JPH10215570A - 共振形電源スイッチ装置 - Google Patents

共振形電源スイッチ装置

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JPH10215570A
JPH10215570A JP9345593A JP34559397A JPH10215570A JP H10215570 A JPH10215570 A JP H10215570A JP 9345593 A JP9345593 A JP 9345593A JP 34559397 A JP34559397 A JP 34559397A JP H10215570 A JPH10215570 A JP H10215570A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】補助スイッチへ供給される電源制御信号を設定
時間先行させることにより休止時間をもたせた部分共振
形電源スイッチ装置を提供する。 【解決手段】ＰＷＭ制御部１２による電源制御パルスに
従いスイッチング電源を発生する主スイッチＱ１及び補
助スイッチＱ２を備える共振形電源スイッチ装置におい
て、電源制御パルスよりも設定時間先立つ信号を発生す
る進延器１４を備え、主スイッチＱ１は電源制御パルス
により制御するとともに補助スイッチＱ２は進延器１４
による信号に基づき制御して、これらスイッチＱ１，Ｑ
２が重複オンしないように休止時間をもたせ、該休止時
間の間に共振するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電源スイッチ装置に
関し、特に共振形電源スイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＰＡＢＸやＰＢＸシステムの動
作電源を供給する装置にはスイッチングモード電源供給
装置(Switching Mode Power Supply :ＳＭＰＳ)が用い
られている。このＳＭＰＳはＤＣ−ＤＣ変換器であっ
て、スイッチ素子及び該スイッチ素子のスイッチングを
制御するスイッチング制御部を備える。すなわちＳＭＰ
Ｓは、スイッチング制御部がスイッチ素子の断続周期
（１周期内のオン／オフ時間）を変化させることによ
り、負荷へ供給する平均電流を調整する直流電源装置で
ある。このようなＳＭＰＳはスイッチング周波数を速く
し得ず、電源供給装置のコンパクト設計に限界があっ
た。つまり、ＳＭＰＳではスイッチング周波数の限界の
ため高効率の電源供給装置を実現できなかったので、所
望のレベルの供給電源を発生するためには電源供給装置
が大きくならざるを得ないという問題があった。
【０００３】そこで、スイッチング周波数を高周波数と
し得る共振形電源スイッチ装置(resonant converter)が
提起されている。この共振形電源スイッチ装置では、電
源供給装置全体に部分共振方式を採用し、この部分共振
回路を正常動作させるために２つのスイッチング素子を
時間差駆動する必要がある。図１に、部分共振形電源ス
イッチ装置の構成を示してある。
【０００４】まず起動回路(start up)１１が、初期駆動
時に電源制御部であるＰＷＭ制御部(Pulse Width Modul
ation controller)１２のトリガ(trigger)信号を発生す
る。そのトリガ信号によってＰＷＭ制御部１２が電源発
生のためのＰＷＭ信号を発生し、起動後は、フォトカプ
ラ(photo coupler)のフォトトランジスタＰＴのスイッ
チングに従いＰＷＭ信号を発生する。このようなＰＷＭ
制御部１２には日本の富士社による“ＦＡ５３１０”を
用いることができる。発生されたＰＷＭ信号はスイッチ
ング電源発生の電源制御パルスとなり、遅延器(time de
lay)１３で遅延される。
【０００５】トランジスタＱ１は主スイッチであって１
次側の主トランスＮＲと接地端との間に設けられ、遅延
器１３の出力をゲート電極に受けて制御される。したが
ってトランジスタＱ１は、遅延したＰＷＭ信号によりス
イッチングされてスイッチング電源を発生する。このト
ランジスタＱ１と並列にして主トランスＮＲと接地端と
の間に、キャパシタＣ１が設けられる。主トランスＮＲ
は入力端ＩＮＰＵＴにつながれ、ダイオードＤ１からキ
ャパシタＣ２を通じて接地される。そのダイオードＤ１
のカソード電極は補助トランスＮＣ１の接地側へ接続さ
れている。
【０００６】トランジスタＱ３は、直列接続された補助
トランスＮＣ２、抵抗Ｒ２、キャパシタＣ３と入力端Ｉ
ＮＰＵＴとの間に設けられ、ＰＷＭ制御部１２の出力を
ゲート電極に受けて制御される。そして、補助スイッチ
のトランジスタＱ２は補助トランスＮＣ１と入力端ＩＮ
ＰＵＴとの間に設けられ、トランジスタＱ３の出力をゲ
ート電極に受けて制御される。このトランジスタＱ２
は、トランジスタＱ３の出力に従いスイッチングされて
補助電源を発生する。
【０００７】トランジスタＱ１、キャパシタＣ１及び主
トランスＮＲと、トランジスタＱ２、キャパシタＣ２及
び補助トランスＮＣ１とが、電源スイッチ装置の部分共
振回路となる。
【０００８】２次側トランスに設けられるダイオードＤ
２，Ｄ３、コイルＬ１、キャパシタＣ４は、２次側トラ
ンスに誘起されるスイッチング電源を整流及び平滑す
る。抵抗Ｒ３〜Ｒ５及びダイオード(programmable refe
rence diode)Ｄ４により、前記出力される電源と基準電
圧とが比較され、フォトカプラのレーザーダイオードＬ
ＤがダイオードＤ４に従いスイッチングパルスを発生す
る。
【０００９】図１の構成をもつ電源スイッチ装置の動作
を図２を参照して説明する。
【００１０】ＰＷＭ制御部１２から図２Ａに示すＰＷＭ
信号が発生されると、そのＰＷＭ信号は、図２Ｃのよう
にトランジスタＱ３のゲート電極に印加されるとともに
遅延器１３で遅延され、図２Ｂのように設定時間ＤＴほ
ど遅延してトランジスタＱ１のゲート電極に印加され
る。すると、トランジスタＱ２は、トランジスタＱ３の
スイッチングによって図２Ｄのようなスイッチング信号
を発生する。したがって、最終的に第１主及び補助トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２の出力は図２Ｅのような状態とな
る。
【００１１】このように図１の電源スイッチ装置ではＰ
ＷＭ制御部１２の出力が全体の電源発生機能を動作さ
せ、共振動作のために、トランジスタＱ２がオフされた
後に一定の休止時間をもつように遅延器１３を利用して
トランジスタＱ１へ印加されるＰＷＭ信号を遅延させ
る。すなわち、部分共振動作を行うために主スイッチの
トランジスタＱ１とクランプ用補助スイッチのトランジ
スタＱ２とを備えているが、これら２つのトランジスタ
Ｑ１，Ｑ２を駆動するときには２つが同時にターンオン
することのないよう休止時間(dead time)を必要とす
る。そこで、従来の共振形電源スイッチ装置は、主スイ
ッチのトランジスタＱ１を駆動するときに遅延をおくと
いう方式を採用している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のような共振形電
源スイッチ装置で、主スイッチ及び補助スイッチとして
用いられるトランジスタはＦＥＴ(Field Effect Transi
stor)であり、これらスイッチを駆動するには大電力駆
動回路が必要である。その大電力駆動を満足しながら必
要なだけゲート波形を遅延させることは非常に難しい。
したがって、従来の手法で休止時間を設定する場合、ス
イッチング動作のために高速でＰＷＭ信号を発生しよう
とすると、回路構成が複雑とならざるを得ず、電源スイ
ッチ装置の実用化において問題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような課題に着目し
て本発明では、電源制御部による電源制御パルスに従い
スイッチング電源を発生する主スイッチ及び補助スイッ
チを備える共振形電源スイッチ装置において、電源制御
パルスよりも設定時間先立つ信号を発生する進延器を備
え、主スイッチは電源制御パルスにより制御するととも
に補助スイッチは前記進延器による信号に基づき制御し
て、これら主スイッチ及び補助スイッチが重複オンしな
いように休止時間をもたせ、該休止時間の間に共振する
ようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図３に、本例の共振形電源スイッ
チ装置の構成を示してある。
【００１５】起動回路１１が初期駆動時にＰＷＭ制御部
１２のトリガ信号を発生し、そのトリガ信号に従いＰＷ
Ｍ制御部１２が電源発生のためのＰＷＭ信号を発生す
る。そして起動後は、フォトトランジスタＰＴのスイッ
チングによりＰＷＭ信号を発生する。ＰＷＭ信号はスイ
ッチング電源を発生するための電源制御パルスで、装置
内の各スイッチへ供給される。
【００１６】トランジスタＱ１は主スイッチであって、
１次側の主トランスＮＲと接地端との間に設けられ、Ｐ
ＷＭ制御部１２の出力をゲート電極に受けて制御され
る。このトランジスタＱ１と並列にして主トランスＮＲ
と接地端との間にキャパシタＣ１が接続される。主トラ
ンスＮＲは入力端ＩＮＰＵＴに接続され、ダイオードＤ
１からキャパシタＣ２を通じて接地される。そのダイオ
ードＤ１のカソード電極は、補助トランスＮＣ１へ接続
される。
【００１７】進延器(time hasten circuit)１４は、Ｐ
ＷＭ制御部１４から出力されるＰＷＭ信号を一定時間進
延させて出力する。すなわち進延器１４は、ＰＷＭ信号
を設定時間先立つように制御して出力させる機能をも
つ。この進延器１４の出力が、直列接続された補助トラ
ンスＮＣ２、抵抗Ｒ２、キャパシタＣ３と入力端ＩＮＰ
ＵＴとの間にあるトランジスタＱ３のゲート電極へ提供
される。
【００１８】補助スイッチのトランジスタＱ２は、補助
トランスＮＣ１と入力端ＩＮＰＵＴとの間に設けられ、
トランジスタＱ３の出力をゲート電極に受けて制御され
る。このトランジスタＱ２は、トランジスタＱ３の出力
に従いスイッチングされて補助電源を発生する。
【００１９】以上のうち、トランジスタＱ１、キャパシ
タＣ１及び主トランスＮＲと、トランジスタＱ２、キャ
パシタＣ２及び補助トランスＮＣ１とが、電源スイッチ
装置の部分共振回路となる。
【００２０】２次側トランスに設けられるダイオードＤ
２，Ｄ３、コイルＬ１、キャパシタＣ４は、２次側トラ
ンスに誘起されるスイッチング電源を整流及び平滑する
機能をもつ。そして、抵抗Ｒ３，Ｒ５及びダイオードＤ
４により、出力される電源と基準電圧とが比較され、レ
ーザーダイオードＬＤからスイッチングパルスが発生さ
れる。
【００２１】本例の共振形電源スイッチ装置では、大電
流の駆動信号を実現するＰＷＭ信号をそのままトランジ
スタＱ１に供給し、一方、トランジスタＱ２には、ＰＷ
Ｍ信号に一定時間先立たせた駆動信号を供給する構成を
有する。これによって、主スイッチのトランジスタＱ１
のゲート信号に対して速い信号を補助スイッチのトラン
ジスタＱ２に供給するようにしている。
【００２２】この共振形電源スイッチの動作を図４を参
照して説明する。
【００２３】ＰＷＭ制御部１２は、図４Ａのようにスイ
ッチング電源のためのＰＷＭ信号を発生する。このＰＷ
Ｍ信号を入力する進延器１４は、図４ＢのようなＰＷＭ
信号に一定時間先立つ信号を発生する。そのＰＷＭ信号
に一定時間先立つ信号によりトランジスタＱ３はスイッ
チングされて図４Ｃのような出力を発生し、これに従い
補助スイッチのトランジスタＱ２は、図４Ｄのような信
号を発生する。したがって、最終的に主及び補助トラン
ジスタＱ１，Ｑ２がオン／オフされる周期は図４Ｅのよ
うになる。
【００２４】以上のように、基本のＰＷＭ信号をトラン
ジスタＱ１にそのまま供給し、これより一定時間先立つ
進延信号(time hasten signal)を発生してトランジスタ
Ｑ３に印加し、変換された駆動信号をトランジスタＱ２
に供給する構成とするだけで、主スイッチのトランジス
タＱ１と補助スイッチのトランジスタＱ２は共振動作に
必要な休止時間を十分に取りながら高速スイッチングさ
れる。
【００２５】
【発明の効果】本発明による共振形電源スイッチ装置
は、時間遅延に代えて時間進延方式を採用することによ
り、大電流駆動回路の遅延回路を除去することができ、
高速の共振形電源スイッチ装置を容易に実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の共振形電源スイッチ装置の構成を示す回
路図。
【図２】図１の各部の動作特性を示す波形図。
【図３】本発明による共振形電源スイッチ装置の構成を
示す回路図。
【図４】図３の各部の動作特性を示す波形図。
【符号の説明】
１１ 起動回路 １２ ＰＷＭ制御部 １４ 進延器 Ｑ１ 主スイッチ Ｑ２ 補助スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源制御部による電源制御パルスに従い
    スイッチング電源を発生する主スイッチ及び補助スイッ
    チを備える共振形電源スイッチ装置において、 電源制御パルスよりも設定時間先立つ信号を発生する進
    延器を備え、主スイッチは電源制御パルスにより制御す
    るとともに補助スイッチは前記進延器による信号に基づ
    き制御して、これら主スイッチ及び補助スイッチが重複
    オンしないように休止時間をもたせ、該休止時間の間に
    共振するようにしたことを特徴とする共振形電源スイッ
    チ装置。
JP9345593A 1996-12-14 1997-12-15 共振形電源スイッチ装置 Pending JPH10215570A (ja)

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KR1996P65951 1996-12-14

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