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JP2001128451A - Switching power circuit - Google Patents

Switching power circuit

Info

Publication number
JP2001128451A
JP2001128451A JP30966299A JP30966299A JP2001128451A JP 2001128451 A JP2001128451 A JP 2001128451A JP 30966299 A JP30966299 A JP 30966299A JP 30966299 A JP30966299 A JP 30966299A JP 2001128451 A JP2001128451 A JP 2001128451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
power supply
resonance
switching
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.)
Withdrawn
Application number
JP30966299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yasumura
昌之 安村
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP30966299A priority Critical patent/JP2001128451A/en
Priority to TW089122123A priority patent/TW507414B/en
Priority to EP00309431A priority patent/EP1096654A1/en
Priority to US09/698,398 priority patent/US6262897B1/en
Priority to KR1020000063797A priority patent/KR20010040221A/en
Priority to CN00137011A priority patent/CN1125529C/en
Publication of JP2001128451A publication Critical patent/JP2001128451A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02B70/1433

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate abnormal operation of a switching element under intermediate load conditions. SOLUTION: A secondary resonance circuit is formed by combining a secondary parallel resonance circuit with a secondary series resonance circuit with respect to a secondary winding N2 of an insulated converter transformer PIT as a secondary resonance circuit. As a result, the contact-voltage control of secondary DC output voltage is a combined control controlling both switching frequency and the conducting angle of switching current passing through a switching element Q1, thereby restraining increase in period, during which the switching element Q1 is turned off.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に電
源として備えられるスイッチング電源回路に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply circuit provided as a power supply for various electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング電源回路として、例えばフ
ライバックコンバータやフォワードコンバータなどの形
式のスイッチングコンバータを採用したものが広く知ら
れている。これらのスイッチングコンバータはスイッチ
ング動作波形が矩形波状であることから、スイッチング
ノイズの抑制には限界がある。また、その動作特性上、
電力変換効率の向上にも限界があることがわかってい
る。そこで、先に本出願人により、各種共振形コンバー
タによるスイッチング電源回路が各種提案されている。
共振形コンバータは容易に高電力変換効率が得られると
共に、スイッチング動作波形が正弦波状となることで低
ノイズが実現される。また、比較的少数の部品点数によ
り構成することができるというメリットも有している。
2. Description of the Related Art As a switching power supply circuit, a circuit employing a switching converter of a type such as a flyback converter or a forward converter is widely known. Since these switching converters have a rectangular switching operation waveform, there is a limit in suppressing switching noise. Also, due to its operating characteristics,
It has been found that there is a limit in improving the power conversion efficiency. Therefore, the present applicant has previously proposed various switching power supply circuits using various resonance type converters.
The resonance type converter can easily obtain high power conversion efficiency and realize low noise because the switching operation waveform is sinusoidal. It also has the advantage that it can be configured with a relatively small number of parts.

【0003】図6の回路図は、先に本出願人が提案した
発明に基づいて構成することのできる、先行技術として
のスイッチング電源回路の一例を示している。この電源
回路は、1石のスイッチング素子Q1 を備えて、いわゆ
るシングルエンド方式で自励式によりスイッチング動作
を行う電圧共振形コンバータを備えて構成される。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a prior art switching power supply circuit which can be constructed based on the invention proposed by the present applicant. This power supply circuit is provided with a voltage resonance type converter having a single switching element Q1 and performing a switching operation by a self-excited method in a so-called single-ended system.

【0004】この図に示す電源回路においては、商用交
流電源(交流入力電圧VAC)を入力して直流入力電圧を
得るための整流平滑回路として、ブリッジ整流回路Di
及び平滑コンデンサCiからなる全波整流回路が備えら
れ、交流入力電圧VACの1倍のレベルに対応する整流平
滑電圧Eiを生成するようにされる。また、この整流平
滑回路に対しては、その整流電流経路に対して突入電流
制限抵抗Riが挿入されており、例えば電源投入時に平
滑コンデンサCiに流入する突入電流を抑制するように
している。
In the power supply circuit shown in FIG. 1, a bridge rectification circuit Di is used as a rectification and smoothing circuit for receiving a commercial AC power supply (AC input voltage VAC) and obtaining a DC input voltage.
And a full-wave rectifier circuit composed of a smoothing capacitor Ci, and generates a rectified smoothed voltage Ei corresponding to a level that is one time the AC input voltage VAC. Further, in the rectifying / smoothing circuit, an inrush current limiting resistor Ri is inserted in the rectifying current path to suppress, for example, an inrush current flowing into the smoothing capacitor Ci when the power is turned on.

【0005】この電源回路に備えられる電圧共振形のス
イッチングコンバータは、1石のスイッチング素子Q1
を備えた自励式の構成を採っている。この場合、スイッ
チング素子Q1 には、高耐圧のバイポーラトランジスタ
(BJT;接合型トランジスタ)が採用されている。
A voltage resonance type switching converter provided in this power supply circuit has a single switching element Q1.
It has a self-excited configuration with In this case, a high withstand voltage bipolar transistor (BJT: junction type transistor) is employed as the switching element Q1.

【0006】スイッチング素子Q1 のベースは、起動抵
抗RS を介して平滑コンデンサCi(整流平滑電圧E
i)の正極側に接続されて、起動時のベース電流が整流
平滑ラインから得るようにしている。また、スイッチン
グ素子Q1 のベースと一次側アース間には、検出駆動巻
線NB ,共振コンデンサCB ,ベース電流制限抵抗RB
の直列接続回路よりなる自励発振駆動用の直列共振回路
が接続される。また、スイッチング素子Q1 のベースと
平滑コンデンサCiの負極(1次側アース)間に挿入さ
れるクランプダイオードDD により、スイッチング素子
Q1 のオフ時に流れるクランプ電流の経路を形成するよ
うにされており、また、スイッチング素子Q1 のコレク
タは、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1 の
一端と接続され、エミッタは接地される。
The base of the switching element Q1 is connected to a smoothing capacitor Ci (rectified smoothing voltage E) via a starting resistor RS.
It is connected to the positive electrode side of i) so that the base current at the time of startup is obtained from the rectification smoothing line. Further, a detection drive winding NB, a resonance capacitor CB, and a base current limiting resistor RB are provided between the base of the switching element Q1 and the primary side ground.
A series resonance circuit for driving self-excited oscillation is connected. A clamp diode DD inserted between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary ground) of the smoothing capacitor Ci forms a path for a clamp current flowing when the switching element Q1 is turned off. , The collector of switching element Q1 is connected to one end of primary winding N1 of insulating converter transformer PIT, and the emitter is grounded.

【0007】また、上記スイッチング素子Q1 のコレク
タ−エミッタ間に対しては、並列共振コンデンサCrが
並列に接続されている。この並列共振コンデンサCr
は、自身のキャパシタンスと、後述する絶縁コンバータ
トランスPITの一次巻線N1側のリーケージインダク
タンスL1 とにより電圧共振形コンバータの一次側並
列共振回路を形成する。そして、ここでは詳しい説明を
省略するが、スイッチング素子Q1 のオフ時には、この
並列共振回路の作用によって共振コンデンサCrの両端
電圧VCPは、実際には正弦波状のパルス波形となって電
圧共振形の動作が得られるようになっている。
A parallel resonance capacitor Cr is connected in parallel between the collector and the emitter of the switching element Q1. This parallel resonance capacitor Cr
Forms a primary side parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter with its own capacitance and a leakage inductance L1 on the primary winding N1 side of the insulating converter transformer PIT described later. Although the detailed description is omitted here, when the switching element Q1 is turned off, the voltage VCP across the resonance capacitor Cr actually becomes a sinusoidal pulse waveform due to the operation of the parallel resonance circuit due to the operation of the voltage resonance type operation. Is obtained.

【0008】この図に示す直交形制御トランスPRT
は、共振電流検出巻線ND 、駆動巻線NB 、及び制御巻
線NC が巻装された可飽和リアクトルである。この直交
形トランスPRTは、スイッチング素子Q1 を駆動する
と共に、定電圧制御のために設けられる。この直交形制
御トランスPRTの構造としては、図示は省略するが、
4本の磁脚を有する2つのダブルコの字型コアの互いの
磁脚の端部を接合するようにして立体型コアを形成す
る。そして、この立体型コアの所定の2本の磁脚に対し
て、同じ巻回方向に共振電流検出巻線ND ,駆動巻線N
B を巻装し、更に制御巻線NC を、上記共振電流検出巻
線ND 及び駆動巻線NB に対して直交する方向に巻装し
て構成される。
The orthogonal control transformer PRT shown in FIG.
Is a saturable reactor on which a resonance current detecting winding ND, a driving winding NB, and a control winding NC are wound. The orthogonal transformer PRT drives the switching element Q1 and is provided for constant voltage control. Although the illustration is omitted as the structure of the orthogonal control transformer PRT,
A three-dimensional core is formed by joining the ends of the two magnetic legs of two double U-shaped cores having four magnetic legs. Then, the resonance current detection winding ND and the drive winding N are applied to the predetermined two magnetic legs of the three-dimensional core in the same winding direction.
B, and a control winding NC is wound in a direction perpendicular to the resonance current detecting winding ND and the driving winding NB.

【0009】この場合、直交形制御トランスPRTの共
振電流検出巻線ND は、平滑コンデンサCiの正極と絶
縁コンバータトランスPITの一次巻線N1 との間に直
列に挿入されることで、スイッチング素子Q1 のスイッ
チング出力は、一次巻線N1を介して共振電流検出巻線
ND に伝達される。直交形制御トランスPRTにおいて
は、共振電流検出巻線ND に得られたスイッチング出力
がトランス結合を介して駆動巻線NB に励起されること
で、駆動巻線NB にはドライブ電圧としての交番電圧が
発生する。このドライブ電圧は、自励発振駆動回路を形
成する直列共振回路(NB ,CB )からベース電流制限
抵抗RB を介して、ドライブ電流としてスイッチング素
子Q1 のベースに出力される。これにより、スイッチン
グ素子Q1 は、直列共振回路の共振周波数により決定さ
れるスイッチング周波数でスイッチング動作を行うこと
になる。
In this case, the resonance current detection winding ND of the orthogonal control transformer PRT is inserted in series between the positive electrode of the smoothing capacitor Ci and the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT, so that the switching element Q1 Is transmitted to the resonance current detection winding ND via the primary winding N1. In the orthogonal control transformer PRT, the switching output obtained in the resonance current detection winding ND is excited by the drive winding NB through the transformer coupling, so that the alternating voltage as the drive voltage is applied to the drive winding NB. appear. This drive voltage is output as a drive current from the series resonance circuit (NB, CB) forming the self-excited oscillation drive circuit via the base current limiting resistor RB to the base of the switching element Q1. As a result, the switching element Q1 performs a switching operation at a switching frequency determined by the resonance frequency of the series resonance circuit.

【0010】絶縁コンバータトランスPITは、スイッ
チング素子Q1 のスイッチング出力を二次側に伝送する 絶縁コンバータトランスPITは、図15に示すよう
に、例えばフェライト材によるE型コアCR1、CR2
を互いの磁脚が対向するように組み合わせたEE型コア
が備えられ、このEE型コアの中央磁脚に対して、分割
ボビンBを利用して一次巻線N1 と、二次巻線N2 をそ
れぞれ分割した状態で巻装している。そして、中央磁脚
に対しては図のようにギャップGを形成するようにして
いる。これによって、所要の結合係数による疎結合が得
られるようにしている。ギャップGは、E型コアCR
1,CR2の中央磁脚を、2本の外磁脚よりも短くする
ことで形成することが出来る。また、結合係数kとして
は、例えばk≒0.85という疎結合の状態を得るよう
にしており、その分、飽和状態が得られにくいようにし
ている。
The insulated converter transformer PIT transmits the switching output of the switching element Q1 to the secondary side. As shown in FIG. 15, the insulated converter transformer PIT has E-shaped cores CR1, CR2 made of, for example, ferrite material.
An EE-type core is provided so that the magnetic legs of the EE-type core are opposed to each other. Each is wound in a divided state. A gap G is formed for the center magnetic leg as shown in the figure. As a result, loose coupling with a required coupling coefficient can be obtained. Gap G is E-type core CR
1 and CR2 can be formed by making the center magnetic leg shorter than the two outer magnetic legs. The coupling coefficient k is set to a loosely coupled state of, for example, k ≒ 0.85, so that a saturated state is hardly obtained.

【0011】上記絶縁コンバータトランスPITの一次
巻線N1 の一端は、図6に示すようにスイッチング素子
Q1 のコレクタと接続され、他端側は共振電流検出巻線
NDの直列接続を介して平滑コンデンサCiの正極(整
流平滑電圧Ei)と接続されている。
One end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the collector of the switching element Q1 as shown in FIG. 6, and the other end is connected to the smoothing capacitor through a series connection of the resonance current detecting winding ND. It is connected to the positive electrode of Ci (rectified smoothed voltage Ei).

【0012】絶縁コンバータトランスPITの二次側で
は、一次巻線N1 により誘起された交番電圧が二次巻線
N2 に発生する。この場合、二次巻線N2 に対しては、
二次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続されること
で、二次巻線N2 のリーケージインダクタンスL2 と二
次側並列共振コンデンサC2 のキャパシタンスとによっ
て並列共振回路が形成される。この並列共振回路によ
り、二次巻線N2 に励起される交番電圧は共振電圧とな
る。つまり二次側において電圧共振動作が得られる。
On the secondary side of the insulating converter transformer PIT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, for the secondary winding N2,
By connecting the secondary parallel resonance capacitor C2 in parallel, a parallel resonance circuit is formed by the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C2. The alternating voltage excited by the secondary winding N2 by this parallel resonance circuit becomes a resonance voltage. That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side.

【0013】即ち、この電源回路では、一次側にはスイ
ッチング動作を電圧共振形とするための並列共振回路が
備えられ、二次側には電圧共振動作を得るための並列共
振回路が備えられる。なお、本明細書では、このように
一次側及び二次側に対して共振回路が備えられて動作す
る構成のスイッチングコンバータについては、「複合共
振形スイッチングコンバータ」ともいうことにする。
That is, in this power supply circuit, a primary side is provided with a parallel resonance circuit for performing a voltage resonance type switching operation, and a secondary side is provided with a parallel resonance circuit for obtaining a voltage resonance operation. In the present specification, such a switching converter configured to operate with a resonance circuit provided on the primary side and the secondary side is also referred to as a “composite resonance type switching converter”.

【0014】上記ようにして形成される二次側の並列共
振回路に対しては、二次側巻線N2に対してはブリッジ
整流回路DBR及び平滑コンデンサCO1から成る整流平滑
回路が備えられることで二次側出力電圧EO1を得るよう
にしている。つまり、この構成では二次側においてブリ
ッジ整流回路DBRによって全波整流動作を得ている。こ
の場合、ブリッジ整流回路DBRは二次側並列共振回路か
ら供給される共振電圧を入力することで、二次巻線N2
に励起される交番電圧とほぼ等倍レベルに対応する直流
出力電圧EO1を生成する。なお、この直流出力電圧EO1
は制御回路1に対しても分岐して入力される。制御回路
1においては、直流出力電圧EO1を検出電圧及び制御回
路1の動作電源として利用する。
With respect to the secondary parallel resonance circuit formed as described above, a rectifying / smoothing circuit including a bridge rectifying circuit DBR and a smoothing capacitor CO1 is provided for the secondary winding N2. The secondary side output voltage EO1 is obtained. That is, in this configuration, a full-wave rectification operation is obtained by the bridge rectification circuit DBR on the secondary side. In this case, the bridge rectifier circuit DBR receives the resonance voltage supplied from the secondary-side parallel resonance circuit, thereby forming the secondary winding N2.
To generate a DC output voltage EO1 corresponding to a level substantially equal to the alternating voltage excited at the same time. Note that this DC output voltage EO1
Is also branched and input to the control circuit 1. In the control circuit 1, the DC output voltage EO1 is used as a detection voltage and an operation power supply of the control circuit 1.

【0015】また、上記図6に示した電源回路の絶縁コ
ンバータトランスPITの二次側としては、本出願人の
提案に基づき図7に示すような回路構成も採用すること
ができる。この図に示す絶縁コンバータトランスPIT
の二次側では、二次巻線N2 に対して並列に二次側並列
共振コンデンサC2 が接続される。そして、二次巻線N
2に対してセンタータップを設けたうえで、整流ダイオ
ードDO1,DO2及び平滑コンデンサCO1を図のように接
続することで全波整流回路を構成し、二次巻線N2に励
起される交番電圧のほぼ等倍レベルに対応する直流出力
電圧EO1を生成するようにしている。
As the secondary side of the insulating converter transformer PIT of the power supply circuit shown in FIG. 6, a circuit configuration as shown in FIG. 7 can be adopted based on the proposal of the present applicant. Insulated converter transformer PIT shown in this figure
Is connected to a secondary parallel resonance capacitor C2 in parallel with the secondary winding N2. And the secondary winding N
2 is provided with a center tap, and rectifying diodes DO1, DO2 and a smoothing capacitor CO1 are connected as shown in the figure to form a full-wave rectifier circuit. A DC output voltage EO1 corresponding to a substantially equal-magnification level is generated.

【0016】ところで、絶縁コンバータトランスPIT
においては、一次巻線N1 、二次巻線N2 の極性(巻方
向)と整流ダイオードDO (DO1,DO2)の接続との関
係によって、一次巻線N1 のインダクタンスL1 と二次
巻線N2 のインダクタンスL2 との相互インダクタンス
Mについて、+Mとなる場合と−Mとなる場合とがあ
る。例えば、図16(a)に示す接続形態を採る場合に
相互インダクタンスは+Mとなり、図16(b)に示す
接続形態を採る場合に相互インダクタンスは−Mとな
る。これを、図6及び図7に示す二次側の動作に対応さ
せてみると、例えば図6に示す電源回路では、二次巻線
N2 に得られる交番電圧が正極性のときにブリッジ整流
回路DBRに整流電流I3 が流れる動作は+Mの動作モー
ド(フォワード方式)と見ることができ、また逆に二次
巻線N2 に得られる交番電圧が負極性のときにブリッジ
整流ダイオードDBRに整流電流I4 が流れる動作は−M
の動作モード(フライバック方式)であると見ることが
できる。また例えば図7に示す電源回路では、二次巻線
N2 に得られる交番電圧が正極性のときに整流ダイオー
ドDO1に整流電流が流れる動作は+Mの動作モード(フ
ォワード方式)と見ることができ、逆に、二次巻線N2
に得られる交番電圧が負極性のときに整流ダイオードD
O2に流れる整流電流は−Mの動作モード(フライバック
方式)であると見ることができる。即ち、この図6及び
図7に示す電源回路では、二次巻線N2 に得られる交番
電圧が正/負となるごとに、相互インダクタンスが+M
/−Mのモードで動作することになる。
Incidentally, the insulation converter transformer PIT
, The inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance of the secondary winding N2 depend on the relationship between the polarity (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 and the connection of the rectifier diode DO (DO1, DO2). The mutual inductance M with L2 may be + M or -M. For example, when the connection configuration shown in FIG. 16A is employed, the mutual inductance is + M, and when the connection configuration shown in FIG. 16B is employed, the mutual inductance is -M. When this is made to correspond to the operation on the secondary side shown in FIGS. 6 and 7, for example, in the power supply circuit shown in FIG. 6, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a positive polarity, the bridge rectifier circuit The operation in which the rectified current I3 flows through the DBR can be regarded as a + M operation mode (forward mode). Conversely, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a negative polarity, the rectified current I4 flows through the bridge rectifier diode DBR. Is -M
Operation mode (flyback method). For example, in the power supply circuit shown in FIG. 7, when the alternating voltage obtained in the secondary winding N2 has a positive polarity, an operation in which a rectified current flows through the rectifier diode DO1 can be regarded as a + M operation mode (forward mode). Conversely, the secondary winding N2
Rectifier diode D when the alternating voltage obtained at
It can be seen that the rectified current flowing in O2 is in the -M operation mode (flyback method). That is, in the power supply circuits shown in FIGS. 6 and 7, each time the alternating voltage obtained on the secondary winding N2 becomes positive / negative, the mutual inductance becomes + M
/ -M mode.

【0017】このような構成では、一次側の並列共振回
路と二次側並列共振回路の作用によって増加された負荷
側に電力が供給され、それだけ負荷側に供給される電力
も増加して、最大負荷電力の増加率も向上する。これ
は、先に図15にて説明したように、絶縁コンバータト
ランスPITに対してギャップGを形成して所要の結合
係数による疎結合としたことによって、更に飽和状態と
なりにくい状態を得たことで実現されるものである。例
えば、絶縁コンバータトランスPITに対してギャップ
Gが設けられない場合には、フライバック動作時におい
て絶縁コンバータトランスPITが飽和状態となって動
作が異常となる可能性が高く、上述した全波整流動作が
適正に行われるのを望むのは難しい。
In such a configuration, power is supplied to the load side increased by the action of the primary side parallel resonance circuit and the secondary side parallel resonance circuit, and the power supplied to the load side is also increased. The rate of increase in load power is also improved. This is because, as described above with reference to FIG. 15, the gap G is formed in the insulating converter transformer PIT and loose coupling is performed with a required coupling coefficient, thereby obtaining a state that is more difficult to be saturated. It is realized. For example, when the gap G is not provided for the insulating converter transformer PIT, there is a high possibility that the insulating converter transformer PIT becomes saturated during flyback operation and the operation becomes abnormal. It is difficult to hope that this is done properly.

【0018】制御回路1では、二次側の直流出力電圧レ
ベル(EO1)の変化に応じて、制御巻線NC に流す制御
電流(直流電流)レベルを可変することで、直交形制御
トランスPRTに巻装された駆動巻線NB のインダクタ
ンスLB を可変制御する。これにより、駆動巻線NB の
インダクタンスLB を含んで形成されるスイッチング素
子Q1 のための自励発振駆動回路内の直列共振回路の共
振条件が変化する。これは、スイッチング素子Q1 のス
イッチング周波数を可変する動作となり、この動作によ
って二次側の直流出力電圧を安定化する。
In the control circuit 1, the level of the control current (DC current) flowing through the control winding NC is changed according to the change in the DC output voltage level (EO1) on the secondary side, so that the orthogonal control transformer PRT is controlled. The inductance LB of the wound drive winding NB is variably controlled. Thereby, the resonance condition of the series resonance circuit in the self-excited oscillation drive circuit for the switching element Q1 formed including the inductance LB of the drive winding NB changes. This changes the switching frequency of the switching element Q1, thereby stabilizing the DC output voltage on the secondary side.

【0019】図6に示した電源回路においては、駆動巻
線NB のインダクタンスLB を可変制御する直交形制御
トランスPRTが設けられる場合、スイッチング周波数
を可変するのにあたり、スイッチング素子Q1 がオフと
なる期間TOFF は一定とされたうえで、オンとなる期間
TONを可変制御するようにされる。つまり、この電源回
路では、定電圧制御動作として、スイッチング周波数を
可変制御するように動作することで、スイッチング出力
に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同時
に、スイッチング周期におけるスイッチング素子の導通
角制御(PWM制御)も行っているものと見ることが出
来る。そして、この複合的な制御動作を1組の制御回路
系によって実現している。なお、本明細書では、このよ
うな複合的な制御を「複合制御方式」ともいう。
In the power supply circuit shown in FIG. 6, when an orthogonal control transformer PRT for variably controlling the inductance LB of the drive winding NB is provided, the period during which the switching element Q1 is turned off for changing the switching frequency is used. TOFF is kept constant, and the ON period TON is variably controlled. In other words, in this power supply circuit, as a constant voltage control operation, an operation is performed to variably control the switching frequency, thereby performing resonance impedance control on the switching output, and at the same time, controlling the conduction angle of the switching element in the switching cycle (PWM). Control). This complex control operation is realized by a set of control circuit systems. In the present specification, such complex control is also referred to as “complex control method”.

【0020】ここで、例えば入力される交流入力電圧V
ACの変動が85V〜144V、対応可能な負荷電力Po
が200W〜0W(無負荷)という入出力条件に対応す
る電源回路を、上記図6に示した直交形制御トランスP
RTによる自励発振形スイッチング周波数制御方式によ
って構成する場合は、例えば絶縁コンバータトランスP
ITのフェライトコアEE−35、一次巻線N1 及び二
次巻線N2 の巻線数をそれぞれ43T(ターン)、ギャ
ップG=1mm、一次側共振コンデンサCr=6800
pF、二次側並列共振コンデンサC2 =0.01μFと
すると最適な動作となることが実験により確認されてい
る。
Here, for example, the input AC input voltage V
AC fluctuation is 85V to 144V, load power Po that can be supported
The power supply circuit corresponding to the input / output condition of 200 W to 0 W (no load) is connected to the orthogonal control transformer P shown in FIG.
In the case of using the self-excited oscillation type switching frequency control method by RT, for example, the isolation converter transformer P
The number of turns of the IT ferrite core EE-35, the primary winding N1 and the secondary winding N2 are each 43 T (turn), the gap G = 1 mm, and the primary side resonance capacitor Cr = 6800.
It has been experimentally confirmed that the optimum operation is obtained when the pF and the secondary parallel resonance capacitor C2 are set to 0.01 .mu.F.

【0021】図8は上記のように各構成部品の値が設定
された上記図6に示す構成の電源回路において、入力交
流電圧VACを100Vとした時に得られる動作波形の一
例である。このような回路において、自励発振駆動回路
としての直列共振回路(NB ,CB )によりスイッチン
グ素子Q1 がスイッチング動作を行うことで、スイッチ
ング素子Q1 //並列共振コンデンサCrの並列接続回
路の両端には、並列共振回路の作用によって、図8
(a)に示すような一次側の並列共振電圧Vcpが得ら
れる。この並列共振電圧Vcpは、図示するようにスイ
ッチング素子Q1 がオンとなる期間TONは0レベルで、
オフとなる期間TOFF において正弦波状のパルスとなる
波形が得られ、電圧共振形としての動作に対応してい
る。
FIG. 8 shows an example of an operation waveform obtained when the input AC voltage VAC is set to 100 V in the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 6 in which the values of the respective components are set as described above. In such a circuit, the switching operation of the switching element Q1 by a series resonance circuit (NB, CB) as a self-excited oscillation driving circuit causes the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr to have both ends of a parallel connection circuit. 8 by the action of the parallel resonance circuit.
A primary side parallel resonance voltage Vcp as shown in FIG. As shown in the figure, the parallel resonance voltage Vcp is at the 0 level during the period when the switching element Q1 is on,
In the OFF period TOFF, a waveform of a sine wave pulse is obtained, which corresponds to the operation as the voltage resonance type.

【0022】そして、スイッチング素子Q1 のオン/オ
フ動作により、絶縁コンバータトランスPITの二次側
にスイッチング出力が伝達される。この場合、絶縁コン
バータトランスPITの二次側に設けられているブリッ
ジ整流回路DBRでは、絶縁コンバータトランスPITが
+Mの動作モード(フォワード方式)になると、絶縁コ
ンバータトランスPITがフォワードコンバータ動作と
なって、図8(b)に示すような波形の整流電流I3 が
流れる。また逆に、絶縁コンバータトランスPITが−
Mの動作モード(フライバック方式)になると、絶縁コ
ンバータトランスPITがフライバックコンバータ動作
となって、図8(c)に示すような波形の整流電流I4
が流れることになる。
The switching output is transmitted to the secondary side of the insulated converter transformer PIT by the on / off operation of the switching element Q1. In this case, in the bridge rectifier circuit DBR provided on the secondary side of the insulation converter transformer PIT, when the insulation converter transformer PIT is in the + M operation mode (forward system), the insulation converter transformer PIT operates as a forward converter. A rectified current I3 having a waveform as shown in FIG. Conversely, the insulation converter transformer PIT
In the M operation mode (flyback method), the isolated converter transformer PIT operates as a flyback converter, and the rectified current I4 having a waveform as shown in FIG.
Will flow.

【0023】また図9は、上記のように各構成部品の値
が設定された図6に示す構成の電源回路において、負荷
が変動した場合の定電圧制御特性を示した図である。な
お、この場合も入力交流電圧VACは100Vとする。こ
の図に示されているように、上記図6に示した電源回路
では、二次側から出力される直流出力電圧EO1の定電圧
制御として、負荷電力Poが上昇するにしたがって、ス
イッチング素子Q1 のスイッチング周波数fsがほぼ一
定の傾きを持って低くなるように制御され、また同時に
スイッチング素子Q1 がオンとなる期間TONもほぼ一定
の傾きを持って長くなるように制御されている。なお、
スイッチング素子Q1 がオフとされる期間TOFF は、ほ
ぼ一定とされるので図示は省略する。つまり、上記図6
に示した電源回路では、定電圧制御動作として、スイッ
チング周波数を可変制御することで、スイッチング出力
に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同時に
スイッチング素子のオン期間(導通角)を制御するとい
う複合制御方式を採っている。
FIG. 9 is a diagram showing the constant voltage control characteristics when the load fluctuates in the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 6 in which the values of the respective components are set as described above. In this case, the input AC voltage VAC is set to 100V. As shown in this figure, in the power supply circuit shown in FIG. 6, as the constant voltage control of the DC output voltage EO1 output from the secondary side, as the load power Po increases, the switching element Q1 The switching frequency fs is controlled so as to decrease with a substantially constant gradient, and at the same time, the period TON during which the switching element Q1 is turned on is controlled so as to increase with a substantially constant gradient. In addition,
The period TOFF during which the switching element Q1 is turned off is substantially constant, and is not shown. That is, FIG.
In the power supply circuit shown in (1), as a constant voltage control operation, the switching frequency is variably controlled to perform resonance impedance control on the switching output, and at the same time, control the ON period (conduction angle) of the switching element. Has been adopted.

【0024】また、図10は先に本出願人により提案さ
れた発明に基づいて構成することのできる先行技術とし
てのスイッチング電源回路の他の構成例を示した図であ
る。なお、上記図6と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the configuration of a switching power supply circuit as a prior art which can be configured based on the invention previously proposed by the present applicant. The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0025】この図に示す絶縁コンバータトランスPI
Tの二次側に設けられている二次巻線N2 は、後述する
ようにして上記図6に示した電源回路の二次巻線N2 と
は異なる巻数により巻装される。二次巻線N2 の一端は
二次側アースに接続され、他端は直列共振コンデンサC
sの直列接続を介して整流ダイオードDO1のアノードと
整流ダイオードDO2のカソードの接続点に対して接続さ
れる。整流ダイオードDO1のカソードは平滑コンデンサ
CO1の正極と接続され、整流ダイオードDO2のアノード
は二次側アースに対して接続される。平滑コンデンサC
O1の負極側は二次側アースに対して接続される。
The insulation converter transformer PI shown in FIG.
The secondary winding N2 provided on the secondary side of T is wound with a different number of turns from the secondary winding N2 of the power supply circuit shown in FIG. 6 as described later. One end of the secondary winding N2 is connected to the secondary side ground, and the other end is a series resonance capacitor C2.
s is connected to the connection point of the anode of the rectifier diode DO1 and the cathode of the rectifier diode DO2 via the series connection of s. The cathode of the rectifier diode DO1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor CO1, and the anode of the rectifier diode DO2 is connected to the secondary side ground. Smoothing capacitor C
The negative side of O1 is connected to the secondary side ground.

【0026】このような接続形態では、[二次巻線N2
、直列共振コンデンサCs、整流ダイオードDO1,DO
2、平滑コンデンサCO1]の組から成る倍電圧半波整流
回路が設けられることになる。ここで、直列共振コンデ
ンサCsは、自身のキャパシタンスと二次巻線N2 の漏
洩インダクタンス成分L2 とによって、整流ダイオード
DO1,DO2のオン/オフ動作に対応する直列共振回路を
形成する。また、一次側の並列共振回路(N1 ,Cr)
の並列共振周波数をfo1とし、上記二次側の直列共振
回路の直列共振周波数をfo2とすると、fo1≒fo
2となるように、二次側の直列共振コンデンサCsのキ
ャパシタンスが選定される。つまり、この図に示す電源
回路も、一次側にスイッチング動作を電圧共振形とする
ための並列共振回路が備えられ、二次側に倍電圧半波整
流動作を得るための直列共振回路が備えられた複合共振
形スイッチングコンバータとして構成されているもので
ある。
In such a connection form, the secondary winding N2
, Series resonance capacitor Cs, rectifier diodes DO1, DO
2, a voltage doubler half-wave rectifier circuit composed of a set of smoothing capacitors CO1]. Here, the series resonance capacitor Cs forms a series resonance circuit corresponding to the on / off operation of the rectifier diodes DO1, DO2 by its own capacitance and the leakage inductance component L2 of the secondary winding N2. Also, the primary side parallel resonance circuit (N1, Cr)
Let fo1 denote the parallel resonance frequency of fo1 and fo2 denote the series resonance frequency of the series resonance circuit on the secondary side.
The capacitance of the secondary-side series resonance capacitor Cs is selected so as to be 2. That is, the power supply circuit shown in this figure is also provided with a parallel resonance circuit on the primary side to make the switching operation a voltage resonance type, and a series resonance circuit on the secondary side for obtaining a doubled voltage half-wave rectification operation. This is configured as a composite resonance type switching converter.

【0027】上記[二次巻線N2 、直列共振コンデンサ
Cs,整流ダイオードDO1,DO2,平滑コンデンサCO
1]の組による倍電圧整流動作としては、一次側のスイ
ッチング動作により一次巻線N1 にスイッチング出力が
得られると、このスイッチング出力は二次巻線N2 に励
起される。倍電圧整流回路は、この二次巻線N2 に得ら
れた交番電圧を入力して整流動作を行う。この場合、先
ず、整流ダイオードDO1がオフとなり、整流ダイオード
DO2がオンとなる期間においては、一次巻線N1 と二次
巻線N2 との極性が−Mとなる減極性モードで動作し
て、二次巻線N2 の漏洩インダクタンスと直列共振コン
デンサCsによる直列共振作用によって、整流ダイオー
ドDO2により整流した整流電流を直列共振コンデンサC
sに対して充電する動作が得られる。そして、整流ダイ
オードDO2がオフとなり、整流ダイオードDO1がオンと
なって整流動作を行う期間においては、一次巻線N1 と
二次巻線N2 との極性が+Mとなる加極性モードとな
り、二次巻線N2 に誘起された電圧に直列共振コンデン
サCsの電位が加わるという直列共振が生じる状態で平
滑コンデンサCO1に対して充電が行われる動作となる。
上記のように、絶縁コンバータトランスPITが加極性
モードと減極性モードを交互に繰り返すことで、平滑コ
ンデンサCO1には、二次巻線N2 の誘起電圧のほぼ2倍
のレベルに対応した直流出力電圧(整流平滑電圧)が得
られる。つまり、この図10に示す二次側においては、
いわゆる倍電圧半波整流動作を行う倍電圧半波整流回路
が設けられる。
[Second winding N2, series resonance capacitor Cs, rectifier diodes DO1, DO2, smoothing capacitor CO]
In the voltage doubler rectifying operation by the set [1], when a switching output is obtained in the primary winding N1 by the switching operation on the primary side, the switching output is excited by the secondary winding N2. The voltage doubler rectifier circuit performs the rectification operation by inputting the obtained alternating voltage to the secondary winding N2. In this case, first, during the period when the rectifier diode DO1 is turned off and the rectifier diode DO2 is turned on, the rectifier diode DO1 operates in the depolarization mode in which the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 is -M. The rectified current rectified by the rectifier diode DO2 is converted into the series resonance capacitor C2 by the series resonance effect of the leakage inductance of the secondary winding N2 and the series resonance capacitor Cs.
The operation of charging s is obtained. During the period in which the rectifier diode DO2 is turned off and the rectifier diode DO1 is turned on and the rectification operation is performed, the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 becomes + M, and the secondary winding is turned on. The operation is such that the smoothing capacitor CO1 is charged in a state where series resonance occurs in which the potential of the series resonance capacitor Cs is added to the voltage induced on the line N2.
As described above, the isolated converter transformer PIT alternately repeats the polarity polarity mode and the polarity reduction mode, so that the DC output voltage corresponding to almost twice the level of the induced voltage of the secondary winding N2 is applied to the smoothing capacitor CO1. (Rectified smoothed voltage) is obtained. That is, on the secondary side shown in FIG.
A double voltage half-wave rectifier circuit that performs a so-called double voltage half-wave rectification operation is provided.

【0028】ここで、例えば入力される交流入力電圧V
ACの変動を85V〜144V、対応可能な負荷電力Po
を200W〜0Wとした入出力条件に対応する電源回路
を、図10に示した倍電圧半波整流回路を備えた電源回
路によって構成する場合は、例えば絶縁コンバータトラ
ンスPITの一次巻線N1 の巻線数を39T、二次巻線
N2 の巻線数を23T、一次側共振コンデンサCr=4
700pF、二次側直列共振コンデンサCs=0.1μ
Fとすると最適な動作条件となることが実験により確認
されている。
Here, for example, the input AC input voltage V
85V to 144V AC fluctuation, Possible load power Po
When the power supply circuit corresponding to the input / output condition of 200 W to 0 W is constituted by the power supply circuit having the voltage doubler half-wave rectifier circuit shown in FIG. 10, for example, the winding of the primary winding N1 of the insulation converter transformer PIT may be used. The number of wires is 39T, the number of turns of the secondary winding N2 is 23T, and the primary side resonance capacitor Cr = 4.
700 pF, secondary side series resonance capacitor Cs = 0.1μ
It has been confirmed by experiments that the optimum operating condition is obtained when F is set.

【0029】図12は、図10に示したような絶縁コン
バータトランスPITの二次側が倍電圧半波整流回路に
よって構成され、各構成部品の値が最適に設定された電
源回路において、入力交流電圧VACを100Vとした時
に得られる動作波形の一例である。このような回路にお
いても、自励発振駆動回路としての直列共振回路(NB
,CB )によりスイッチング素子Q1 がスイッチング
動作を行うことで、スイッチング素子Q1 //並列共振
コンデンサCrの並列接続回路の両端には、並列共振回
路の作用によって、図12(a)に示すような一次側の
並列共振電圧Vcpが得られる。この並列共振電圧Vc
pは、図示するように、スイッチング素子Q1がオンと
なる期間TONは0レベルで、オフとなる期間TOFF にお
いて正弦波状のパルスとなる波形が得られ、電圧共振形
としての動作に対応することになる。また、整流ダイオ
ードDO1,DO2を流れる電流I3 ,I4 は、図12
(b),図12(c)に示すように、二次巻線N2 を流
れる直列共振電流が交互に連続して流れる波形となる。
FIG. 12 shows a power supply circuit in which the secondary side of the insulated converter transformer PIT shown in FIG. 10 is constituted by a voltage doubler half-wave rectifier circuit and the values of the respective components are optimally set. It is an example of an operation waveform obtained when VAC is set to 100V. Even in such a circuit, a series resonance circuit (NB
, CB), the switching element Q1 performs a switching operation, so that both ends of the parallel connection circuit of the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr are actuated by the parallel resonance circuit to form a primary element as shown in FIG. Side parallel resonance voltage Vcp is obtained. This parallel resonance voltage Vc
As shown in the figure, p is a level during which the switching element Q1 is turned on, TON is 0 level, and a sine-wave shaped pulse is obtained during the off time TOFF, which corresponds to the operation as a voltage resonance type. Become. The currents I3 and I4 flowing through the rectifier diodes DO1 and DO2 are as shown in FIG.
As shown in FIG. 12B and FIG. 12C, the waveform of the series resonance current flowing through the secondary winding N2 alternately and continuously flows.

【0030】また図13は、上記のような設計により各
構成部品の値が設定された図10に示した電源回路にお
いて、負荷を変動させた場合の定電圧制御特性を示した
図である。なお、この場合の入力交流電圧VACは100
V、二次側直流出力電圧EO1のレベルは135Vとす
る。この図13に示されているように、図10に示した
電源回路では、負荷電力Poが変動した場合でも、スイ
ッチング周波数fsは殆ど変化しておらず、二次側から
出力される直流出力電圧EO1を定電圧化するための定電
圧制御は、スイッチング素子Q1 がオンとされる期間T
ONと、オフとされる期間TOFF を制御することにより実
現されている。即ち、図10に示した電源回路は、スイ
ッチング周波数fsの可変制御は行われておらず、先に
説明したような複合制御方式を採っていないものとな
る。
FIG. 13 is a diagram showing a constant voltage control characteristic when the load is varied in the power supply circuit shown in FIG. 10 in which the values of the respective components are set by the above design. In this case, the input AC voltage VAC is 100
V, and the level of the secondary side DC output voltage EO1 is 135V. As shown in FIG. 13, in the power supply circuit shown in FIG. 10, even when the load power Po fluctuates, the switching frequency fs hardly changes, and the DC output voltage output from the secondary side The constant voltage control for making EO1 a constant voltage is performed during a period T during which the switching element Q1 is turned on.
This is realized by controlling the ON and OFF periods TOFF. That is, the power supply circuit shown in FIG. 10 does not perform variable control of the switching frequency fs, and does not employ the complex control method as described above.

【0031】また、上記図10に示した電源回路の絶縁
コンバータトランスPITの二次側としては、本出願人
からの提案に基づき図11に示すような回路構成とする
こともできる。この図に示す絶縁コンバータトランスP
ITの二次巻線N2 もまた、後述するようにして上記図
10に示した電源回路の二次巻線N2 とは異なる巻数に
より巻装される。この二次巻線N2 の一端は、直列共振
コンデンサCs1 の直列接続を介して、整流ダイオード
DO1のアノードと整流ダイオードDO2のカソードの接続
点に対して接続されると共に、直列共振コンデンサCs
2 の直列接続を介して整流ダイオードDO3のアノードと
整流ダイオードDO4のカソードの接続点に対して接続さ
れる。一方、二次巻線N2 の他端は、平滑コンデンサC
O10 の負極と平滑コンデンサCO11 の正極の接続点に対
して接続される。また、この平滑コンデンサCO10 の負
極と平滑コンデンサCO11 の正極の接続点に対しては、
整流ダイオードDO2のアノードと整流ダイオードDO3の
カソードが接続される。平滑コンデンサCO10 と平滑コ
ンデンサCO11 は、平滑コンデンサCO10 の負極と平滑
コンデンサCO11 の正極と接続して直列接続したうえ
で、平滑コンデンサCO10 の正極を整流ダイオードDO1
のカソードに接続し、平滑コンデンサとCO11 の負極を
二次側アースに対して接続するように設けられる。
The secondary side of the insulated converter transformer PIT of the power supply circuit shown in FIG. 10 may have a circuit configuration as shown in FIG. 11 based on a proposal from the present applicant. Insulated converter transformer P shown in this figure
The secondary winding N2 of the IT is also wound with a different number of turns from the secondary winding N2 of the power supply circuit shown in FIG. 10 as described later. One end of the secondary winding N2 is connected to the connection point between the anode of the rectifier diode DO1 and the cathode of the rectifier diode DO2 via a series connection of the series resonance capacitor Cs1, and the series resonance capacitor Cs1.
2 is connected to the connection point between the anode of the rectifier diode DO3 and the cathode of the rectifier diode DO4 via the series connection of the two. On the other hand, the other end of the secondary winding N2 is connected to a smoothing capacitor C2.
It is connected to the connection point between the negative electrode of O10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11. The connection point between the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11 is
The anode of the rectifier diode DO2 and the cathode of the rectifier diode DO3 are connected. The smoothing capacitor CO10 and the smoothing capacitor CO11 are connected in series with the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the positive electrode of the smoothing capacitor CO11, and then the positive electrode of the smoothing capacitor CO10 is connected to the rectifying diode DO1.
And the negative electrode of CO11 is connected to the secondary side ground.

【0032】このような接続形態では、結果的には、
[直列共振コンデンサCs1 、整流ダイオードDO1,D
O2、平滑コンデンサCO10 ]の組から成る第1の倍電圧
整流回路と、[直列共振コンデンサCs2 、整流ダイオ
ードDO3,DO4、平滑コンデンサCO11 ]の組から成る
第2の倍電圧整流回路とが形成され、これら第1及び第
2の倍電圧整流回路の出力(平滑コンデンサCO10 ,C
O11 )が直列に接続されて設けられることになる。そし
て、この第1及び第2の倍電圧整流回路を組み合わせた
整流回路全体としては、直列接続された平滑コンデンサ
CO10 −平滑コンデンサCO11 の両端には、二次巻線N
2 に得られた交番電圧の4倍に対応する二次側出力電圧
が得られる。つまり、この第1及び第2の倍電圧整流回
路を組み合わせた整流回路全体としては、4倍電圧全波
整流回路を形成する。なお、この4倍電圧全波整流回路
の整流動作については後述する。
In such a connection form, as a result,
[Series resonant capacitor Cs1, rectifier diodes DO1, D
A first voltage doubler rectifying circuit composed of a set of [O2, smoothing capacitor CO10] and a second voltage doubler rectifying circuit composed of a set of [series resonant capacitor Cs2, rectifying diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO11] are formed. , The outputs of these first and second voltage doubler rectifier circuits (smoothing capacitors CO10, C10
O11) will be provided connected in series. As a whole of the rectifier circuit combining the first and second voltage doubler rectifier circuits, a secondary winding N is connected between both ends of a series-connected smoothing capacitor C010 and a smoothing capacitor C011.
2, a secondary output voltage corresponding to four times the obtained alternating voltage is obtained. That is, as a whole rectifier circuit combining the first and second voltage doubler rectifier circuits, a quadruple voltage full wave rectifier circuit is formed. The rectifying operation of the quadruple voltage full-wave rectifier circuit will be described later.

【0033】直列共振コンデンサCs1 は、自身のキャ
パシタンスと二次巻線N2 の漏洩インダクタンス成分L
2 とによって、第1の倍電圧整流回路における整流ダイ
オードDO1,DO2のオン/オフ動作に対応する直列共振
回路を形成する。同様に、直列共振コンデンサCs2
は、自身のキャパシタンスと二次巻線N2の漏洩インダ
クタンス成分L2 によって、第2の倍電圧整流回路にお
ける整流ダイオードDO3,DO4のオン/オフ動作に対応
する直列共振回路を形成する。
The series resonance capacitor Cs1 has its own capacitance and the leakage inductance component L of the secondary winding N2.
2 form a series resonance circuit corresponding to the on / off operation of the rectifier diodes DO1, DO2 in the first voltage doubler rectifier circuit. Similarly, the series resonance capacitor Cs2
Forms a series resonance circuit corresponding to the on / off operation of the rectifier diodes DO3 and DO4 in the second voltage doubler rectifier circuit by using its own capacitance and the leakage inductance component L2 of the secondary winding N2.

【0034】また、これら直列共振回路の共振周波数と
しては、一次側の並列共振回路(N1 ,Cr)の並列共
振周波数をfo1とし、二次側の直列共振回路(N2 ,
Cs1 )の直列共振周波数をfo2、同じ二次側の直列
共振回路(N2 ,Cs2 )の直列共振周波数をfo3と
すると、fo1≒fo2≒fo3となるように、二次側
の直列共振コンデンサCs1 ,Cs2 のキャパシタンス
が選定される。
As for the resonance frequencies of these series resonance circuits, the parallel resonance frequency of the primary side parallel resonance circuit (N1, Cr) is fo1, and the secondary side series resonance circuit (N2, Cr) is
Assuming that the series resonance frequency of Cs1) is fo2 and the series resonance frequency of the same secondary-side series resonance circuit (N2, Cs2) is fo3, the secondary-side series resonance capacitors Cs1,. The capacitance of Cs2 is selected.

【0035】続いて、先に述べた4倍電圧全波整流回路
の動作について説明する。一次側のスイッチング動作に
より一次巻線N1 にスイッチング出力が得られると、こ
のスイッチング出力は二次巻線N2 に励起される。4倍
電圧整流回路は、この二次巻線N2 に得られた交番電圧
を入力して整流動作を行うが、このときの[直列共振コ
ンデンサCs1 、整流ダイオードDO1,DO2、平滑コン
デンサCO10 ]から成る第1の倍電圧整流回路の動作を
以下に記す。先ず、整流ダイオードDO1がオフとなり、
整流ダイオードDO2がオンとなる期間においては、一次
巻線N1 と二次巻線N2 との極性が−Mとなる減極性モ
ードで動作して、二次巻線N2 の漏洩インダクタンスと
直列共振コンデンサCs1 による直列共振作用によっ
て、整流ダイオードDO2により整流した整流電流を直列
共振コンデンサCs1 に対して充電する動作が得られ
る。そして、整流ダイオードDO2がオフとなり、整流ダ
イオードDO1がオンとなって整流動作を行う期間におい
ては、一次巻線N1 と二次巻線N2 との極性が+Mとな
る加極性モードとなり、二次巻線N2 に誘起された電圧
に直列共振コンデンサCs1 の電位が加わるという直列
共振が生じる状態で平滑コンデンサCO10 に対して充電
が行われる動作となる。
Next, the operation of the above-described quadruple voltage full-wave rectifier circuit will be described. When a switching output is obtained on the primary winding N1 by the switching operation on the primary side, the switching output is excited by the secondary winding N2. The quadruple voltage rectifier circuit performs a rectification operation by inputting the obtained alternating voltage to the secondary winding N2, and comprises a [series resonance capacitor Cs1, rectifier diodes DO1, DO2, and a smoothing capacitor CO10]. The operation of the first voltage doubler rectifier circuit is described below. First, the rectifier diode DO1 is turned off,
During the period when the rectifier diode DO2 is on, the primary winding N1 and the secondary winding N2 operate in the depolarization mode in which the polarity is -M, and the leakage inductance of the secondary winding N2 and the series resonance capacitor Cs1 , The operation of charging the series resonant capacitor Cs1 with the rectified current rectified by the rectifier diode DO2 is obtained. During the period in which the rectifier diode DO2 is turned off and the rectifier diode DO1 is turned on and the rectification operation is performed, the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 becomes + M, and the secondary winding is turned on. The smoothing capacitor CO10 is charged in a state where series resonance occurs in which the potential of the series resonance capacitor Cs1 is added to the voltage induced on the line N2.

【0036】上記のようにして、加極性モード(+M;
フォワード動作)と減極性モード(−M;フライバック
動作)との両者のモードを利用して整流動作が行われる
ことで、平滑コンデンサCO10 においては、二次巻線N
2 の誘起電圧のほぼ2倍に対応する直流電圧(整流平滑
電圧)が得られる。また、[直列共振コンデンサCs2
、整流ダイオードDO3,DO4、平滑コンデンサCO11
]の組とから成る第2の倍電圧整流回路においても同
様の動作によって、平滑コンデンサCO11 の両端には、
二次巻線N2 の誘起電圧のほぼ2倍に対応する直流電圧
が得られることになる。
As described above, the polarity mode (+ M;
The rectifying operation is performed using both the forward operation) and the depolarization mode (-M; flyback operation), so that the smoothing capacitor CO10 has the secondary winding N
2, a DC voltage (rectified smoothed voltage) corresponding to almost twice the induced voltage is obtained. Also, [series resonance capacitor Cs2
, Rectifier diodes DO3, DO4, smoothing capacitor CO11
] In the second voltage doubler rectifier circuit having the same set, the two ends of the smoothing capacitor CO11
A DC voltage corresponding to almost twice the induced voltage of the secondary winding N2 is obtained.

【0037】そして、上記のようにして第1,第2の倍
電圧整流回路の各々によって倍電圧整流動作が行われる
結果、直列接続された平滑コンデンサCO10 −平滑コン
デンサCO11 の両端には、二次巻線N2 の誘起電圧のほ
ぼ4倍に対応する二次側直流出力電圧EO1が得られるこ
とになる。
The voltage doubler rectification operation is performed by each of the first and second voltage doubler rectifier circuits as described above. As a result, a secondary capacitor is connected across both ends of the series-connected smoothing capacitor CO10 and smoothing capacitor CO11. A secondary side DC output voltage EO1 corresponding to almost four times the induced voltage of the winding N2 is obtained.

【0038】ここで、例えば入力される交流入力電圧V
ACの変動を85V〜144V、対応可能な負荷電力Po
を200W〜0Wという入出力条件に対応する電源回路
を、図11に示した4倍電圧全波整流回路を備えた電源
回路によって構成する場合は、例えば絶縁コンバータト
ランスPITの一次巻線N1 =46T、二次巻線N2=
14T、一次側共振コンデンサCr=3900pF、二
次側直列共振コンデンサCs1,Cs2 =0.1μFと
すると最適な動作が得られることが実験により確認され
ている。
Here, for example, the input AC input voltage V
85V to 144V AC fluctuation, Possible load power Po
When the power supply circuit corresponding to the input / output condition of 200 W to 0 W is constituted by the power supply circuit provided with the quadruple voltage full-wave rectifier circuit shown in FIG. 11, for example, the primary winding N1 of the insulation converter transformer PIT = 46T , Secondary winding N2 =
It has been experimentally confirmed that optimum operation can be obtained when 14T, the primary side resonance capacitor Cr = 3900 pF, and the secondary side series resonance capacitors Cs1, Cs2 = 0.1 μF.

【0039】[0039]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示し
た電源回路では、ブリッジ整流回路DBRを構成している
整流ダイオードがターンオンした際に、ブリッジ整流回
路DBRの整流ダイオードを流れる電流I3 ,I4 には、
絶縁コンバータトランスPITの二次巻線N2 の漏洩イ
ンダクタンス成分L2 と、ブリッジ整流回路DBRを構成
している各整流ダイオードの接合静電容量(数pF)に
よって、図8(b),図8(c)に示すような高周波の
リンギング電流(振動電流)が重畳される。このような
高周波の振動電流は、ブリッジ整流回路DBRを構成して
る4組の整流ダイオードから電源ノイズ(EMI;Elec
tromagnetic Interference)として輻射されることにな
る。このため、図6に示した電源回路の実際に構成する
場合は、絶縁コンバータトランスPITの二次側にフェ
ライトビーズインダクタやセラミックコンデンサを追加
するなどして、EMI対策を施さなければならず部品点
数が増加する。
By the way, in the power supply circuit shown in FIG. 6, when the rectifier diodes constituting the bridge rectifier circuit DBR are turned on, the currents I3 and I4 flowing through the rectifier diodes of the bridge rectifier circuit DBR are turned on. In
8 (b) and 8 (c), based on the leakage inductance component L2 of the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT and the junction capacitance (several pF) of each rectifier diode constituting the bridge rectifier circuit DBR. ), A high-frequency ringing current (oscillating current) is superimposed. Such a high-frequency oscillating current is generated by power supply noise (EMI; Elec) from four sets of rectifier diodes constituting the bridge rectifier circuit DBR.
tromagnetic interference). Therefore, when actually configuring the power supply circuit shown in FIG. 6, EMI measures must be taken by adding a ferrite bead inductor or a ceramic capacitor to the secondary side of the insulating converter transformer PIT. Increase.

【0040】また、例えば図6に示した電源回路では、
二次側においてブリッジ整流回路DBRを備えることによ
り二次側直流出力電圧を得るようにしている。つまり、
二次巻線N2 に励起される交番電圧のほぼ等倍のレベル
に対応する直流出力電圧EO1を生成するものである。従
って、この場合には、一次巻線N1 と二次巻線N2 の巻
線数がほぼ同じ巻線数(例えば43T)であることが必
要になる。このため、例えば二次巻線N2 の巻数が相応
なものとなるため、一次巻線N1及び二次巻線N2 とし
てリッツ線が巻回される絶縁コンバータトランスPIT
の分割ボビンB(図15参照)を小型化することが困難
とされ、絶縁コンバータトランスPITの小型、軽量化
を図ることができなかった。
For example, in the power supply circuit shown in FIG.
A secondary side DC output voltage is obtained by providing a bridge rectifier circuit DBR on the secondary side. That is,
This is to generate a DC output voltage EO1 corresponding to a level substantially equal to the alternating voltage excited in the secondary winding N2. Therefore, in this case, it is necessary that the number of turns of the primary winding N1 and the number of turns of the secondary winding N2 are substantially the same (for example, 43T). For this reason, for example, the number of turns of the secondary winding N2 becomes appropriate, so that the isolated converter transformer PIT in which a litz wire is wound as the primary winding N1 and the secondary winding N2.
It was difficult to reduce the size of the divided bobbin B (see FIG. 15), and it was not possible to reduce the size and weight of the insulated converter transformer PIT.

【0041】これに対して、図10に示した電源回路で
は、二次側に設けられている倍電圧整流回路の整流ダイ
オードDO1,DO2を流れる共振電流I3 ,I4 には、図
12(b),図12(c)に示すように整流ダイオード
DO1,DO2のターンオン時において高周波のリンギング
ノイズは重畳されない。
On the other hand, in the power supply circuit shown in FIG. 10, the resonance currents I3 and I4 flowing through the rectifier diodes DO1 and DO2 of the voltage doubler rectifier circuit provided on the secondary side are different from those shown in FIG. As shown in FIG. 12C, high-frequency ringing noise is not superimposed when the rectifier diodes DO1 and DO2 are turned on.

【0042】また、図11に示した電源回路において
も、その動作波形は図示していないが4倍電圧整流回路
を構成している整流ダイオードDO1〜DO4には、直列共
振電流が交互に連続して流れるため、整流ダイオードD
O1〜DO4を流れる共振電流には高周波のリンギングノイ
ズが重畳されないものとなる。
In the power supply circuit shown in FIG. 11, the operation waveforms are not shown, but the series resonance currents alternately and continuously flow through the rectifier diodes DO1 to DO4 constituting the quadruple voltage rectifier circuit. Rectifier diode D
High-frequency ringing noise is not superimposed on the resonance current flowing through O1 to DO4.

【0043】ところが、上記図10、図11に示した電
源回路では、図13に示すように負荷電力が例えば50
W〜120Wの範囲という中間負荷状態となる領域にお
いては、後述するようにスイッチング素子Q1 が異常動
作となる。図14は、上記図10に示した電源回路の中
間負荷状態における動作波形を示した波形図である。こ
の場合も、自励発振駆動回路としての直列共振回路(N
B ,CB )によりスイッチング素子Q1 がスイッチング
動作を行うことで、図14(a)に示すような一次側並
列共振電圧Vcpが得られることになるが、この場合は
スイッチング素子Q1 がオフとなっている期間TOFF が
終了する直前の期間T1 において、図14(b)に示す
ようにスイッチング素子Q1 のコレクタに対してコレク
タ電流Icpが短時間流れることになる。また、絶縁コ
ンバータトランスPITの二次巻線N2 を流れる二次側
共振電流I2 の波形としては、図14(c)に示すよう
な波形となる。
However, in the power supply circuits shown in FIGS. 10 and 11, as shown in FIG.
In the range of the intermediate load state of the range of W to 120 W, the switching element Q1 operates abnormally as described later. FIG. 14 is a waveform diagram showing operation waveforms of the power supply circuit shown in FIG. 10 in an intermediate load state. Also in this case, the series resonance circuit (N
The primary side parallel resonance voltage Vcp as shown in FIG. 14A is obtained by performing the switching operation of the switching element Q1 by B, CB). In this case, the switching element Q1 is turned off. In the period T1 immediately before the end of the period TOFF, the collector current Icp flows for a short time to the collector of the switching element Q1 as shown in FIG. The waveform of the secondary side resonance current I2 flowing through the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT has a waveform as shown in FIG.

【0044】この場合、図14(a),図14(b)に
示したようにスイッチング素子Q1のオフ期間TOFF が
終了する直前の期間T1 では、スイッチング素子Q1 が
導通状態となっており、スイッチング素子Q1 のコレク
タ−エミッタ間に供給されている一次側共振電圧Vcp
が0レベルになった時にスイッチング動作を行う、いわ
ゆる共振形の基本動作であるZVS(Zero Voltage Swi
tching)動作から外れることになる。
In this case, as shown in FIGS. 14A and 14B, in the period T1 immediately before the end of the OFF period TOFF of the switching element Q1, the switching element Q1 is in the conductive state, and the switching is performed. Primary side resonance voltage Vcp supplied between the collector and the emitter of the element Q1
(ZVS), which is a so-called resonance-type basic operation that performs a switching operation when is at a zero level.
tching) operation.

【0045】このような動作は、図10に示した電源回
路では、負荷電力Poの減少にともなってスイッチング
素子Q1 のオフとなる期間TOFF が拡大することによっ
て発生する。このような異常動作が発生する期間T1 に
おいては、スイッチング素子Q1 が或る電圧レベルと電
流レベルを持った状態でスイッチング動作が行われるた
め、スイッチング素子Q1 における電力損失が増加する
ことになる。このため、スイッチング素子Q1 の発熱を
抑えるための放熱板を拡大する必要が生じることにな
る。
Such an operation occurs in the power supply circuit shown in FIG. 10 because the period TOFF during which the switching element Q1 is turned off increases as the load power Po decreases. In the period T1 in which such an abnormal operation occurs, the switching operation is performed with the switching element Q1 having a certain voltage level and a current level, so that the power loss in the switching element Q1 increases. For this reason, it is necessary to enlarge the heat radiating plate for suppressing the heat generation of the switching element Q1.

【0046】[0046]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を考慮して、二次側に設けられる整流ダイオード
を流れる二次側共振電流に高周波のリンギング電流が重
畳されないようにすると共に、中間負荷状態においても
スイッチング素子の動作がZVS動作となるスイッチン
グ電源回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention prevents a high-frequency ringing current from being superimposed on a secondary-side resonance current flowing through a rectifier diode provided on a secondary side. It is an object of the present invention to provide a switching power supply circuit in which the switching element operates in a ZVS operation even in an intermediate load state.

【0047】このため、本発明のスイッチング電源回路
としては、スイッチング素子を備えて、入力された直流
入力電圧を断続して出力するスイッチング手段と、スイ
ッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータ
トランスと、スイッチング手段の動作を電圧共振形とす
るようにして挿入される一次側電圧共振回路と、絶縁コ
ンバータトランスの二次巻線に対して二次側並列共振コ
ンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列
共振回路と、絶縁コンバータトランスの二次巻線に対し
て二次側直列共振コンデンサを直列に接続することで形
成される二次側直列共振回路とが組み合わされて成る二
次側共振回路とを備える。そして、絶縁コンバータトラ
ンスの二次巻線に得られる交番電圧を入力して整流動作
を行うことで、交番電圧のレベルの2n倍(但し、nは
1以上の自然数)に対応するレベルの二次側直流出力電
圧を得るように構成された直流出力電圧生成手段と、二
次側直流出力電圧レベルに応じて、スイッチング素子の
スイッチング周波数を可変することで定電圧制御を行う
ようにされる定電圧制御手段とを備えて構成することと
した。
Therefore, a switching power supply circuit according to the present invention includes a switching element having a switching element for intermittently outputting an input DC input voltage, and an insulating converter for transmitting an output of the switching means to a secondary side. By connecting a transformer, a primary-side voltage resonance circuit inserted so as to make the operation of the switching means a voltage resonance type, and a secondary-side parallel resonance capacitor connected in parallel to the secondary winding of the insulating converter transformer. The secondary parallel resonance circuit formed is combined with a secondary series resonance circuit formed by connecting a secondary series resonance capacitor in series to the secondary winding of the insulating converter transformer. A secondary side resonance circuit. Then, by inputting the alternating voltage obtained in the secondary winding of the insulating converter transformer and performing the rectification operation, the secondary voltage having a level corresponding to 2n times (where n is a natural number of 1 or more) the level of the alternating voltage is obtained. DC output voltage generating means configured to obtain a side DC output voltage, and a constant voltage configured to perform constant voltage control by varying a switching frequency of a switching element according to a secondary DC output voltage level. And a control unit.

【0048】上記構成によれば、絶縁コンバータトラン
スの二次巻線に対して二次側直列共振回路と二次側並列
共振回路が組み合わされて成る二次側共振回路を設ける
ことで、二次側並列共振回路の共振動作によって、絶縁
コンバータトランスの二次巻線N2 を流れる二次側共振
電流をほぼ正弦波状とすることができる。これにより、
二次側に設けられる整流ダイオードを流れる共振電流の
導通角がほぼ等しくなるため、整流ダイオードを流れる
共振電流には、高周波のリンギング電流が重畳されなく
なる。また、二次側直流出力電圧の定電圧制御として
は、スイッチング周波数と、スイッチング素子を流れる
スイッチング電流の導通角を制御する複合制御となるた
め、負荷が変動した場合でもスイッチング素子がオフと
なる期間の拡大を抑えることができ、中間負荷状態にお
いてもスイッチング素子をZVS動作とすることが可能
になる。
According to the above arrangement, the secondary winding is provided by combining the secondary series resonance circuit and the secondary parallel resonance circuit with respect to the secondary winding of the insulating converter transformer. By the resonance operation of the side parallel resonance circuit, the secondary side resonance current flowing through the secondary winding N2 of the insulating converter transformer can be made substantially sinusoidal. This allows
Since the conduction angle of the resonance current flowing through the rectifier diode provided on the secondary side becomes substantially equal, the high-frequency ringing current is not superimposed on the resonance current flowing through the rectifier diode. In addition, the constant voltage control of the secondary side DC output voltage is a combined control that controls the switching frequency and the conduction angle of the switching current flowing through the switching element, so that the switching element is turned off even when the load fluctuates. Can be suppressed, and the switching element can perform the ZVS operation even in the intermediate load state.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】図1の回路図は、本発明の実施の
形態としてのスイッチング電源回路の構成を示した図で
ある。この図に示す電源回路は先に説明した電源回路と
同様に、1石のスイッチング素子(バイポーラトランジ
スタ)によって構成した、自励式の電圧共振形スイッチ
ングコンバータが備えられている。なお、この図におい
て図6及び図10と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in this figure is provided with a self-excited voltage resonance type switching converter constituted by one switching element (bipolar transistor), similarly to the power supply circuit described above. In this figure, the same parts as those in FIGS. 6 and 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0050】この図1に示す本実施の形態の電源回路
は、図10に示した電源回路と同様に、絶縁コンバータ
トランスPITの二次側に対して倍電圧半波整流回路が
設けられているが、二次側並列共振コンデンサC2 と、
二次側直列コンデンサCsが組み合わされて接続されて
いる点が、図10に示した電源回路と異なる。つまり、
絶縁コンバータトランスPITの二次巻線N2 に対し
て、二次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続されて
いると共に、二次巻線N2 の一端と整流ダイオードDO1
のアノードと整流ダイオードDO2のカソードの接続点と
の間に二次側直列共振コンデンサCsが直列に挿入され
ている。
In the power supply circuit of the present embodiment shown in FIG. 1, a voltage doubler half-wave rectifier circuit is provided on the secondary side of the insulating converter transformer PIT, similarly to the power supply circuit shown in FIG. Is a secondary parallel resonance capacitor C2,
The difference from the power supply circuit shown in FIG. 10 is that the secondary side series capacitor Cs is connected in combination. That is,
A secondary-side parallel resonance capacitor C2 is connected in parallel to the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT, and one end of the secondary winding N2 and a rectifier diode DO1 are connected.
A secondary side series resonance capacitor Cs is inserted in series between the anode of the rectifier diode DO2 and the connection point of the cathode of the rectifier diode DO2.

【0051】上記したような構成によれば、本実施の形
態の電源回路の二次側においては、二次側並列共振コン
デンサC2 のキャパシタンスと二次巻線N2 の漏洩イン
ダクタンスL2 とにより電圧共振回路が形成されると共
に、二次側直列共振コンデンサCsのキャパシタンスと
二次巻線N2 の漏洩インダクタンスL2 とにより電流共
振回路が形成されることになる。つまり、二次側では、
二次巻線N2 を共通にインダクタンスとして備える、電
圧共振回路と電流共振回路とが複合的に組み合わされた
構成を採るものである。なお、本明細書では、このよう
にして二次側において電圧共振回路と電流共振回路とを
組み合わせた構成について、「二次側電圧・電流共振回
路」ともいうこととする。
According to the above configuration, on the secondary side of the power supply circuit of the present embodiment, the voltage resonance circuit is formed by the capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C2 and the leakage inductance L2 of the secondary winding N2. Is formed, and a current resonance circuit is formed by the capacitance of the secondary side series resonance capacitor Cs and the leakage inductance L2 of the secondary winding N2. In other words, on the secondary side,
This embodiment employs a configuration in which a voltage resonance circuit and a current resonance circuit are combined in a complex manner, and the secondary winding N2 is commonly provided as an inductance. In this specification, a configuration in which the voltage resonance circuit and the current resonance circuit are combined on the secondary side in this manner is also referred to as a “secondary-side voltage / current resonance circuit”.

【0052】図2は上記したような本実施の形態の電源
回路の各部の動作波形の一例を示した図である。このよ
うな本実施の形態の電源回路は、自励発振駆動回路とし
ての直列共振回路(NB ,CB )によりスイッチング素
子Q1 がスイッチング動作を行うことで、スイッチング
素子Q1 //並列共振コンデンサCrの並列接続回路の
両端には、並列共振回路の作用によって、図2(a)に
示すような一次側並列共振電圧Vcpが得られる。この
並列共振電圧Vcpは、図示するようにスイッチング素
子Q1 がオンとなる期間TONは0レベルで、オフとなる
期間TOFF において正弦波状のパルスとなる波形が得ら
れる。またスイッチング素子Q1 のコレクタには図2
(b)に示すような波形のコレクタ電流ICPが流れるこ
とになる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the operation waveform of each part of the power supply circuit of the present embodiment as described above. In the power supply circuit of this embodiment, the switching operation of the switching element Q1 by the series resonance circuit (NB, CB) as a self-excited oscillation driving circuit allows the parallel connection of the switching element Q1 // parallel resonance capacitor Cr. A primary parallel resonance voltage Vcp as shown in FIG. 2A is obtained at both ends of the connection circuit by the action of the parallel resonance circuit. As shown in the figure, the parallel resonance voltage Vcp has a waveform that becomes a sine-wave pulse during the period TOFF when the switching element Q1 is on and the period TON when the switching element Q1 is off. Also, the collector of the switching element Q1 is shown in FIG.
A collector current ICP having a waveform as shown in FIG.

【0053】また、絶縁コンバータトランスPITの二
次巻線N2 を流れる二次側共振電流I2 の波形として
は、二次側直列共振コンデンサCsと二次側並列共振コ
ンデンサC2 が組み合わせて接続されていることで、こ
れら並列共振コンデンサC2 及び直列共振コンデンサC
sのキャパシタンスと、二次巻線N2 の漏洩インダクタ
ンスL2 による電圧・電流共振動作によって、図2
(c)に示すように、ほぼ正弦波状となっている。この
場合、整流ダイオードDO1,DO2を流れる共振電流I3
,I4 の導通角はほぼ等しいものとなり、共振電流I3
,I4 の波形としては図2(d),図2(e)に示す
ようになる。
The waveform of the secondary-side resonance current I2 flowing through the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT is such that the secondary-side series resonance capacitor Cs and the secondary-side parallel resonance capacitor C2 are connected in combination. Thus, the parallel resonance capacitor C2 and the series resonance capacitor C2
s and the voltage / current resonance operation by the leakage inductance L2 of the secondary winding N2.
As shown in (c), it is substantially sinusoidal. In this case, the resonance current I3 flowing through the rectifier diodes DO1, DO2
, I4 have substantially the same conduction angle, and the resonance current I3
, I4 are as shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e).

【0054】このような本実施の形態の電源回路と、二
次巻線N2 に対して二次側並列共振コンデンサC2 が挿
入されていない図10に示した電源回路とを比較する
と、図10に示した電源回路では、負荷電力Poが軽負
荷となるにしたがってスイッチング素子Q1 がオフとさ
れる期間TOFF が拡大され、例えば中間負荷状態の時は
スイッチング素子Q1 がオフとされる期間TOFF の終了
直前の期間T1 において、図14(a),(b)に破線
で示したようにスイッチング素子Q1 が導通してコレク
タ電流ICPが流れていた。これに対して、本実施の形態
の電源回路では、図2(a),(b)に示すように、中
間負荷状態においても、後述するようにスイッチング素
子Q1 がオフとされる期間TOFF は殆ど拡大することが
ないので、期間TOFF においてスイッチング素子Q1 に
コレクタ電流ICPが流れることがない。これにより、中
間負荷状態における異常動作が防止され、安定したZV
S動作となる。つまり、対応可能な負荷範囲の全領域に
おいて安定したZVS動作が実現されるものである。ま
た、中間負荷状態における異常動作が防止されること
で、異常動作により発生する電力損失も無くなるので、
中間負荷状態における電力変換効率の向上を図ることが
できると共に、スイッチング素子Q1 の発熱も減少する
ため、スイッチング素子Q1 に取り付けられている放熱
板を拡大する必要もなくなる。
FIG. 10 shows a comparison between the power supply circuit of this embodiment and the power supply circuit shown in FIG. 10 in which the secondary parallel resonance capacitor C2 is not inserted into the secondary winding N2. In the power supply circuit shown, the period TOFF in which the switching element Q1 is turned off is expanded as the load power Po becomes lighter load. For example, in an intermediate load state, immediately before the end of the period TOFF in which the switching element Q1 is turned off. In the period T1, the switching element Q1 is turned on and the collector current ICP flows as shown by the broken lines in FIGS. 14 (a) and 14 (b). On the other hand, in the power supply circuit according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, even during the intermediate load state, the period TOFF during which the switching element Q1 is turned off, as described later, is almost zero. Since the current does not expand, the collector current ICP does not flow through the switching element Q1 during the period TOFF. Thereby, abnormal operation in the intermediate load state is prevented, and stable ZV
S operation is performed. That is, stable ZVS operation is realized in the entire load range that can be supported. Also, since the abnormal operation in the intermediate load state is prevented, the power loss caused by the abnormal operation is also eliminated,
Since the power conversion efficiency in the intermediate load state can be improved and the heat generated by the switching element Q1 is reduced, it is not necessary to enlarge the heat sink attached to the switching element Q1.

【0055】また、本実施の形態の電源回路では、図2
(d),図2(e)に示したように、整流ダイオードD
O1,DO2を流れる共振電流I3 ,I4 の導通角がほぼ等
しいものとなるため、例えば図6に示した電源回路にお
いて、ブリッジ整流回路DBRを構成している4組の整流
ダイオードがターンオンする際に発生していた高周波の
リンギング電流が共振電流I3 ,I4 に重畳されるとい
うこともない。これにより、本実施の形態の電源回路で
は、整流ダイオードDO1,DO2からEMIが殆ど輻射さ
れないので、例えば図6に示した電源回路においては、
EMI対策として、実際には設ける必要があったフェラ
イトビーズインダクタやセラミックコンデンサを削除す
ることが可能とされ、その分、部品点数の削減を図るこ
とができる。
Further, in the power supply circuit of the present embodiment, FIG.
(D), as shown in FIG.
Since the conduction angles of the resonance currents I3 and I4 flowing through O1 and DO2 are substantially equal, for example, in the power supply circuit shown in FIG. 6, when the four rectification diodes constituting the bridge rectification circuit DBR are turned on. The generated high-frequency ringing current is not superimposed on the resonance currents I3 and I4. Thus, in the power supply circuit of the present embodiment, EMI is hardly radiated from the rectifier diodes DO1 and DO2, and therefore, for example, in the power supply circuit shown in FIG.
As a measure against EMI, it is possible to eliminate the ferrite bead inductor and the ceramic capacitor that actually need to be provided, and accordingly, the number of parts can be reduced.

【0056】実験によれば、例えば絶縁コンバータトラ
ンスPITの一次巻線N1 の巻線数を43T、二次巻線
N2 の巻線数を23T、一次側共振コンデンサCr=3
300pF、二次側直列共振コンデンサCs=0.06
8μF、二次側並列共振コンデンサC2 =6800pF
とした場合に、本実施の形態の電源回路が最適な動作と
なることが確かめられた。
According to experiments, for example, the number of windings of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is 43T, the number of windings of the secondary winding N2 is 23T, and the primary side resonance capacitor Cr = 3.
300 pF, secondary side series resonance capacitor Cs = 0.06
8 .mu.F, secondary side parallel resonance capacitor C2 = 6800 pF
In this case, it has been confirmed that the power supply circuit of the present embodiment operates optimally.

【0057】ここで、図3は上記したような設計により
各構成部品の値が設定された本実施の形態の電源回路に
おいて、負荷を変動させた場合の定電圧制御特性を示し
た図である。なお、この場合も入力交流電圧VACは10
0V、二次側直流出力電圧EO1は135Vとされる。こ
の図3に示されているように、本実施の形態の電源回路
では、二次側から出力される直流出力電圧EO1の定電圧
制御として、負荷電力Poが上昇するにしたがって、ス
イッチング周波数fsが低くなるように制御されている
と共に、スイッチング素子Q1 がオンとなる期間TONは
長くなるように制御されている。つまり、定電圧制御動
作として複合制御方式となっていることがわかる。
Here, FIG. 3 is a diagram showing the constant voltage control characteristics when the load is varied in the power supply circuit of the present embodiment in which the values of the respective components are set by the above design. . In this case, the input AC voltage VAC is also 10
0V and the secondary side DC output voltage EO1 is 135V. As shown in FIG. 3, in the power supply circuit of the present embodiment, as the constant voltage control of the DC output voltage EO1 output from the secondary side, as the load power Po increases, the switching frequency fs increases. It is controlled so as to be lower and the period TON during which the switching element Q1 is on is controlled to be longer. That is, it can be seen that the composite control method is used as the constant voltage control operation.

【0058】従って、本実施の形態の電源回路では、負
荷の変動に伴うスイッチング素子Q1 のオフとなる期間
TOFF の変化は、例えば図10に示した電源回路のスイ
ッチング素子Q1 のオフとなる期間TOFF の変化(図1
3参照)に比べて小さく、その変化量は僅かなものとな
っている。このことからも、本実施の形態とされる電源
回路が中間負荷状態をとった場合でも、スイッチング素
子Q1 がオフとなる期間TOFF が拡大していないことが
わかる。従って、本実施の形態の電源回路は、例えば図
10に示した電源回路のように、中間負荷状態において
スイッチング動作がZVS動作から外れる異常動作が発
生しないものとなる。
Accordingly, in the power supply circuit of the present embodiment, the change in the period TOFF during which the switching element Q1 is turned off due to the change in the load is, for example, the period TOFF during which the switching element Q1 of the power supply circuit is turned off shown in FIG. Change (Fig. 1
3), and the change amount is small. This also indicates that even when the power supply circuit according to the present embodiment has an intermediate load state, the period TOFF during which the switching element Q1 is off does not increase. Therefore, the power supply circuit of the present embodiment does not have an abnormal operation in which the switching operation deviates from the ZVS operation in the intermediate load state, as in the power supply circuit shown in FIG.

【0059】また、本実施の形態の電源回路は、スイッ
チング素子Q1 を複合制御方式によって制御することが
できるため、対応可能な最大負荷電力PoMAX が200
Wから220Wまで拡大すると共に、制御可能な動作範
囲の拡大も図ることが可能になる。
In the power supply circuit of the present embodiment, the switching element Q1 can be controlled by the complex control method, so that the maximum load power PoMAX that can be supported is 200.
In addition to an increase from W to 220 W, it is possible to increase the controllable operation range.

【0060】さらにまた、本実施の形態の電源回路は、
二次側に対して、二次巻線N2 の励起電圧のほぼ2倍の
レベルに対応した直流出力電圧を得る倍電圧整流回路が
設けられていることから、例えば図6に示した二次巻線
N2 の励起電圧の等倍のレベルに対応した直流出力電圧
が出力される電源回路に比べて、二次巻線N2 の巻線数
を減らすことができ、その分、分割ボビンBの小型、軽
量化を図ることも可能になる。
Further, the power supply circuit of the present embodiment
Since the secondary side is provided with a voltage doubler rectifier circuit for obtaining a DC output voltage corresponding to almost twice the level of the excitation voltage of the secondary winding N2, for example, the secondary winding shown in FIG. The number of turns of the secondary winding N2 can be reduced as compared with a power supply circuit that outputs a DC output voltage corresponding to a level equal to the excitation voltage of the line N2. It is also possible to reduce the weight.

【0061】また、本実施の形態の電源回路の二次側と
しては、図1に示した倍電圧半波整流回路に限定される
ものでない。そこで、本実施の形態の電源回路の変形例
として二次側の構成を図4及び図5に示す。なお、この
図4及び図5において、一次側の構成は図1の構成と同
様なものとされるため図示は省略する。また図1及び図
6と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
The secondary side of the power supply circuit according to the present embodiment is not limited to the voltage doubler half-wave rectifier circuit shown in FIG. Therefore, a configuration on the secondary side is shown in FIGS. 4 and 5 as a modified example of the power supply circuit of the present embodiment. In FIGS. 4 and 5, the configuration on the primary side is the same as the configuration in FIG. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0062】この図4には、第1の変形例としての二次
側の構成が示されている。この図に示す二次側において
は、絶縁コンバータトランスPITの二次巻線N2 に対
して、直列共振コンデンサCs、整流ダイオードDO1,
DO2、平滑コンデンサCO10 ,CO11 が接続されること
によって、いわゆる倍電圧全波整流回路が構成される。
上記各素子の接続形態としては、絶縁コンバータトラン
スPITの二次巻線N2 の一端は直列共振コンデンサC
sの直列接続を介して整流ダイオードDO1のアノードと
整流ダイオードDO2のカソードの接続点に対して接続さ
れる。整流ダイオードDO1のカソードは平滑コンデンサ
CO10 の正極と接続され、整流ダイオードDO2のアノー
ドは二次側アースに対して接続される。一方、絶縁コン
バータトランスPITの二次巻線N2 の他端は、平滑コ
ンデンサCO10 の負極と平滑コンデンサCO11 との直列
接続の接続点に接続され、平滑コンデンサCO11 の負極
側は二次側アースに対して接続される。なお、二次巻線
N2 に対して二次側並列共振コンデンサC2 が並列に設
けられている点では、図1の場合と同様となる。
FIG. 4 shows a configuration on the secondary side as a first modification. On the secondary side shown in this figure, a series resonance capacitor Cs, a rectifier diode DO1,
By connecting DO2 and the smoothing capacitors CO10 and CO11, a so-called voltage doubler full-wave rectifier circuit is formed.
As a connection form of the above elements, one end of the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT is connected to a series resonance capacitor C.
s is connected to the connection point of the anode of the rectifier diode DO1 and the cathode of the rectifier diode DO2 via the series connection of s. The cathode of the rectifier diode DO1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor CO10, and the anode of the rectifier diode DO2 is connected to the secondary ground. On the other hand, the other end of the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT is connected to a connection point of the series connection of the negative electrode of the smoothing capacitor CO10 and the smoothing capacitor CO11, and the negative electrode side of the smoothing capacitor CO11 is connected to the secondary side ground. Connected. The point that the secondary parallel resonance capacitor C2 is provided in parallel with the secondary winding N2 is the same as the case of FIG.

【0063】上記した接続形態により形成される倍電圧
全波整流回路の整流動作としては次のようになる。一次
側のスイッチング動作により一次巻線N1 にスイッチン
グ出力が得られると、このスイッチング出力は二次巻線
N2 に励起され、この二次巻線N2 に得られた交番電圧
を入力して整流動作を行う。この場合、先ず、整流ダイ
オードDO1がオフとなり、整流ダイオードDO2がオンと
なる期間においては、一次巻線N1 と二次巻線N2 との
極性が−Mとなる減極性モードで動作して、整流ダイオ
ードDO2により整流した整流電流が直列共振コンデンサ
Cs→二次巻線N2 →平滑コンデンサCO11 と流れるこ
とで平滑コンデンサCO11 に対して充電する動作が得ら
れる。そして、整流ダイオードDO2がオフとなり、整流
ダイオードDO1がオンとなって整流動作を行う期間にお
いては、一次巻線N1 と二次巻線N2 との極性が+Mと
なる加極性モードとなり、二次巻線N2 に誘起された電
流が直列共振コンデンサCs→整流ダイオードDO1→平
滑コンデンサCO10 と流れることで平滑コンデンサCO1
0 に対して充電が行われる動作となる。このようにし
て、加極性モード(+M;フォワード動作)と減極性モ
ード(−M;フライバック動作)との両者のモードを利
用した全波整流動作が行われることで、直列に接続され
た平滑コンデンサCO10 ,CO11 の両端には二次巻線N
2の誘起電圧のほぼ2倍に対応する直流電圧(整流平滑
電圧)EO1が得られるものとされる。
The rectification operation of the voltage doubler full-wave rectifier circuit formed by the above-described connection form is as follows. When the switching output on the primary winding N1 is obtained by the switching operation on the primary side, the switching output is excited by the secondary winding N2, and the alternating voltage obtained on the secondary winding N2 is input to perform the rectification operation. Do. In this case, first, during a period in which the rectifier diode DO1 is turned off and the rectifier diode DO2 is turned on, the rectifier diode DO1 operates in the reduced polarity mode in which the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 is -M, and the rectifier operates. The rectified current rectified by the diode DO2 flows through the series resonance capacitor Cs → the secondary winding N2 → the smoothing capacitor CO11, whereby the operation of charging the smoothing capacitor CO11 is obtained. During the period in which the rectifier diode DO2 is turned off and the rectifier diode DO1 is turned on and the rectification operation is performed, the polarity of the primary winding N1 and the secondary winding N2 becomes + M, and the secondary winding is turned on. The current induced in the line N2 flows through the series resonance capacitor Cs → the rectifier diode DO1 → the smoothing capacitor CO10, so that the smoothing capacitor CO1
This is an operation in which charging is performed for 0. In this manner, the full-wave rectification operation using both the additive polarity mode (+ M; forward operation) and the depolarization mode (-M; flyback operation) is performed, so that the smoothing connected in series is performed. The secondary winding N is connected to both ends of the capacitors CO10 and CO11.
A DC voltage (rectified smoothed voltage) EO1 corresponding to almost twice the induced voltage of 2 is obtained.

【0064】本実施の形態の電源回路の二次側をこのよ
うな構成とした場合は、例えば絶縁コンバータトランス
PITの二次巻線N2 の巻線数を20T、二次側直列共
振コンデンサCs=0.1μF、二次側並列共振コンデ
ンサC2 =0.01μFとすることで、最適な動作とな
り、図1に示した電源回路と同様の効果が得られた。ま
た、この図4に示したように二次側を倍電圧全波整流回
路によって構成した場合は、二次側が倍電圧半波整流回
路とされている図1に示した電源回路と比較しても、二
次巻線N2 の巻線数を23Tから20Tまで減らすこと
ができるため、さらに分割ボビンBの小型、軽量化を図
ることが可能になる。
When the secondary side of the power supply circuit according to the present embodiment has such a configuration, for example, the number of secondary windings N2 of the insulating converter transformer PIT is 20T, and the secondary side series resonance capacitor Cs = By setting 0.1 .mu.F and the secondary side parallel resonance capacitor C2 = 0.01 .mu.F, the optimum operation was obtained, and the same effect as that of the power supply circuit shown in FIG. Further, when the secondary side is constituted by a voltage doubler full-wave rectifier circuit as shown in FIG. 4, compared with the power supply circuit shown in FIG. 1 in which the secondary side is a voltage doubler half-wave rectifier circuit. Also, since the number of turns of the secondary winding N2 can be reduced from 23T to 20T, the size and weight of the divided bobbin B can be further reduced.

【0065】また図5には、第2の変形例としての二次
側の構成が示されている。この図に示す二次側において
は、絶縁コンバータトランスPITの二次巻線N2 に対
して、直列共振コンデンサCs1 ,Cs2 、整流ダイオ
ードDO1,DO2、平滑コンデンサCO10 ,CO11 によっ
て構成される4倍電圧全波整流回路が設けられていると
共に、この二次巻線N2 に対して二次側並列共振コンデ
ンサC2 を備えるようにしたものとされる。なお4倍電
圧全波整流回路の整流動作は、先に図11において説明
しているため省略する。
FIG. 5 shows a configuration on the secondary side as a second modification. On the secondary side shown in this figure, a quadruple voltage composed of series resonance capacitors Cs1, Cs2, rectifier diodes DO1, DO2, and smoothing capacitors CO10, CO11 is applied to the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT. A wave rectifier circuit is provided, and a secondary side parallel resonance capacitor C2 is provided for the secondary winding N2. Note that the rectifying operation of the quadruple voltage full-wave rectifier circuit has been described above with reference to FIG.

【0066】本実施の形態の電源回路の二次側をこのよ
うな構成とした場合も、例えば絶縁コンバータトランス
PITの二次巻線N2 の巻線数を14T、二次側直列共
振コンデンサCs1 ,Cs2 =0.1μF、二次側並列
共振コンデンサC2 =0.022μFとすることで最適
な動作となり、図1に示した電源回路と同様の効果が得
られた。また、この場合は絶縁コンバータトランスPI
Tの二次巻線N2 の巻線数を14Tまで低減することが
できるため、分割ボビンBのさらなる小型、軽量化を図
ることが可能になる。
In the case where the secondary side of the power supply circuit according to the present embodiment has such a configuration, for example, the number of windings of the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT is 14T, and the secondary side series resonance capacitor Cs1, By setting Cs2 = 0.1 .mu.F and the secondary side parallel resonance capacitor C2 = 0.022 .mu.F, an optimum operation was obtained, and the same effect as that of the power supply circuit shown in FIG. 1 was obtained. In this case, the insulation converter transformer PI
Since the number of turns of the secondary winding N2 of T can be reduced to 14T, the size and weight of the divided bobbin B can be further reduced.

【0067】なお、本実施の形態においては、スイッチ
ング電源回路の二次側に対して、絶縁コンバータトラン
スPITの二次巻線N2 に励起される励起電圧のほぼ2
倍のレベルに対応した直流出力電圧EO1を出力する倍電
圧半波整流回路、倍電圧全波整流回路、及び二次巻線N
2 に励起される励起電圧のほぼ4倍のレベルに対応した
直流出力電圧EO1を出力する4倍電圧全波整流回路を設
けた場合を例に挙げているが、このような構成の整流回
路に限定されるものでなく、本発明としては、二次巻線
N2 に励起される励起電圧レベルの2n倍(nは1以上
の自然数とされる)に対応するレベルの二次側出力電圧
EO1を得るように構成された整流回路が設けられればよ
いものである。従って、例えば二次巻線N2 に励起され
る励起電圧のほぼ6倍、8倍・・・(2n)倍のレベル
に対応する直流出力電圧EO1を生成する整流回路を設け
るようにしても構わないものである。
In the present embodiment, the excitation voltage applied to the secondary winding N2 of the insulating converter transformer PIT is approximately 2 to the secondary side of the switching power supply circuit.
A voltage doubler half-wave rectifier, a voltage doubler full-wave rectifier, and a secondary winding N that output a DC output voltage EO1 corresponding to the double level.
2, a quadruple voltage full-wave rectifier circuit that outputs a DC output voltage EO1 corresponding to a level approximately four times higher than the excitation voltage to be excited is provided as an example. The present invention is not limited to this. The present invention provides a secondary output voltage EO1 having a level corresponding to 2n times (n is a natural number of 1 or more) the excitation voltage level excited in the secondary winding N2. What is necessary is just to provide a rectifier circuit configured to obtain the same. Therefore, for example, a rectifier circuit for generating a DC output voltage EO1 corresponding to a level approximately six times, eight times... (2n) times the excitation voltage excited by the secondary winding N2 may be provided. Things.

【0068】また、本発明の電源回路としては、上記図
1、図4及び図5に示した構成以外にも、実際の使用条
件に対応して適宜変更されて構わないものである。例え
ば上記各実施の形態としては、自励方式によるスイッチ
ング駆動の構成が採られているが、他励式によってスイ
ッチング素子を駆動する構成に対しても本発明の適用が
可能である。また、スイッチング素子としても、バイポ
ーラトランジスタやMOS−FETの以外の他の部品素
子が採用されて構わないものである。
The power supply circuit of the present invention may be appropriately modified in accordance with actual use conditions, in addition to the configuration shown in FIGS. 1, 4 and 5. For example, in each of the above embodiments, a configuration of switching drive by a self-excited system is adopted, but the present invention is also applicable to a configuration in which a switching element is driven by a separately excited system. Further, as the switching element, other component elements other than the bipolar transistor and the MOS-FET may be employed.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、絶縁コン
バータトランスの二次巻線に対して、二次側直列共振回
路と二次側並列共振回路が組み合わされて成る二次側共
振回路を形成するようにしている。この場合、先ず、二
次側並列共振回路の共振動作によって、絶縁コンバータ
トランスの二次巻線を流れる二次側共振電流は、ほぼ正
弦波状となるため、直流出力電圧生成手段に設けられて
いる整流ダイオードを流れる電流の導通角もほぼ等しく
なる。これにより、整流ダイオードを流れる電流には高
周波のリンギング電流が重畳されることなく、整流ダイ
オードから発生するEMIを抑制することができる。よ
って、二次側に対してEMI対策のための部品を設ける
必要がなく、その分、回路規模の小型化を図ることが可
能になる。
As described above, according to the present invention, a secondary side resonance circuit formed by combining a secondary side series resonance circuit and a secondary side parallel resonance circuit with respect to the secondary winding of an insulating converter transformer is provided. It is formed. In this case, first, the secondary-side resonance current flowing through the secondary winding of the insulating converter transformer becomes substantially sinusoidal due to the resonance operation of the secondary-side parallel resonance circuit. The conduction angle of the current flowing through the rectifier diode is also substantially equal. Accordingly, EMI generated from the rectifier diode can be suppressed without superimposing a high-frequency ringing current on the current flowing through the rectifier diode. Therefore, there is no need to provide a component for EMI countermeasures on the secondary side, and the circuit scale can be reduced accordingly.

【0070】また、二次側直流出力電圧の定電圧制御
は、スイッチング周波数と、スイッチング素子を流れる
スイッチング電流の導通角を制御する複合制御となるた
め、負荷が変動した場合でもスイッチング素子がオフと
なる期間の拡大を抑えることができ、よって中間負荷状
態においてもスイッチング素子はZVS動作を外れない
ものとなる。これにより、中間負荷状態において発生し
ていた異常動作が解消され、結果的に対応可能な負荷変
動範囲内の全領域において安定したZVS動作を実現す
ることができる。また、ZVS動作が得られることで、
スイッチング素子における電力損失も減少するので、電
力変換効率の向上を図ることができると共に、スイッチ
ング素子に取り付けられている放熱板を大型化する必要
もない。
Further, since the constant voltage control of the secondary side DC output voltage is a combined control for controlling the switching frequency and the conduction angle of the switching current flowing through the switching element, the switching element is turned off even when the load fluctuates. The expansion of the period can be suppressed, so that the switching element does not deviate from the ZVS operation even in the intermediate load state. As a result, the abnormal operation that has occurred in the intermediate load state is resolved, and as a result, a stable ZVS operation can be realized in the entire region within the load fluctuation range that can be handled. Also, by obtaining the ZVS operation,
Since the power loss in the switching element is also reduced, the power conversion efficiency can be improved, and there is no need to increase the size of the heat sink attached to the switching element.

【0071】さらにまた、直流出力電圧生成手段から出
力される二次側直流出力電圧の定電圧制御は、スイッチ
ング周波数と、スイッチング素子を流れるスイッチング
電流の導通角を制御する複合制御となるため、最大負荷
電力の増加を図ることができると共に、制御可能範囲の
拡大を図ることができるという利点もある。
Furthermore, the constant voltage control of the secondary DC output voltage output from the DC output voltage generating means is a composite control for controlling the switching frequency and the conduction angle of the switching current flowing through the switching element. There is also an advantage that the load power can be increased and the controllable range can be expanded.

【0072】また、直流出力電圧生成手段としては、例
えば二次巻線に得られる交番電圧のほぼ2倍に対応した
直流出力電圧を生成する倍電圧半波整流動作、倍電圧全
波整流動作、或いは交番電圧のほぼ4倍に対応した直流
出力電圧を生成する4倍電圧全波整流動作を行うように
構成すると、絶縁コンバータトランスの巻線数を低減す
ることができるので、その分、絶縁コンバータトランス
の小型、軽量化を図ることが可能になる。
The DC output voltage generating means includes, for example, a double voltage half-wave rectification operation, a double voltage full-wave rectification operation for generating a DC output voltage corresponding to almost twice the alternating voltage obtained in the secondary winding, and the like. Alternatively, if the configuration is such that a quadruple voltage full-wave rectification operation for generating a DC output voltage corresponding to almost four times the alternating voltage is performed, the number of windings of the insulating converter transformer can be reduced. It is possible to reduce the size and weight of the transformer.

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

【図1】本発明の実施の形態としての電源回路の構成例
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態の電源回路の要部の動作を示す波
形図である。
FIG. 2 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit of the present embodiment.

【図3】本実施の形態の電源回路の負荷が変動した場合
の定電圧制御特性を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing constant voltage control characteristics when the load of the power supply circuit of the present embodiment fluctuates.

【図4】第1の変形例としての電源回路の二次側構成例
を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a secondary-side configuration example of a power supply circuit as a first modified example.

【図5】第2の変形例としての電源回路の二次側構成例
を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a secondary-side configuration example of a power supply circuit as a second modification.

【図6】先行技術としての電源回路の構成を示す回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【図7】先行技術としての電源回路の二次側の他の構成
を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another configuration of the secondary side of the power supply circuit according to the prior art.

【図8】図6に示した先行技術としての電源回路の要部
の動作を示す波形図である。
8 is a waveform chart showing an operation of a main part of the power supply circuit according to the prior art shown in FIG.

【図9】図6に示した先行技術としての電源回路の負荷
が変動した場合の定電圧制御特性を示した図である。
9 is a diagram showing constant voltage control characteristics when the load of the power supply circuit as the prior art shown in FIG. 6 fluctuates.

【図10】先行技術としての電源回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit as a prior art.

【図11】先行技術としての電源回路の二次側の他の構
成を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing another configuration of the secondary side of the power supply circuit according to the prior art.

【図12】図10に示した先行技術としての電源回路の
二次側動作を示す波形図である。
12 is a waveform chart showing a secondary-side operation of the power supply circuit shown in FIG. 10 as the prior art.

【図13】図10に示した先行技術としての電源回路の
負荷が変動した場合の定電圧制御特性を示した図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing constant voltage control characteristics when the load of the power supply circuit as the prior art shown in FIG. 10 fluctuates.

【図14】図10に示した先行技術としての電源回路の
一次側動作を示す波形図である。
14 is a waveform chart showing a primary-side operation of the power supply circuit shown in FIG. 10 as the prior art.

【図15】絶縁コンバータトランスの構成を示す断面図
である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an insulating converter transformer.

【図16】相互インダクタンスが+M/−Mの場合の各
動作を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / −M.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御回路、、Ci 平滑コンデンサ、Q1 スイッ
チング素子、PIT絶縁コンバータトランス、PRT
直交形制御(ドライブ)トランス、Cr 一次側並列共
振コンデンサ、C2 二次側並列共振コンデンサ、Cs
Cs1 Cs2 二次側直列共振コンデンサ、NC
制御巻線、NB 駆動巻線、ND 検出巻線、CB 共
振用コンデンサ、DO1 DO2 DO3 DO4 整流ダイオ
ード、CO1 CO2 CO1 CO10 CO11 平滑コンデン
1 control circuit, Ci smoothing capacitor, Q1 switching element, PIT isolation converter transformer, PRT
Quadrature control (drive) transformer, Cr primary parallel resonance capacitor, C2 secondary parallel resonance capacitor, Cs
Cs1 Cs2 Secondary side series resonance capacitor, NC
Control winding, NB drive winding, ND detection winding, CB resonance capacitor, DO1 DO2 DO3 DO4 rectifier diode, CO1 CO2 CO1 CO10 CO11 smoothing capacitor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子を備え、入力された直
流入力電圧を断続して出力するスイッチング手段と、 上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コ
ンバータトランスと、 上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように
して挿入される一次側電圧共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に対して二次側
並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される
二次側並列共振回路と、上記絶縁コンバータトランスの
二次巻線に対して二次側直列共振コンデンサを直列に接
続することで形成される二次側直列共振回路とが、組み
合わされて成る二次側共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に得られる交番
電圧を入力して整流動作を行うことで、上記交番電圧の
レベルの2n倍(但し、nは1以上の自然数)に対応す
るレベルの二次側直流出力電圧を得るように構成された
直流出力電圧生成手段と、 上記二次側直流出力電圧レベルに応じて、上記スイッチ
ング素子のスイッチング周波数を可変することで定電圧
制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えて構成されることを特徴とするスイッチング電源
回路。
A switching means for intermittently outputting an input DC input voltage; an insulating converter transformer for transmitting an output of the switching means to a secondary side; A primary-side voltage resonance circuit inserted so as to be a resonance type, and a secondary-side parallel resonance formed by connecting a secondary-side parallel resonance capacitor in parallel to the secondary winding of the insulating converter transformer. A secondary-side resonance circuit formed by combining a circuit and a secondary-side series resonance circuit formed by connecting a secondary-side series resonance capacitor in series to the secondary winding of the insulating converter transformer; and By inputting the alternating voltage obtained in the secondary winding of the insulating converter transformer and performing rectification, 2n times the level of the alternating voltage (where n is 1) DC output voltage generating means configured to obtain a secondary-side DC output voltage at a level corresponding to the above natural number), and changing a switching frequency of the switching element according to the secondary-side DC output voltage level. And a constant voltage control means for performing constant voltage control.
【請求項2】 上記直流出力電圧生成手段は、 2組の整流ダイオードと、1組の平滑コンデンサとを備
えると共に、上記二次側直列共振コンデンサを整流電流
経路に対して挿入して形成されることで、上記交番電圧
レベルの2倍に対応するとされるレベルの二次側直流出
力電圧を生成する、倍電圧半波整流動作を行うことを特
徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
2. The DC output voltage generating means includes two sets of rectifier diodes and one set of smoothing capacitors, and is formed by inserting the secondary side series resonance capacitor into a rectification current path. 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a double voltage half-wave rectifying operation is performed to generate a secondary side DC output voltage having a level corresponding to twice the alternating voltage level.
【請求項3】 上記直流出力電圧生成手段は、 2組の整流ダイオードと、2組の平滑コンデンサとを備
えると共に、上記二次側直列共振コンデンサを整流電流
経路に対して挿入して形成されることで、上記交番電圧
レベルの2倍に対応するとされるレベルの二次側直流出
力電圧を生成する、倍電圧全波整流動作を行うことを特
徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
3. The DC output voltage generation means includes two sets of rectifier diodes and two sets of smoothing capacitors, and is formed by inserting the secondary side series resonance capacitor into a rectification current path. 2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a doubled voltage full-wave rectifying operation is performed to generate a secondary side DC output voltage having a level corresponding to twice the alternating voltage level.
【請求項4】 上記直流出力電圧生成手段は、 2組の整流ダイオードと、2組の平滑コンデンサとを備
えると共に、2組の上記二次側直列共振コンデンサを整
流電流経路に対して挿入して形成されることで、上記交
番電圧レベルの4倍に対応するとされるレベルの二次側
直流出力電圧を生成する、4倍電圧全波整流動作を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回
路。
4. The DC output voltage generating means includes two sets of rectifier diodes and two sets of smoothing capacitors, and inserts two sets of the secondary-side series resonance capacitors into a rectified current path. 2. A quadruple voltage full-wave rectifying operation for generating a secondary side DC output voltage having a level corresponding to four times the alternating voltage level by being formed. Switching power supply circuit.
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