JPH03215166A - 電圧共振型スイッチング電源装置 - Google Patents

電圧共振型スイッチング電源装置

Info

Publication number
JPH03215166A
JPH03215166A JP1104190A JP1104190A JPH03215166A JP H03215166 A JPH03215166 A JP H03215166A JP 1104190 A JP1104190 A JP 1104190A JP 1104190 A JP1104190 A JP 1104190A JP H03215166 A JPH03215166 A JP H03215166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
voltage
transformer
variable capacitor
power supply
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
JP1104190A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0832170B2 (ja
Inventor
Koichi Morita
浩一 森田
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.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric 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 Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP2011041A priority Critical patent/JPH0832170B2/ja
Publication of JPH03215166A publication Critical patent/JPH03215166A/ja
Publication of JPH0832170B2 publication Critical patent/JPH0832170B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

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、共振型DC−DCコンバータ等のスイッチン
グ電源装置に関する。
[従来の技術] トランスとスイッチング素子とを直列に接続し、スイッ
チング素子をオン・オフ制御することによってトランス
の2次側に交流を発生させ、これを整流することによっ
て直流出力を得るスイッチングレギュレー夕において、
トランスのインダクタンスに共振するコンデンサをトラ
ンスに接続又は結合し、共振作用によってスイッチング
素子の電圧が零になった時にスイッチング素子をオン制
御する方式は電圧共振型コンバータとして公知である。
[発明が解決しようとする課題] ところで、電圧共振型コンバータのオフ期間はトランス
のインダクタンスと共振用コンデンサの容量とに基づい
て必然的に決定され、ほぼ一定であるので、出力電圧を
制御するためにはオン時間幅を変えることが必要であっ
た。しかし、オン時間幅のみを大幅に変えると、所望の
共振状態を安定的に得ることが困難になる。また、スイ
ッチング素子のオン・オフ周期か変化する.また、共振
型コンバータの場合には従来の矩形波のコンバータより
もスイッチング素子に加わる電圧の最大振幅値が大きく
なる。
そこで、本発明の目的は、オフ期間を容易に変えること
ができる電圧共振型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コ 上記目的を達成するための本発明は、直流電源と、前記
直流電源の一端と他端との間に接続されたトランスと、
第1及び第2の主端子と制御端子とを有し、前記第1の
主端子が前記トランスを介して前記直流電源の一端に接
続され、前記第2の主端子が前記直流電源の他端に接続
されているスイッチング素子と、前記トランスに結合さ
れた出力回路と、前記トランスのインダクタンスと共振
するように前記トランスに対して接続又は結合された可
変容量コンデンサと、前記可変容量コンデンサの容量を
変えるためにバイアス電圧又は制御電圧を前記可変容量
コンデンサに与える回路と、前記スイッチング素子の前
記第1の主端子と前記第2の主端子との間の電圧かオフ
期間に零又はこの近傍になる時点を検出して前記スイッ
チング素子の前記制御端子にオン制御信号を与える制御
回路とを備えていることを特徴とするスイッチング電源
装置に係わるものである. また、請求項2に示すように、スイッチング素子のオン
時間幅を一定にすることができる。
また、請求項3に示すように、スイッチング素子のオン
・オフ周期を一定にすることができる。
E作 用] 本発明に係わる可変容量コンデンサは、トランスのイン
ダクタンスと共振回路を形成する.なお、必要に応じて
可変容量コンデンサとは別に接続された固定の共振用コ
ンデンサ又はトランス等の漂遊容量を伴なって共振回路
を作ってもよい。可変容量コンデンサの制ll電圧又は
バイアス電圧を変えると可変容量コンデンサの容量値が
変化し、共振周波数も変化する.従って、スイッチング
素子のオフ期間の制御が可能になる.可変容量コンデン
サの両端子間に加わる電圧か小さくなるに従って容量が
大きくなる形式の可変容量ダイオード等の可変容量コン
テンサが使用され、且つトランスの電圧と可変バイアス
電圧源の電圧との差の電圧が可変容量コンデンサの両端
子間に印加されるように横成されている場合には、オフ
期間に共振電圧の振幅が高くなるにつれて可変容量コン
デンサの容量が大きくなり、スイッチング素子の両端子
間に加わる電圧の最大値が抑制される。
請求項2に示すように、スイッチング素子のオン時間幅
を一定にすれば、共振条件を満足させながら広範囲に電
圧制御を行うことができる。
請求項3に示すように、スイッチング素子のオン・オフ
周期を一定にしてオフ期間を変えれば、ノイズ対策等が
容易になる. [第1の実施例コ 次に、第1図〜第4図を参照して本発明の第1の実施例
に係わる電圧共振型スイッチング電源装1を説明する。
このスイッチング電源装置の直流電源1は交流電源端子
2に接続された全波整流器3と平滑用コンデンサ4とか
ら成る。直流電源1の一端と他端(グランド端子)との
間には高周波トランス5の1次巻線6を介して絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタから成るスイッチング素子7
が!#続されている。スイッチング素子7の制御電極(
ゲート電極》は制御回路8に接続されている.トランス
5の2次巻線9は、ダイオード10、11とリアクトル
12とコンデンサ13とから成る出力整流平滑回路14
を介して直流出力端子15、16に接続されている.一
対の出力端子15、16間には負荷17が接続されてい
る.スイッチング素子7に対して逆向きの電流を流すた
めにこれに並列にダイオード18が接続されている。こ
の例では、スイッチング素子7がサブストレートをソー
スに接続したNチャンネル絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタであるので、ダイオードを内蔵している.従って
、ダイオード18を外部接続することが不要であるが、
理解を容易にするために独立に示されている。
トランス5の1次巻線6のインタクタンスと共振回路を
形成するために、1次巻線6に並列に共振用コンデンサ
19か接続されている。更に、LC共振回路におけるC
の値を変えるために、1次巻線6に並列に可変容量ダイ
オードから成る可変容量コ・ンデンサ20か接続され、
ここに逆バイアス電圧を与えるための可変バイアス電圧
源21が接続されている。この可変バイアス電圧源21
は可変容量コンデンサ20に直列に接続されているので
、可変バイアス電圧源21の電圧から1次巻線6の電圧
を差し引いた電圧値が可変容量コンデンサ20の実際の
逆バイアス電圧値となる.可変バイアス電圧源21はバ
イアス制御回路22によって制御され、種々のバイアス
値を可変容量コンデンサ20に与える.バイアス制御回
路22は出力端子15に接続されており、出力電圧を一
定にするようにバイアス電圧を制御する.この例では、
出力電圧が高くなった時にバイアス電圧か低くなるよう
に可変バイアス電圧源21をバイアス制御回路22が制
御する。
第2図は第1図のスイッチ制御回路8を原理的に示す。
スイッチ制御回路8は、スイッチング素子7のオフ期間
に共振に基づいてスイッチング素子7の両端子間に印加
される電圧が零になる時点を検出するための零点検出回
路23と、この零点検出回路23から得られる零点検出
信号に応答して一定時間幅のパルスを発生するタイマ2
4と、スイッチング素子7のゲートに接続された駆動回
路25とから成る. 次に、第1図及び第2図の回路の動作を第3図及び第4
図を参照して説明する.スイッチング素子7のオン期間
においては、電源1と1次巻線6とスイッチング素子7
とから成る閉回路に電流が流れ、2次巻線9に電圧が発
生し、この電圧が整流平滑されて負荷17に与えられる
. 第4図のt1時点でスイッチング素子7をオフにすれば
、1次巻線6のインダクタンスに蓄積されたエネルギに
基づくフライバック電圧が発生する.この時、1次巻線
6のインダクタンスLとコンデンサ19の要領C1と可
変容量コンデンサ20の容量C2に基づ<LC電圧共振
回路が形成されているで、この電圧共振回路における電
圧変化に対応してスイッチング素子7の両端子間電圧が
変化する.即ち、共振用コンデンサ19が平滑用コンデ
ンサ4を介してスイッチング素子7に並列に接続された
状態にあるので、共振用コンデンサl9の電圧変化に対
応してスイッチング素子7の電圧も変化する.スイッチ
ング素子7の両端電圧(ドレイン・ソース間電圧)を示
す第4図(A)において、実線は可変バイアス電圧源2
1の電圧が大きいなめに可変容量コンデンサ20の容量
C2が小さい時の電圧を示し、点線は可変バイアス電圧
源21の電圧が小さいために可変容量コンデンサ20の
容量C2が大きい時の電圧を示す.オフ期間においては
、共振動作によって正弦波又はこれに近い波形の電圧が
スイッチング素子7に加わる。第2図の零点検出回路2
3がスイッチング素子7の電圧が零又はこの近傍になっ
たことを第4図のt2時点で検出すると、第2図(B)
に示すトリガパルスが発生し、タイマ24がトリガされ
、一定時間幅T1のパルスを第4図(C)に示すように
発生する。そして、これか駆動回路25を介してスイッ
チング素子7にオン制御信号として印加される,t3で
オン期間が終了すると再びオフ期間になり、共振に基づ
く電圧′がスイッチング素子7に加わる. 今、出力電圧が所定値よりも高くなったとすれば、可変
バイアス電圧源21の電圧が低くなるように制御される
.この結果、オフ期間に可変容量コンデンサ20に加わ
る逆バイアス電圧値が低下し、可変容量コンデンサ20
の容量C2が大きくなる。なお、可変容量コンデンサ2
0のバイアス電圧と容量との関係は第3図に示す通りで
ある.可変容量コンデンサ20の容量C2が大きくなれ
ば、共振周波数が低下し、スイッチング素子7のオフ期
間が長くなる。この実施例ではオン期間T1が一定であ
るので、結局、デューティ比が小さくなり、出力電圧が
低下する, 共振電圧は正弦波又はこれに近似した波形であるので、
可変容量コンデンサ20の逆バイアス電圧値は、1つの
オフ期間の中で変化する.即ち、オフ期間の立上り伸域
と立下り領域においては可変バイアス電圧源21の値か
ら共振電圧を差し引いた値から成る逆バイアス電圧が大
きいので容量C2が小さく、中央領域においては逆バイ
アス電圧が小さいので容量C2が大きくなる.従って、
可変容量コンデンサ20を設けることによって共振電圧
の最大値近傍が他の部分よりも圧縮された波形となり、
スイッチング素子7に加わる電圧の最大値が従来に比べ
て低下する。
この実施例の電圧共振型スイッチング電源装置は、オン
期間が一定に保たれているので、共振条件を満足させな
がら電圧制御を広範囲に行うことができるという特長を
有する. [第2の実施例] 次に、第5図を参照して本発明の第2の実施例の電圧共
振型スイッチング電源装置を説明する6但し、第5図に
おいて、第1図と共通する部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。この実施例では、可変容量コンデ
ンサ20がトランス5の3次巻線30を介して設けられ
ている。第5図によってもLC共振回路か第1図と同様
に形成され、可変容量コンデンサ20の容量を変えるこ
とによって共振周波数が変化し、スイッチング素子7の
オフ期間が変化する。
[第3の実施例] 第6図及び第7図は第3の実施例のスイッチ制御回路8
aを示す。第3の実施例のスイッチング電源装置の主回
路の構成は第1図と同一であるので、図示が省略されて
いる。スイッチング素子7に接続された零点検出回路2
3は第2図と同一構成であり、第7図(C)に示すトリ
ガバルスを発生する.フリップ7ロップ31は第7図(
C)のトリガバルスでセットされ、クロックパルス発生
回路32から発生する第7図(A)の一定周期のクロッ
クパルスでリセットされ、t2〜t3期間のパルスを発
生する.第7図(D)のパルスは駆動回路25を介して
スイッチング素子7に加わり、これがオンになる。第7
図(B)のt1〜t2期間の共振動作は第4図と同一で
あり、スイッチング素子7に正弦波はこれに近似の電圧
が加わる。
この実施例はスイッチング素子7のオン・オフ周期か一
定であるという特長を有する. [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) 第1図で破線で示すように共振用コンデンサ1
9をスイッチング素子7に並列に接続することができる
。また、2次巻線9に共振用コンデンサ19を接続する
ことができる。要するに、1次巻線6のインダクタンス
と共振回路を形成することが可能であれば、共振用コン
デンサ19をどこに接続してもよい。
(2) 1次巻線6等の漂遊容量を共振用コンデンサ1
9の代りとし、共振用コンデンサ19を省くことができ
る.また、可変容量コンデンサ20のみで必要な共振用
の容量を得ることができる時も、コンデンサ19を省く
ことができる。
(3) 可変容量コンデンサ20を、第8図に示すよう
に、一対のt極41、42の間に制御電極43を設けた
形式の可変容量積層セラミックコンデンサとすることが
できる。この場合、制御電極43の直流電圧値を変える
と、一対のt[!41、42間の容量が変化する. 《4》 ダイオード18を除いてスイッチング素子7に
方向性を与えるように直列にダイオードを接続すること
ができる. [発明の効果] 上述のように本発明によれば、オフ期間を容易に変えて
電圧制御を行うことが可能になる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の電圧共振型スイッチン
グ電源装置を示す回路図、 第2図は第1図のスイッチ制御回路を示すブロック図、 第3図は可変容量コンデンサのバイアスと容量の関係を
示す図、 第4図は第2図の各部の状態を示す波形図、第5図は第
2の実施例の電圧共振型スイッチング電源装置を示す回
路図、 第6図は第3の実施例のスイッチ制御回路を示すブロッ
ク図、 第7図は第6図の各部の状態を示す波形図、第8図は別
の可変容量コンデンサを示す原理図である. 1・・・電源、5・・・トランス、6・・・1次巻線、
7・・・スイッチング素子、8・・・制御回路、19・
・・共振用コンデンサ、20・・・可変容量コンデンサ
、21・・・可変バイアス電圧源.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]直流電源と、 前記直流電源の一端と他端との間に接続されたトランス
    と、 第1及び第2の主端子と制御端子とを有し、前記第1の
    主端子が前記トランスを介して前記直流電源の一端に接
    続され、前記第2の主端子が前記直流電源の他端に接続
    されているスイッチング素子と、 前記トランスに結合された出力回路と、 前記トランスのインダクタンスと共振するように前記ト
    ランスに対して接続又は結合されな可変容量コンデンサ
    と、 前記可変容量コンデンサの容量を変えるためにバイアス
    電圧又は制御電圧を前記可変容量コンデンサに与える回
    路と、 前記スイッチング素子の前記第1の主端子と前記第2の
    主端子との間の電圧がオフ期間に零又はこの近傍になる
    時点で前記スイッチング素子の前記制御端子にオン制御
    信号を与える制御回路とを備えていることを特徴とする
    スイッチング電源装置。 [2]前記制御回路は、前記スイッチング素子のオン期
    間を一定に保つように前記スイッチング素子を制御する
    回路であることを特徴とする請求項1記載の電圧共振型
    スイッチング電源装置。 [3]前記制御回路は、前記スイッチング素子のオン・
    オフ周期を一定に保つように前記スイッチング素子を制
    御する回路であることを特徴とする請求項1記載の電圧
    共振型スイッチング電源装置。
JP2011041A 1990-01-19 1990-01-19 電圧共振型スイッチング電源装置 Expired - Lifetime JPH0832170B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011041A JPH0832170B2 (ja) 1990-01-19 1990-01-19 電圧共振型スイッチング電源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011041A JPH0832170B2 (ja) 1990-01-19 1990-01-19 電圧共振型スイッチング電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03215166A true JPH03215166A (ja) 1991-09-20
JPH0832170B2 JPH0832170B2 (ja) 1996-03-27

Family

ID=11766969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011041A Expired - Lifetime JPH0832170B2 (ja) 1990-01-19 1990-01-19 電圧共振型スイッチング電源装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0832170B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2779401A2 (en) 2013-03-15 2014-09-17 Hitachi, Ltd. DC Power Supply
US10069427B2 (en) 2016-04-06 2018-09-04 Fuji Electric Co., Ltd. Switching power supply apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944177A (ja) * 1982-09-06 1984-03-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高圧安定化装置
JPS63228967A (ja) * 1987-03-18 1988-09-22 Nippon Chemicon Corp 共振型スイツチング電源

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944177A (ja) * 1982-09-06 1984-03-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高圧安定化装置
JPS63228967A (ja) * 1987-03-18 1988-09-22 Nippon Chemicon Corp 共振型スイツチング電源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2779401A2 (en) 2013-03-15 2014-09-17 Hitachi, Ltd. DC Power Supply
US10069427B2 (en) 2016-04-06 2018-09-04 Fuji Electric Co., Ltd. Switching power supply apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0832170B2 (ja) 1996-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4785387A (en) Resonant converters with secondary-side resonance
US20140334193A1 (en) Self-oscillating loop based piezoelectric power converter
US5383106A (en) Regenerative control type switching power source device
KR101248080B1 (ko) 여러 개의 차단된 조절 출력을 갖는 직류 전압 컨버터
KR100430965B1 (ko) 다출력 dc-dc 컨버터 및 이를 이용한 전자 장치
JP4352444B2 (ja) 共振コンバータ
US20040130914A1 (en) Switching power transmission device
JPH0691750B2 (ja) インバータ装置
JPH0332299B2 (ja)
JPH03215166A (ja) 電圧共振型スイッチング電源装置
US20060061338A1 (en) Power supply with capacitive mains isolation
JP2561201B2 (ja) 共振型dc−dcコンバータ
JP4430188B2 (ja) 共振型電源装置
JPH04334975A (ja) 電磁誘導式非接触電力伝送装置
JP2604302Y2 (ja) 共振形dc−dcコンバータ
JP2561871B2 (ja) スイッチングレギュレータ
JPS6130961A (ja) スイツチング制御型電源回路
JP2583457B2 (ja) スイッチング電源装置
JPH03207263A (ja) スイッチング電源装置
JPH03222671A (ja) スイッチング電源装置
JPH0828969B2 (ja) 複合共振形コンバータ
JPH04165956A (ja) 共振形コンバータ
JP2001008453A (ja) スイッチング電源装置
JPH01114366A (ja) Dc−dcコンバータ
JP3256423B2 (ja) 電源装置