JP2004166420A

JP2004166420A - Multi-output switching power supply

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Publication number: JP2004166420A
Application number: JP2002330647A
Authority: JP
Inventors: Junya Kaneda; 淳也金田
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-output switching power supply which can be easily miniaturized at a low cost, where a stable output is obtained using a simple configuration. <P>SOLUTION: A single forward converter is used as a main output circuit 20. A slave output circuit 22 is provided by connecting the input of another step-down chopper circuit or polarity inversion chopper circuit, across both terminals of a secondary-side commutating element D4 of the main output circuit 20. A body diode of a control switching element Q2 of the slave output circuit 22 is so connected as to be in series in the reverse direction with respect to that of a rectifying element D3 of the main output circuit 20. A control circuit 24 is provided which operates a control switching element Q2 at an on-time, which is shorter than the on-time of a main switching element Q1. The slave output circuit 22 is controlled at an output voltage which is lower than that of the main output circuit 20. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電圧を所望の電圧に変換し、各種電子機器に供給するスイッチング電源装置であって、出力を複数有する多出力スイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１−１０７６５４号公報
【特許文献２】特開２０００−７８８４０号公報
従来、多出力スイッチング電源の回路構成の一つとして、図１１に示す回路がある。これは、主に大容量の電源に用いられる図１０に示すようなシングルフォワ−ドコンバ−タの２次側の回路構成を複数用いて、多出力を実現するスイッチング電源装置である。ここで、図１０〜図１２における記号は、後述する本願発明の実施形態である図１の回路の記号に対応しているので、説明を省略する。先ず、多出力とする場合、各出力の２次側インダクタへのトランスＴの２次巻線Ｎ２からの電圧印加時間を、各出力毎に個別制御する必要がある。そのため、図１０のシングルフォワ−ドコンバ−タにおける整流ダイオードＤ３の代わりに、双方向に電流を遮断する電子素子が必要となる。この双方向電流遮断スイッチング素子として、特許文献１，２に開示され、図１１に示すように、一対のＭＯＳ−ＦＥＴの各ボディダイオードが逆方向に繋がれるように直列接続した双方向電流遮断回路１０がある。
【０００３】
この双方向電流遮断回路１０は、その一対の各ゲートを同時にＯＮ／ＯＦＦすることにより、双方向の電流遮断を可能とし、多出力電源の各出力を個別に制御し、出力電圧の安定化を図っている。また、図１２に示すスイッチング電源装置のように結線すれば、トランスＴの２次巻線を共通化した多出力電源を実現することもできる。
【０００４】
これらの従来の回路においては、トランスＴの２次側の全ての出力回路毎に双方向電流遮断回路１０を配置し、１次側スイッチング素子Ｑ１を制御回路１４により固定Ｄｕｔｙで動作させ、それぞれの出力の双方向電流遮断回路１０のＯＮ−Ｄｕｔｙを制御回路１４，２４により各々可変することにより、入力電圧変動時や、負荷電流変動時にも各出力回路毎に異なる安定した直流電圧を得ることを可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、多出力スイッチング電源の各出力毎に双方向電流遮断回路１０を構成するスイッチング素子としては、図１３（ａ）〜（ｆ）に示すような構成が考えられる。これらの双方向電流遮断回路１０を構成する各素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴのボディダイオード同士、もしくはＭＯＳ−ＦＥＴのボディダイオードと他のダイオードが互いに逆方向となるような直列配置したもので、双方向電流遮断を行うために最低２つの電子部品が必要となる。従って、この双方向電流遮断回路１０を用いて多出力スイッチング電源装置を構成した場合、装置の電子部品数が増え、電源のコストアップや、外形の大型化につながると言う問題があった。
【０００６】
この発明は、上記の従来の技術に鑑みてなされたもので、簡単な構成で個々の出力回路毎に安定した出力が可能であり、小型化が容易でコストも安価な多出力スイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、入力端子間にトランスの１次巻線とＭＯＳ−ＦＥＴ等の主スイッチング素子が直列に接続され、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの２次巻線の正電圧が発生する端子に、ダイオードやＭＯＳ−ＦＥＴ等の転流用素子のダイオードのカソードが接続され、上記トランスの２次巻線の他方の端子に、ダイオードやＭＯＳ−ＦＥＴ等の整流用素子のダイオードのカソードが接続され、上記整流用素子のダイオードのアノードと上記転流用素子のダイオードのアノードが互いに接続され、上記転流用素子のダイオードのカソードとアノード間にインダクタと第１の出力コンデンサが直列接続され、上記第１の出力コンデンサの両端に主出力電圧の出力端子が設けられてなる主出力回路を有し、上記主スイッチング素子のゲート等の信号端子に接続され上記主出力電圧に応じて上記主スイッチング素子のオン時間を制御する制御回路を有して成るフォワードコンバータ回路を備えた多出力スイッチング電源装置についてのものである。または、上記多出力スイッチング電源装置において、上記主スイッチング素子のオン時に上記トランスの２次巻線の正電圧が発生する端子に、上記整流用素子のダイオードのアノードが接続されカソードは転流用素子のダイオードのカソードに接続され、上記トランスの２次巻線の他方の端子に上記転流用素子のダイオードのアノードが接続された電源装置についてのものである。
【０００８】
上記転流用素子のダイオードのカソードに、ボディダイオードのカソードが接続されるようにＭＯＳ−ＦＥＴの制御用スイッチング素子を接続し、上記制御用スイッチング素子を含む他の降圧チョッパ回路又は極性反転チョッパ回路の入力を、上記転流用素子のダイオードのカソードアノード間に接続することにより、上記主出力回路に並列に接続された従属出力回路を設け、上記制御用スイッチング素子のボディダイオードのアノード側端子にこの従属出力回路の転流用素子のダイオードのカソードを接続し、上記従属出力回路の転流用素子のダイオードのアノードを上記従属出力回路の一対の出力端子の一方に接続し、上記従属出力回路の制御用スイッチング素子のボディダイオードが、上記主出力回路の整流用素子に対して逆方向の直列になるよう接続し、上記従属出力回路の転流用素子のダイオードのカソードとアノード間に、他のインダクタと第２の出力コンデンサを直列接続し、上記第２の出力コンデンサの両端に上記従属出力回路の出力端子を接続し、上記制御用スイッチング素子のゲートを、上記主スイッチング素子のオン時間よりも短いオン時間で上記従属出力回路の制御用スイッチング素子を動作させる制御回路に接続して成り、上記従属出力回路は上記主出力電圧より低い出力電圧となるようにした多出力スイッチング電源装置である。
【０００９】
また、上記整流用素子及び転流用素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴから成り、上記整流用素子及び転流用素子の上記ダイオードは、このＭＯＳ−ＦＥＴのボディダイオードとした回路でも良い。
【００１０】
上記従属出力回路の上記制御用スイッチング素子を駆動する制御回路は、この制御用スイッチング素子のオフタイミングを制御するものである。そして、上記２次巻線の上記他方の端子に他のダイオードのアノードを接続し、そのカソードを上記制御用スイッチング素子のゲートに接続し、上記制御用スイッチング素子のゲートと接地側端子間に他のスイッチング素子を接続し、上記他のスイッチング素子の信号端子と上記制御回路が接続され、上記他のスイッチング素子をオンすることにより上記制御用スイッチング素子をオフするようにした多出力スイッチング電源装置の構成でも良い。また、上記従属出力回路は、上記主出力回路に対して並列に複数設けられたものでも良い。
【００１１】
また、文中の接地側端子は、２次側回路の基準電位を示すものであり、必ずしも接地しなくても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第一実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路を示すもので、シングルフォワ−ドコンバ−タの２次側の回路構成を複数用いて、多出力を実現するスイッチング電源装置である。この多出力スイッチング電源装置は、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２を有するトランスＴの１次巻線Ｎ１側に、直流電源１２、１次巻線Ｎ１及びＭＯＳ−ＦＥＴの主スイッチング素子Ｑ１が直列に接続されている。直流電源１２のプラス側の端子には、１次巻線Ｎ１のドットを付した側の端子が接続され、ドットのない側の端子が主スイッチング素子Ｑ１のドレインに接続されている。そして、主スイッチング素子Ｑ１のソ−スが、直流電源１２のマイナス側の端子に接続され、主スイッチング素子Ｑ１のゲートには、制御回路１４の駆動信号出力が接続されている。制御回路１４は、主スイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する駆動信号を出力する。
【００１３】
トランスＴの２次巻線Ｎ２の両端には、シングルフォワ−ドコンバ−タの回路構成の、各々ダイオードからなる整流用素子Ｄ３と転流用素子Ｄ４が直列に接続されて設けられている。このトランスＴの２次巻線Ｎ２において、主スイッチング素子Ｑ１のＯＮ時に正電圧が発生する端子であるドットを付した側の端子が、転流用素子Ｄ４のカソードに接続され、ドットのない側の端子に整流用素子Ｄ３のカソードが接続され、転流用素子Ｄ３のアノードと整流用素子Ｄ４のアノードが互いに接続されている。転流用素子Ｄ４のアノードとカソード間には、互いに直列にチョークコイルＬ２と出力コンデンサＣ１が接続され、転流用素子Ｄ４のカソードにチョークコイルの一端が接続され、アノードに出力コンデンサの一端が接続されている。さらに出力コンデンサＣ１の一端は、接地側出力端子ＧＮＤに繋がっており、他端が第１の出力端子Ｖｏ１に接続されている。そして、出力端子Ｖｏ１とＧＮＤ間には負荷１６が接続される。ここで図１のシングルフォワ−ドコンバ−タの出力コンデンサＣ１の回路を主出力回路２０とする。
【００１４】
トランスＴの２次巻線２には、さらに、第二のシングルフォワ−ドコンバ−タの２次側回路が接続され、２次巻線Ｎ２のドットを付した側の端子に、ＭＯＳ−ＦＥＴの制御用制御用スイッチング素子Ｑ２のドレインが接続されている。また、制御用スイッチング素子Ｑ２のソ−スには、チョークコイルＬ３の一端が接続され、チョークコイルＬ３の他端が第２の出力端子Ｖｏ２に接続されている。第二の出力端子Ｖｏ２と接地側出力端子ＧＮＤ間には、出力コンデンサＣ２の両端が接続され、第二の出力Ｖｏ２と接地側出力端子ＧＮＤ間に他方の負荷１８が接続される。制御用スイッチング素子Ｑ２のソ−スはさらに、ダイオードからなる転流用素子Ｄ５のカソードに接続され、転流用素子Ｄ５のアノードは、整流用素子Ｄ３のアノード側に接続されるとともに、接地側出力端子ＧＮＤ側に接続されている。そして、制御用スイッチング素子Ｑ２のボディダイオードの、アノードが転流用素子Ｄ５のカソードに接続され、カソードが二次巻線Ｎ２のドットを付した側の端子に接続されている。また、制御用スイッチング素子Ｑ２のゲートには、この制御用スイッチング素子Ｑ２をＰＷＭ制御する制御回路２４の出力端子に接続されている。このシングルフォワ−ドコンバ−タの出力コンデンサＣ２を含む回路を従属出力回路２２とする。
【００１５】
次に、この実施形態の多出力スイッチング電源装置の制御方法と動作について、図１，図２を基にして説明する。また、説明の簡略化のため、動作の説明上重要でない各ダイオードの順方向電圧降下やＦＥＴのＯＮ抵抗による電圧降下等の説明は省略する。なお、図２において、電圧Ｖ５は後述する第二実施形態の回路の素子の動作波形であり、この実施形態では無視する。
【００１６】
まず、図１の回路における、制御用スイッチング素子Ｑ２のＯＦＦタイミングを制御して、従属出力回路２２の各出力電圧の安定化を図る場合について、図２の各部動作波形を参照しながら説明する。
【００１７】
はじめに、主出力回路２０の動作説明を行う。定常動作状態において、主スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周波数と、出力電圧＋Ｖｏ１に応じたＯＮ−Ｄｕｔｙが主制御回路１４により設定される。主スイッチング素子Ｑ１のＯＮ期間は、トランスＴの１次巻線Ｎ１に直流電源１２の正電圧＋Ｖｉが印加され、図２に示すように、２次巻線Ｎ２には電圧Ｖ２の正電圧が発生する。これにより、チョークコイルＬ２には、Ｖ２−（＋Ｖｏ１）の電圧が印加され、トランスＴの２次巻線Ｎ２、チョークコイルＬ２、出力コンデンサＣ１、整流用素子Ｄ３の経路で増加電流となる電流Ｉ２が流れる。
【００１８】
次に、制御回路１４により出力電圧＋Ｖｏ１に応じたタイミングｔ１で主スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると、トランスＴの励磁エネルギ−の放出に伴うリセット電圧波形が、二次巻線Ｎ２の電圧Ｖ２において負方向に発生する。このため、整流用素子Ｄ３はＯＦＦする。チョークコイルＬ２の両端子電圧の極性は先と逆転し、チョークコイルＬ２の両端子電圧は出力電圧＋Ｖｏ１となる。チョークコイルＬ２には、チョークコイルＬ２、出力コンデンサＣ１、転流用素子Ｄ４の経路で減少電流となる電流Ｉ２が流れる。
【００１９】
この後、制御回路１４より設定される次の主スイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングｔ２で主スイッチング素子Ｑ１はＯＮする。そして、この繰り返しによりチョークコイルＬ２には、図２の電流Ｉ２で示すような電流が流れ、出力Ｖｏ１には電流Ｉ２の平均電流が供給される。
【００２０】
ここで、主出力回路２０の出力電圧＋Ｖｏ１の安定化は、例えば出力電圧＋Ｖｏ１が上昇すると、その信号が制御回路１４に伝えられ、制御回路１４は主スイッチング素子Ｑ１のＯＮ−Ｄｕｔｙを狭くする方向に動作する。これにより、出力電圧＋Ｖｏ１の安定化が図られる。以上の動作は、一般的なシングルフォワ−ドコンバ−タの回路動作と同様である。
【００２１】
次に、従属出力回路２２の動作説明を行う。まず、ＭＯＳ−ＦＥＴの制御用スイッチング素子Ｑ２のドレインと接地側出力端子ＧＮＤ間には、図２に示すように電圧Ｖ３に示すように矩形の電圧が発生している。制御用スイッチング素子Ｑ２は、制御回路２４により、主スイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングに同期して、又はそれ以前の主スイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ期間中にＯＮさせておく。
【００２２】
そして、主スイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングｔ２で、トランスＴの２次巻線Ｎ２に電圧Ｖ２が発生し、制御用スイッチング素子Ｑ２のドレインと接地側出力端子ＧＮＤ間電圧Ｖ３に正電圧が発生すると、制御用スイッチング素子Ｑ２は同時に又は事前にＯＮさせてあるので、制御用スイッチング素子Ｑ２のソースと接地側出力端子ＧＮＤ間の電圧Ｖ４と、主出力回路２０の転流用素子Ｄ４の両端の電圧Ｖ３とは、Ｖ４＝Ｖ３となる。そして、２次巻線Ｎ２のドットを付した側の端子、制御用スイッチング素子Ｑ２、チョークコイルＬ３、出力コンデンサＣ２の経路で増加電流となる電流Ｉ３が流れる。
【００２３】
次に、図２に示すように、制御用スイッチング素子Ｑ２には、従属出力回路２２の出力電圧＋Ｖｏ２に応じたタイミングｔ３で制御回路２４より、制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦさせる信号がゲートに入力する。このＯＦＦ信号は、主スイッチング素子Ｑ１及び主出力回路２０の整流用素子Ｄ３がＯＦＦするタイミングｔ４より早いタイミングｔ３で制御用スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦするように出力される。制御用スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、チョークコイルＬ３の両端子電圧の極性は先と逆転し、チョークコイルＬ３の両端子電圧は出力電圧＋Ｖｏ２となる。そして、チョークコイルＬ３には、チョークコイルＬ３、出力コンデンサＣ２、転流用素子Ｄ５の経路で減少電流となる電流Ｉ３が流れる。
【００２４】
この後、制御回路１４により設定される次の主スイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングｔ５で、電圧Ｖ４に正電圧が発生し、チョークコイルＬ３に増加電流となる電流Ｉ３が流れる。この繰り返しによりチョークコイルＬ３には、図２の電流Ｉ３に示すような電流が流れ、出力Ｖｏ２には電流Ｉ３の平均電流が供給される。
【００２５】
ここで、従属出力回路２２の出力電圧＋Ｖｏ２の安定化は、例えば出力電圧＋Ｖｏ２が上昇すると、その信号が制御回路２４に伝えられ、制御回路２４は期間ｔ２とｔ３間の時間を短縮する方向に動作して、制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする信号を送る。これにより、従属出力回路２２の出力電圧の安定化が図られる。
【００２６】
なお、上述の動作では、電圧Ｖ４の矩形波のＤｕｔｙは、主出力回路２０のＯＮ期間以下となるため、出力電圧（＋Ｖｏ１）≧出力電圧（＋Ｖｏ２）の関係となる。これにより従属出力回路２２の出力コンデンサＣ２の両端からは、主出力回路２０の出力電圧＋Ｖｏ１より低い出力電圧＋Ｖｏ２を取り出すことができる。
【００２７】
次に、図１の回路を用いて、制御用スイッチング素子Ｑ２のＯＮタイミングを制御して出力電圧の安定化を図った場合の回路動作を、図３を用いて説明する。ここで、主出力回路２０の動作は、上述の通りであり省略する。
【００２８】
従属出力回路２２の動作は、制御用スイッチング素子Ｑ２のドレインと接地側出力端子ＧＮＤ間電圧Ｖ３に、図３に示すように矩形の電圧が発生する。そして、この回路動作においては、主スイッチング素子Ｑ１がＯＮするｔ２のタイミングで電圧Ｖ３に正電圧が発生した後、従属出力回路２２の出力電圧＋Ｖｏ２に応じたタイミングｔ３で、制御回路２４より制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＮさせる信号が与えられる。これにより、制御用スイッチング素子Ｑ２はＯＮし、上記と同様にＶ４＝Ｖ３となり、２次巻線Ｎ２のドットを付した側の端子、制御用スイッチング素子Ｑ２、チョークコイルＬ３、出力コンデンサＣ２の経路で増加電流となる電流Ｉ３が流れる。
【００２９】
次に、主スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦするタイミングｔ４で、制御回路２４より制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする信号が与えられ、スイチング素子Ｑ２はＯＦＦする。制御用スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、チョークコイルＬ３の両端子電圧の極性は先と逆転し、チョークコイルＬ３の両端子電圧は出力電圧＋Ｖｏ２となる。そして、チョークコイルＬ３には、チョークコイルＬ３、出力コンデンサＣ２、転流用素子Ｄ５の経路で減少電流となる電流Ｉ３が流れる。
【００３０】
次に、制御回路１４より設定される次の主スイッチング素子Ｑ１のＯＮタイミングｔ５で、チョークコイルＬ２には増加電流となる電流Ｉ２が流れる。この繰り返しによりチョークコイルＬ３には、図３の電流Ｉ３に示すような電流が流れ、出力Ｖｏ２に電流Ｉ３の平均電流が供給される。
【００３１】
この制御方法による出力電圧＋Ｖｏ２の安定化は、例えば出力電圧＋Ｖｏ２が上昇すると、その信号が制御回路２４に伝えられ、制御回路２４はｔ３とｔ４間の時間を短縮するようにｔ３のタイミングを遅らせるように動作し、制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＮする信号を送る。これにより、出力電圧の安定化が図られる。
【００３２】
なお、この制御方法の動作でも電圧Ｖ４の矩形波のＤｕｔｙは主出力回路２０のＯＮ時間以下となるため、出力電圧（＋Ｖｏ１）≧出力電圧（＋Ｖｏ２）の関係となる。
【００３３】
この実施形態によれば、シングルフォワ−ドコンバ−タを用いた多出力電源装置において、主出力回路２０及び従属出力回路２２の各出力の安定化を図るためのＰＷＭ制御を行うスイッチング素子の数を減少させることができ、多出力電源の小型化とコストダウンを実現することができる。
【００３４】
なお、この実施形態の多出力スイッチング電源は、図１におけるダイオードの整流用素子Ｄ３を、図４に示すように、トランスＴの２次巻線Ｎ２のドット側に配置したものでも良い。この場合、ダイオードＤ３のアノードを２次巻線Ｎ２のドットを付した端子に接続し、カソードを転流用素子Ｄ４のアノードに接続する。この回路動作は、上述の図１の実施形態と同様である。
【００３５】
次に、この発明の多出力スイッチング電源装置の第二実施形態について図２，図５を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態は、図１の回路の制御用スイッチング素子Ｑ２のＯＦＦタイミングを制御して、従属出力回路２２の出力電圧の安定化を図る場合の、制御用スイッチング素子Ｑ２の駆動回路を示す。
【００３６】
この実施形態では、ダイオードＤ６を介し、主スイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ期間中に、２次巻線Ｎ２に発生するリセット電圧により、制御用スイッチング素子Ｑ２のゲートのＣｉｓｓをチャ−ジし、制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＮさせておく。図２に示す電圧Ｖ５は、図５のスイッチング素子Ｑ７の両端電位を示す。主スイッチング素子Ｑ１がＯＮするタイミングでは、制御用スイッチング素子Ｑ２はＯＮ状態で待機しているため、主スイッチング素子Ｑ１のＯＮと同時に、制御用スイッチング素子Ｑ２のソースと接地側出力端子ＧＮＤ間の電圧Ｖ４に正電圧が発生する。
【００３７】
そして、ダイオードＤ６により制御用スイッチング素子Ｑ２のゲート電位が、ダイオードＤ６のアノード電位より上昇する場合はＤ６はオ−プンとなり、制御用スイッチング素子Ｑ２のゲートは開放されるため、制御用スイッチング素子Ｑ２のＣｉｓｓに蓄積された電荷は保持され、電圧Ｖ４に正電圧が発生するに伴い、制御用スイッチング素子Ｑ２のゲート電位は上昇し、ＯＮ状態を維持する。
【００３８】
次に、出力電圧＋Ｖｏ２に応じたタイミングｔ３で、制御回路２４はスイッチング素子Ｑ７にＯＮ信号を与え、スイッチング素子Ｑ７をＯＮさせる。これにより、制御用スイッチング素子Ｑ２のゲート電位が下がり、制御用スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦする。
【００３９】
この実施形態によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、制御用スイッチング素子Ｑ２をＯＮするための電圧を得るためのサブ巻線等をトランスＴに設ける必要が無く、簡易な回路で多出力スイッチング電源装置を実現することができる。
【００４０】
次に、この発明の多出力スイッチング電源装置の第三実施形態について図６を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の多出力スイッチング電源装置は、上記第一実施形態の整流用素子のダイオードＤ３、転流用素子のダイオードＤ４、Ｄ５を、ＭＯＳ−ＦＥＴの整流用素子Ｑ３、転流用素子Ｑ４，Ｑ５に各々置き換え、同期整流動作させるものである。それぞれのＭＯＳ−ＦＥＴは、そのボディダイオードの向きが、図１のダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５と同じとなるように接続する。
【００４１】
整流用素子Ｑ３、転流用素子Ｑ４，Ｑ５のＯＮ／ＯＦＦタイミングは、上記実施形態において各ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５を使用している場合の、チョークコイルＬ２，Ｌ３の電流が連続になる負荷条件での各ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５のＯＮ／ＯＦＦタイミングとほぼ近いタイミングで、図示しない駆動回路により行う。
【００４２】
この実施形態の多出力スイッチング電源装置によれば、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、ダイオードのＶｆによる損失よりもＦＥＴのＯＮ損失の方が一般的に低いため、図１の回路に対し高効率のスイッチング電源装置を実現することができる。
【００４３】
なお、図６に示すＦＥＴである整流用素子Ｑ３を、トランスＴの２次巻線Ｎ２のドット側に配置しても良い。この場合も、整流用素子Ｑ３のボディダイオードは、図４のダイオードＤ４の向きと同じにする。この場合のスイッチング電源の回路動作は、図６と同様である。また、図６，図７の回路に、図５に示すよな制御用スイッチング素子Ｑ２の駆動回路を設けても良い。
【００４４】
次に、この発明の多出力スイッチング電源装置の第四実施形態について図８を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の多出力スイッチング電源装置は、上記第一実施形態の従属出力回路２２を、極性反転チョッパ回路２６とした例である。その他の構成は図１に示す回路と同様である。
【００４５】
この従属回路２６では、インダクダＬ３の一端が接地側出力端子ＧＮＤに接続され、他端は制御用スイッチング素子Ｑ２のソースに接続されているとともに、転流用素子Ｄ５のダイオードのカソードに接続されている。転流用素子Ｄ５のアノードは、出力コンデンサＣ２の一端に接続されている。出力コンデンサＣ２の他端が、接地側出力端子ＧＮＤに接続され、出力コンデンサＣ２の両端の出力端子に負荷１８が接続される。ここで転流用素子Ｄ５のアノードが接続された出力端子Ｖｏ２は、接地側出力端子ＧＮＤに対してマイナス電位となる。
【００４６】
この実施形態により、上記第一実施形態と同様の効果に加えて、従属出力回路の出力に負電圧−Ｖｏ２を得ることができる。
【００４７】
次に、この発明の多出力スイッチング電源装置の第五実施形態について図９を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の多出力スイッチング電源装置は、従属出力回路２２を複数設け、従属出力を複数形成したものである。従属出力回路２２は、図１に示す従属出力回路２２と同様の接続で、複数を並列接続することにより実現することができる。
【００４８】
なお、この発明のスイッチング電源装置は上記実施形態に限定されず、各素子は、ｎ−チャネルＭＯＳ−ＦＥＴの他、ｐ−チャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いても良く、ＩＧＢＴ等の同様の機能を有する素子を用いても良い。
【００４９】
また、この発明のスイッチング電源装置は、ＡＣ入力端子間に全波整流平滑回路を接続し、その出力にこの多出力スイッチング電源装置の入力端子を接続して用いても良い。さらに、上記全波整流平滑回路の出力とこの発明の多出力スイッチング電源装置の入力端子間に、力率改善回路を接続すると良い。
【００５０】
【発明の効果】
この発明の多出力スイッチング電源装置は、従来の多出力スイッチング電源装置と比較し、各出力回路の出力電圧をＰＷＭ制御により安定化することができるとともに、簡単な構成で主出力回路及び従属出力回路のスイッチング素子の数を低減することができ、電源の小型化とコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図２】この実施形態のスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャ−トである。
【図３】この実施形態のスイッチング電源装置の他の動作を示すタイミングチャ−トである。
【図４】この発明の第一実施形態の多出力スイッチング電源装置の他の例を示す概略回路図である。
【図５】この発明の第二実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図６】この発明の第三実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図７】この発明の第三実施形態の多出力スイッチング電源装置の他の例を示す概略回路図である。
【図８】この発明の第四実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図９】この発明の第五実施形態の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図１０】一般的なシングルフォワ−ドコンバ−タのスイッチング電源装置の概略回路図である。
【図１１】従来の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図１２】従来の他の多出力スイッチング電源装置の概略回路図である。
【図１３】従来の多出力スイッチング電源装置の双方向電流遮断回路の組み合わせ例を示す概略図である。
【符号の説明】
１２直流電源
１４，２４制御回路
１６，１８負荷
２０主出力回路
２２従属出力回路
Ｃ１，Ｃ２出力コンデンサ
Ｄ３，Ｑ３整流用素子
Ｄ４，Ｄ５，Ｑ４，Ｑ５転流用素子
Ｑ１主スイッチング素子
Ｑ２制御用スイッチング素子
Ｌ２，Ｌ３チョークコイル
Ｎ１１次巻線
Ｎ２２次巻線
Ｔトランス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply that converts a DC voltage to a desired voltage and supplies it to various electronic devices, and more particularly to a multi-output switching power supply having a plurality of outputs.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-107654
[Patent Document 2] JP-A-2000-78840
Conventionally, there is a circuit shown in FIG. 11 as one of the circuit configurations of a multi-output switching power supply. This is a switching power supply that realizes multiple outputs by using a plurality of secondary-side circuit configurations of a single forward converter as shown in FIG. 10, which is mainly used for a large-capacity power supply. Here, the symbols in FIG. 10 to FIG. 12 correspond to the symbols of the circuit in FIG. 1 which is an embodiment of the present invention described later, and thus the description is omitted. First, in the case of multiple outputs, it is necessary to individually control the voltage application time from the secondary winding N2 of the transformer T to the secondary inductor of each output for each output. Therefore, in place of the rectifier diode D3 in the single forward converter shown in FIG. 10, an electronic element which cuts off current in both directions is required. Patent Documents 1 and 2 disclose this bidirectional current cutoff switching element, and as shown in FIG. 11, a bidirectional current cutoff circuit in which body diodes of a pair of MOS-FETs are connected in series so as to be connected in opposite directions. There are ten.
[0003]
The bidirectional current cutoff circuit 10 enables bidirectional current cutoff by simultaneously turning on / off each pair of gates, individually controls each output of the multi-output power supply, and stabilizes the output voltage. I'm trying. Further, if the connection is made like the switching power supply device shown in FIG. 12, a multi-output power supply in which the secondary winding of the transformer T is shared can be realized.
[0004]
In these conventional circuits, a bidirectional current cutoff circuit 10 is arranged for every output circuit on the secondary side of the transformer T, the primary side switching element Q1 is operated by the control circuit 14 at a fixed duty, and By varying the ON-Duty of the output bidirectional current cutoff circuit 10 by the control circuits 14 and 24, it is possible to obtain a stable DC voltage different for each output circuit even when the input voltage fluctuates or the load current fluctuates. It is possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, as the switching elements constituting the bidirectional current cutoff circuit 10 for each output of the multi-output switching power supply, the configurations shown in FIGS. The elements constituting these bidirectional current cutoff circuits 10 are arranged in series such that the body diodes of the MOS-FETs or the body diode of the MOS-FET and the other diode are in opposite directions. At least two electronic components are required to interrupt the current. Therefore, when a multi-output switching power supply device is configured using the bidirectional current cutoff circuit 10, there is a problem that the number of electronic components of the device increases, leading to an increase in the cost of the power supply and an increase in the size of the external shape.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described conventional technology, and provides a multi-output switching power supply device that can output a stable output for each output circuit with a simple configuration, is easy to reduce in size, and is inexpensive. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a primary winding of a transformer and a main switching element such as a MOS-FET are connected in series between input terminals, and a terminal at which a positive voltage of a secondary winding of the transformer is generated when the main switching element is turned on. Is connected to the cathode of a diode of a commutating element such as a diode or a MOS-FET, and the other terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the cathode of a diode of a rectifying element such as a diode or a MOS-FET. The anode of the diode of the rectifying element and the anode of the diode of the commutating element are connected to each other; an inductor and a first output capacitor are connected in series between the cathode and the anode of the diode of the commutating element; And a main output circuit having a main output voltage output terminal provided at both ends of the output capacitor. Is connected to the signal terminal of bets or the like according to the main output voltage is for multi-output switching power supply device including a forward converter circuit comprising a control circuit for controlling the ON time of the main switching element. Alternatively, in the multiple output switching power supply device, an anode of a diode of the rectifying element is connected to a terminal where a positive voltage of a secondary winding of the transformer is generated when the main switching element is turned on, and a cathode is a commutating element. The power supply device is connected to the cathode of a diode, and the anode of the diode of the commutation element is connected to the other terminal of the secondary winding of the transformer.
[0008]
The control switching element of the MOS-FET is connected so that the cathode of the body diode is connected to the cathode of the diode of the commutation element, and another step-down chopper circuit or a polarity inversion chopper circuit including the control switching element is connected. An input is connected between the cathode and anode of the diode of the commutation element to provide a slave output circuit connected in parallel to the main output circuit, and the slave output circuit is connected to the anode terminal of the body diode of the control switching element. The cathode of the diode of the commutation element of the output circuit is connected, the anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit is connected to one of a pair of output terminals of the slave output circuit, and the control switching of the slave output circuit is performed. The body diode of the element is connected in the opposite direction to the rectifying element of the main output circuit. A second output capacitor is connected in series between the cathode and anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit, and the slave output circuit is connected to both ends of the second output capacitor. Connected to a control circuit that operates the control switching element of the slave output circuit with an on-time shorter than the on-time of the main switching element. The slave output circuit is a multi-output switching power supply device having an output voltage lower than the main output voltage.
[0009]
Further, the rectifying element and the commutating element may be composed of a MOS-FET, and the diode of the rectifying element and the commutating element may be a circuit having a body diode of the MOS-FET.
[0010]
A control circuit for driving the control switching element of the dependent output circuit controls off timing of the control switching element. Then, the anode of the other diode is connected to the other terminal of the secondary winding, the cathode is connected to the gate of the control switching element, and the other is connected between the gate of the control switching element and the ground terminal. A switching terminal of the multi-output switching power supply device, wherein the signal terminal of the other switching element is connected to the control circuit, and the control switching element is turned off by turning on the other switching element. A configuration may be used. Further, a plurality of the dependent output circuits may be provided in parallel with the main output circuit.
[0011]
Further, the ground terminal in the text indicates a reference potential of the secondary circuit, and does not necessarily need to be grounded.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic circuit of a multi-output switching power supply according to a first embodiment of the present invention. The switching power supply realizes multi-output by using a plurality of secondary-side circuit configurations of a single forward converter. Device. This multi-output switching power supply device includes a DC power supply 12, a primary winding N1, and a main switching element Q1 of a MOS-FET on a primary winding N1 side of a transformer T having a primary winding N1 and a secondary winding N2. Are connected in series. The terminal on the positive side of the DC power supply 12 is connected to the dot-side terminal of the primary winding N1, and the terminal without the dot is connected to the drain of the main switching element Q1. The source of the main switching element Q1 is connected to the negative terminal of the DC power supply 12, and the gate of the main switching element Q1 is connected to the drive signal output of the control circuit 14. The control circuit 14 outputs a drive signal for controlling the main switching element Q1 by PWM (Pulse Width Modulation).
[0013]
At both ends of the secondary winding N2 of the transformer T, a rectifying element D3 and a commutating element D4, each of which is a diode, of a single forward converter circuit configuration are connected in series. In the secondary winding N2 of the transformer T, a terminal with a dot, which is a terminal at which a positive voltage is generated when the main switching element Q1 is turned on, is connected to the cathode of the commutation element D4, and a terminal without a dot. The cathode of the rectifying element D3 is connected to the terminal, and the anode of the commutating element D3 and the anode of the rectifying element D4 are connected to each other. A choke coil L2 and an output capacitor C1 are connected in series between the anode and cathode of the commutation element D4, one end of the choke coil is connected to the cathode of the commutation element D4, and one end of the output capacitor is connected to the anode. ing. Further, one end of the output capacitor C1 is connected to the ground output terminal GND, and the other end is connected to the first output terminal Vo1. The load 16 is connected between the output terminal Vo1 and GND. Here, the circuit of the output capacitor C1 of the single forward converter of FIG.
[0014]
A secondary circuit of a second single forward converter is further connected to the secondary winding 2 of the transformer T. The drain of the control switching element Q2 for control is connected. One end of a choke coil L3 is connected to the source of the control switching element Q2, and the other end of the choke coil L3 is connected to a second output terminal Vo2. Both ends of the output capacitor C2 are connected between the second output terminal Vo2 and the ground side output terminal GND, and the other load 18 is connected between the second output Vo2 and the ground side output terminal GND. The source of the control switching element Q2 is further connected to the cathode of a commutation element D5 composed of a diode, the anode of the commutation element D5 is connected to the anode side of the rectification element D3, and the ground-side output terminal. It is connected to the GND side. The anode of the body diode of the control switching element Q2 is connected to the cathode of the commutation element D5, and the cathode is connected to the dot-side terminal of the secondary winding N2. The gate of the control switching element Q2 is connected to the output terminal of a control circuit 24 that performs PWM control on the control switching element Q2. A circuit including the output capacitor C2 of the single forward converter is referred to as a subordinate output circuit 22.
[0015]
Next, a control method and operation of the multi-output switching power supply of this embodiment will be described with reference to FIGS. Further, for simplification of the description, description of a forward voltage drop of each diode, a voltage drop due to the ON resistance of the FET, and the like, which are not important for the description of the operation, will be omitted. In FIG. 2, a voltage V5 is an operation waveform of an element of a circuit according to a second embodiment described later, and is ignored in this embodiment.
[0016]
First, the case where the OFF timing of the control switching element Q2 in the circuit of FIG. 1 is controlled to stabilize each output voltage of the dependent output circuit 22 will be described with reference to the operation waveforms of the respective parts of FIG.
[0017]
First, the operation of the main output circuit 20 will be described. In the steady operation state, the main control circuit 14 sets the switching frequency of the main switching element Q1 and the ON-duty corresponding to the output voltage + Vo1. During the ON period of the main switching element Q1, the positive voltage + Vi of the DC power supply 12 is applied to the primary winding N1 of the transformer T, and a positive voltage of the voltage V2 is generated in the secondary winding N2 as shown in FIG. I do. As a result, a voltage of V2-(+ Vo1) is applied to the choke coil L2, and the current I2 that becomes an increasing current in the path of the secondary winding N2 of the transformer T, the choke coil L2, the output capacitor C1, and the rectifying element D3. Flows.
[0018]
Next, when the main switching element Q1 is turned off at the timing t1 according to the output voltage + Vo1 by the control circuit 14, the reset voltage waveform accompanying the discharge of the excitation energy of the transformer T becomes negative in the voltage V2 of the secondary winding N2. Occurs. Therefore, the rectifying element D3 is turned off. The polarity of both terminal voltages of the choke coil L2 is reversed, and the both terminal voltage of the choke coil L2 becomes the output voltage + Vo1. Through the choke coil L2, a current I2, which becomes a reduced current, flows through the path of the choke coil L2, the output capacitor C1, and the commutation element D4.
[0019]
Thereafter, the main switching element Q1 is turned on at the next ON timing t2 of the main switching element Q1 set by the control circuit 14. By repeating this, a current as shown by a current I2 in FIG. 2 flows through the choke coil L2, and an average current of the current I2 is supplied to the output Vo1.
[0020]
Here, the stabilization of the output voltage + Vo1 of the main output circuit 20, for example, when the output voltage + Vo1 rises, the signal is transmitted to the control circuit 14, and the control circuit 14 narrows the ON-Duty of the main switching element Q1. Works. Thereby, the output voltage + Vo1 is stabilized. The above operation is the same as the circuit operation of a general single forward converter.
[0021]
Next, the operation of the slave output circuit 22 will be described. First, a rectangular voltage is generated between the drain of the control switching element Q2 of the MOS-FET and the ground side output terminal GND as shown in FIG. 2 as a voltage V3. The control switching element Q2 is turned on by the control circuit 24 in synchronization with the ON timing of the main switching element Q1 or during the OFF period of the main switching element Q1 before that.
[0022]
Then, when the voltage V2 is generated in the secondary winding N2 of the transformer T at the ON timing t2 of the main switching element Q1, and a positive voltage is generated in the voltage V3 between the drain of the control switching element Q2 and the ground side output terminal GND, Since the control switching element Q2 is turned on at the same time or in advance, the voltage V4 between the source of the control switching element Q2 and the ground side output terminal GND and the voltage V3 across the commutation element D4 of the main output circuit 20 are Is V4 = V3. Then, a current I3, which becomes an increasing current, flows through a path of the secondary winding N2 on the dot-attached side, the control switching element Q2, the choke coil L3, and the output capacitor C2.
[0023]
Next, as shown in FIG. 2, a signal for turning off the control switching element Q2 is input to the gate of the control switching element Q2 from the control circuit 24 at a timing t3 corresponding to the output voltage + Vo2 of the dependent output circuit 22. I do. This OFF signal is output such that the control switching element Q2 is turned off at a timing t3 earlier than the timing t4 when the main switching element Q1 and the rectifying element D3 of the main output circuit 20 are turned off. When the control switching element Q2 is turned off, the polarity of the voltage at both terminals of the choke coil L3 is reversed, and the voltage at both terminals of the choke coil L3 becomes the output voltage + Vo2. Then, a current I3, which becomes a reduced current in the path of the choke coil L3, the output capacitor C2, and the commutation element D5, flows through the choke coil L3.
[0024]
Thereafter, at the next ON timing t5 of the main switching element Q1 set by the control circuit 14, a positive voltage is generated in the voltage V4, and a current I3 which becomes an increasing current flows through the choke coil L3. By this repetition, a current as shown by the current I3 in FIG. 2 flows through the choke coil L3, and an average current of the current I3 is supplied to the output Vo2.
[0025]
Here, the output voltage + Vo2 of the dependent output circuit 22 is stabilized, for example, when the output voltage + Vo2 rises, the signal is transmitted to the control circuit 24, and the control circuit 24 shortens the time between the periods t2 and t3. It operates and sends a signal to turn off the control switching element Q2. Thereby, the output voltage of the slave output circuit 22 is stabilized.
[0026]
In the above-described operation, the duty of the rectangular wave of the voltage V4 is equal to or less than the ON period of the main output circuit 20, so that output voltage (+ Vo1) ≧ output voltage (+ Vo2). Thus, an output voltage + Vo2 lower than the output voltage + Vo1 of the main output circuit 20 can be taken out from both ends of the output capacitor C2 of the slave output circuit 22.
[0027]
Next, a circuit operation when the ON timing of the control switching element Q2 is controlled by using the circuit of FIG. 1 to stabilize the output voltage will be described with reference to FIG. Here, the operation of the main output circuit 20 is as described above and will not be described.
[0028]
In the operation of the dependent output circuit 22, a rectangular voltage is generated at the voltage V3 between the drain of the control switching element Q2 and the ground side output terminal GND as shown in FIG. In this circuit operation, after a positive voltage is generated in the voltage V3 at the timing t2 when the main switching element Q1 is turned on, the control circuit 24 controls the timing at the timing t3 corresponding to the output voltage + Vo2 of the subordinate output circuit 22. A signal for turning on switching element Q2 is provided. As a result, the control switching element Q2 is turned on, and V4 = V3, as described above, and the path of the secondary winding N2 on the dot side, the control switching element Q2, the choke coil L3, and the output capacitor C2. Then, a current I3 which becomes an increasing current flows.
[0029]
Next, at a timing t4 when the main switching element Q1 is turned off, a signal for turning off the control switching element Q2 is given from the control circuit 24, and the switching element Q2 is turned off. When the control switching element Q2 is turned off, the polarity of the voltage at both terminals of the choke coil L3 is reversed, and the voltage at both terminals of the choke coil L3 becomes the output voltage + Vo2. Then, a current I3, which becomes a reduced current in the path of the choke coil L3, the output capacitor C2, and the commutation element D5, flows through the choke coil L3.
[0030]
Next, at the next ON timing t5 of the main switching element Q1 set by the control circuit 14, a current I2 that becomes an increasing current flows through the choke coil L2. By this repetition, a current as shown by the current I3 in FIG. 3 flows through the choke coil L3, and an average current of the current I3 is supplied to the output Vo2.
[0031]
The stabilization of the output voltage + Vo2 by this control method is, for example, when the output voltage + Vo2 rises, a signal is transmitted to the control circuit 24, and the control circuit 24 delays the timing of t3 so as to shorten the time between t3 and t4. And sends a signal to turn on the control switching element Q2. This stabilizes the output voltage.
[0032]
Note that, even in the operation of this control method, the duty of the rectangular wave of the voltage V4 is shorter than the ON time of the main output circuit 20, so that the output voltage (+ Vo1) ≧ the output voltage (+ Vo2).
[0033]
According to this embodiment, in a multi-output power supply device using a single forward converter, the number of switching elements for performing PWM control for stabilizing the outputs of the main output circuit 20 and the subordinate output circuit 22 is reduced. Therefore, the size and cost of the multi-output power supply can be reduced.
[0034]
The multi-output switching power supply of this embodiment may be one in which the diode rectifying element D3 in FIG. 1 is arranged on the dot side of the secondary winding N2 of the transformer T as shown in FIG. In this case, the anode of the diode D3 is connected to the dotted terminal of the secondary winding N2, and the cathode is connected to the anode of the commutation element D4. This circuit operation is similar to that of the above-described embodiment of FIG.
[0035]
Next, a second embodiment of the multi-output switching power supply of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This embodiment shows a drive circuit of the control switching element Q2 when controlling the OFF timing of the control switching element Q2 of the circuit of FIG. 1 to stabilize the output voltage of the dependent output circuit 22.
[0036]
In this embodiment, Ciss of the gate of the control switching element Q2 is charged by the reset voltage generated in the secondary winding N2 during the OFF period of the main switching element Q1 via the diode D6, and the control switching is performed. The element Q2 is turned on. A voltage V5 shown in FIG. 2 indicates a potential at both ends of the switching element Q7 in FIG. At the timing when the main switching element Q1 is turned on, the control switching element Q2 is in the ON state and is on standby, so that the voltage between the source of the control switching element Q2 and the ground side output terminal GND is simultaneously generated when the main switching element Q1 is turned on. A positive voltage is generated at V4.
[0037]
When the gate potential of the control switching element Q2 is higher than the anode potential of the diode D6 due to the diode D6, D6 is open and the gate of the control switching element Q2 is opened. Of the control switching element Q2 rises and the ON state is maintained as a positive voltage is generated as the voltage V4.
[0038]
Next, at a timing t3 according to the output voltage + Vo2, the control circuit 24 supplies an ON signal to the switching element Q7 to turn on the switching element Q7. As a result, the gate potential of the control switching element Q2 decreases, and the control switching element Q2 is turned off.
[0039]
According to this embodiment, the same effect as the above embodiment can be obtained, and it is not necessary to provide the transformer T with a sub-winding or the like for obtaining a voltage for turning on the control switching element Q2. With a simple circuit, a multi-output switching power supply can be realized.
[0040]
Next, a third embodiment of the multi-output switching power supply of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The multi-output switching power supply device of this embodiment uses the rectifying element diode D3 and the commutating element diodes D4 and D5 of the first embodiment as MOS-FET rectifying elements Q3 and commutating elements Q4 and Q5. Each is replaced and a synchronous rectification operation is performed. Each MOS-FET is connected such that the direction of its body diode is the same as that of the diodes D3, D4, and D5 in FIG.
[0041]
The ON / OFF timing of the rectifying element Q3 and the commutating elements Q4 and Q5 is determined by the load conditions under which the currents of the choke coils L2 and L3 are continuous when the diodes D3, D4 and D5 are used in the above embodiment. The driving is performed by a drive circuit (not shown) at a timing substantially similar to the ON / OFF timing of each of the diodes D3, D4, and D5.
[0042]
According to the multi-output switching power supply of this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the ON loss of the FET is generally lower than the loss due to Vf of the diode, A highly efficient switching power supply can be realized with respect to the circuit of FIG.
[0043]
The rectifying element Q3, which is an FET shown in FIG. 6, may be arranged on the dot side of the secondary winding N2 of the transformer T. Also in this case, the direction of the body diode of the rectifying element Q3 is the same as the direction of the diode D4 in FIG. The circuit operation of the switching power supply in this case is the same as in FIG. 6 and 7 may be provided with a drive circuit for the control switching element Q2 as shown in FIG.
[0044]
Next, a fourth embodiment of the multi-output switching power supply of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The multi-output switching power supply of this embodiment is an example in which the slave output circuit 22 of the first embodiment is replaced with a polarity inversion chopper circuit 26. Other configurations are the same as those of the circuit shown in FIG.
[0045]
In the dependent circuit 26, one end of the inductor L3 is connected to the ground output terminal GND, the other end is connected to the source of the control switching element Q2, and is connected to the cathode of the diode of the commutation element D5. . The anode of the commutation element D5 is connected to one end of the output capacitor C2. The other end of the output capacitor C2 is connected to the ground output terminal GND, and the load 18 is connected to the output terminals at both ends of the output capacitor C2. Here, the output terminal Vo2 to which the anode of the commutation element D5 is connected has a negative potential with respect to the ground side output terminal GND.
[0046]
According to this embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, a negative voltage −Vo2 can be obtained at the output of the dependent output circuit.
[0047]
Next, a fifth embodiment of the multi-output switching power supply of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The multi-output switching power supply of this embodiment has a plurality of dependent output circuits 22 and a plurality of dependent outputs. The slave output circuit 22 can be realized by connecting a plurality of the slave output circuits 22 in parallel with the same connection as the slave output circuit 22 shown in FIG.
[0048]
Note that the switching power supply device of the present invention is not limited to the above embodiment, and each element may use a p-channel MOS-FET in addition to an n-channel MOS-FET, and has a similar function such as an IGBT. An element may be used.
[0049]
Further, the switching power supply of the present invention may be used by connecting a full-wave rectifying / smoothing circuit between the AC input terminals and connecting the input terminal of the multi-output switching power supply to the output thereof. Further, a power factor improving circuit may be connected between the output of the full-wave rectifying / smoothing circuit and the input terminal of the multi-output switching power supply of the present invention.
[0050]
【The invention's effect】
The multi-output switching power supply according to the present invention can stabilize the output voltage of each output circuit by PWM control, as compared with a conventional multi-output switching power supply, and has a simple configuration of a main output circuit and a subordinate output circuit. , The number of switching elements can be reduced, and downsizing and cost reduction of the power supply can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a multi-output switching power supply according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the switching power supply device of the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart showing another operation of the switching power supply device of the embodiment.
FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing another example of the multi-output switching power supply according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic circuit diagram of a multi-output switching power supply according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic circuit diagram of a multi-output switching power supply according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing another example of the multi-output switching power supply according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic circuit diagram of a multi-output switching power supply according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic circuit diagram of a multi-output switching power supply according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic circuit diagram of a switching power supply of a general single forward converter.
FIG. 11 is a schematic circuit diagram of a conventional multi-output switching power supply device.
FIG. 12 is a schematic circuit diagram of another conventional multiple output switching power supply device.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a combination example of a bidirectional current cutoff circuit of a conventional multiple output switching power supply device.
[Explanation of symbols]
12 DC power supply
14, 24 control circuit
16,18 load
20 Main output circuit
22 Dependent output circuit
C1, C2 output capacitor
D3, Q3 Rectifying element
D4, D5, Q4, Q5 elements for commutation
Q1 Main switching element
Q2 Control switching element
L2, L3 Choke coil
N1 primary winding
N2 secondary winding
T transformer

Claims

A primary winding of a transformer and a main switching element are connected in series between input terminals, and a cathode of a diode of a commutation element is connected to a terminal where a positive voltage of a secondary winding of the transformer is generated when the main switching element is turned on. The other terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the cathode of the diode of the rectifying element, the anode of the diode of the rectifying element and the anode of the diode of the commutating element are connected to each other, and An inductor and a first output capacitor are connected in series between a cathode and an anode of the diode of the diversion element, and a main output circuit including a main output voltage output terminal provided at both ends of the first output capacitor; A control circuit connected to a signal terminal of the main switching element and controlling an on-time of the main switching element according to the main output voltage; In multiple-output switching power supply device including a forward converter circuit comprising,
A control switching element of a MOS-FET is connected so that a cathode of the body diode is connected to a cathode of the diode of the commutation element, and the main output circuit is connected to an anode terminal of the body diode of the control switching element. Connecting the cathode of the diode of the commutation element of the slave output circuit connected in parallel to the anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit to one of a pair of output terminals of the slave output circuit; Another inductor and a second output capacitor are connected in series between the cathode and the anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit, and the output terminal of the slave output circuit is connected to both ends of the second output capacitor. A control circuit for controlling the ON time of the gate of the control switching element according to the output voltage of the dependent output circuit. Connect become a, the slave output circuit multiple-output switching power supply device being characterized in that as a lower output voltage than the main output voltage.

A primary winding of a transformer and a main switching element are connected in series between input terminals, and an anode of a diode of a rectifying element is connected to a terminal where a positive voltage of a secondary winding of the transformer is generated when the main switching element is turned on. The cathode is connected to the cathode of the diode of the commutation element, the anode of the diode of the commutation element is connected to the other terminal of the secondary winding of the transformer, and the cathode and anode of the diode of the commutation element A main output circuit in which an inductor and a first output capacitor are connected in series between the first output capacitor and an output terminal for a main output voltage provided at both ends of the first output capacitor, and connected to a signal terminal of the main switching element; A forward converter circuit having a control circuit for controlling the ON time of the main switching element according to the main output voltage. In multiple-output switching power supply apparatus,
A control switching element of a MOS-FET is connected so that a cathode of the body diode is connected to a cathode of the diode of the commutation element, and the main output circuit is connected to an anode terminal of the body diode of the control switching element. Connecting the cathode of the diode of the commutation element of the slave output circuit connected in parallel to the anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit to one of a pair of output terminals of the slave output circuit; Another inductor and a second output capacitor are connected in series between the cathode and the anode of the diode of the commutation element of the slave output circuit, and the output terminal of the slave output circuit is connected to both ends of the second output capacitor. A control circuit for controlling the ON time of the gate of the control switching element according to the output voltage of the dependent output circuit. Connect become a, the slave output circuit multiple-output switching power supply device being characterized in that as a lower output voltage than the main output voltage.

3. The multi-element according to claim 1, wherein the rectifying element and the commutating element comprise a MOS-FET, and the diodes of the rectifying element and the commutating element are body diodes of the MOS-FET. Output switching power supply.

4. The multiple output switching power supply device according to claim 1, wherein a control circuit for driving the control switching element of the dependent output circuit controls an off timing of the control switching element.

An anode of another diode is connected to the other terminal of the secondary winding, a cathode thereof is connected to a gate of the control switching element, and another switching is provided between the gate of the control switching element and a ground terminal. 5. The multi-device according to claim 4, wherein said control circuit is connected to a signal terminal of said another switching element and said control circuit, and said control switching element is turned off by turning on said another switching element. Output switching power supply.

6. The multi-output switching power supply according to claim 1, wherein a plurality of said slave output circuits are provided in parallel with said main output circuit.