JPH07203673A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH07203673A
JPH07203673A JP1315394A JP1315394A JPH07203673A JP H07203673 A JPH07203673 A JP H07203673A JP 1315394 A JP1315394 A JP 1315394A JP 1315394 A JP1315394 A JP 1315394A JP H07203673 A JPH07203673 A JP H07203673A
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switching element
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switching
transformer
capacitor
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Hiroyuki Haga
浩之 芳賀
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明の目的は、主電源に接続した整流回路
の出力とチョ−クの直列回路をスイッチング素子により
オンオフし、その出力を整流平滑して負荷に電力を供給
するスイッチング電源装置の低損失化と低ノイズ化にあ
る。 【構成】 本発明は上記スイッチング素子SW1と直列
にトランスT1の一次コイルn1を挿入し、前記トランス
T1の二次コイルn2に補助スイッチング素子SW2と補
助電源の直列回路を接続して、前記補助スイッチング素
子SW2を前記主スイッチング素子SW1のタ−ンオン以
前にタ−ンオフさせることにより、前記主スイッチング
素子SW1のオフ時主スイッチング素子の寄生静電容
量、またはこれに代わる静電容量に充電されていた電荷
を放電することにより目的の達成を図ることを特徴とす
る。

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の
スイッチング損失、及びスイッチングノイズの低減等に
関するものである。
【0002】(2)
【従来の技術】スイッチング電源装置、例えば昇圧チョ
ッパは図5に示す各部から構成される。図においてPS
1は主直流電源、L1はチョ−ク、D1はダイオ−ド、C1
はコンデンサである。SW1は主スイッチング素子で、
例えばFETトランジスタが用いられる。CsはSW1の
寄生容量である。このスイッチング電源装置は、主スイ
ッチング素子SW1のスイッチングによりチョ−クL1に
エネルギ−を蓄積、放出し、その出力をダイオ−ドD
1、コンデンサC1で整流、平滑して負荷に出力するもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで一般によく知
られるように、主スイッチング素子SW1のタ−ンオン
およびタ−ンオフに際しては損失を発生する。例えば主
スイッチング素子のタ−ンオン時であるが、タ−ンオン
の直前において、寄生容量Csは図6(a)に示すよう
に、出力電圧にほぼ等しい電圧で充電されている。そし
てこの寄生容量Csの充電電荷は、図6(b)、(c)
に示すようにタ−ンオン時に主スイッチング素子SW1
を通して放電される。この時寄生容量Csに蓄積されて
いたエネルギ−は主スイッチング素子SW1で消費さ
れ、変換効率を低下させる。また主スイッチング素子S
W1のタ−ンオン直前において、図6(d)、(e)に
示すようにダイオ−ドD1には負荷電流が流れており、
この状態でSW1がタ−ンオンして、D1に逆電圧が印加
される。順電流が流れている状態で逆電圧が印加される
ため、この時D1にはリカバリ−電流が流れ、多大な損
失および雑音を発生する問題がある。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的とするところは、上記従来
技術の問題点を解決したスイッチング電源装置の提供に
ある。
【0005】(3)
【課題を解決するための本発明の手段】図1は本発明の
原理説明用の回路図であって、図5と同一符号部分は同
等部分を示す。図5により前記した従来のスイッチング
電源装置において、主スイッチSW1に直列にトランス
T1を追加し、トランスの二次側n2に補助電源の役割を
するコンデンサC2と、補助スイッチング素子SW2を接
続する。本回路は、これらの追加回路とFETトランジ
スタなどによる主スイッチング素子SW1のもつ寄生静
電容量Cs及び寄生整流素子Dsの利用により低損失化と
低ノイズ化を達成しようとするもので、寄生整流素子D
s等を持たないスイッチング素子が用いられる場合には
Ds、Csに相当する素子が接続される。また寄生整流素
子Dsのリカバリ−電流が問題となる場合は、図2に示
すように補助スイッチング素子SW2に直列に整流素子
D2を接続し、さらに補助スイッチング素子SW2と前記
整流素子D2の直列回路に並列に高速の整流素子Ds2を
接続して使用する。
【0006】
【作用】図1、図2の回路動作について、図3を参照し
て説明する。先ず図3の時刻t0において主スイッチン
グ素子SW1がタ−ンオンすかると、チョ−クL1とトラ
ンスT1の直列回路に入力電圧が印加される。このとき
補助スイッチング素子SW2はオフしているため、トラン
スT1の二次側に電流は流れない。従ってトランスT1は
その励磁インダクタンスと等価となり、図5の昇圧チョ
ッパと同じ動作となる。時刻t1において主スイッチン
グ素子SW1がタ−ンオフすると、トランスT1にはフラ
イバック電圧が発生し、ダイオ−ドDs2を通してコンデ
ンサC2を充電する。トランスT1の電圧はコンデンサC
2の電圧でクランプされ、その電流は直線的に減少す
る。またこのときチョ−クL1の電流はダイオ−ドD1を
通して負荷に供給されるが、この動作は従来の昇圧チョ
ッパの動作と同様である。トランスT1の電流がゼロに
達する時刻をt2とする。この時SW2はオフ状態なので
トランスの二次側には電流は流れない。従って、再びト
ラ (4) ンスT1はその励磁インダクタンスと等価となり、コン
デンサCs、Cs2と共振を始める。このとき共振電流は
Cs、T1、D1、C1のル−トとCs2、T1、C2のル−ト
を流れる。
【0007】補助スイッチング素子SW2がタ−ンオン
する時刻をT3とする。トランスT1にはコンデンサC2の
電圧が印加され、その電流は直線的に増加する。時刻t
4で補助スイッチング素子SW2がタ−ンオンすると、ト
ランス二次側には電流が流れなくなり、トランスT1は
その励磁インダクタンスと等価になって、Csと共振を
始める。このとき共振電流はCs、T1、D1、C1のル−
トで流れ、Csを放電する。Csの電圧がゼロに達したと
き、あるいは最小点に達したときに主スイッチング素子
SW1をタ−ンオンさせる事により、SW1はゼロ電圧ス
イッチング、あるいはソフトスイッチングとなり、その
スイッチング損失を大幅に減らす事が可能となる。ま
た、この時ダイオ−ドD1の電流は図3(f)に示すよ
うにゼロに近付いており、次に時刻t0でSW1がタ−ン
オンしたときに発生するリカバリ−ノイズを減らすこと
が可能である。なおダイオ−ド電流については、補助ス
イッチング素子のオン期間を調整する事により、ゼロ電
流スイッチングとする事も可能である。次に本発明の実
施例について説明する。
【0008】
【実施例】図4は定電圧制御機能を持たせた本発明の一
実施例の回路図であって、図においてPS1は交流電
源、D1〜D5はダイオ−ド、L1はチョ−ク、C1、C2
はコンデンサ、T1はトランスである。DVは出力電圧
検出回路であって、このうちR2、R3は出力電圧の分圧
抵抗、A4は誤差増幅器、VRは出力電圧設定用基準電圧
源であって、誤差増幅器A4の出力には基準電圧と出力
電圧との誤差電圧が送出される。PCは光カップラ、R
4は電流制限抵抗、A3はスイッチング素子の駆動信号発
生回路であって、光カップラPCにより伝送される誤差
信号を受け、主スイッチング素子及び補助スイッチング
素子の駆 (5) 動信号を送出する。A1、A2は駆動回路で、Q1、Q2を
駆動する役割を果たす。Q1は主スイッチング素子であ
るFETトランジスタであって、CSはその寄生静電容
量、DSは寄生整流素子である。Q2は補助スイッチング
素子であるFETトランジスタであって、CS2はその
寄生静電容量、DS2は寄生整流素子である。
【0009】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ばスイッチング素子のゼロ電圧スイッチング、ダイオ−
ドのゼロ電流スイッチングが達成されて、低スイッチン
グ損失、低ノイズのスイッチング電源装置を得ることが
でき、通信回路、コンピュ−タなどの分野に好適する高
効率、低ノイズの電源を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例回路図である。
【図2】本発明の一実施例回路図である。
【図3】本発明の動作波形図である。
【図4】本発明の一実施例図である。
【図5】従来回路の回路図である。
【図6】従来回路の動作波形図である。
【符号の説明】
A1 駆動回路 A2 駆動回路 (6) A3 駆動信号発生回路 A4 誤差増幅器 PS1 主電源 V1 制御回路電源 Vr1 基準電圧源 T トランス SW1 スイッチング素子 SW2 スイッチング素子 C1 コンデンサ C2 コンデンサ CS コンデンサ CS2 コンデンサ D1 ダイオ−ド D2 ダイオ−ド D3 ダイオ−ド D4 ダイオ−ド D5 ダイオ−ド DS ダイオ−ド DS2 ダイオ−ド L1 チョ−ク PC 光カップラ Q1 FETトランジスタ Q2 FETトランジスタ R1 抵抗 R2 抵抗 R3 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主電源に整流回路を接続し、整流回路の
    出力と第一のインダクタンス、第一のトランスの一次コ
    イルの直列回路を第一のスイッチング素子によりオンオ
    フし、第一のトランスの一次コイルと第一のスイッチン
    グ素子の直列回路に並列に、第一の整流素子と第一のコ
    ンデンサの直列回路を接続し、前記第一のトランスの二
    次コイルには第二のコンデンサと第二のスイッチング素
    子の直列回路を接続し、前記第一のコンデンサの両端に
    接続した負荷に電力を供給するスイッチング電源装置に
    おいて、前記第一のスイッチング素子および第二のスイ
    ッチング素子として、寄生整流素子と寄生静電容量を備
    えるか、またはこれに代わる整流素子と静電容量を接続
    した素子を使用すると共に、前記第一のスイッチング素
    子のタ−ンオン以前における第二のスイッチング素子の
    タ−ンオフ時、前記第一のスイッチング素子の寄生静電
    容量またはこれに代えて接続された静電容量の充電電荷
    を放電することを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、第二のスイッチング
    素子に直列に第二の整流素子を接続し、前記第二の整流
    素子と第二のスイッチング素子の直列回路に並列に第三
    の整流素子を接続したことを特徴とするスイッチング電
    源装置。
  3. 【請求項3】 請求項1、請求項2において、主電源に
    接続した整流回路を省略した事を特長とするスイッチン
    グ電源装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7002323B2 (en) 2003-05-07 2006-02-21 Nec Corporation Switching power supply circuit capable of reducing switching loss and control method used therein

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