JP2001197737A - High voltage power supply circuit - Google Patents

High voltage power supply circuit

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JP2001197737A
JP2001197737A JP2000004125A JP2000004125A JP2001197737A JP 2001197737 A JP2001197737 A JP 2001197737A JP 2000004125 A JP2000004125 A JP 2000004125A JP 2000004125 A JP2000004125 A JP 2000004125A JP 2001197737 A JP2001197737 A JP 2001197737A
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current
resonance
power supply
supply circuit
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Yoshiaki Doi
喜明 土居
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce dimensions of a high voltage power supply circuit, simplify the circuit and reduce the peak of a current applied to switching devices to reduce a switching noise, a switching loss and, further, a power loss in the ON period of the switching device. SOLUTION: After a DC voltage supplied from a DC input power supply 1 is stabilized by a regulator 2, an isolation high voltage transformer 4 is driven by a pair of switching devices 3 of a push-pull inverter to obtain a DC high voltage output with a rectifier circuit 5 and a filter capacitor 7 of the secondary circuit of the high voltage transformer 4, and the DC high voltage is supplied to a load 8. A resonance circuit which resonates partially with the current applied to the switching devices 3, at an instant when the current is turned on, is composed of the leakage inductance 9 and a distributed capacitance 10 between secondary windings. Further, the leakage inductance 9 or the distributed capacitance 10 between the secondary windings is prescribed so as to obtain the optimum value of the current applied to the switching device 3.

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】本発明は高圧電源回路に関
し、特に商用全波整流電圧や直流電源等の直流入力電圧
に応じた出力を導出する、絶縁高圧トランスを使用した
プッシュプルインバータ方式の高圧電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-voltage power supply circuit, and more particularly to a push-pull inverter type high-voltage power supply using an insulated high-voltage transformer for deriving an output corresponding to a DC input voltage such as a commercial full-wave rectified voltage or a DC power supply. Circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8はプッシュプルインバータを備えた
電源回路の従来例を示すブロック図である。同図に示さ
れている電源回路では、例えば直流電源や商用AC電源
を整流平滑して得られる直流入力電源1から供給される
直流電圧をレギュレータ2によって安定化する。この
後、プッシュプルインバータの一対のスイッチング素子
3によって駆動される昇圧用絶縁高圧トランス4を介し
て、整流回路5及びチョークコイル6並びに平滑コンデ
ンサ7により構成される平滑回路によって直流高圧出力
を得る。この出力が負荷8に供給される。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a block diagram showing a conventional example of a power supply circuit having a push-pull inverter. In the power supply circuit shown in FIG. 1, for example, a DC voltage supplied from a DC input power supply 1 obtained by rectifying and smoothing a DC power supply or a commercial AC power supply is stabilized by a regulator 2. Thereafter, a DC high-voltage output is obtained by a smoothing circuit composed of a rectifier circuit 5, a choke coil 6, and a smoothing capacitor 7 via a step-up insulating high-voltage transformer 4 driven by a pair of switching elements 3 of the push-pull inverter. This output is supplied to the load 8.

【0003】直流電源や商用AC電源を整流平滑して得
られる直流入力電源1の電圧変動はレギュレータ2によ
って抑圧されるので、プッシュプルインバータは高圧出
力を得るために絶縁高圧トランス4を駆動する目的で使
用されるもので、安定化動作は行っていない。従ってス
イッチング素子3の駆動デューティは固定で良い。一般
的な低圧電源回路においては、出力電圧の変動に対し
て、スイッチング素子3の駆動デューティ又はスイッチ
ング周波数を変化させてプッシュプルインバータ自体に
安定化機能を備えることにより、レギュレータ2を必要
としない技術もある。
Since the voltage fluctuation of the DC input power supply 1 obtained by rectifying and smoothing a DC power supply or a commercial AC power supply is suppressed by the regulator 2, the push-pull inverter drives the insulating high-voltage transformer 4 to obtain a high-voltage output. No stabilizing operation is performed. Therefore, the drive duty of the switching element 3 may be fixed. In a general low-voltage power supply circuit, a technology that does not require the regulator 2 by providing a stabilizing function to the push-pull inverter itself by changing the drive duty or the switching frequency of the switching element 3 with respect to the fluctuation of the output voltage. There is also.

【0004】しかしながら高圧電源回路に使用する絶縁
高圧トランス4においては、昇圧比(1次、2次巻数
比)が大きく、更に絶縁耐圧が必要となる構成上、1
次、2次間の漏洩インダクタンスや、2次巻線間の分布
容量を無視できず、制御が不安定となり易い。従って高
圧電源回路に使用するこの種のインバータ回路におい
て、出力電圧の高安定度が要求される場合には、プッシ
ュプルインバータの前段にレギュレータ2を備えて出力
電圧の安定化を図っている。
However, the insulating high-voltage transformer 4 used in the high-voltage power supply circuit has a large step-up ratio (primary / secondary turns ratio) and requires a high withstand voltage.
Since the leakage inductance between the secondary and the secondary and the distributed capacitance between the secondary windings cannot be ignored, the control tends to be unstable. Therefore, when high stability of the output voltage is required in this type of inverter circuit used in the high-voltage power supply circuit, the regulator 2 is provided in the preceding stage of the push-pull inverter to stabilize the output voltage.

【0005】従来のプッシュプルインバータ方式の電源
においては、動作電流が矩形波となるため、スイッチン
グノイズが多く、更には高周波動作においてスイッチン
グ素子のターンオン並びにターンオフ時の電力損失が大
きくなる問題があったが、近年では共振を利用して電流
または電圧波形を正弦波に近づけることでノイズとスイ
ッチング損失の低減とを図る方式に関して提案がなされ
ている。これらは、例えば、特開昭64−43062号
公報、特開平1−91659号公報、特開平5−917
40公報、特開平5−304775公報等に記載されて
いる。
In the conventional push-pull inverter type power supply, the operating current has a rectangular wave, so that there is a problem that switching noise is large and power loss at the time of turn-on and turn-off of the switching element becomes large in high-frequency operation. However, in recent years, there has been proposed a method of reducing noise and switching loss by making a current or voltage waveform close to a sine wave using resonance. These are described, for example, in JP-A-64-43062, JP-A-1-91659, and JP-A-5-917.
40, JP-A-5-304775, and the like.

【0006】図9には従来のプッシュプルインバータ方
式の電源回路各部の動作波形が示されている。まず図9
(A)には、共振を用いない矩形波電流インバータの各
部波形が示されている。インバータのスイッチング素子
の動作電圧(VSW)、動作電流(ISW)共に矩形波
であるため、スイッチングノイズが多く、更にスイッチ
ング素子のターンオン並びにターンオフ時の電力損失
(PLOSS)が大きくなっている。
FIG. 9 shows operation waveforms of respective parts of a conventional power supply circuit of a push-pull inverter type. First, FIG.
(A) shows the waveform of each part of the rectangular wave current inverter that does not use resonance. Since both the operating voltage (VSW) and the operating current (ISW) of the switching element of the inverter are rectangular waves, the switching noise is large, and the power loss (PLOSS) when the switching element is turned on and off is increased.

【0007】また、上述した図8は電流共振型プッシュ
プルインバータ方式の従来技術の一例が示している。同
図においては、共振回路のインダクタンスには絶縁高圧
トランス4の漏洩インダクタンス9が使用されている。
また共振回路のコンデンサとしては、整流回路5の出力
に電流共振用コンデンサ11を付加している。チョーク
コイル6は、電流共振用コンデンサ11に対して平滑コ
ンデンサ7が影響を与えないように定電流源となる定数
に設定されている。
FIG. 8 shows an example of the prior art of the current resonance type push-pull inverter system. In the figure, the leakage inductance 9 of the insulating high-voltage transformer 4 is used as the inductance of the resonance circuit.
As a capacitor of the resonance circuit, a current resonance capacitor 11 is added to the output of the rectifier circuit 5. The choke coil 6 is set to a constant serving as a constant current source so that the smoothing capacitor 7 does not affect the current resonance capacitor 11.

【0008】図9(B)には、この電流共振型インバー
タの各部波形が示されている。スイッチング素子3がオ
ンすると、整流回路5のダイオードが順方向にターンオ
ンして充電電流が流れる。ここで、チョークコイル6の
インダクタンスは、漏洩インダクタンス9の2次側換算
値に対して十分大きい値に設定されているため、オンし
たスイッチング素子3に流れる電流(ISW)は、漏洩
インダクタンス9の2次側換算値と電流共振用コンデン
サ11による正弦波状の共振電流となる。
FIG. 9B shows waveforms of respective parts of the current resonance type inverter. When the switching element 3 is turned on, the diode of the rectifier circuit 5 is turned on in the forward direction, and a charging current flows. Here, since the inductance of the choke coil 6 is set to a value that is sufficiently large with respect to the secondary conversion value of the leakage inductance 9, the current (ISW) flowing through the turned on switching element 3 is equal to 2 of the leakage inductance 9. It becomes a sinusoidal resonance current by the secondary conversion value and the current resonance capacitor 11.

【0009】従って、この電流共振型インバータ方式に
おいては、動作電圧(VSW)は矩形波のままである
が、スイッチングノイズが小さく、更にスイッチング素
子のターンオフ時の電力損失(PLOSS)も小さくな
っている。尚、電流共振型インバータにおいても、ター
ンオンの瞬間にスイッチング損失が発生しているのは、
スイッチング素子の寄生容量の影響によるものである。
Therefore, in this current resonance type inverter system, although the operating voltage (VSW) remains a rectangular wave, the switching noise is small and the power loss (PLOSS) when the switching element is turned off is also small. . In the current resonance type inverter, the switching loss occurs at the moment of turn-on.
This is due to the influence of the parasitic capacitance of the switching element.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図9(A)に示されて
いるように、共振を用いない矩形波電流インバータにお
いては、電流が大きいところでスイッチング素子をター
ンオフする。このため、電流性ノイズが多く、ターンオ
ン並びにターンオフ時の電力損失(PLOSS)が大き
くなっている。
As shown in FIG. 9A, in a rectangular wave current inverter that does not use resonance, the switching element is turned off when the current is large. Therefore, current noise is large and power loss (PLOSS) at the time of turn-on and turn-off is large.

【0011】これを改善するために構成された、図8に
示されている電流共振型プッシュプルインバータ方式に
おいては、電流共振により正弦波状に変化した電流が零
になったところでスイッチング素子をターンオフする。
このため、電流性ノイズが小さく、ターンオン並びにタ
ーンオフ時の電力損失(PLOSS)も小さくなってい
る。
In the current resonance type push-pull inverter system shown in FIG. 8 configured to improve this, the switching element is turned off when the current changed sinusoidally by current resonance becomes zero. .
Therefore, the current noise is small, and the power loss (PLOSS) at the time of turn-on and turn-off is also small.

【0012】しかしながら、完全に電流共振させた場
合、スイッチング素子3がオンしている期間に流れる電
流(ISW)のピーク値は、矩形波電流インバータの場
合に流れる電流(ISW)の概ね3〜5倍にまで達して
しまうために、スイッチング素子3、及び2次側整流回
路5用ダイオードは平均電流値の3〜5倍の電流容量の
部品を選定しなければならず、また2次側平滑回路のチ
ョークコイル6のインダクタンスは、漏洩インダクタン
ス9の2次側換算値に対して十分大きい値に設定する必
要性から回路規模が大きくなるという欠点があった。
However, when the current is completely resonated, the peak value of the current (ISW) flowing while the switching element 3 is on is approximately 3 to 5 times the current (ISW) flowing in the case of the rectangular wave current inverter. Since the switching element 3 and the diode for the secondary-side rectifier circuit 5 must have a current capacity of 3 to 5 times the average current value, the secondary-side smoothing circuit must be selected. In this case, the inductance of the choke coil 6 needs to be set to a value that is sufficiently large with respect to the secondary conversion value of the leakage inductance 9, so that the circuit scale becomes large.

【0013】更に、共振によってスイッチング素子3が
オンしている期間に流れる電流ピ−ク値が大きくなって
しまうために、スイッチング素子3がバイポーラトラン
ジスタの場合は流れる電流とコレクタ飽和電圧との積に
よる電力損失が、MOSFETの場合には流れる電流の
2乗とオン抵抗との積による電力損失(PLOSS)が
非常に大きくなってしまうという欠点があった。
Further, since the current peak value flowing during the period when the switching element 3 is on increases due to resonance, when the switching element 3 is a bipolar transistor, it depends on the product of the flowing current and the collector saturation voltage. In the case of a MOSFET, there is a disadvantage that the power loss (PLOSS) due to the product of the square of the flowing current and the on-resistance is extremely large in the case of a MOSFET.

【0014】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は回路の小型・
簡略化を図り、且つ、スイッチング素子に流れる電流の
ピーク値を従来の電流共振型よりも減少させて、スイッ
チングノイズ及びスイッチング損失を低減すると共に、
スイッチング素子のオン期間の電力損失も低減したプッ
シュプルインバータ方式の電源回路を提供することであ
る。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its object is to reduce the size of the circuit.
While simplifying, and reducing the peak value of the current flowing through the switching element from the conventional current resonance type, to reduce the switching noise and the switching loss,
An object of the present invention is to provide a push-pull inverter type power supply circuit in which power loss during the ON period of a switching element is also reduced.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明による高圧電源回
路は、直流入力電圧絶縁から直流高電圧を生成する高圧
電源回路であって、入力電圧の変動及び出力の負荷変動
を抑圧するためのレギュレータと、オンデューティが固
定されたプッシュプルモードで動作する一対のスイッチ
ング素子と、この一対のスイッチング素子により1次側
が駆動される絶縁高圧トランスと、前記絶縁高圧トラン
スの2次側分布容量と前記絶縁高圧トランスの漏洩イン
ダクタンスとによって構成される共振回路とを含み、前
記スイッチング素子に流れる電流を共振させるようにし
たことを特徴とする。そして、前記共振回路は、前記ス
イッチング素子のスイッチングタイミングにおいて共振
作用を生じることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A high-voltage power supply circuit according to the present invention is a high-voltage power supply circuit for generating a high DC voltage from DC input voltage insulation, and includes a regulator for suppressing input voltage fluctuations and output load fluctuations. A pair of switching elements that operate in a push-pull mode with a fixed on-duty; an insulating high-voltage transformer whose primary side is driven by the pair of switching elements; a secondary-side distributed capacitor of the insulating high-voltage transformer; And a resonance circuit formed by a leakage inductance of the high-voltage transformer, wherein a current flowing through the switching element is resonated. The resonance circuit produces a resonance action at a switching timing of the switching element.

【0016】前記共振回路は、前記絶縁高圧トランスの
漏洩インダクタンス値を調整することにより、共振作用
が最適化される。この場合、前記絶縁高圧トランスの巻
線の巻数によって前記漏洩インダクタンス値を調整す
る。
The resonance operation of the resonance circuit is optimized by adjusting a leakage inductance value of the insulating high-voltage transformer. In this case, the value of the leakage inductance is adjusted according to the number of turns of the winding of the insulating high-voltage transformer.

【0017】また、前記2次側分布容量の値を調整する
ことにより、共振作用が最適化される。この場合、前記
絶縁高圧トランスの2次巻線の巻数によって前記漏洩イ
ンダクタンス値を調整する。
Further, the resonance action is optimized by adjusting the value of the secondary side distribution capacitance. In this case, the value of the leakage inductance is adjusted according to the number of turns of the secondary winding of the insulating high-voltage transformer.

【0018】さらに、前記絶縁高圧トランスの漏洩イン
ダクタンスに加えて、前記絶縁高圧トランスの1次側配
線に付加された外付けインダクタを更に含み、前記共振
作用を最適化しても良い。前記絶縁高圧トランスの2次
側分布容量に加えて、前記絶縁高圧トランスの2次側巻
線間に付加された外付けコンデンサを更に含み、前記共
振作用を最適化しても良い。
Further, in addition to the leakage inductance of the insulating high-voltage transformer, an external inductor added to the primary wiring of the insulating high-voltage transformer may be further included to optimize the resonance operation. In addition to the secondary distributed capacitance of the insulating high-voltage transformer, an external capacitor added between secondary windings of the insulating high-voltage transformer may be further included to optimize the resonance operation.

【0019】要するに、本電源回路は、入力電圧の変動
及び出力の負荷変動を抑圧するためのレギュレータと、
プッシュプルモードで動作する一対のスイッチング素子
と、この1対のスイッチング素子により駆動される絶縁
高圧トランスと、この絶縁高圧トランスの2次側に接続
され、この2次側出力を整流平滑して直流出力電圧を得
る整流平滑回路とを備え、かつ、絶縁高圧トランスの2
次側分布容量と絶縁高圧トランスの漏洩インダクタンス
とによって、スイッチング素子のターンオンの瞬間(ス
イッチングタイミング)のみ電流を共振させる(部分的
に作用する)共振回路を構成し、絶縁スイッチング素子
に流れる電流を共振させる場合において、絶縁高圧トラ
ンスの漏洩インダクタンス及び2次側分布容量の値を最
適化しているのである。
In short, the present power supply circuit includes a regulator for suppressing a change in input voltage and a change in load of output,
A pair of switching elements operating in a push-pull mode, an insulating high-voltage transformer driven by the pair of switching elements, and connected to the secondary side of the insulating high-voltage transformer; A rectifying and smoothing circuit for obtaining an output voltage;
The secondary side distributed capacitance and the leakage inductance of the insulated high-voltage transformer constitute a resonance circuit that resonates (partially acts) the current only at the moment when the switching element is turned on (switching timing), and resonates the current flowing through the insulated switching element. In this case, the values of the leakage inductance and the secondary-side distributed capacitance of the insulating high-voltage transformer are optimized.

【0020】そして、高圧電源回路に使用する絶縁高圧
トランスにおいては、昇圧比(1次、2次巻数比)が大
きく、更に絶縁耐圧が必要となる構成上、1次、2次間
の漏洩インダクタンスや、2次巻線間の分布容量を無視
できない。本発明では、トランスの設計時において、こ
れらの1次、2次間の漏洩インダクタンス及び2次巻線
間の分布容量を最適化する。こうすることにより、スイ
ッチング素子のターンオンの瞬間のみ電流を共振させる
が、この共振領域での電流のピーク値が、従来の電流共
振型インバータの場合よりも低くなるようにし、更にタ
ーンオフはスイッチング素子の電流が従来の矩形波電流
インバータよりも低い状態で行う。これにより、ターン
オン、オフの瞬間のスイッチングノイズを低減すると共
に、スイッチング損失を低減することができる。
In an insulating high-voltage transformer used in a high-voltage power supply circuit, a step-up ratio (primary / secondary turns ratio) is large and a leakage inductance between the primary and the secondary is required due to a structure requiring a dielectric strength voltage. Also, the distributed capacitance between the secondary windings cannot be ignored. In the present invention, when designing a transformer, the leakage inductance between the primary and secondary and the distributed capacitance between the secondary windings are optimized. By doing so, the current resonates only at the moment when the switching element is turned on, but the peak value of the current in this resonance region is made lower than in the case of the conventional current resonance type inverter, and the turn-off is performed when the switching element is turned off. The operation is performed in a state where the current is lower than that of the conventional square wave current inverter. As a result, switching noise at the moment of turn-on and off can be reduced, and switching loss can be reduced.

【0021】しかも上記の最適化によって、オン期間に
スイッチング素子を流れる電流は従来の電流共振型イン
バータよりも小さくなるため、オン期間の電力損失も低
減できる。また本発明によれば、共振回路のコンデンサ
として高圧トランスの2次側巻線間の分布容量を使用す
るため、共振作用に対して整流回路の後段の平滑コンデ
ンサの影響がなくなるので、従来のような2次側のチョ
ークコイルが不要となり、上記の電流値の低減に伴う素
子の小型化と併せて回路構成の簡略化と素子の小型化が
図れる。
In addition, by the above optimization, the current flowing through the switching element during the ON period is smaller than that of the conventional current resonance type inverter, so that the power loss during the ON period can be reduced. Further, according to the present invention, since the distributed capacitance between the secondary windings of the high voltage transformer is used as the capacitor of the resonance circuit, the influence of the smoothing capacitor at the subsequent stage of the rectifier circuit on the resonance action is eliminated. A choke coil on the secondary side is not required, and the circuit configuration can be simplified and the element can be downsized, in addition to the downsizing of the element accompanying the reduction of the current value.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て参照する各図においては、他の図と同等部分には同一
符号が付されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following description, the same parts as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals.

【0023】図1は本発明による高圧電源回路の実施の
一形態を示すブロック図である。同図において、図8と
同等部分は同一符号により示されており、その部分の詳
細な説明は省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a high-voltage power supply circuit according to the present invention. 8, the same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of those parts will be omitted.

【0024】上述した従来例と同様に、直流入力電源1
から供給される直流電圧をレギュレータ2によって安定
化した後、絶縁高圧トランス4をプッシュプルインバー
タの1対のスイッチング素子3によって駆動している。
2次側回路においては、整流回路5と平滑コンデンサ7
によって直流高圧出力を得た後、負荷8に供給してい
る。絶縁高圧トランス4は、昇圧比が大きく、高い絶縁
耐圧が要求されるために、その構成上、分布定数として
漏洩インダクタンス9と、2次巻線間分布容量10が存
在する。この漏洩インダクタンス9と、2次巻線間分布
容量10によって電流共振用の共振回路を構成してい
る。
As in the above-described conventional example, the DC input power supply 1
After the DC voltage supplied from the inverter 2 is stabilized by the regulator 2, the insulating high-voltage transformer 4 is driven by the pair of switching elements 3 of the push-pull inverter.
In the secondary circuit, the rectifier circuit 5 and the smoothing capacitor 7
After the DC high voltage output is obtained, the DC voltage is supplied to the load 8. Since the insulating high-voltage transformer 4 is required to have a large step-up ratio and a high withstand voltage, a leakage inductance 9 and a distributed capacitance 10 between secondary windings exist as distributed constants in the configuration. The leakage inductance 9 and the distributed capacitance 10 between the secondary windings constitute a resonance circuit for current resonance.

【0025】本実施例においては、共振回路のコンデン
サとして、絶縁高圧トランス4の2次巻線間分布容量を
使用する。このため、共振回路のコンデンサは整流回路
の前段に設けられていることになる。従って2次側平滑
回路において、平滑コンデンサ7が上記の共振作用には
影響を与えない構成となるため、従来技術のようなイン
ダクタンス値の大きいチョークコイルを必要としない。
In this embodiment, the distributed capacitance between the secondary windings of the insulating high-voltage transformer 4 is used as the capacitor of the resonance circuit. For this reason, the capacitor of the resonance circuit is provided before the rectifier circuit. Therefore, in the secondary-side smoothing circuit, the smoothing capacitor 7 does not affect the above-described resonance operation, and thus does not require a choke coil having a large inductance value as in the related art.

【0026】図2はプッシュプル型の絶縁高圧トランス
4の等価回路を示す図である。同図(A)に示されてい
る巻数比N(=2次巻数/1次巻数)のプッシュプル型
絶縁高圧トランス4の等価回路が同図(B)に示されて
いる。同図(A)に示されている理想トランスに対し
て、同図(B)を参照すると、トランスの1次側には、
漏洩インダクタンス9(L1)、1次巻線銅損分抵抗1
1(R1)、及び励磁インダクタンス13(L2)が存
在する。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the push-pull type insulated high-voltage transformer 4. An equivalent circuit of the push-pull insulated high-voltage transformer 4 having the turns ratio N (= secondary winding number / primary winding number) shown in FIG. In contrast to the ideal transformer shown in FIG. 2A, with reference to FIG.
Leakage inductance 9 (L1), primary winding copper loss resistance 1
1 (R1) and an exciting inductance 13 (L2).

【0027】また、トランスの2次側には、2次巻線銅
損分抵抗12(R2)、2次巻線間分布容量10(C
1)が存在する。回路設計において、トランスの昇圧比
は固定値に決定されているが、巻数比N(=2次巻数/
1次巻数)を一定としておけば励磁インダクタンス(L
2)自体は変化させることができる。漏洩インダクタン
ス9(L1)は、1次巻線と2次巻線の結合によって変
化する。この結合に関わる条件のうち、1次側と2次側
の絶縁構造(絶縁層)を一定条件としておけば、巻線の
巻数によって調整が可能である。また、2次巻線間分布
容量10(C1)は、2次巻線の巻き方や層数及び巻数
によって調整することができる。
On the secondary side of the transformer, a secondary winding copper loss resistor 12 (R2) and a secondary winding distributed capacitance 10 (C
1) exists. In the circuit design, the step-up ratio of the transformer is determined to be a fixed value, but the turns ratio N (= secondary turns /
If the number of primary turns is fixed, the excitation inductance (L
2) itself can be varied. The leakage inductance 9 (L1) changes due to the coupling between the primary winding and the secondary winding. If the primary and secondary insulating structures (insulating layers) are kept constant among the conditions relating to this coupling, it is possible to adjust the number of turns of the winding. Further, the distribution capacitance 10 (C1) between the secondary windings can be adjusted by the winding method, the number of layers, and the number of turns of the secondary winding.

【0028】以下図面を参照しながら本実施例の動作に
ついて説明する。図3は図1の回路の共振作用を示すた
めの1次側換算等価回路図である。ただし、本等価回路
は、プッシュプルインバータの片側のスイッチング素子
がオフからオンに転移し、次にオフするまでの半サイク
ル分についてのみを示すものであり、整流回路5のダイ
オードは片アーム分のみが示されている。
The operation of this embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a primary-side converted equivalent circuit diagram showing the resonance action of the circuit of FIG. However, this equivalent circuit shows only a half cycle from the time when the switching element on one side of the push-pull inverter transitions from off to on and then turns off, and the diode of the rectifier circuit 5 has only one arm. It is shown.

【0029】図3においては、図1及び図2と同一部分
には同一符号を付している。ただし、2次側回路定数は
1次側に換算した値が図中に示されている。
In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. However, the value converted to the primary side is shown in the figure for the secondary side circuit constant.

【0030】トランスの巻数比をN(=2次巻数/1次
巻数)とすると、2次巻線銅損分抵抗12の1次側換算
値はR2/N2 、2次側分布容量10の1次側換算値は
C1・N2 、2次側平滑コンデンサ7の1次側換算値は
C2・N2 、出力電流の1次側換算値はIo・Nとな
る。
Assuming that the turns ratio of the transformer is N (= secondary turns / primary turns), the primary-side converted value of the secondary winding copper loss resistor 12 is R2 / N 2 , and the secondary-side distributed capacitance 10 The primary conversion value is C1 · N 2 , the primary conversion value of the secondary smoothing capacitor 7 is C2 · N 2 , and the primary conversion value of the output current is Io · N.

【0031】直流電源16は、図1におけるレギュレー
タ2の出力を示すもので、その出力電圧をVINとす
る。C1・N2 <<C2・N2 であるため、出力電流の
1次側換算値Io・Nは定電流源14としている。この
等価回路において、ターンオン時にスイッチング素子に
流れる電流は、整流回路5のダイオードが導通していな
いので、漏洩インダクタンス9(L1)と、2次側分布
容量10の1次側換算値(C1・N2 )によって構成さ
れる共振回路によって共振作用を受ける。等価回路にお
いて、L1<<L2よりL2を無視し、R=R1+R2
/N2 とすると、スイッチング素子がターンオン後に漏
洩インダクタンス9(L1)と、2次側分布容量10の
1次側換算値(C1・N2 )とによる共振作用が継続す
る期間のスイッチング素子に流れる電流の時間変化I
(t)は、ターンオンの瞬間をt=0として以下のよう
になる。
The DC power supply 16 indicates the output of the regulator 2 in FIG. 1, and its output voltage is set to VIN. Since C1 · N 2 << C2 · N 2 , the primary-side converted value Io · N of the output current is set to the constant current source 14. In this equivalent circuit, the current flowing through the switching element at the time of turn-on is such that the diode of the rectifier circuit 5 is not conducting, so that the leakage inductance 9 (L1) and the primary-side converted value (C1 · N) of the secondary-side distributed capacitance 10 are obtained. 2 ) Resonant action is caused by the resonant circuit formed by 2 ). In the equivalent circuit, L2 is ignored from L1 << L2, and R = R1 + R2
Assuming that / N 2 , after the switching element is turned on, it flows through the switching element during a period in which the resonance action by the leakage inductance 9 (L1) and the primary conversion value (C1 · N 2 ) of the secondary distribution capacitor 10 continues. Time change of current I
(T) is as follows when the moment of turn-on is t = 0.

【0032】 I(t)=VIN・[{L1/(C1・N2 )−R2 /4}-0.5] ・exp(−R・t/2L1) ・sin[{(L1・C1・N2-1 −(R2 /4L12 )}0.5 ・t] [A] ここで、スイッチング素子に流れる電流のピーク値Ip
eakについては、絶縁高圧トランスの特性上、R(=
R1+R2/N2 )は数10mΩから100mΩなの
で、概ね以下のようになり、漏洩インダクタンス9と、
2次側分布容量10によって構成される共振回路の共振
作用によって決定される。
[0032] I (t) = VIN · [ {L1 / (C1 · N 2) -R 2/4} -0.5] · exp (-R · t / 2L1) · sin [{(L1 · C1 · N 2 ) −1 − (R 2 / 4L1 2 )} 0.5 · t] [A] Here, the peak value Ip of the current flowing through the switching element
For eak, R (=
R1 + R2 / N 2 ) is several tens of mΩ to 100 mΩ, so that the following is approximately obtained.
It is determined by the resonance action of the resonance circuit constituted by the secondary side distribution capacitance 10.

【0033】 Ipeak≒VIN・{L1/(C1・N2-0.5 [A] しかしながら、実際には、2次側分布容量10に印加さ
れる電圧が定常値(2次側巻線出力電圧分の振幅)に達
すると、上記電流のピーク値付近において整流回路5の
ダイオードがターンオンして上記共振は終了する。整流
回路5のダイオードがターンオンした後は、t=0から
整流回路5のダイオードがターンオンするまでの期間に
漏洩インダクタンス9(L1)に蓄積したエネルギー
が、直流電源16からの入力に重畳されて出力される。
これら漏洩インダクタンス9、2次側分布容量10、及
び整流回路5のダイオードに流れる電流に着目すると、
既に良く知られている昇圧型DC/DCコンバータの動
作と近似している。
Ipeak ≒ VIN {{L1 / ( C1NN 2 ) -0.5 [A] However, in practice, the voltage applied to the secondary-side distributed capacitance 10 is a steady value (the secondary winding output voltage component). ), The diode of the rectifier circuit 5 is turned on near the peak value of the current, and the resonance ends. After the diode of the rectifier circuit 5 is turned on, the energy accumulated in the leakage inductance 9 (L1) during the period from t = 0 until the diode of the rectifier circuit 5 is turned on is superimposed on the input from the DC power supply 16 and output. Is done.
Focusing on the current flowing through the leakage inductance 9, the secondary side distributed capacitance 10, and the diode of the rectifier circuit 5,
This is similar to the operation of a well-known step-up DC / DC converter.

【0034】図4は、図1の動作を昇圧型DC/DCコ
ンバータと比較して説明するための、2次側換算等価回
路(半サイクル分)とその各部電圧電流波形図、及び昇
圧型DC/DCコンバータの回路図とその各部電流波形
図である。図1、図2及び図3と同一部分には同一符号
を付している。但し、1次側回路定数は2次側に換算し
た値を図中に示している。漏洩インダクタンス9の2次
側換算値はL1・N2となる。
FIG. 4 is a diagram showing a secondary-side equivalent circuit (for a half cycle), a voltage-current waveform diagram of each part thereof, and a step-up DC / DC converter for explaining the operation of FIG. 1 in comparison with a step-up DC / DC converter. FIG. 3 is a circuit diagram of a / DC converter and a current waveform diagram of each part thereof. 1, 2 and 3 are denoted by the same reference numerals. However, the primary-side circuit constant is shown in the figure as a value converted to the secondary side. Secondary converted value of the leakage inductance 9 becomes L1 · N 2.

【0035】昇圧型DC/DCコンバータでは、スイッ
チング素子17がオンの期間に直流電源16の出力をチ
ョークコイルを介して短絡し、チョークコイルにエネル
ギーを蓄積する。次に、スイッチング素子17がオフの
期間に上記蓄積したエネルギーを入力の直流電源16に
重畳して出力する。図4の(B)の昇圧型DC/DCコ
ンバータの各部の電流波形において、スイッチング素子
17がオンの期間(t21)に流れる電流IQと、スイ
ッチング素子17がオフの期間(t22)にダイオード
に流れる電流IDの和がチョークコイルを流れる電流I
Lである。ここで出力電流Ioは、チョークコイルを流
れる電流ILの平均値となる。昇圧型DC/DCコンバ
ータの場合には、チョークコイルを流れる電流ILのピ
ーク値は、スイッチング素子17の動作デューティによ
って決定される。
In the step-up DC / DC converter, the output of the DC power supply 16 is short-circuited via the choke coil while the switching element 17 is on, and energy is stored in the choke coil. Next, while the switching element 17 is off, the stored energy is superimposed on the input DC power supply 16 and output. In the current waveform of each part of the step-up DC / DC converter shown in FIG. 4B, the current IQ flows during the period in which the switching element 17 is on (t21) and the current IQ flows in the diode during the period when the switching element 17 is off (t22). The sum of the current ID is the current I flowing through the choke coil.
L. Here, the output current Io is an average value of the current IL flowing through the choke coil. In the case of a step-up DC / DC converter, the peak value of the current IL flowing through the choke coil is determined by the operation duty of the switching element 17.

【0036】次に、本実施例においては、2次側巻線出
力電圧分の振幅を有する矩形波パルス電圧源15が立ち
上がると、2次巻線間分布容量10に印加される電圧が
定常値(2次側巻線出力電圧分の振幅)に達するまでの
期間(共振領域)は、整流回路5のダイオードがオフし
ており、漏洩インダクタンス9の2次側換算値L1・N
2 にエネルギーを蓄積する。次に2次巻線間分布容量1
0に印加される電圧が定常値に達すると、整流回路5の
ダイオードがターンオンして上記漏洩インダクタンス9
に蓄積されたエネルギーを入力に重畳して出力する。
Next, in this embodiment, when the rectangular wave pulse voltage source 15 having an amplitude corresponding to the output voltage of the secondary winding rises, the voltage applied to the distributed capacitance 10 between the secondary windings becomes a steady value. During the period (resonance region) until the voltage reaches the amplitude of the secondary winding output voltage (resonance region), the diode of the rectifier circuit 5 is off, and the secondary conversion value L1 · N of the leakage inductance 9 is obtained.
2 store energy. Next, the secondary winding distributed capacitance 1
When the voltage applied to zero reaches a steady value, the diode of the rectifier circuit 5 is turned on and the leakage inductance 9
Is superimposed on the input and output.

【0037】図4(A)の各部の電流電圧波形におい
て、2次巻線間分布容量10に印加される電圧VCが定
常値(2次側巻線出力電圧分の振幅)に達するまでの期
間(共振領域:t11)に2次巻線間分布容量10に流
れる電流ICと、整流回路5のダイオードがオンの期間
(線形領域:t12)にダイオードに流れる電流IDの
和が漏洩インダクタンス9の2次側換算値L1・N2
流れる電流IL(=トランスの2次側巻線を流れる電
流)である。
In the current-voltage waveform of each part in FIG. 4A, a period until the voltage VC applied to the secondary winding distributed capacitor 10 reaches a steady value (the amplitude of the secondary winding output voltage). The sum of the current IC flowing through the distributed capacitance 10 between the secondary windings in the (resonance region: t11) and the current ID flowing through the diode during the period when the diode of the rectifier circuit 5 is on (linear region: t12) is 2 of the leakage inductance 9. a current flows to the next side converted value L1 · N 2 IL (= the current flowing through the transformer secondary winding).

【0038】本実施例の場合には、電流ILのピーク値
Ipeakは、上述した通り、漏洩インダクタンス9
と、2次側分布容量10によって構成される共振回路の
共振作用によって決定される。次の整流回路5のダイオ
ードがオンの期間(線形領域)にダイオードに流れる電
流IDは、上記ピーク値Ipeakから、このIpea
kの値に依存する傾きを持って線形的に変化する。矩形
波パルス電圧源15が立ち下がり(実際には2次側巻線
出力の極性が反転)、整流回路5の片アーム分のダイオ
ードがターンオフするまでに収束する電流値Ioff
は、ダイオードがオフしている期間に漏洩インダクタン
ス9に蓄積したエネルギー(ILのピーク値Ipeak
に依存)と出力電流Ioによって決定される。
In this embodiment, the peak value Ipeak of the current IL is, as described above, the leakage inductance 9
And the resonance action of the resonance circuit constituted by the secondary-side distributed capacitance 10. The current ID flowing through the diode of the next rectifier circuit 5 during the ON period (linear region) of the diode is calculated from the peak value Ipeak by using the Ipeak
It changes linearly with a slope that depends on the value of k. The current value Ioff converges until the rectangular wave pulse voltage source 15 falls (actually, the polarity of the output of the secondary winding is inverted) and the diode for one arm of the rectifier circuit 5 is turned off.
Is the energy stored in the leakage inductance 9 during the period when the diode is off (the peak value Ipeak of IL)
And the output current Io.

【0039】スイッチング素子がオンの期間をton
(=スイッチング周期×オンデューティ)とすると、収
束する電流値Ioffは上記I(t)及びIpeakの
式より、以下のように表せる。
The ON period of the switching element is set to ton.
Assuming (= switching cycle × on duty), the converging current value Ioff can be expressed as follows from the above expressions of I (t) and Ipeak.

【0040】 Ipeak≒VIN・{L1/(C1・N2 )}-0.5 [A] t11≒π・(L1・C1・N20.5 /2 [sec]、 ton=t11+t12 [sec] の条件下において、 Ioff≒2Io +(√2/2)・Ipeak・{ton/(ton−t11)} −(1+√2/2)・Ipeak [A] である。Ipeak ≒ VINp {L1 / (C1 ・ N 2 )} -0.5 [A] t11 ≒ π ≒ (L1CC1 ・ N 2 ) 0.5 / 2 [sec], ton = t11 + t12 [sec] In this case, Ioff ≒ 2Io + (√2 / 2) · Ipeak · {ton / (ton−t11)} − (1 + √2 / 2) · Ipeak [A].

【0041】従って、漏洩インダクタンス9(L1)の
値又は2次側分布容量10(C1)の値を変化させるこ
とで、ILのピーク値Ipeakと、ダイオードがター
ンオフするまでに収束する電流値Ioffを調整するこ
とができ、すなわち、1次側のスイッチング素子に流れ
る電流波形を調整できることが解る。
Therefore, by changing the value of the leakage inductance 9 (L1) or the value of the secondary side distribution capacitance 10 (C1), the peak value Ipeak of the IL and the current value Ioff converging before the diode is turned off are reduced. It can be seen that the adjustment can be performed, that is, the current waveform flowing through the primary-side switching element can be adjusted.

【0042】次に、本実施例の電源回路の共振作用にお
ける最適化を説明するために、図5を参照して説明す
る。同図には、漏洩インダクタンスを一定とし、2次巻
線間分布容量を変化させた場合の各部電流波形図が示さ
れている。
Next, in order to explain the optimization of the resonance operation of the power supply circuit of this embodiment, a description will be given with reference to FIG. FIG. 3 shows current waveform diagrams of respective parts when the leakage inductance is fixed and the distribution capacitance between the secondary windings is changed.

【0043】図5(A)、図5(B)及び図5(C)に
おいて、2次巻線間分布容量の条件毎に、上記の2次巻
線間分布容量に流れる電流ICと、整流回路のダイオー
ドがオンの期間にダイオードに流れる電流IDに加え
て、1次側スイッチング素子に流れる電流ISWを示し
ている。図中のIoは2次側出力電流値である。
5 (A), 5 (B) and 5 (C), the current IC flowing through the above-mentioned secondary winding distributed capacitance and the rectification The current ISW flowing through the primary-side switching element is shown in addition to the current ID flowing through the diode while the diode of the circuit is on. Io in the figure is a secondary output current value.

【0044】図5(B)は、2次巻線間分布容量が小さ
い場合の各部電流波形である。この場合、分布容量に流
れる電流ICが小さく、1次側スイッチング素子に流れ
る電流ISWのピーク値IB1と、スイッチング素子が
ターンオフする時点の電流値IB2は、ほぼ等しく、矩
形波電流インバータに近い動作を行う。従ってターンオ
ン並びにターンオフ時の電流性ノイズの低減とスイッチ
ング損失の低減は実現できない。
FIG. 5 (B) shows current waveforms at various parts when the distributed capacitance between the secondary windings is small. In this case, the current IC flowing through the distributed capacitor is small, and the peak value IB1 of the current ISW flowing through the primary side switching element and the current value IB2 at the time when the switching element is turned off are almost equal, and the operation close to the rectangular wave current inverter is performed. Do. Therefore, it is impossible to reduce the current noise and the switching loss at the time of turning on and turning off.

【0045】図5(C)は、2次巻線間分布容量が大き
い場合の各部電流波形である。この場合、分布容量に流
れる電流ICが大きくなり、1次側スイッチング素子に
流れる電流ISWのピーク値IC1は、矩形波電流イン
バータの場合の数倍になっている。スイッチング素子が
ターンオフする時点の電流値IC2について、従来技術
のような完全な電流共振ではないが線形領域での電流収
束値が零になるように設定すれば、零電流でのターンオ
フが実現できる。しかしながら、この場合のピーク値I
C1は従来技術における電流共振型インバータと同程度
まで上昇してしまうため、スイッチング素子のオン期間
の電力損失の低減は実現できなくなってしまう。
FIG. 5C shows the current waveforms of the respective parts when the distribution capacitance between the secondary windings is large. In this case, the current IC flowing through the distributed capacitance becomes large, and the peak value IC1 of the current ISW flowing through the primary-side switching element is several times as large as that of the rectangular wave current inverter. If the current value IC2 at the time when the switching element is turned off is not set to the perfect current resonance as in the related art but is set so that the current convergence value in the linear region becomes zero, the turn-off at zero current can be realized. However, the peak value I in this case is
Since C1 rises to about the same level as the current resonance type inverter in the related art, it is impossible to reduce the power loss during the ON period of the switching element.

【0046】図5(A)は、2次巻線間分布容量を適切
な値に設定した場合の各部波形である。この場合、1次
側スイッチング素子に流れる電流ISWは、上記共振作
用によって、2次側整流回路のダイオードがターンオン
するまでの共振領域においては電流共振により正弦波状
の電流波形となる。そのピーク値IA1は矩形波電流イ
ンバータの場合の約1.5〜1.8倍となって大きくな
るが、従来技術の完全な電流共振インバータの場合より
も遙かに小さい値となっている。
FIG. 5A shows waveforms of respective parts when the distribution capacitance between the secondary windings is set to an appropriate value. In this case, the current ISW flowing through the primary-side switching element has a sinusoidal current waveform due to current resonance in the resonance region until the diode of the secondary-side rectifier circuit is turned on by the above-described resonance action. The peak value IA1 is about 1.5 to 1.8 times as large as that of the square wave current inverter, but is much smaller than that of the conventional complete current resonance inverter.

【0047】次に線形領域においては、2次側整流回路
のダイオードに流れる電流が上記ピーク値IA1から線
形的に変化し、電流値IA2に収束した時点でスイッチ
ング素子をターンオフする。この電流値IA2について
は、図4(A)の収束電流値Ioffであり、分布容量
の調整によって上記ピ−ク値IA1を最適化することで
矩形波電流インバータの場合の約1/2程度の小さい値
の状態でスイッチング素子をターンオフすることができ
る。これによってターンオン、オフ時の電流性ノイズの
低減とスイッチング損失の低減が実現できる。更に、電
流ピーク値IA1を含めスイッチング素子に流れる電流
ISWは、従来技術の完全な電流共振型インバータの場
合よりも小さい値となるため、スイッチング素子のオン
期間の電力損失の低減も実現できる。
Next, in the linear region, the switching element is turned off when the current flowing through the diode of the secondary side rectifier circuit changes linearly from the peak value IA1 and converges to the current value IA2. This current value IA2 is the convergence current value Ioff of FIG. 4A, and is about 1/2 of that of the rectangular wave current inverter by optimizing the peak value IA1 by adjusting the distribution capacitance. The switching element can be turned off with a small value. As a result, reduction of the current noise at the time of turning on and off and reduction of the switching loss can be realized. Further, the current ISW flowing through the switching element including the current peak value IA1 is smaller than that of the conventional complete current resonance type inverter, so that the power loss during the ON period of the switching element can be reduced.

【0048】従って、図5のISWとVSWとの積を示
すPLOSS波形の通り、上述した最適化によって、ス
イッチング損失とスイッチング素子のオン期間損失を合
わせた総合損失(PLOSS)を、従来の矩形波電流イ
ンバータ及び完全な電流共振型インバータと較べて低減
することができる。以上の説明においては、絶縁高圧ト
ランスの2次巻線間分布容量を変化させた例を示した
が、当然上記トランスの漏洩インダクタンスを調整する
ことによっても同様の効果が得られる。
Therefore, as shown in the PLOSS waveform indicating the product of ISW and VSW in FIG. 5, the total loss (PLOSS), which is the sum of the switching loss and the on-period loss of the switching element, is reduced by the above-described optimization. It can be reduced compared to current inverters and complete current resonant inverters. In the above description, an example was shown in which the distribution capacitance between the secondary windings of the insulating high-voltage transformer was changed, but the same effect can be naturally obtained by adjusting the leakage inductance of the transformer.

【0049】なお、本実施例において、回路規模は若干
大きくなるが、図6に示されているように、絶縁高圧ト
ランスの漏洩インダクタンスに加えて、絶縁高圧トラン
スの1次側配線に外付けインダクタ90を直列に付加す
ることによって共振作用を調整し、最適化を図ることも
できる。
In this embodiment, although the circuit scale is slightly increased, as shown in FIG. 6, in addition to the leakage inductance of the insulating high-voltage transformer, an external inductor is connected to the primary wiring of the insulating high-voltage transformer. By adding 90 in series, the resonance action can be adjusted and optimized.

【0050】また、図7に示されているように、絶縁高
圧トランスの2次側分布容量に加えて、絶縁高圧トラン
スの2次側巻線間に外付けコンデンサを並列に付加する
ことによって共振作用を調整し、最適化を図ることもで
きる。
As shown in FIG. 7, resonance is achieved by adding an external capacitor in parallel between the secondary windings of the insulating high-voltage transformer in addition to the secondary-side distributed capacitance of the insulating high-voltage transformer. The effect can be adjusted and optimized.

【0051】また一般的な低圧電源回路においても、ト
ランスの1次側配線に外付けインダクタを付加したり、
トランスの2次側巻線間に外付けコンデンサ100を付
加することによって共振作用を調整することは可能であ
る。
In a general low-voltage power supply circuit, an external inductor may be added to the primary wiring of the transformer,
It is possible to adjust the resonance action by adding an external capacitor 100 between the secondary windings of the transformer.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、高圧トラ
ンスの漏洩インダクタンスと2次巻線間の分布容量とに
よってスイッチング素子のターンオンの瞬間のみ電流を
共振させ、この共振領域での電流のピーク値が、従来の
電流共振型インバータの場合よりも低くなるように高圧
トランスの設計時に漏洩インダクタンス又は2次巻線間
の分布容量を調整することによって、スイッチング素子
の電流が従来の矩形波電流インバータよりも低い状態で
ターンオフすることができるという効果がある。これに
より、ターンオン、オフの瞬間のスイッチングノイズを
低減すると共に、スイッチング損失を低減することがで
きる。しかもオン期間にスイッチング素子を流れる電流
は従来の電流共振型インバータよりも小さくなるため、
オン期間の電力損失も低減できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the current resonates only at the moment when the switching element is turned on by the leakage inductance of the high-voltage transformer and the distributed capacitance between the secondary windings, and the current peaks in this resonance region. By adjusting the leakage inductance or the distributed capacitance between the secondary windings at the time of designing the high-voltage transformer so that the value becomes lower than that of the conventional current resonance type inverter, the current of the switching element can be reduced. There is an effect that it can be turned off in a lower state. As a result, switching noise at the moment of turn-on and off can be reduced, and switching loss can be reduced. Moreover, since the current flowing through the switching element during the ON period is smaller than that of the conventional current resonance type inverter,
There is an effect that the power loss during the ON period can be reduced.

【0053】また、共振回路のコンデンサとしては高圧
トランスの2次側巻線間の分布容量を使用するため、共
振作用に対して整流回路の後段の平滑コンデンサの影響
がなくなるので、2次側のチョークコイルが不要とな
り、前記の電流値の低減に伴う素子の小型化と併せて回
路構成の簡略化と素子の小型化とが図れるという効果が
ある。
Further, since the distributed capacitance between the secondary windings of the high voltage transformer is used as the capacitor of the resonance circuit, the effect of the smoothing capacitor at the subsequent stage of the rectifier circuit on the resonance operation is eliminated. Since a choke coil is not required, there is an effect that the circuit configuration can be simplified and the element can be downsized, in addition to the downsizing of the element accompanying the reduction of the current value.

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

【図1】本発明の実施の一形態による高圧電源回路の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-voltage power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】プッシュプル型の絶縁高圧トランスの等価回路
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a push-pull type insulated high-voltage transformer.

【図3】図1の高圧電源回路の共振作用を示すための1
次側換算等価回路図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a resonance operation of the high-voltage power supply circuit of FIG. 1;
It is a secondary side equivalent circuit diagram.

【図4】(A)は図1の高圧電源回路の動作を説明する
ための2次側換算等価回路(半サイクル分)とその各部
電圧電流波形図、(B)は昇圧型DC/DCコンバータ
の回路図とその各部電流波形図である。
4A is a secondary-side equivalent circuit (for a half cycle) for explaining the operation of the high-voltage power supply circuit of FIG. 1 and a voltage-current waveform diagram of each part thereof, and FIG. 4B is a step-up DC / DC converter FIG. 3 is a circuit diagram of FIG.

【図5】図1の高圧電源回路の共振作用における最適化
を説明するための2次巻線間分布容量を変化させた場合
の各部波形図であり、(A)は分布容量が適切な値の場
合の各部電流波形、(B)は分布容量が小さい場合の各
部電流波形、(C)は分布容量が大きい場合又は外付け
コンデンサを追加した場合の各部電流波形を示す。
5A and 5B are waveform diagrams of respective parts when the distribution capacitance between secondary windings is changed for explaining the optimization of the resonance operation of the high-voltage power supply circuit of FIG. 1; FIG. (B) shows each part current waveform when the distributed capacitance is small, and (C) shows each part current waveform when the distributed capacitance is large or when an external capacitor is added.

【図6】本発明の他の実施形態による高圧電源回路の構
成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a high-voltage power supply circuit according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態による高圧電源回路の構
成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a high-voltage power supply circuit according to another embodiment of the present invention.

【図8】従来の高圧電源回路の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional high-voltage power supply circuit.

【図9】(A)は従来の高圧電源回路における矩形波電
流インバータのスイッチング素子の各部波形図、(B)
は従来の高圧電源回路における電流共振インバータのス
イッチング素子の各部波形図である。
FIG. 9A is a waveform diagram of each part of a switching element of a rectangular wave current inverter in a conventional high-voltage power supply circuit, and FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram of each part of a switching element of a current resonance inverter in a conventional high-voltage power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流入力電源 2 レギュレータ 3 プッシュプルインバータスイッチング素子、 4 絶縁高圧トランス 5 整流回路 6 チョークコイル 7 平滑コンデンサ 8 負荷 9 トランスの漏洩インダクタンス 10 トランスの2次巻線間分布容量 11 電流共振用コンデンサ 12 トランスの2次巻線銅損分抵抗 13 トランスの励磁インダクタンス 14 定電流源 15 矩形波パルス電圧源 16 直流電源 17 スイッチング素子 Reference Signs List 1 DC input power supply 2 Regulator 3 Push-pull inverter switching element, 4 Insulated high-voltage transformer 5 Rectifier circuit 6 Choke coil 7 Smoothing capacitor 8 Load 9 Transformer leakage inductance 10 Transformer secondary winding distributed capacitance 11 Current resonance capacitor 12 Transformer Secondary winding copper loss resistance 13 Excitation inductance of transformer 14 Constant current source 15 Square wave pulse voltage source 16 DC power supply 17 Switching element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流入力電圧絶縁から直流高電圧を生成
する高圧電源回路であって、入力電圧の変動及び出力の
負荷変動を抑圧するためのレギュレータと、オンデュー
ティが固定されたプッシュプルモードで動作する一対の
スイッチング素子と、この一対のスイッチング素子によ
り1次側が駆動される絶縁高圧トランスと、前記絶縁高
圧トランスの2次側分布容量と前記絶縁高圧トランスの
漏洩インダクタンスとによって構成される共振回路とを
含み、前記スイッチング素子に流れる電流を共振させる
ようにしたことを特徴とする高圧電源回路。
1. A high-voltage power supply circuit for generating a DC high voltage from a DC input voltage insulation, comprising: a regulator for suppressing input voltage fluctuation and output load fluctuation; and a push-pull mode having a fixed on-duty. A resonance circuit including a pair of operating switching elements, an insulating high-voltage transformer whose primary side is driven by the pair of switching elements, a secondary-side distributed capacitance of the insulating high-voltage transformer, and a leakage inductance of the insulating high-voltage transformer; Wherein the current flowing through the switching element is resonated.
【請求項2】 前記共振回路は、前記スイッチング素子
のスイッチングタイミングにおいて共振作用を生じるこ
とを特徴とする請求項1記載の高圧電源回路。
2. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the resonance circuit generates a resonance action at a switching timing of the switching element.
【請求項3】 前記共振回路は、前記絶縁高圧トランス
の漏洩インダクタンス値を調整することにより、共振作
用が最適化されることを特徴とする請求項1又は2記載
の高圧電源回路。
3. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the resonance circuit optimizes a resonance operation by adjusting a leakage inductance value of the insulating high-voltage transformer.
【請求項4】 前記絶縁高圧トランスの巻線の巻数によ
って前記漏洩インダクタンス値を調整するようにしたこ
とを特徴とする請求項3記載の高圧電源回路。
4. The high-voltage power supply circuit according to claim 3, wherein said leakage inductance value is adjusted by the number of windings of said insulating high-voltage transformer.
【請求項5】 前記共振回路は、前記2次側分布容量の
値を調整することにより、共振作用が最適化されること
を特徴とする請求項1又は2記載の高圧電源回路。
5. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the resonance operation of the resonance circuit is optimized by adjusting a value of the secondary-side distributed capacitance.
【請求項6】 前記絶縁高圧トランスの2次巻線の巻数
によって前記漏洩インダクタンス値を調整するようにし
たことを特徴とする請求項5記載の高圧電源回路。
6. The high-voltage power supply circuit according to claim 5, wherein said leakage inductance value is adjusted by the number of turns of a secondary winding of said insulating high-voltage transformer.
【請求項7】 前記共振回路は、前記絶縁高圧トランス
の漏洩インダクタンスに加えて、前記絶縁高圧トランス
の1次側配線に付加された外付けインダクタを更に含
み、前記共振作用を最適化するようにしたことを特徴と
する請求項1〜6のいずれかに記載の高圧電源回路。
7. The resonance circuit further includes, in addition to a leakage inductance of the insulating high-voltage transformer, an external inductor added to a primary wiring of the insulating high-voltage transformer, so as to optimize the resonance operation. The high-voltage power supply circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein:
【請求項8】 前記共振回路は、前記絶縁高圧トランス
の2次側分布容量に加えて、前記絶縁高圧トランスの2
次側巻線間に付加された外付けコンデンサを更に含み、
前記共振作用を最適化するようにしたことを特徴とする
請求項1〜6のいずれかに記載の高圧電源回路。
8. The resonance high-voltage transformer includes a secondary-side distributed capacitance of the high-voltage isolation transformer and a secondary-side distribution capacitance of the high-voltage isolation transformer.
It further includes an external capacitor added between the secondary windings,
7. The high-voltage power supply circuit according to claim 1, wherein the resonance action is optimized.
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