JPH11262260A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JPH11262260A JPH11262260A JP10327498A JP10327498A JPH11262260A JP H11262260 A JPH11262260 A JP H11262260A JP 10327498 A JP10327498 A JP 10327498A JP 10327498 A JP10327498 A JP 10327498A JP H11262260 A JPH11262260 A JP H11262260A
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Abstract
のスイッチ回路。 【構成】 トランスの1次巻線11とこれに直列に接続
された主スイッチ素子12と、主スイッチ素子に並列に
接続されたスナバコンデンサ13と、主スイッチ素子1
2のオン期間を制御するパルス幅制御回路14を備えた
スイッチング電源装置において、主スイッチ素子12に
直列に第1のダイオード1を挿入し、スナバコンデンサ
13に直列にインダクタ2を挿入し、このインダクタ2
に並列に第2のダイオード3と第2のスイッチ素子4か
らなる直列回路を接続し、主スイッチ素子12のオン期
間を制御するパルス幅制御回路と第2のスイッチ素子4
の制御電極の間に遅延回路5を接続した。
Description
関し、特に共振現象を利用した部分共振スイッチに関す
る。
れているスイッチング電源の部分共振技術としては、本
出願人が先に提供した電流不連続モードの他励式スイッ
チング電源のソフトスイッチング回路(特開平6−18
9538)がある。図4にその回路構成を示し、図5に
動作波形を示す。
102がターンオフした後、遅延して第2のスイッチ素
子104がターンオフする。第2のスイッチ素子104
がオン状態のまま主スイッチ素子102がターンオフす
れば、ターンオフ時に生じるサージ電圧とノイズはスナ
バコンデンサ103によって抑えられる。
ネルギーが放出し終わってから主スイッチ素子102が
ターンオンする方式を指しているが、励磁エネルギーが
放出し終わったとき、トランスは自らのエネルギーで巻
線に電圧を生じさせることができなくなり、主スイッチ
素子102が次にターンオンするまでの間はスナバコン
デンサ103の電圧と直流電源111の電圧の差を振幅
とする共振が、コンデンサ103とトランスの1次巻線
101によって起きる。
形を示している。図5に示した波形図の不連続期間にお
いて、主スイッチ素子102と第2のスイッチ素子10
4の両方がオフ状態であるため、スナバコンデンサ10
3の電圧が最も低くなったところで共振が止まる。その
理由は、スナバコンデンサ103の放電方向の電流は第
2のスイッチ素子104の寄生ダイオードを通って流れ
るのに対して、充電方向の電流は第2のスイッチ素子1
04がオフ状態であるために流れることができないから
である。
き、スナバコンデンサ103の電圧が最も低い値になっ
ているが、この値もトランスの1次巻線101と2次巻
線107の巻線比を適当に選ぶことによりゼロにするこ
とができる。これによって、スナバコンデンサ103の
容量を大きくしてもターンオン時に生じる損失が小さく
て済む。一方、スナバコンデンサ103の容量を大きく
することによって、主スイッチ素子102のターンオフ
時の損失を小さくすることができる。
巻線101による共振が止まってから、主スイッチ素子
102がターンオンするまでの間に、トランスの1次巻
線101とその周辺の浮遊容量による周期の短い共振が
継続するが浮遊容量が小さいので電圧の高いところでタ
ーンオンしても、その損失は小さい。すなわち、ターン
オンとターンオフの両方の損失が共に小さいスイッチン
グが行われる。
共振の方式は、入力電圧が広い範囲のときに次のような
問題が生じる。スナバコンデンサ103とトランスの1
次巻線101による共振が止まったときのスナバコンデ
ンサ103の電圧は入力電圧からトランスの1次巻線1
01のフライバック電圧を引いた値である。従って、共
振が止まったときの電圧が入力電圧の全範囲に渡ってゼ
ロになるためには、トランスの1次巻線101のフライ
バック電圧が、入力電圧の最も高い値と一致するように
巻数比が選ばれていなければならない。
主スイッチ素子102に加わる電圧は、入力電圧にトラ
ンスの1次巻線101のフライバック電圧を加えた値で
あるため、フライバック電圧が高い程、耐圧の高いスイ
ッチ素子が必要になる。それに加えて、電流不連続モー
ドの欠点の1つでもあるが、主スイッチ素子102のピ
ーク電流が大きいために、電流容量の大きいスイッチ素
子が必要になる。すなわち、耐圧が高くて、電流容量の
大きい分、主スイッチ素子のコストが高くなると言え
る。
で、電流連続モードにも応用ができ、かつ、トランスの
1次巻線と2次巻線の巻数比に制限を加えることなく、
ターンオンとターンオフの両方の損失を共に小さく抑え
ることのできるスイッチング電源装置を提供することを
目的としている。
に本発明は、トランスの1次巻線に直列に接続された主
スイッチ素子と、主スイッチ素子に並列に接続されたス
ナバコンデンサと、主スイッチ素子のオン期間を制御す
るパルス幅制御回路を備えたスイッチング電源装置にお
いて、主スイッチ素子に直列にダイオードを挿入し、ス
ナバコンデンサに直列にインダクタを挿入し、このイン
ダクタに並列に第2のダイオードと第2のスイッチ素子
からなる直列回路を接続し、第2のスイッチ素子の制御
電極とパルス幅制御回路の間にパルスの立上がりと立下
がりのいずれの時刻も所定時間だけ遅延する遅延回路を
接続した。
イッチ素子が遅れてターンオフする。主スイッチ素子が
ターンオフしたとき第2のスイッチ素子がまだオン状態
を維持しているので、スナバコンデンサによってターン
オフ時のサージ電圧が吸収される。このときスナバコン
デンサを充電する電流は第2のスイッチ素子を通り、ス
ナバコンデンサを放電する電流はインダクタを通る。サ
ージ吸収の期間が過ぎて、スナバコンデンサの電圧が、
入力電圧にトランスの1次巻線のフライバック電圧を加
えた値で一定になるが、このとき第2のスイッチ素子は
オフ状態になっている。
すると、スナバコンデンサはインダクタと主スイッチ素
子を流れて放電する。放電は、主スイッチ素子にダイオ
ードが直列に接続されているので半波共振になるが、イ
ンダクタの電流がゼロから正弦波の半周期を描いて再び
ゼロに戻ったときには、スナバコンデンサには極性が反
転し、かつ値が放電開始前の電圧に等しい電圧が充電さ
れているので、このとき、第2のスイッチ素子がターン
オンすればスナバコンデンサはトランス1次巻線と第2
のスイッチ素子を流れて放電する。
ーは、スイッチング電源装置がフライバックコンバータ
方式であれば、一旦トランスの励磁エネルギーに変わ
り、またフォワードコンバータ方式であれば、負荷電流
の一部になるので、コンデンサの放電による損失は、充
電の回路上に存在する抵抗成分による損失を除けばゼロ
になる。
るダイオードは主スイッチ素子がターンオンしたとき
に、コンデンサの放電が第2のスイッチ素子を流れるの
を阻止している。主スイッチ素子に直列に接続されてい
るダイオードは、第2のスイッチ素子がターンオンした
ときに、コンデンサの放電が主スイッチ素子を流れるの
を阻止している。
ンバータ方式のスイッチング電源装置を示す回路図であ
る。図2と図3は回路図の主要部分の電圧電流波形を示
す波形図である。
子12と第2のスイッチ素子4はパルス幅制御回路14
から出力されるパルス電圧によってオンとオフを繰り返
すが、第2のスイッチ素子4に加わるパルスは遅延回路
5によって遅れる。主スイッチ素子12がターンオンす
ると、スナバコンデンサ13とインダクタ2による共振
電流が主スイッチ素子12を流れ、トランスの1次巻線
の励磁電流も主スイッチ素子12を流れる。これらの2
つの電流の合計は図2に示したID1の波形によって示
される。また、主スイッチ素子12がターンオンする時
刻t1と第2のスイッチ素子4がターンオンする時刻t
2によってはさまれた区間のスナバコンデンサ13の電
圧と電流は、図3のVRとIRの波形によって示され
る。
デンサ13とインダクタ2の共振の半周期に調整されて
いれば、時刻t2においてコンデンサ13の電圧は共振
直前の値に負の符号を付けた値になる。すなわち、電圧
が反転する。時刻t2において、第2のスイッチ素子4
がターンオンするので、コンデンサ13は第2のスイッ
チ素子を通って放電する。この電流はトランスの1次巻
線11を通るのでトランスの励磁エネルギーが増加す
る。すなわち、コンデンサ13の充電エネルギーがトラ
ンスの励磁エネルギーに変換される。図2のID2は第
2のスイッチ素子4に流れる電流波形を示している。
t3において、第2のスイッチ素子4がオン状態を維持
しているので、主スイッチ素子12のターンオフ時に生
じるサージ電圧はスナバコンデンサ13によって吸収さ
れる。
1は主スイッチ素子12の電流と電圧である。時刻t1
においては、VD1は高い値であるが、ID1はほぼゼ
ロに近いのでターンオンロスは生じない。また、時刻t
3において、ID1は高い値であるが、VD1はほぼゼ
ロに近いのでターンオフロスは生じない。このように、
図1に示した回路においては、スイッチングロスが生じ
ないか、または十分小さい値である。
っても、ID1がゼロから立ち上がるのでターンオンロ
スを生じない。電流連続モードで動作させるときは、主
スイッチ素子12の電圧が高い状態のままターンオンに
入るが、このときも、コンデンサ13の放電々流がゼロ
から立ち上がるのでターンオンロスが生じない。
バータ方式のスイッチング電源装置であるが、本発明は
フォワードコンバータ方式のスイッチング電源装置にも
実施することができる。
タとダイオードが追加されているが、入力電圧の広い条
件下で実施するときには、電流連続モードでも使えるの
で、主スイッチ素子とトランスに流れるピーク電流が減
り、主スイッチ素子とトランスのコストダウンができ
る。また、フライバックコンバータ方式とフォワードコ
ンバータ方式の両方に実施できるので応用範囲が広い。
方式のスイッチング電源装置を示す回路図である。
である。
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 トランスの1次巻線と前記1次巻線に直
列に接続された主スイッチ素子と前記主スイッチ素子に
並列に接続されたスナバコンデンサと前記主スイッチ素
子のオン期間を制御するパルス幅制御回路を備えたスイ
ッチング電源装置において、前記主スイッチ素子に直列
に第1のダイオードを挿入し、前記スナバコンデンサに
直列にインダクタを挿入し、前記インダクタに並列に第
2のダイオードと第2のスイッチ素子からなる直列回路
を接続し、前記主スイッチ素子のターンオンとターンオ
フの時刻から各々所定時間だけ遅延して前記第2のスイ
ッチ素子にターンオンとターンオフの制御信号を与える
遅延回路を前記パルス幅制御回路と前記第2のスイッチ
素子の制御電極の間に接続したことを特徴とするスイッ
チング電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327498A JP4081731B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327498A JP4081731B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11262260A true JPH11262260A (ja) | 1999-09-24 |
JP4081731B2 JP4081731B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=14349805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10327498A Expired - Fee Related JP4081731B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4081731B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5729395B2 (ja) * | 2011-02-14 | 2015-06-03 | 富士通株式会社 | 力率改善回路 |
-
1998
- 1998-03-11 JP JP10327498A patent/JP4081731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5729395B2 (ja) * | 2011-02-14 | 2015-06-03 | 富士通株式会社 | 力率改善回路 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4081731B2 (ja) | 2008-04-30 |
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