、かつ、常態では、FET15のドレイン側が正電位
で、二次巻線2b側が負電位に充電されている。このた
め、電流I2 が流れる際には、コンデンサ11は、その
充電エネルギーの一部がトランス2から放出されるエネ
ルギーと共に負荷またはコンデンサ14に出力される
が、その容量が大きいために両端電圧が僅かに低下する
に止まる。一方、電流I3 は、チョークコイル13を流
れるため、その電流値が徐々に増加する三角波状の電流
となり、負荷に供給されると共に、チョークコイル13
を流れる際に、その一部のエネルギーがチョークコイル
13の励磁エネルギーとして蓄積される。
In the power supply device 1, in the normal state after the power is turned on, as shown in FIGS. 2A and 2B, when the control signal SC is maintained at the low level and the FET 15 is in the off state at the time t1, the high state occurs. Level switching control signal SS
Is output, the FET 3 is controlled to be turned on. At this time, the current I1 flowing through the primary winding 2a is initially 0 A or a slightly negative current value, and gradually increases with time, as shown in FIG.
When the current I1 flows through the primary winding 2a, a current I2 substantially proportional to the current I1 is output from the secondary winding 2b of the transformer 2 as shown in FIG. The transformer 2 is excited by energy corresponding to. In this case, the current value of the current I2 is the sum of the current value of the current I3 supplied to the load as the output voltage VO and the current value of the current I4 for charging the capacitor 14, as shown in FIG. Further, the capacitor 11 has a large capacity, and in a normal state, the drain side of the FET 15 is charged to a positive potential, and the secondary winding 2b side is charged to a negative potential. For this reason, when the current I2 flows, a part of the charging energy of the capacitor 11 is output to the load or the capacitor 14 together with the energy released from the transformer 2, but the voltage across the capacitor 11 is small due to its large capacity. Only to drop. On the other hand, since the current I3 flows through the choke coil 13, the current value becomes a triangular-wave current whose current value gradually increases, and is supplied to the load.
, Part of the energy is stored as the excitation energy of the choke coil 13.

【0021】次いで、時間t2の時に、図2(a)に示
すように、ロウレベルのスイッチング制御信号SS が出
力されてFET3がオフ状態に制御されると共に、その
直後には、同図(b)に示すように、ハイレベルの制御
信号SC が制御回路17から出力されることによりFE
T15がオン状態に制御される。この際には、トランス
2に残存している励磁エネルギーに基づいて、二次巻線
2bから放出電流I5が出力される。この場合、放出電
流I5 は、FET15がオン状態に達していない時に
は、図1に示すように、二次巻線2bの巻き終わり端
子、ダイオード12、コンデンサ11、および二次巻線
2bの巻き始め端子からなる閉回路18を流れてコンデ
ンサ11を充電する。一方、FET15がオン状態に制
御された後には、放出電流I5 は、二次巻線2bの巻き
終わり端子、FET15のソースおよびドレイン、コン
デンサ11、並びに二次巻線2bの巻き始め端子からな
る閉回路18を流れてコンデンサ11を充電する。この
場合、放出電流I5 を先にダイオード12を介して流す
ことにより、FET15をゼロボルトスイッチによりオ
ン状態に制御することができる結果、その際の電力損失
が低減されると共に、ノイズの発生が低減されている。
また、この際には、二次巻線2bの両端がコンデンサ1
1の両端電圧とほぼ等しい電圧にクランプされるため、
コンデンサ4の両端電圧でもあるFET3のドレイン−
ソース間電圧VDSは、図2(c)に示すように下記の
式で表される電圧値となる。なお、式において、E
1、E3、V2b、N1およびN2は、それぞれ、入力電
圧VINの電圧値、二次巻線2bがクランプされていると
きの二次巻線2bの両端電圧、一次巻線2aの巻数、お
よび二次巻線2bの巻数を意味する。 VDS=E1+E3 =E1+V2b×(N1/N2)・・・式
Next, at a time t2, as shown in FIG. 2A, a low-level switching control signal SS is output to control the FET 3 to be turned off, and immediately thereafter, the FET 3 is turned off. As shown in (1), the high-level control signal SC is output from the control circuit 17 so that the FE
T15 is controlled to the ON state. At this time, an emission current I5 is output from the secondary winding 2b based on the excitation energy remaining in the transformer 2. In this case, when the FET 15 has not reached the ON state, the emission current I5 is, as shown in FIG. 1, the winding end terminal of the secondary winding 2b, the diode 12, the capacitor 11, and the winding start of the secondary winding 2b. The capacitor 11 is charged through a closed circuit 18 including terminals. On the other hand, after the FET 15 is controlled to be turned on, the emission current I5 is output from the closed end terminal of the secondary winding 2b, the source and drain of the FET 15, the capacitor 11, and the winding start terminal of the secondary winding 2b. The capacitor 11 is charged through the circuit 18. In this case, by flowing the emission current I5 through the diode 12 first, the FET 15 can be controlled to be in the ON state by the zero volt switch. As a result, power loss at that time and noise generation are reduced. ing.
In this case, both ends of the secondary winding 2b are connected to the capacitor 1
1 is clamped to a voltage almost equal to the voltage across
The drain of FET 3 which is also the voltage across capacitor 4-
The source-to-source voltage VDS has a voltage value represented by the following equation, as shown in FIG. In the equation, E
1, E3, V2b, N1 and N2 are the voltage value of the input voltage VIN, the voltage across the secondary winding 2b when the secondary winding 2b is clamped, the number of turns of the primary winding 2a, and It means the number of turns of the next winding 2b. VDS = E1 + E3 = E1 + V2b × (N1 / N2) formula

【0022】また、この時間t2から時間t3の間で
は、チョークコイル13に蓄積されたエネルギーも徐々
に放出され、このときには、チョークコイル13から放
出される電流IL が、チョークコイル13、コンデンサ
14の正極および負極、FET15のソースおよびドレ
イン、並びにチョークコイル13からなる電流経路を流
れ、その電流波形は、電流値が徐々に減少する三角波状
の波形となる。この結果、同図(f)に示すように、F
ET15に流れる電流I8 は、二次巻線2bから放出さ
れた放出電流I5 と、チョークコイル13から放出され
た電流IL との合成電流となる。
During the period from time t2 to time t3, the energy stored in the choke coil 13 is also gradually released. At this time, the current IL released from the choke coil 13 is applied to the choke coil 13 and the capacitor 14. The current flows through a current path including the positive electrode and the negative electrode, the source and the drain of the FET 15, and the choke coil 13, and the current waveform has a triangular waveform whose current value gradually decreases. As a result, as shown in FIG.
The current I8 flowing through the ET 15 is a combined current of the emission current I5 emitted from the secondary winding 2b and the current IL emitted from the choke coil 13.

【0023】次いで、トランス2に残存している励磁エ
ネルギーが減少するのに応じて電流I5 も減少する。ト
ランス2からエネルギーが放出し終わると、トランス2
の二次巻線2bに誘起していた電圧は0Vに低下する。
この状態になると、コンデンサ11を定電圧源として、
同図(e)に示すように、コンデンサ11の正極から、
FET15、二次巻線2bおよびコンデンサ11の負極
からなる閉回路18内を放出電流I5 とは逆向きの放電
電流I6 が流れ始める。この状態では、チョークコイル
13から放出される電流IL の電流値も低下しているた
め、FET15を流れる電流I8 は、マイナスの向き
(電流I6 と逆向き)からプラスの向き(電流I6 の向
き)に徐々に増加する。この場合、チョークコイル13
による電流IL の放出が、トランス2による放出電流I
5 の放出よりも先に終了したときには、コンデンサ14
の正極、チョークコイル13、FET15およびコンデ
ンサ14の負極を介しての経路で電流IL と逆向きの電
流が流れることにより、FET15を流れる電流I8 は
早めにプラスの向きになる。つまり、FET15では、
トランス2から放出される放出電流I5 またはコンデン
サ11から出力される放電電流I6 と、チョークコイル
13から放出される電流IL またはコンデンサ14から
出力される電流とが互いに相殺されることがある。した
がって、トランス2による放出電流I5 の放出と、チョ
ークコイル13による電流IL の放出とを同時に終了さ
せ、かつ、コンデンサ11から放電電流I6 が流れ出す
タイミングと、コンデンサ14から電流IL と逆向きの
電流が流れ出すタイミングとを同時にすることにより、
FET15には同じ向きの電流が流れることになる結
果、余分な電流をFET15に流す必要なく電流I8 を
プラスの向きにすることができ、装置の変換効率の低下
を防止することができる。
Next, as the exciting energy remaining in the transformer 2 decreases, the current I5 also decreases. When energy is completely released from transformer 2, transformer 2
, The voltage induced in the secondary winding 2b drops to 0V.
In this state, the capacitor 11 is used as a constant voltage source.
As shown in FIG.
A discharge current I6 in the direction opposite to the emission current I5 starts to flow in a closed circuit 18 including the FET 15, the secondary winding 2b, and the negative electrode of the capacitor 11. In this state, since the current value of the current IL emitted from the choke coil 13 is also reduced, the current I8 flowing through the FET 15 changes from a minus direction (a direction opposite to the current I6) to a plus direction (a direction of the current I6). Gradually increase. In this case, the choke coil 13
Of the current IL by the transformer 2
5 ends before the capacitor 14
The current I8 flowing through the FET 15 becomes positive earlier because the current flows in the opposite direction from the current IL through the path through the positive electrode, the choke coil 13, the FET 15 and the negative electrode of the capacitor 14. That is, in the FET 15,
In some cases, the emission current I5 emitted from the transformer 2 or the discharge current I6 output from the capacitor 11 and the current IL emitted from the choke coil 13 or the current output from the capacitor 14 cancel each other. Therefore, the emission of the emission current I5 by the transformer 2 and the emission of the current IL by the choke coil 13 are simultaneously terminated, and the timing when the discharge current I6 flows from the capacitor 11 and the current in the opposite direction to the current IL from the capacitor 14 are By making the flow start at the same time,
As a result, the current I8 flows in the FET 15 in the same direction. As a result, the current I8 can be set in the plus direction without the need to supply an extra current to the FET 15, and the conversion efficiency of the device can be prevented from lowering.

【0024】次いで、電流I8 が僅かにプラスの向き
(電流I6 の向き)に転じた時間t3の時に、制御回路
17からロウレベルの制御信号SC が出力されることに
より、FET15が、オフ状態に制御される。この場
合、制御回路17は、入力電圧VINの電圧値E1の高低
に応じたタイミングでロウレベルの制御信号SC を出力
する。つまり、電圧値E1が高ければ、時間t2から時
間t3までの期間を長くし、低ければ、その期間を短く
する。この際には、放電電流I6 の経路が遮断されるた
め、放電電流I6 によって励磁されていたトランス2
は、蓄積エネルギーを放出しようとして、図1および図
2(d)にそれぞれ示すように、一次巻線2aの巻き始
め端子、入力直流のプラス電位側およびマイナス電位
側、FET3のソースおよびドレイン、並びに一次巻線
2aの巻き終わり端子からなる電流経路を回生電流I9
が流れる。このため、図2(c)に示すように、第1の
スイッチング素子に等価的に並列接続されているコンデ
ンサ4の両端電圧であるFET3のドレイン−ソース間
電圧VDSが低下させられる。この際に、ダイオード5に
よって、FET3のドレイン−ソース間電圧VDSがマイ
ナス電圧になるのを阻止される結果、FET3の耐圧破
壊が防止される。また、回生電流I9 が流れるのと同時
に、トランス2の蓄積エネルギーに基づく電流I10が、
二次巻線2bの巻き始め端子、コンデンサ11,チョー
クコイル13、コンデンサ14および二次巻線2bの巻
き終わり端子からなる経路を流れる。これにより、負荷
に出力すべきエネルギーがコンデンサ14に蓄積され
る。
Next, at time t3 when the current I8 turns slightly in the positive direction (the direction of the current I6), the control circuit 17 outputs the low-level control signal SC to control the FET 15 to the off state. Is done. In this case, the control circuit 17 outputs a low-level control signal SC at a timing corresponding to the level of the voltage value E1 of the input voltage VIN. That is, if the voltage value E1 is high, the period from time t2 to time t3 is lengthened, and if it is low, the period is shortened. At this time, since the path of the discharge current I6 is cut off, the transformer 2 excited by the discharge current I6
In order to release the stored energy, as shown in FIG. 1 and FIG. 2D, the winding start terminal of the primary winding 2a, the positive and negative potential sides of the input DC, the source and drain of the FET 3, and The current path formed by the winding end terminal of the primary winding 2a passes through the regenerative current I9
Flows. For this reason, as shown in FIG. 2C, the drain-source voltage VDS of the FET 3, which is the voltage across the capacitor 4 equivalently connected in parallel to the first switching element, is reduced. At this time, the diode 5 prevents the voltage VDS between the drain and the source of the FET 3 from becoming a negative voltage, so that the breakdown voltage of the FET 3 is prevented. At the same time as the regenerative current I9 flows, the current I10 based on the energy stored in the transformer 2 is:
It flows through a path including the winding start terminal of the secondary winding 2b, the capacitor 11, the choke coil 13, the capacitor 14, and the winding end terminal of the secondary winding 2b. As a result, energy to be output to the load is stored in the capacitor 14.

【0025】次いで、コンデンサ4の両端電圧が低下さ
せられた状態で、ハイレベルのスイッチング制御信号S
S が出力されることによりFET3がオン状態に制御さ
れる。これにより、ゼロボルトスイッチングが確実に達
成される。この場合、この電源装置1では、FET15
をオフ状態にするタイミングである時間t3の時期を制
御することによって、コンデンサ11から放電電流I6
を放出させる時間を制御することができる。言い換えれ
ば、入力直流の供給源側に回生する回生電力量を制御す
ることができる。このため、FET3をゼロボルトスイ
ッチングするのに必要かつ十分なエネルギーを一次巻線
2a側に回生することができる。したがって、必要以上
の回生電力の一次巻線2a側への回生を防止しつつ、ゼ
ロボルトスイッチの確実化を図ることができる。これら
の上記した処理が繰り返し実行され、出力電圧VO が生
成される。
Next, while the voltage across the capacitor 4 is reduced, the high-level switching control signal S
The output of S causes the FET 3 to be turned on. This ensures zero volt switching. In this case, in this power supply device 1, the FET 15
By controlling the timing of time t3, which is the timing at which the capacitor 11 is turned off, the discharge current I6 from the capacitor 11 is controlled.
Release time can be controlled. In other words, it is possible to control the amount of regenerative power regenerated to the input DC supply source side. For this reason, energy necessary and sufficient for zero-volt switching of the FET 3 can be regenerated to the primary winding 2a side. Therefore, the zero volt switch can be reliably performed while preventing unnecessary regeneration of the regenerative power to the primary winding 2a side. These processes are repeatedly executed to generate an output voltage VO.

【0026】以上のように、この電源装置1によれば、
制御回路17が、入力直流の電圧E1の高低に応じてF
ET15のオフタイミングを制御することにより、FE
T3のゼロボルトスイッチを行わせるのに必要かつ十分
なエネルギーを一次巻線2a側に回生する。このため、
必要以上の電力が一次巻線2a側に回生されるのを防止
することができる結果、ゼロボルトスイッチの確実化を
図りつつ、装置の変換効率を向上させることができる。
また、一次巻線2a側に電力を回生するために、FET
15を介して電流I5 ,I6 を流しているため、従来の
電源装置41ではダイオードに電流を流していたのと比
較して、より装置の変換効率を向上させることができる
と共に、放熱対策に要するコストを低減することができ
る。
As described above, according to the power supply device 1,
The control circuit 17 determines whether the input DC voltage E1
By controlling the off timing of the ET15, the FE
The energy necessary and sufficient to perform the zero volt switch of T3 is regenerated to the primary winding 2a side. For this reason,
As a result, it is possible to prevent unnecessary power from being regenerated to the primary winding 2a side. As a result, it is possible to improve the conversion efficiency of the device while ensuring the zero volt switch.
In order to regenerate electric power to the primary winding 2a side, the FET
Since the currents I5 and I6 flow through the power supply 15, the conversion efficiency of the device can be further improved as compared with the case where the current flows through the diode in the conventional power supply device 41, and heat dissipation measures are required. Cost can be reduced.

【0027】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。具体的には、電源装置1では、図3に示す等価的基
本回路を採用しているが、本発明は、これに限定され
ず、例えば、図4に示すように、図3の等価的基本回路
を基本として、コンデンサ11をFET15のソースお
よび二次巻線2b間に接続することもできる。また、図
5に示すように、チョークコイル13についても、FE
T15のソースおよびコンデンサ14間に接続すること
もできる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and the configuration thereof can be changed as appropriate. Specifically, the power supply device 1 employs the equivalent basic circuit shown in FIG. 3, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Basically, a capacitor 11 can be connected between the source of the FET 15 and the secondary winding 2b. In addition, as shown in FIG.
It can also be connected between the source of T15 and the capacitor 14.

【0028】さらに、本発明の実施の形態では、第1お
よび第2のスイッチ手段として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。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, an example in which FETs are used as the first and second switch means has been described. However, the present invention is not limited to this, and various switching elements such as transistors are used. be able to.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載のスイッチ
ング電源装置によれば、第2のスイッチング素子のオン
時間を制御して入力直流の供給源側に回生する回生電力
量を制御することにより、第1のスイッチング素子を確
実にゼロボルトスイッチ方式によってスイッチングさせ
ることができる。また、第2のスイッチング素子に電流
を流すことにより、その際の電力損失を低減することが
できると共に、第1のスイッチング素子をゼロボルトス
イッチングするのに必要かつ十分なエネルギーを一次巻
線側に回生することができる結果、装置の変換効率を向
上させることができる。
As described above, according to the switching power supply device of the first aspect, the on-time of the second switching element is controlled to control the amount of regenerative power regenerated to the input DC supply source side. Thereby, the first switching element can be reliably switched by the zero volt switch method. In addition, by supplying a current to the second switching element, power loss at that time can be reduced, and energy necessary and sufficient for zero volt switching of the first switching element is regenerated to the primary winding side. As a result, the conversion efficiency of the device can be improved.

【0030】また、請求項2記載のスイッチング電源装
置によれば、第2のスイッチング素子に並列接続され第
1のスイッチング素子がオフ状態に制御された直後の放
出電流を通過可能な一方向性素子を備えたことにより、
第2のスイッチング素子をオフ状態に制御するための制
御を簡易にすることができると共に閉回路内での短絡現
象を確実に防止することができる。
Further, according to the switching power supply device of the second aspect, the unidirectional element which is connected in parallel with the second switching element and can pass the emission current immediately after the first switching element is controlled to be turned off. By having,
The control for controlling the second switching element to be turned off can be simplified, and the short circuit phenomenon in the closed circuit can be reliably prevented.

【0031】さらに、請求項3記載のスイッチング電源
装置によれば、第2のスイッチング素子としての電界効
果トランジスタに対し、その内部容量などに蓄積された
エネルギーがトランスの放出電流によって放出された状
態でオン状態に制御することにより、第2のスイッチン
グ素子による電力損失を低減することができると共に、
ノイズの発生を低減することができる。
Further, according to the switching power supply device of the third aspect, the energy stored in the internal capacitance or the like of the field effect transistor as the second switching element is released by the discharge current of the transformer. By controlling to the ON state, power loss due to the second switching element can be reduced, and
Generation of noise can be reduced.

【0032】また、請求項4記載のスイッチング電源装
置によれば、第2のスイッチ手段を入力直流の電圧値に
基づいてオフ状態に制御することにより、第1のスイッ
チング素子に対するゼロボルトスイッチの確実化を図る
ことができると共に、適正量の回生電力を一次巻線側に
回生することができるため、装置の変換効率を向上させ
ることができる。
According to the switching power supply device of the fourth aspect, the second switch means is controlled to be in the off state based on the input DC voltage value, thereby ensuring the zero volt switch for the first switching element. And a proper amount of regenerative power can be regenerated to the primary winding side, so that the conversion efficiency of the device can be improved.

【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の回路図で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る電源装置の動作を説
明するための図であって、(a)はスイッチング制御信
号SS の電圧波形図、(b)は制御信号SC の電圧波形
図、(c)はFET3のドレイン−ソース間電圧VDSの
電圧波形図、(d)は一次巻線2aを流れる電流I1 ,
I9 の電流波形図、(e)は二次巻線2bを流れる電流
I2 ,I5 ,I6 ,I10の電流波形図、(f)はFET
15を流れる電流I8 の電流波形図である。
2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the power supply device according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a voltage waveform diagram of a switching control signal SS, and FIG. 2B is a voltage waveform diagram of a control signal SC; (C) is a voltage waveform diagram of the drain-source voltage VDS of the FET 3, and (d) is a current I1, flowing through the primary winding 2a.
Ie is a current waveform diagram, (e) is a current waveform diagram of currents I2, I5, I6, and I10 flowing through the secondary winding 2b, and (f) is an FET.
FIG. 14 is a current waveform diagram of a current I8 flowing through the reference numeral 15;

【図3】本発明の実施の形態に係る電源装置の等価的基
本回路図である。
FIG. 3 is an equivalent basic circuit diagram of the power supply device according to the embodiment of the present invention.

【図4】図3に示した等価的基本回路図を変更した電源
装置の等価回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a power supply device in which the equivalent basic circuit diagram shown in FIG. 3 is modified.

【図5】図3に示した等価的基本回路図を変更した他の
電源装置の等価回路図である。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of another power supply device in which the equivalent basic circuit diagram shown in FIG. 3 is modified.

【図6】従来の電源装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional power supply device.

【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 3 FET 4 コンデンサ 11 コンデンサ 12 ダイオード 15 FET 17 制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Transformer 2a Primary winding 2b Secondary winding 3 FET 4 Capacitor 11 Capacitor 12 Diode 15 FET 17 Control circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のスイッチング素子をオン状態に制
御してトランスの一次巻線を介して入力直流をスイッチ
ングすることにより、前記トランスの二次巻線を含み第
2のスイッチング素子によって形成される閉回路内に直
列接続されたコンデンサを介して当該二次巻線から出力
電流を放出させる第1のスイッチング動作と、 前記第1のスイッチング素子をオフ状態に制御した後に
前記第2のスイッチング素子をオン状態に制御して前記
閉回路を形成させると共に前記トランスの残存エネルギ
ーに基づく放出電流を当該閉回路内に流すことにより前
記コンデンサを充電させ、かつ、当該残存エネルギーが
放出された後に当該コンデンサから当該放出電流とは逆
向きに放出される放電電流を当該第2のスイッチング素
子を介して当該閉回路内に流すことにより当該放電電流
に基づく回生電力を前記一次巻線を介して前記入力直流
の供給源側に回生する第2のスイッチング動作とを交互
に実行するスイッチング電源装置であって、 前記第2のスイッチング素子のオン時間を制御して前記
供給源側に回生する回生電力量を制御することを特徴と
するスイッチング電源装置。
A first switching element that is turned on to switch an input direct current through a primary winding of a transformer, thereby forming a second switching element including a secondary winding of the transformer. A first switching operation for discharging an output current from the secondary winding via a capacitor connected in series in a closed circuit, and the second switching device after controlling the first switching device to an off state. Is controlled to an on state to form the closed circuit, and the capacitor is charged by flowing an emission current based on the residual energy of the transformer into the closed circuit, and the capacitor is charged after the residual energy is released. Discharge current discharged in the opposite direction to the discharge current from the closed circuit through the second switching element. A switching power supply device that alternately performs a second switching operation of regenerating regenerative power based on the discharge current to the input DC supply source side through the primary winding, the second power supply device comprising: A switching power supply device, wherein an on-time of a switching element is controlled to control an amount of regenerative electric power regenerated to the supply source side.
【請求項2】 前記第2のスイッチング素子に並列接続
され前記第1のスイッチング素子がオフ状態に制御され
た直後の前記放出電流を通過可能な一方向性素子を備え
ていることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電
源装置。
2. A device according to claim 1, further comprising a unidirectional element connected in parallel to said second switching element and capable of passing said emission current immediately after said first switching element is turned off. The switching power supply device according to claim 1.
【請求項3】 前記第2のスイッチング素子は、電界効
果トランジスタで構成され、その内部容量に充電された
エネルギーが前記トランスの放出電流によって放出され
た状態でオン状態に制御され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装置。
3. The second switching element is constituted by a field effect transistor, and is controlled to be in an on state in a state where energy charged in an internal capacitance is released by an emission current of the transformer. The switching power supply device according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 前記入力直流の電圧値に基づいて前記第
2のスイッチ手段に対するオフタイミングを制御するこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のスイ
ッチング電源装置。
4. The switching power supply according to claim 1, wherein an off-timing of said second switch is controlled based on a voltage value of said input direct current.
JP8037698A 1998-03-12 1998-03-12 Switching power unit Pending JPH11262253A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101807864A (en) * 2010-03-25 2010-08-18 吉林大学 Emission current subdivision control circuit based on magnetic source electromagnetic method
JP2019154206A (en) * 2018-03-06 2019-09-12 田淵電機株式会社 LLC resonant circuit and power conversion device including the same

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