JPH03183358A - スイッチング電源装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般に降圧型のスイッチングレギュレータと
呼ばれているスイッチング電源装置に関する。

［従来の技術］ 従来の降圧型のスイッチングレギュレータは第４図に示
す如く、第１及び第２の端子１１．１２を有する整流平
滑回路等から成る直流電源１０と、出力端子１３と、第
２の電源端子１２に接続されたグランド出力端子１４と
、−＠（コレクタ）が第１の電源端子１１に接続された
スイッチング素子としてのトランジスタ１５と、トラン
ジスタ１５をオン・オフ制御するためにベースに接続さ
れた制御回路１６と、トランジスタ１５の他端（エミッ
タ）と出力端子１３との間に接続された平滑用リアクト
ル１７と、平滑用リアクトル１７の入力端とグランド出
力端子１４との間に接続された平滑用ダイオード１８と
、平滑用リアクトル１７の出力端とグランド出力端子１
４との間に接続された平滑用コンデンサ１９とから成る
。この回路でトランジスタ１５をオン・オフ制御すれば
、直流電圧が断続され、これが平滑されて負荷２０に供
給される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、トランジスタ１５をオンからオフに転換する
時にサージ電圧が発生する。このサージ電圧は平滑用コ
ンデンサ１つで吸収される。しかし、平滑用コンデンサ
１９は、この充電電圧よりも高いサージ電圧のみを吸収
する。トランジスタ１５がオフの期間には、電源１０の
電圧と平滑用リアクトル１７の電圧との和がトランジス
タ１５のコレクタ・エミッタ間に印加される。トランジ
スタ１５のターンオフ時の電力損失を低減させるために
は、ターンオフ時におけるトランジスタ１５に対する急
激な高い電圧の印加を阻止することが必要である。第４
図に示す従来の降圧型スイッチングレギュレータは、ト
ランジスタ１５のターンオフ時の損失を低減させる回路
を具備しないので、その分だけ効率が低い、この種の問
題は、平滑用リアクトル１７をトランジスタ１５と電源
１０との間に移し、このリアクトルのエネルギを巻線を
使用して負荷側に放出させる形式のレギュレータにおい
ても生じる。

そこで、本発明の目的は、サージ電圧を良好に吸収する
ことができると共に、スイッチング素子の電圧の立上り
を緩やかにしてスイッチング損失を低減させることがで
きるスイッチング電源装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、直流電圧を供給す
るための直流電源と、直流電圧を出力するための出力端
子と、一端が前記直流電源の一方の端子に接続されたス
イッチング素子と、前記スイッチング素子の他端と前記
出力端子との間に接続された平滑用リアクトルと、前記
スイッチング素子のｆｌ！！端と前記直流電源の他方の
端子又はグランド出力端子との間に接続された平滑用ダ
イオードと、前記出力端子と前記直流電源の他方の端子
又はグランド出力端子との間に接続された平滑用コンデ
ンサとを備えた降圧型のスイッチング電源装置において
、一端が前記スイッチング素子の他端に接続されたサー
ジ吸収用コンデンサと、前記スイッチング素子がオフに
転換した時にオンになる方向性を有して前記平滑用リア
クトルの出力端と前記サージ吸収用コンデンサの他端と
の間に接続されたサージ吸収用ダイオードと、前記サー
ジ吸収用コンデンサの他端と前記スイッチング素子の一
端との間に接続された逆流阻止用ダイオードと共振用リ
アクトルとの直列回路とを備えていることを特徴とする
降圧型のスイッチング電源装置に係わるものである。

また、請求項２に示すように、平滑用リアクトルをスイ
ッチング素子よりも電源側に配置し、これにエネルギ放
出用巻線を電磁結合させ、この巻線で負荷側にエネルギ
を放出するようにすることができる。

［作　用〕 請求項１及び２の発明において、平滑用リアクトルに並
列に接続されたコンデンサは、スイッチング素子がオン
になった時に共振によって逆方向に充電される。従って
、ターンオフ時のサージ電圧を迅速に吸収することがで
きる。また、ターンオフ時にスイッチング素子に印加さ
れる電圧の立上りを綬やかにすることができる。

［第１の実施例コ 次に、第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施
例に係わる降圧型スイッチングレギュレータを説明する
。但し、第１図で符号１〜２０で示すものは、第４図で
示すものと実質的に同一であるので、その説明を省略す
る。

第１図のスイッチングレギュレータは第４図の回路にサ
ージ吸収用コンデンサ２１とサージ吸収用ダイオード２
２と共振用リアクトル２３と逆流阻止用ダイオード２４
とを付加することによって構成されている。サージ吸収
用コンデンサ２１の−Ｓはスイッチング素子としてのト
ランジスタ１５の出力端即ちリアクトル１７の入力端に
接続されている。サージ吸収用ダイオード２２はリアク
トル１７の出力端とコンデンサ２１の他端との間に接続
されている。ダイオード２４と共振用リアクトル２３と
の直列回路はコンデンサ２１のａ端とトランジスタ１５
のコレクタとの間に接続されている。

第１図のスイッチングレギュレータのトランジスタ１５
のオン・オフによる出力電圧の制御動作は第４図の回路
と同一であるが、サージ電圧吸収動作は異なる。トラン
ジスタ１５のオン期間には第２図（Ｂ）に示すようにコ
ンデンサ２１は負の極性に充電されている。即ち、コン
デンサ２１の下側の端子が正、上側の端子が負になるよ
うに充電されている。この状態でトランジスタ１５がオ
フ制御されると、平滑用リアクトル１７からサージ電圧
が発生するが、リアクトル１７とダイオード２２とコン
デンサ２１とから成る閉回路に第２図（Ｃ）のｔ１〜ｔ
２に示すように電流■１が流れるめにコンデンサ２１で
サージ電圧が吸収される。この結果、トランジスタ１５
のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥも第２図（Ａ＞に示
すように比較的綬やかに立上る。ターンオフ時にトラン
ジスタ１５のコレクタ・エミッタ間電圧が緩やかに立上
ることによってスイッチング損失が小さくなることは周
知である。

次に、第２図のｔ３でトランジスタ１５がオン制御され
ると、コンデンサ２１とダイオード２４と共振用リアク
トル２３とトランジスタ１５とから成る閉回路に第２図
（Ｄ）に示すように電流■２が流れ、コンデンサ２１が
今迄とは逆の方向に充電される。これによって、次に発
生するサージ電圧を吸収することが可能になる。なお、
エネルギ放出用リアクトル２３に基づいて発生する電圧
が電源１０の電圧よりも高い場合には、リアクトル２３
のエネルギの一部が電源１０に含まれている平滑用コン
デンサに戻される。

上述のように本実施例によれば、サージ電圧の吸収及び
スイッチング損失の低減を良好に達成することができる
。

［第２の実施例］ 次に、第３図を参照して本発明の第２の実施例に係わる
スイッチングレギュレータを説明する。

但し、第３図において第１図及び第４図と実質的に同一
の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

第３図の回路では、平滑用リアクトル１７が電源１０と
トランジスタ１５との間に接続されている。そして、こ
の平滑用リアクトル１７にエネルギ放出用巻！１２５が
電磁結合されている。エネルギ放出用巻線２５は平滑用
ダイオード１８に直列に接続されている。第３図におい
て、平滑用リアクトル１７に対してコンデンサ２１とダ
イオード２２との直列回路が並列に接続されていること
、及びトランジスタ１５に対して共振用リアクトル２３
とダイオード２４とコンデンサ２１との直列回路が並列
に接続されていることは第１図と同一である。従って、
サージ吸収及びスイッチング損失低減の作用は第１図と
実質的に同一である。平滑用リアクトル１７による平滑
作用はエネルギ放出用巻線を介して行われる。即ち、ト
ランジスタ１５がオンの期間に平滑用リアクトル１７に
蓄積されたエネルギはトランジスタ１５がオフの期間に
エネルギ放出用巻線２５を介してコンデンサ１９及び負
荷２０に放出される。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　トランジスタ１５を電界効果トランジスタ等の
他のスイッチング素子に置き換えることができる。

（２）　スイッチング素子としてのトランジスタ１５の
オン・オフ制御は自励式であってもよいし、＠動式であ
ってもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、サージ電圧の吸収及びスイッチング損
失低減が可能なスイッチング電源装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、 第２図は第１図の各部の状態を原理的に示す波形図、 第３図は第２の実施例のスイッチングレギュレータを示
す回路図、 第４図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
である。 １０・・・直流電源、１３・・・出力端子、１４　・グ
ランド出力端子、１５・・・トランジスタ、１６・・・
制御回路、１７・・・平滑用リアクトル、１８・・・平
滑用ダイオード、１９・・・平滑用コンデンサ、２０・
・・負荷、２１・・・サージ吸収用コンデンサ、２３・
・・共振用リアクトル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］直流電圧を供給するための直流電源と、直流電圧
   を出力するための出力端子と、 一端が前記直流電源の一方の端子に接続されたスイッチ
   ング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記出力端子との間に接
   続された平滑用リアクトルと、 前記スイッチング素子の他端と前記直流電源の他方の端
   子又はグランド出力端子との間に接続された平滑用ダイ
   オードと、 前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグンド出
   力端子との間に接続された平滑用コンデンサと を備えた降圧型のスイッチング電源装置において、一端
   が前記スイッチング素子の他端に接続されたサージ吸収
   用コンデンサと、 前記スイッチング素子がオフに転換した時にオンになる
   方向性を有して前記平滑用リアクトルの出力端と前記サ
   ージ吸収用コンデンサの他端との間に接続されたサージ
   吸収用ダイオードと、前記サージ吸収用コンデンサの他
   端と前記スイッチング素子の一端との間に接続された逆
   流阻止用ダイオードと共振用リアクトルとの直列回路と
   を備えていることを特徴とする降圧型のスイッチング電
   源装置。 ［２］直流電圧を供給するための直流電源と、直流電圧
   を出力するための出力端子と、 一端が前記直流電源の一方の端子に接続された平滑用リ
   アクトルと、 前記平滑用リアクトルの他端と前記一対の出力端子の一
   方との間に接続されたスイッチング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記直流電源の他方の端
   子又はグランド出力端子との間に接続され且つ前記平滑
   用リアクトルに電磁結合されたエネルギ放出用巻線と、 前記エネルギ放出用巻線に直列に接続された平滑用ダイ
   オードと、 前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグランド
   出力端子との間に接続された平滑用コンデンサと を備えた降圧型のスイッチング電源装置において、一端
   が前記平滑用リアクトルの他端に接続されたサージ吸収
   用コンデンサと、 前記スイッチング素子がオフに転換した時にオンになる
   方向性を有して前記平滑用リアクトルの入力端と前記サ
   ージ吸収用コンデンサの他端との間に接続されたサージ
   吸収用ダイオードと、前記サージ吸収用コンデンサの他
   端と前記スイッチング素子の出力端との間に接続された
   逆流阻止用ダイオードと共振用リアクトルとの直列回路
   と を備えていることを特徴とする降圧型のスイッチング電
   源装置。