JPH01218352A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH01218352A
JPH01218352A JP4493788A JP4493788A JPH01218352A JP H01218352 A JPH01218352 A JP H01218352A JP 4493788 A JP4493788 A JP 4493788A JP 4493788 A JP4493788 A JP 4493788A JP H01218352 A JPH01218352 A JP H01218352A
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resonant
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Hatsuo Matsumoto
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明・の概要〕 本発明は、スイッチング電源に係り、特に、簡素で低ノ
イズとした回路に関する。
〔従来技術の内容と問題点〕
スイッチング電源においては、スイッチング素子におけ
るスイッチング損失を低減して変換効率を高めることが
有効であり、その方策の一つとして、直列共振回路を用
いてスイッチング素子が導通する時の電流波形を正弦波
状とする回路方式がとられていた。
第4図は、上記従来技術の実施例であり、第5図はその
動作チャート例を示す。以下これらを参照して従来の技
術の概要を記述する。
第4図及び第5図において、直流入力電圧Vinは入力
端子1.2に、また直流出力端子3.4には出力電流を
工0とする負荷りがつながれている。−ここで、まずス
イッチング素子SW5がオンすると、第1のダイオード
Di 6と共振用インダクタL18を流れる回路電流i
L1がVin/ Llの傾きで流れ始める。そして、時
刻T1において出力電流工0と等しくなると、ダイオー
ドDi 6をカットオフして、共振用コンデンサC19
とともに固有振動周期を2π口とする直列共振動作を開
始して時刻T3において前記共振用インダクタ8に流れ
る回路電流iL1は零に達する。
従って、この時点で前記スイッチング素子SW5をオフ
すれば、ターンオン、ターンオフ時の回路電流iL1を
抑制して低損失のスイッチング動作が実現でき、また、
その繰り返し周期を調節することによって、出力を制御
していた。
しかしながら、上記従来の技術においては、前記回路電
流IL1が零になった時点でスイッチング素子SW5を
ターンオフさせるため、その回路電流の検出器を設ける
とともに、ターンオフさせるための専用の回路機能を設
ける必要があった。従って、その回路構成は複雑となり
、簡素な構成で安価なスイッチング電源が提供できない
という欠点があった。
また、上記従来の構成のままで、簡素、安価なスイッチ
ング電源を構成するために、前記スイッチング素子5の
オン期間を固定する方法をとった場合には、共振用コン
デンサC19にチョークインプット平滑回路を含む出力
回路が並列に接続されるために、前述した回路電流L1
は第5図の如<−担零となった後に再び徐々に増加し始
める。
従って、この時点でスイッチング素子がオフされると共
振用インダクタに流れる電流は不連続となり、その両端
°に過大なサージ電圧を発生させて、極端に大きなスパ
イク電圧をそのつど入力及び出力に伝播するという欠点
があり、その実施は不可能であった。
〔発明の目的〕
本発明は、叙上の欠点を除去し、簡素な回路構成で、し
かも低ノイズなスイッチング電源を提供することを目的
とするものである。
〔発明の構成〕
本発明は、 (1)スイッチング素子を用いて直流入力を直接又はト
ランス等を介して交番するパルスに変換し、整流平滑し
て直流出力を得るスイッチング電源回路において、パル
ス電圧に対し第1のダイオードと共振用インダクタとの
直列回路と、該インダクタと共振用キャパシタを直列に
接続して一方向性の直列共振回路を構成し、前記共振用
キャパシタの両端に並列に、電源電圧の正極方向に第2
のダイオードの正極を、電源電圧の負極に第2のダイオ
ードの負極を接続するとともに、チョークコイルと平滑
用キャパシタによるチョークインプットの平滑回路を接
続することによって直流出力を得、かつ第3のダイオー
ドの正極を前記共振用インダクタの入力側の端子に接続
し、該ダイオードの負極を電源の負極に接続することに
より、前記パルス電圧が消失した後も、前記共振用イン
ダクタに流れる電流路を設は構成したスイッチング電源
回路である。
(2)前記スイッチング素子の導通時間を一定とし、繰
り返し周期を調節することにより、出力電圧を一定とす
る様に構成した特許請求の範囲1項記載のスイッチング
電源回路である。
〔実施例による説明〕
次に、本発明による直列共振回路を用いたスイッチング
素子を、以下図面を参照して詳細に記述する。
第1図は本発明による第1の実施例の回路構成を示し、
第♀図はその一周期の動作チャートを示す。
第1図において、直流入力電圧V1nは入力端子l、2
に、また直流の出力端子3.4には、出力電流をIoと
する負荷りががつながれている。また、共振用インダク
タLl 8と負荷側チョークコイルL212、そして共
振用コンデンサC19と出力を平滑する負荷側コンデン
サC213との間には、Ll<(L2、(:1<(C2
の関係が成立する構成としている。まず、スイッチング
素子SW5を介した回路電流は、スイッチング素子SW
5をオンとすると共振用インダクタLl 8と第一のダ
イオードDi 6を介して回路電流iL1としてVin
/ LLの傾きで流れ始める。そして、時刻T1におい
て出力電流工0と等しく゛なり、第2のダイオードD2
11をカットオフする。
この時点で前記共振用インダクタLl 8と共振用コン
デンサC19とは、直列共振回路を構成し、前記回路電
流iL1は下記に示す如き直列共振動作を開そして、π
L〒五経過後の時刻T2において、回路電流iL1は再
び出力電流IOと等しくなり、また共振用コンデンサC
1の端子電圧■C1は2 Vlnに等しくなる。
さらに時刻T3となると、上記回路電流は零となり、第
1のダイオードDi 6の1方向性機能により共振動作
は停止する。またこの期間T3−TIは下記またこの時
点で、チョークコイルL212を流れる電流源は全て共
振用コンデンサC19の残留電荷によるものとなり、そ
の端子電圧vcIは直線的に下降し、時刻T5にて零と
なり、同時に第2のダイオードD2が導通する。
一方、この間スイッチング素子Swはオン状態であるか
ら、前記共振用コンデンサC19の端子電圧V(1が入
力電圧Vinを下廻った時刻T4から、共振用インダク
タL1を介して流れる電流IL1はまた、前記回路電流
iL1は出力電流工0を中心とした直列共振動作をする
ため、出力電流の最大値をIo(Max)とすれば、ス
イッチング素子をターンオンしてから、iLlが零電流
に達する最大期間t waxは下記の通り示される。
従って、本回路においてスイッチング素子Swのオン期
間を上記t wax値の範囲内に固定すれば、時刻T6
においてスイッチング素子SWはターンオフされる。す
ると、上記スイッチング素子のターンオフによって、前
述した時刻T4後に共振用インダクタL1を介して徐々
に増加する回路電流iL1はその電流源を失う。
従って、従来の技術においてはその電流が不連続となり
、共振用インダクタLl 8の両端に過大なサージ電圧
がターンオフのたびに発生するという致命的な欠点が発
生していた。
これに対し、本発明によるスイッチング電源回路におい
ては、前記スイッチング素子SW5がターンオフして、
前記回路電流iL1の電流源が消失した時点で第3のダ
イオードD310が導通し、入力及び出力の帰線との間
に電流−を確保した後に、徐々に回路電流が減少して自
己消弧する。従って、前述した従来例の如きサージ電圧
の発生は防止できるとともに、インダクタL1を流れる
電流も負極側に回生できる点で本発明の効果の大なると
ころは明白である。
また、出力電流Ioが小さい場合でも、時刻T3の値は
小さくなっても、コンデンサC1の端子電圧■。1の下
降傾斜が緩やかになるため、時刻T4と時刻T6との時
間差は、さほど大きくならない。
比して十分小さな値であることは明らかであり、そのス
イッチング損失も十分に小さくできる。
以上のことから、本考案による直列共振を用いたスイッ
チング電源においては、スイッチング素子SW5のオン
期間を前記t wax以内に固定し、その動作周期のみ
を調節するスイッチング電源を簡素に構成しても、従来
の如きノイズが増大をし発生することなく、しかも低損
失に動作できる。
第3図に本発明による直列共振回路を用いた第2の実施
例を示す。
本実施例では、直流入力電圧を入力端子111、112
に接続して、トランスT1の1次巻線N1とスイッチン
グ素子SW5との直列回路を接続し、そのオンオフによ
って2次側巻$IN2に、交番するパレス電圧を前記ス
イッチング素子のオンオフの時刻通りに発生させる様に
した点が、前記第1の実施例と異なるのみであり、第2
図の時刻1=0において1、前記スイッチング素子をタ
ーンオンして、前記トランスの1次巻線と2次巻線との
変成比に従った順方向のパルス電圧を出力し、また時刻
t=T6において逆方向のパルスを出力する様に構成す
ることにより、前記第1の実施例と全く同様の動作と効
果が得られる。従って、その動作の説明は省略する。
〔発明の効果〕
以上に述べた通り、本発明によるスイッチング電源回路
とすることにより、スイッチング素子のオン期間を固定
し、その動作周期のみを調節する簡素な構成とした場合
に発生する従来例の如き、共振用インダクタに流れる電
流の不連続に伴う過大ノイズの発生は防止することがで
き、しかも低損失な動作が可能となる点で、工業的に益
するところ極めて大なるものといえる。
なお、本発明における共振用インダクタは、必ずしも集
中定数に限定するものではなく、配線のインダクタンス
や線輪部品のもれインダクタンス等をも包含することは
もちろんであり、また、共振用コンデンサについても、
配線或いは巻線による浮遊容量を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による第1の実施例のスイッチング電
源回路図。 第2図は、第1図に示すスイッチング電源の動作チャー
ト図。 第3図は、本発明の第2の実施例を示すスイッチング電
源回路図。 第4図は、従来の此の種スイッチング電源回路図。 第5図は、第4図に示すスイッチング電源回路の動作チ
ャート図。 1.2,111,112・・・入力端子。 3.4・・・出力端子。 5・・・スイッチング素子Sw。 6・・・第1のダイオードD1゜ 8・・・共振用インダクタL1゜ 9・・・共振用コンデンサC1゜ 10・・・第3のダイオードD3゜ 11・・・第2のダイオードD2゜ 12・・・負荷側チョークコイルL2゜13・・・負荷
側コンデンサC2゜ 14・・・出力電流Ioの方向。 15・・・トランスT0 Vln・・・直流入力電圧。 L・・・負荷。 N1・・・1次側巻線。 N2・・・2次側巻線。 Io・・・出力電流。 iL+・・・回路電流。 特許出願人  東北金属工業株式会社 第1図 第2図 −J 第4図 第5図 11    1j 15

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スイッチング素子を用いて直流入力を直接又はト
    ランス等を介して交番するパルスに変換し、整流平滑し
    て直流出力を得るスイッチング電源回路において、パル
    ス電圧に対し第1のダイオードと共振用インダクタとの
    直列回路と、該インダクタと共振用コンデンサとを直列
    に接続して一方向性の直列共振回路を構成し、前記共振
    用コンデンサの両端に並列に、電源電圧の正極方向に第
    2のダイオードの正極を、電源電圧の負極に第2のダイ
    オードの負極を接続するとともに、チョークコイルと平
    滑用コンデンサによるチョークインプットの平滑回路を
    接続することによって直流出力を得、かつ第3のダイオ
    ードの正極を前記共振用インダクタの入力側の端子に接
    続し、第3のダイオードの負極を電源の負極に接続する
    ことにより、前記パルス電圧が消失した後も、前記共振
    用インダクタに流れる電流路を設けたことを特徴とする
    スイッチング電源回路。
  2. (2)前記スイッチング素子の導通時間を一定とし、繰
    り返し周期を調節することにより、出力電圧を一定とす
    る様に構成したことを特徴とする特許請求の範囲1項記
    載のスイッチング電源回路。
JP4493788A 1988-02-26 1988-02-26 スイッチング電源回路 Expired - Lifetime JPH0646863B2 (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002238247A (ja) * 2001-02-13 2002-08-23 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk Dc−dcコンバータ回路
US7012381B2 (en) 2003-07-09 2006-03-14 Ushiodenki Kabushiki Kaisha DC—DC converter and device for operation of a high pressure discharge lamp using the converter
US7078867B2 (en) 2003-07-15 2006-07-18 Ushiodenki Kabushiki Kaisha DC—DC converter and device for operation of a high pressure discharge lamp using said converter
US7078868B2 (en) 2003-07-30 2006-07-18 Ushiodenki Kabushiki Kaisha DC—DC converter and device for operation of a high pressure discharge lamp using said converter
JP2011244662A (ja) * 2010-05-21 2011-12-01 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置
JP2015035907A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 三菱電機株式会社 降圧チョッパ回路
JP2021093796A (ja) * 2019-12-09 2021-06-17 大西 徳生 絶縁形dc−dcコンバータ

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