JPH0783588B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般に降圧型のスイッチングレギュレータと
呼ばれているスイッチング電源装置に関する。

［従来の技術］ 従来の降圧型のスイッチングレギュレータは第４図に示
す如く、第１及び第２の端子11、12を有する整流平滑回
路等から成る直流電源10と、出力端子13と、第２の電源
端子12に接続されたグランド出力端子14と、一端（コレ
クタ）が第１の電源端子11に接続されたスイッチング素
子としてのトランジスタ15と、トランジスタ15をオン・
オフ制御するためにベースに接続された制御回路16と、
トランジスタ15の他端（エミッタ）と出力端子13との間
に接続された平滑用リアクトル17と、平滑用リアクトル
17の入力端とグランド出力端子14との間に接続された平
滑用ダイオード18と、平滑用リアクトル17の出力端とグ
ランド出力端子14との間に接続された平滑用コンデンサ
19とから成る。この回路でトランジスタ15をオン・オフ
制御すれば、直流電圧が断続され、これが平滑されて負
荷20に供給される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、トランジスタ15をオンからオフに転換する時
にサージ電圧が発生する。このサージ電圧は平滑用コン
デンサ19で吸収される。しかし、平滑用コンデンサ19
は、この充電電圧よりも高いサージ電圧のみを吸収す
る。トランジスタ15がオフの期間には、電源10の電圧と
平滑用リアクトル17の電圧との和がトランジスタ15のコ
レクタ・エミッタ間に印加される。トランジスタ15のタ
ーンオフ時の電力損失を低減させるためには、ターンオ
フ時におけるトランジスタ15に対する急激な高い電圧の
印加を阻止することが必要である。第４図に示す従来の
降圧型スイッチングレギュレータは、トランジスタ15の
ターンオフ時の損失を低減させる回路を具備しないの
で、その分だけ効率が低い。この種の問題は、平滑用リ
アクトル17をトランジスタ15と電源10との間に移し、こ
のリアクトルのエネルギを巻線を使用して負荷側に放出
させる形状のレギュレータにおいても生じる。

そこで、本発明の目的は、サージ電圧を良好に吸収する
ことができると共に、スイッチング素子の電圧の立上り
を緩やかにしてスイッチング損失を低減させることがで
きるスイッチング電源装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、直流電圧を供給す
るための直流電源と、直流電圧を出力するための出力端
子と、一端が前記直流電源の一方の端子に接続されたス
イッチング素子と、前記スイッチング素子の他端と前記
出力端子との間に接続された平滑用リアクトルと、前記
スイッチング素子の他端と前記直流電源の他方の端子又
はグランド出力端子との間に接続された平滑用ダイオー
ドと、前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグ
ランド出力端子との間に接続された平滑用コンデンサと
を備えた降圧型のスイッチング電源装置において、一端
が前記スイッチング素子の他端に接続されたサージ吸収
用コンデンサと、前記スイッチング素子がオフに転換し
た時にオンになる方向性を有して前記平滑用リアクトル
の出力端と前記サージ吸収用コンデンサの他端との間に
接続されたサージ吸収用ダイオードと、前記サージ吸収
用コンデンサの他端と前記スイッチング素子の一端との
間に接続された逆流阻止用ダイオードと共振用リアクト
ルとの直列回路とを備えていることを特徴とする降圧型
のスイッチング電源装置に係わるものである。

また、請求項２に示すように、平滑用リアクトルをスイ
ッチング素子よりも電源側に配置し、これにエネルギ放
出用巻線を電磁結合させ、この巻線で負荷側にエネルギ
を放出するようにすることができる。

［作 用］ 請求項１及び２の発明において、平滑用リアクトルに並
列に接続されたコンデンサは、スイッチング素子がオン
になった時に共振によって逆方向に充電される。従っ
て、ターンオフ時のサージ電圧を迅速に吸収することが
できる。また、ターンオフ時にスイッチング素子に印加
される電圧の立上りを緩やかにすることができる。

［第１の実施例］ 次に、第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施
例に係わる降圧型スイッチングレギュレータを説明す
る。但し、第１図で符号１〜20で示すものは、第４図で
示すものと実質的に同一であるので、その説明を省略す
る。

第１図のスイッチングレギュレータは第４図の回路にサ
ージ吸収用コンデンサ21とサージ吸収用ダイオード22と
共振用リアクトル23と逆流阻止用ダイオード24とを付加
することによって構成されている。サージ吸収用コンデ
ンサ21の一端はスイッチング素子としてのトランジスタ
15の出力端即ちリアクトル17の入力端に接続されてい
る。サージ吸収用ダイオード22はリアクトル17の出力端
とコンデンサ21の他端との間に接続されている。タイオ
ード24と共振用リアクトル23との直列回路はコンデンサ
21の他端とトランジスタ15のコレクタとの間に接続され
ている。

第１図のスイッチングレギュレータのトランジスタ15の
オン・オフによる出力電圧の制御動作は第４図の回路と
同一であるが、サージ電圧吸収動作は異なる。トランジ
スタ15のオン期間には第２図（Ｂ）に示すようにコンデ
ンサ21は負の極性に充電されている。即ち、コンデンサ
21の下側の端子が正、上側の端子が負になるように充電
されている。この状態でトランジスタ15がオフ制御され
ると、平滑用リアクトル17からサージ電圧が発生する
が、リアクトル17とダイオード22とコンデンサ21とから
成る閉回路に第２図（Ｃ）のt1〜t2に示すように電流I1
が流れるめにコンデンサ21でサージ電圧が吸収される。
この結果、トランジスタ15のコレクタ・エミッタ間電圧
ＶCEも第２図（Ａ）に示すように比較的緩やかに立上
る。ターンオフ時にトランジスタ15のコレクタ・エミッ
タ間電圧が緩やかに立上ることによってスイッチング損
失が小さくなることは周知である。

次に、第２図のt3でトランジスタ15がオン制御される
と、コンデンサ21とダイオード24と共振用リアクトル23
とトランジスタ15とから成る閉回路に第２図（Ｄ）に示
すように電流I2が流れ、コンデンサ21が今迄とは逆の方
向に充電される。これによって、次に発生するサージ電
圧を吸収することが可能になる。なお、エネルギ放出用
リアクトル23に基づいて発生する電圧が電源10の電圧よ
りも高い場合には、リアクトル23のエネルギの一部が電
源10に含まれている平滑用コンデンサに戻される。

上述のように本実施例によれば、サージ電圧の吸収及び
スイッチング損失の低減を良好に達成することができ
る。

［第２の実施例］ 次に、第３図を参照して本発明の第２の実施例に係わる
スイッチングレギュレータを説明する。但し、第３図に
おいて第１図及び第４図と実質的に同一の部分には同一
の符号を付してその説明を省略する。

第３図の回路では、平滑用リアクトル17が電源10とトラ
ンジスタ15との間に接続されている。そして、この平滑
用リアクトル17にエネルギ放出用巻線25が電磁結合され
ている。エネルギ放出用巻線25は平滑用ダイオード18に
直列に接続されている。第３図において、平滑用リアク
トル17に対してコンデンサ21とダイオード22との直列回
路が並列に接続されていること、及びトランジスタ15に
対して共振用リアクトル23とダイオード24とコンデンサ
21との直列回路が並列に接続されていることは第１図と
同一である。従って、サージ吸収及びスイッチング損失
低減の作用は第１図と実質的に同一である。平滑用リア
クトル17による平滑作用はエネルギ放出用巻線を介して
行われる。即ち、トランジスタ15がオンの期間に平滑用
リアクトル17に蓄積されたエネルギはトランジスタ15が
オフの期間にエネルギ放出用巻線25を介してコンデンサ
19及び負荷20に放出される。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１） トランジスタ15を電界効果トランジスタ等の他
のスイッチング素子に置き換えることができる。

（２） スイッチング素子としてのトランジスタ15のオ
ン・オフ制御は自励式であってもよいし、他励式であっ
てもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、サージ電圧の吸収及びスイッチング損
失低減が可能なスイッチング電源装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、 第２図は第１図の各部の状態を原理的に示す波形図、 第３図は第２の実施例のスイッチングレギュレータを示
す回路図、 第４図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
である。 10……直流電源、13……出力端子、14……グランド出力
端子、15……トランジスタ、16……制御回路、17……平
滑用リアクトル、18……平滑用ダイオード、19……平滑
用コンデンサ、20……負荷、21……サージ吸収用コンデ
ンサ、23……共振用リアクトル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧を供給するための直流電源と、 直流電圧を出力するための出力端子と、 一端が前記直流電源の一方の端子に接続されたスイッチ
   ング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記出力端子との間に接
   続された平滑用リアクトルと、 前記スイッチング素子の他端と前記直流電源の他方の端
   子又はグランド出力端子との間に接続された平滑用ダイ
   オードと、 前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグンド出
   力端子との間に接続された平滑用コンデンサと を備えた降圧型のスイッチング電源装置において、 一端が前記スイッチング素子の他端に接続されたサージ
   吸収用コンデンサと、 前記スイッチング素子がオフに転換した時にオンになる
   方向性を有して前記平滑用リアクトルの出力端と前記サ
   ージ吸収用コンデンサの他端との間に接続されたサージ
   吸収用ダイオードと、 前記サージ吸収用コンデンサの他端と前記スイッチング
   素子の一端との間に接続された逆流阻止用ダイオードと
   共振用リアクトルとの直列回路とを備えていることを特
   徴とする降圧型のスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】直流電圧を供給するための直流電源と、 直流電圧を出力するための出力端子と、 一端が前記直流電源の一方の端子に接続された平滑用リ
   アクトルと、 前記平滑用リアクトルの他端と前記一対の出力端子の一
   方との間に接続されたスイッチング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記直流電源の他方の端
   子又はグランド出力端子との間に接続され且つ前記平滑
   用リアクトルに電磁結合されたエネルギ放出用巻線と、 前記エネルギ放出用巻線に直列に接続された平滑用ダイ
   オードと、 前記出力端子と前記直流電源の他方の端子又はグランド
   出力端子との間に接続された平滑用コンデンサと を備えた降圧型のスイッチング電源装置において、 一端が前記平滑用リアクトルの他端に接続されたサージ
   吸収用コンデンサと、 前記スイッチング素子がオフに転換した時にオンになる
   方向性を有して前記平滑用リアクトルの入力端と前記サ
   ージ吸収用コンデンサの他端との間に接続されたサージ
   吸収用ダイオードと、 前記サージ吸収用コンデンサの他端と前記スイッチング
   素子の出力端との間に接続された逆流阻止用ダイオード
   と共振用リアクトルとの直列回路と を備えていることを特徴とする降圧型のスイッチング電
   源装置。