JPH03218258A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JPH03218258A
JPH03218258A JP1313390A JP1313390A JPH03218258A JP H03218258 A JPH03218258 A JP H03218258A JP 1313390 A JP1313390 A JP 1313390A JP 1313390 A JP1313390 A JP 1313390A JP H03218258 A JPH03218258 A JP H03218258A
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JP
Japan
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switching element
voltage
power supply
switching
transformer
Prior art date
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Pending
Application number
JP1313390A
Other languages
Japanese (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
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce loss at the time of turn OFF by connecting a variable capacitance capacitor in parallel with a switching element in a switching power supply having the switching element connected between one and the other ends of a DC power supply through a transformer or a reactor. CONSTITUTION:During ON interval of a switching element 4, source voltage is applied on the primary winding 3 and a corresponding voltage is induced in the secondary winding 5. When the switching element 4 is turned OFF, collector current of the switching element 4 starts to decrease and a current flows as the energy stored in the primary winding 3 of the transformer 2 is discharged. At this time, a flyback voltage is produced but since a variable capacitance capacitor 13 is connected in parallel with the switching element 4, the flyback voltage is absorbed and the voltage across the switching element 4 rises slowly.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、直流電源とスイッチング素子との間にインタ
クタンス又はトランスを含むスイッチング電源装置に関
ずる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching power supply device that includes an inductance or a transformer between a DC power supply and a switching element.

[従来の技術コ 従来の代表的なスイッチングレギュレー夕は、直流電源
とスイッチング素子との間にトランスを接続し、トラン
スの2次側に出力整流平滑回路を設け、スイッチング素
子をオン・オフ制御ずることによってDC−DC変換す
るように構成されている。
[Conventional technology] A typical conventional switching regulator connects a transformer between a DC power supply and a switching element, provides an output rectifying and smoothing circuit on the secondary side of the transformer, and controls the switching element on and off. It is configured to perform DC-DC conversion.

[発明が解決しようとずる課題] ところで、スイッチング素子のロスの低減が望まれてい
る。スイッチング素子のスイッチング速度か速ければロ
スが少なく、遅ければロスが多くなる。一方、スイッチ
ング素子のターンオフ時のロスを低減させるために、ス
イッチング素子に並列にコンデンサを接続することは既
に公知である。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, it is desired to reduce loss in switching elements. The faster the switching speed of the switching element, the less loss there will be, and the slower the switching speed, the more loss will occur. On the other hand, it is already known to connect a capacitor in parallel to a switching element in order to reduce the loss when the switching element is turned off.

このコンデンサはターンオフにトランスに発生ずるフラ
イバック電圧を吸収し、スイッチング素子を過大な電圧
から防ぐと共に、電圧の立上がりを遅延させてロスを低
減させる。今、スイッチング素子のスイッチング速度か
同一であるとすれば、並列コンデンサの容量が大きい程
、電圧の遅れ作用が大きくなり、ロスか少なくなる。し
かし、並列コンデンサの容量を大きくずると、トランス
のリセット電圧を十分に得ることが困雑になる。また、
ターンオン時のロスが増大ずることもある。
This capacitor absorbs the flyback voltage generated in the transformer at turn-off, protects the switching element from excessive voltage, and delays the rise of the voltage to reduce loss. Now, assuming that the switching speed of the switching elements is the same, the larger the capacitance of the parallel capacitor, the greater the voltage delay effect and the smaller the loss. However, if the capacitances of the parallel capacitors are greatly shifted, it becomes difficult to obtain a sufficient reset voltage for the transformer. Also,
The loss at turn-on may increase.

そこで、本発明の目的は、ターンオフ時のロスを低減す
ることができると共に、トランス又はリアクトルのリセ
ットを確実に行うことが可能なスイッチング電源装置を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can reduce the loss during turn-off and that can reliably reset a transformer or a reactor.

[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、直流電源の一端と
他端との間にトランス又はリアク1〜ルを介して接続さ
れたスイッチング素子を有ずるスイッチング電源装置に
おいて、前記スイッチング素子に並列に可変容量コンデ
ンサが接続されているスイッチング電源装置に係わるも
のである。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention provides a switching power supply having a switching element connected between one end and the other end of a DC power supply via a transformer or a reactor. The present invention relates to a switching power supply device in which a variable capacitor is connected in parallel to the switching element.

[作用] 本発明において、スイッチング素子をオフにすれば、ト
ランス又はリアク1ヘルにフライバック電圧が発生ずる
。サージ吸収および遅延(ロス低減)回路を設りること
によってターンオフ時に高い電圧がスイッチング素子に
印加されることが防止され、且つ電圧の立上がりが遅延
ずる。このような回路が可変容量コンデンサを有して横
成されていると、ターンオフ時の直後には可変容量コン
デンサに高い電圧が印加されないので、可変容量コンデ
ンサの容量が大きな値を示し、電圧の立上がりの遅れが
大きくなり、ロスが少なくなる。その後、可変容量コン
デンサの電圧が高くなると、容量か小さくなり、トラン
ス又はリアクトルが要求ずるりセット電圧を得ることが
可能になる。
[Operation] In the present invention, when the switching element is turned off, a flyback voltage is generated in the transformer or the reactor. By providing a surge absorption and delay (loss reduction) circuit, a high voltage is prevented from being applied to the switching element during turn-off, and the rise of the voltage is delayed. When such a circuit is constructed with a variable capacitor, a high voltage is not applied to the variable capacitor immediately after turn-off, so the capacitance of the variable capacitor exhibits a large value and the voltage rises. The delay becomes larger and the loss becomes smaller. Thereafter, as the voltage of the variable capacitor increases, the capacitance decreases, allowing the transformer or reactor to obtain the required set voltage.

[実施例] 次に、第1図および第2図を参照して本発明の実施例に
係わるスイッチングレギュレー夕を説明する。直流電源
1の一端と他端との間には、トランス2の1次巻線3を
介してトランジスタから成るスイッチング素子4が接続
されている。トランス2の2次巻線5にはタイオード6
、7とリアクトル8とコンデンサ9とから成る出力整流
平滑回路10を介して負荷11が接続されている。12
は一定電圧を一定にするようにスイッチング索子4をオ
ン・オフ制御する制御回路である。スイッチング索子4
に並列に接続された可変容量コンデンサ13はターンオ
フ時に1次巻線3に発生するフライバック電圧を吸収し
、且つスイッチング素子4の電圧の立上がりに遅れを与
えるものである。
[Embodiment] Next, a switching regulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. A switching element 4 made of a transistor is connected between one end and the other end of the DC power supply 1 via a primary winding 3 of a transformer 2. A diode 6 is connected to the secondary winding 5 of the transformer 2.
, 7, a reactor 8, and a capacitor 9. A load 11 is connected through an output rectifying and smoothing circuit 10. 12
is a control circuit that controls on/off of the switching cable 4 so as to maintain a constant voltage. Switching cable 4
The variable capacitor 13 connected in parallel with the primary winding 3 absorbs the flyback voltage generated in the primary winding 3 at turn-off, and also delays the rise of the voltage of the switching element 4.

第1図のスイッチングレギュレー夕において、スイッチ
ング素子4のオン期間には電源電圧か1次巻線3に印加
され、これに対応した電圧が2次巻線5に得られる。ス
イッチング素子4がオフに転換する時には、第2図に示
すようにスイッチング素子4の電流Icがt1で減少を
開始し、トランス2の1次巻線3の蓄積エネルギの放出
に基づく電流か流れる。この時、フライバック電圧が発
生するが、スイッチング素子4に並列に可変容量コンデ
ンサ13とが接続されているので、ここで電圧が吸収さ
れ、スイッチング素子4の両端子間電圧VCは緩やかに
立上がる。もし、可変容量コンデンサ14の代わりに普
通のコンデンサが接続されている時には、第2図で点線
で示すように電圧VCか立上るが、可変容量コンデンサ
ー4が接続されている時には、実線で示すように立上る
In the switching regulator shown in FIG. 1, a power supply voltage is applied to the primary winding 3 during the ON period of the switching element 4, and a corresponding voltage is obtained at the secondary winding 5. When the switching element 4 is turned off, the current Ic of the switching element 4 starts to decrease at t1 as shown in FIG. 2, and a current based on the release of the stored energy in the primary winding 3 of the transformer 2 flows. At this time, a flyback voltage is generated, but since the variable capacitor 13 is connected in parallel to the switching element 4, the voltage is absorbed here, and the voltage VC between both terminals of the switching element 4 gradually rises. . If an ordinary capacitor is connected instead of the variable capacitor 14, the voltage VC will rise as shown by the dotted line in Figure 2, but if the variable capacitor 4 is connected, the voltage VC will rise as shown by the solid line. stand up.

可変容量コンデンサ13は可変容量ダイオードがら成り
、逆バイアス電圧が高くなるにつれて容量か小さくなる
特性を有する。従って、t1〜t2期間のようにコンデ
ンサ13の働きでスイッチン5 ク素子4の電圧が比較的に低い期間には、可変容量コン
デンサ13は大きな容量を有し、更にスイッチング素子
4の電圧Vcを下げる効果が顕著に生じる。しかる後、
スイッチング素子4の電圧■Cが高くなると、可変容量
コンデンサー4の容量が小さくなり、普通のコンデンサ
のみの場合とさほど差かなくなる。従って、スイッチン
グ素子4の電圧Vcの最大値は点線と実線でさほど差が
生しない。
The variable capacitor 13 is composed of a variable capacitance diode, and has a characteristic that the capacitance decreases as the reverse bias voltage increases. Therefore, during a period such as the period t1 to t2, when the voltage of the switching element 4 is relatively low due to the function of the capacitor 13, the variable capacitor 13 has a large capacity, and furthermore, the voltage Vc of the switching element 4 is A noticeable lowering effect occurs. After that,
When the voltage ■C of the switching element 4 increases, the capacitance of the variable capacitor 4 decreases, and becomes almost the same as when only a normal capacitor is used. Therefore, the maximum value of the voltage Vc of the switching element 4 does not differ much between the dotted line and the solid line.

スイッチング素子4のターンオフ期間(1.〜t2)に
おけるロスを減少させるためにはこの期間でのスイッチ
ング素子4の電圧VCを小さくずることが重要である。
In order to reduce the loss during the turn-off period (1. to t2) of the switching element 4, it is important to reduce the voltage VC of the switching element 4 during this period.

第2図の電圧Vcの点線と実線との比較から明らかなよ
うに可変容量コンデンサ13を接続することにより、タ
ーンオフ期間の電圧Vcが小さくなり、ロスも小さくな
る。一方、t2以後においてスイッチング素子4の電圧
が上ると、可変容量コンデンサ13の容量が小さくなる
ので、電圧抑制効果が小さくなり、電圧VCが比較的高
くなる。この結果、トランス2に十6 分なリセッ1〜電圧をIjえることが可能になる。
As is clear from the comparison between the dotted line and the solid line of the voltage Vc in FIG. 2, by connecting the variable capacitor 13, the voltage Vc during the turn-off period becomes smaller and the loss becomes smaller. On the other hand, when the voltage of the switching element 4 increases after t2, the capacitance of the variable capacitor 13 decreases, so the voltage suppression effect decreases and the voltage VC becomes relatively high. As a result, it becomes possible to apply a sufficient reset voltage Ij to the transformer 2.

[変形例] 本発明は上述め実施例に限定されるものてなく、例えば
、次の変形が可能なものである。
[Modifications] The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and, for example, the following modifications are possible.

(1) 第3図に示すように、可変容量コンデンサ13
に直列に抵抗Rを接続し、CRアブソバ回路としてもよ
い。
(1) As shown in Figure 3, the variable capacitor 13
A resistor R may be connected in series to form a CR absorber circuit.

(2) 第4図に示すように可変容量コンテンサ13に
jlfi列に普通のコンデンサ21を接続することがで
きる。
(2) As shown in FIG. 4, an ordinary capacitor 21 can be connected to the variable capacitor 13 in the jlfi column.

(3) 第4図に示すように、整流ダイオード6に並列
にuJ変容景コンデンサ22を接続してタイオ−ド6の
オフ時のリカバリで発生するノイズを吸収してもよい。
(3) As shown in FIG. 4, a uJ transformation capacitor 22 may be connected in parallel to the rectifier diode 6 to absorb noise generated during recovery when the diode 6 is turned off.

ダイオード6のオフ時には両端電圧が零であるのて可変
容反コンテンサの容量か大きくなり、大きなノイズ低減
効果が得られる。
When the diode 6 is off, the voltage across it is zero, so the capacitance of the variable capacitor becomes large, resulting in a large noise reduction effect.

その後は容量が小さくなるので、他の回路への影響が少
なくなる。なお、可変容量コンデンサ22に直列に抵抗
を接続してCR回路としてもよい。
After that, the capacitance becomes smaller, so the influence on other circuits is reduced. Note that a resistor may be connected in series to the variable capacitor 22 to form a CR circuit.

(4) 可変容量コンデンサ13、22を可変容量ダイ
オード以外の例えは第5図に示すように、一対の電極3
1、32と制御電極33とを有する可変容量積層セラミ
ックコンデンサ(チタン酸バリウム系セラミックコンデ
ンサ)等を使用することができる。
(4) An example of variable capacitors 13 and 22 other than variable capacitor diodes is a pair of electrodes 3 as shown in FIG.
A variable capacitance multilayer ceramic capacitor (barium titanate ceramic capacitor) having a control electrode 33 and a control electrode 33 can be used.

(5) 1次巻線3に並列にスナ八回路を接続してもよ
い。
(5) A snap circuit may be connected in parallel to the primary winding 3.

(6) スイッチング素子と電源との間にリアクトルを
接続する昇圧型スイッヂンクレギュレータにも本発明を
適用することができる。
(6) The present invention can also be applied to a step-up switch regulator in which a reactor is connected between a switching element and a power source.

[発明の効果] 上述のように、本発明によれば、スイッチング素子のタ
ーンオフ時のロスを低減させることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the loss when the switching element is turned off.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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
ー夕を示す回路図、 第2図は第1図のスイッチング素子の電流と電圧を示す
波型図、 第3図及び第4図は変形例のスイッチングレギュレータ
を示す回路図、 第5図は町変容量積層セラミックコンデンサを示ず原理
図である 1・・・電源、2・・・トランス、3・・・1次巻線、
4・・・スイッチング素子、5・・・2次巻線、13・
・・可変容量コンデンサ。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a switching regulator according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing the current and voltage of the switching element in Fig. 1, and Figs. 3 and 4 are diagrams of modified examples. A circuit diagram showing a switching regulator. Figure 5 is a principle diagram without showing a town capacitive multilayer ceramic capacitor. 1...power supply, 2...transformer, 3...primary winding,
4... Switching element, 5... Secondary winding, 13.
...Variable capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] [1]直流電源の一端と他端との間にトランス又はリア
クトルを介して接続されたスイッチング素子を有するス
イッチング電源装置において、前記スイッチング素子に
並列に可変容量コンデンサが接続されていることを特徴
とするスイッチング電源装置。
[1] A switching power supply device having a switching element connected between one end and the other end of a DC power source via a transformer or reactor, characterized in that a variable capacitor is connected in parallel to the switching element. switching power supply.
JP1313390A 1990-01-22 1990-01-22 Switching power supply Pending JPH03218258A (en)

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US5896284A (en) * 1995-08-11 1999-04-20 Nippon Steel Corporation Switching power supply apparatus with a return circuit that provides a return energy to a load
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