JPH11262260A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch element
main switch
voltage
transformer
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10327498A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4081731B2 (ja
Inventor
Morio Sato
守男 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohira Electronics Co Ltd
Original Assignee
Ohira Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ohira Electronics Co Ltd filed Critical Ohira Electronics Co Ltd
Priority to JP10327498A priority Critical patent/JP4081731B2/ja
Publication of JPH11262260A publication Critical patent/JPH11262260A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4081731B2 publication Critical patent/JP4081731B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い入力電圧範囲をカバーする部分共振方式
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源装置に
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。
【0002】
【従来の技術】従来、固定周波数のパルス幅制御がなさ
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。
【0003】図4に示した回路において主スイッチ素子
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。
【0004】電流不連続モードとは、トランスの励磁エ
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。
【0005】図5は主スイッチ素子102両端の電圧波
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。
【0006】主スイッチ素子102がターンオンすると
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。
【0007】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。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上に示した従来の部分
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。
【0009】一方、主スイッチ素子102のオフ期間に
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。
【0010】本発明は、このような欠点を除去するもの
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。
【0011】
【課題を解決するための手段】上の目的を達成するため
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。
【0012】
【作用】主スイッチ素子がターンオフした後、第2のス
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。
【0013】主スイッチ素子がオフ状態からターンオン
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。
【0014】この放電によりコンデンサの充電エネルギ
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。
【0015】第2のスイッチ素子に直列に接続されてい
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。
【0016】
【実施例】図1は本発明の実施例に係るフライバックコ
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。
【0017】図1に示した回路において、主スイッチ素
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。
【0018】t1とt2によってはさまれた期間がコン
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。
【0019】主スイッチ素子12がターンオフする時刻
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。
【0020】図2に示した波形において、ID1とVD
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。
【0021】t1において、VD1がどのような値をと
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。
【0022】図1に示した実施例は、フライバックコン
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。
【0023】
【発明の効果】図4に示した従来方式に比べ、インダク
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るフライバックコンバータ
方式のスイッチング電源装置を示す回路図である。
【図2】図1の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【図3】図1の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【図4】従来方式の一例を示す回路図である。
【図5】図4の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【符号の説明】
1 第1のダイオード 2 インダクタ 3 第2のダイオード 4 第2のスイッチ素子 5 遅延回路 11 トランスの1次巻線 12 主スイッチ素子 13 スナバコンデンサ 14 パルス幅制御回路 15 トランスの2次巻線 16 ダイオード 17 コンデンサ 18 負荷回路 19 直流電源 101 トランスの1次巻線 102 主スイッチ素子 103 スナバコンデンサ 104 第2のスイッチ素子 105 遅延回路 106 パルス幅制御回路 107 トランスの2次巻線 108 ダイオード 109 コンデンサ 110 負荷回路 111 直流電源 VG1 主スイッチ素子のゲート電圧 VG2 第2のスイッチ素子のゲート電圧 ID1 主スイッチ素子の電流 ID2 第2のスイッチ素子の電流 VD1 主スイッチ素子の電圧 VR スナバコンデンサ13の電圧 IR スナバコンデンサ13の電流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP10327498A 1998-03-11 1998-03-11 スイッチング電源装置 Expired - Fee Related JP4081731B2 (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP4081731B2 (ja) 2008-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5303138A (en) Low loss synchronous rectifier for application to clamped-mode power converters
US5625541A (en) Low loss synchronous rectifier for application to clamped-mode power converters
JP2961897B2 (ja) スイッチング電源装置
US6788556B2 (en) Switching power source device
US5438498A (en) Series resonant converter having a resonant snubber
JP3164838B2 (ja) スイッチング回路及びそれを用いた変換装置、力率改善電源装置
US10291140B2 (en) Phase-shifted full-bridge topology with current injection
US5379206A (en) Low loss snubber circuit with active recovery switch
JP2004364433A (ja) 直流電圧変換回路
JPH1155945A (ja) スナバ回路
US6091610A (en) System and method for reducing transient switch currents in an asymmetrical half bridge converter
US20230283165A1 (en) Switch-mode power converters with control of turning off transistors for zero-voltage switching
JP3806279B2 (ja) 放電灯点灯回路
JP4081731B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2835899B2 (ja) 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
JPH10225114A (ja) 同期整流回路
JP2000060122A (ja) 電源装置
JPH11275860A (ja) Dcーdcコンバータ
JP4253808B2 (ja) スイッチング電源装置
JPH08228478A (ja) フライバック型dc−dcコンバ−タ
JP2000209857A (ja) タ―ンオンロスを改善したリンギングチョ―クコンバ―タ
JPH11187658A (ja) Dcーdcコンバータ
JPH11332251A (ja) 電流制御型インバータ回路、その制御方法、コンデン サ充電器及びそれを備えたレーザ装置
JP2001119944A (ja) 直流−直流変換器
KR20220152066A (ko) 마이크로컨트롤러를 이용한 공진형 플라이백 전력 변환 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120222

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140222

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees