JP2854075B2 - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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JP2854075B2
JP2854075B2 JP4423990A JP4423990A JP2854075B2 JP 2854075 B2 JP2854075 B2 JP 2854075B2 JP 4423990 A JP4423990 A JP 4423990A JP 4423990 A JP4423990 A JP 4423990A JP 2854075 B2 JP2854075 B2 JP 2854075B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチングレギュレータに関し、特に全波
整流回路の交流入力電流の流れる時間を広げることによ
り、交流電力の力率を改善するスイッチングレギュレー
タに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching regulator, and more particularly to a switching regulator that improves the power factor of AC power by extending the time during which an AC input current of a full-wave rectifier circuit flows.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のスイッチングレギュレータの直流電流
に用いられる、ダイオードブリッジを用いた全波整流回
路において、一般的な回路として平滑コンデンサインプ
ット形のものがあるが、整流した直流電圧のリプル値を
小さくするために平滑用コンデンサの容量をかなり大き
くする必要がある。そのために整流電流のピーク値が大
きくなり、力率が低下するとともに充電電流により平滑
用コンデンサが内部損失で発熱し、寿命の低下を招く。
また、入力電力が大きく高調波発生等の悪影響も無視で
きないために、システムの安定性が低下し、高容量のノ
イズフィルタ回路,入力保護用のフューズやブレーカ等
が必要になる。
Conventionally, in a full-wave rectifier circuit using a diode bridge, which is used for DC current of this type of switching regulator, there is a smoothing capacitor input type as a general circuit, but the ripple value of the rectified DC voltage is reduced. Therefore, it is necessary to considerably increase the capacity of the smoothing capacitor. For this reason, the peak value of the rectified current increases, the power factor decreases, and the charging current generates heat due to the internal loss of the smoothing capacitor, resulting in a shortened life.
In addition, since the input power is large and adverse effects such as generation of harmonics cannot be ignored, the stability of the system is reduced, and a high-capacity noise filter circuit and a fuse or breaker for input protection are required.

この種の難点を改善する整流平滑回路が、特開昭63−
107457号公報に提案されている。この整流平滑回路で
は、交流入力を全波整流するダイオードブリッジの出力
端に、平滑用コンデンサがインピーダンス素子を介して
接続されかつインピーダンス素子に並列にダイオードが
接続されているため、平滑用コンデンサの充電時は充電
電流がインピーダンス素子を通して平滑用コンデンサに
流れるのでそのピーク値を押えられ、放電時はインピー
ダンスに並列に接続されたダイオードによりインピーダ
ンス素子をバイパスするのでインピーダンス素子による
電力損失が防止される。
A rectifying / smoothing circuit that solves this kind of difficulty is disclosed in
No. 107457 proposes this. In this rectifying / smoothing circuit, the smoothing capacitor is connected via an impedance element to the output terminal of the diode bridge for full-wave rectifying the AC input, and a diode is connected in parallel with the impedance element. At the time, the charging current flows to the smoothing capacitor through the impedance element, so that the peak value is suppressed. At the time of discharging, the impedance element is bypassed by the diode connected in parallel with the impedance, so that the power loss due to the impedance element is prevented.

第3図にもう1つの従来例を示す。これは、一石フォ
ワード型2出力スイッチングレギュレータの一般的な電
気回路である。交流電源1からの交流電力はノイズフィ
ルタNFを通して、ダイオードブリッジ2で全波整流され
大容量の平滑用コンデンサC1で平滑される。平滑用コン
デンサC1に充電された直流電力は、変圧器T4の1次巻線
Npとスイッチング素子4との直列回路に供給され、高周
波(通常20〜200KHz)で駆動されるスイッチング素子4
によりオン/オフされる。これにより、変圧器T4の2次
巻線Ns1,Ns2に交流電圧が発生し、これらがダイオード
5,9によって整流されスイッチング素子4がオンの時の
みチョーク6,10と大容量のコンデンサ8,12からなるチョ
ークインプット型平滑回路に加わる。これにより、コン
デンサ8,12に、直流電圧Vout1,Vout2が現われる。
FIG. 3 shows another conventional example. This is a general electric circuit of a one-stone forward type two-output switching regulator. The AC power from the AC power supply 1 passes through the noise filter NF, is full-wave rectified by the diode bridge 2, and is smoothed by the large-capacity smoothing capacitor C1. The DC power charged in the smoothing capacitor C1 is the primary winding of the transformer T4.
The switching element 4 supplied to a series circuit of Np and the switching element 4 and driven at a high frequency (normally 20 to 200 KHz)
Is turned on / off. As a result, an AC voltage is generated in the secondary windings Ns1 and Ns2 of the transformer T4, and these are diodes.
Only when the switching element 4 is turned on when it is rectified by the switching elements 5 and 9, it is applied to the choke input type smoothing circuit composed of the chokes 6 and 10 and the large-capacity capacitors 8 and 12. As a result, the DC voltages Vout1 and Vout2 appear on the capacitors 8 and 12.

ダイオード7,11は、スイッチング素子4がオフの時
に、スイッチング素子4がオンの時チョーク6,10に蓄え
られていたエネルギーを出力し続けるための転流用ダイ
オードである。
The diodes 7 and 11 are commutation diodes for continuously outputting the energy stored in the chokes 6 and 10 when the switching element 4 is on when the switching element 4 is off.

スイッチング素子4をオン/オフ制御するパルス幅制
御回路13は、直流出力電圧Vout2を基準電圧と比較し、
その差信号を所定の周波数でパルス幅変調し、駆動信号
をドライブトランスT3を介してスイッチング素子4のベ
ース/エミッタ間に印加してスイッチング素子4を駆動
するが、この時のパルス幅を、差信号に対応して、出力
電圧Vout2が基準電圧より高ければ狭く、低ければ広く
する。この動作により直流出力電圧は常に一定となるよ
うに安定化される。
The pulse width control circuit 13 for controlling the on / off of the switching element 4 compares the DC output voltage Vout2 with a reference voltage,
The difference signal is pulse-width-modulated at a predetermined frequency, and a drive signal is applied between the base and the emitter of the switching element 4 via the drive transformer T3 to drive the switching element 4. In response to the signal, the output voltage Vout2 is narrower if higher than the reference voltage, and wide if lower. This operation stabilizes the DC output voltage so that it is always constant.

変圧器T4の1次側に配置されたリセット巻線Nrは、ス
イッチング素子4がオフの時に変圧器T4の1次巻線Npに
発生するフライバックエネルギーを、ダイオード3とリ
セット巻線Nrおよび平滑用コンデンサC1からなる直列回
路で、平滑用コンデンサC1にもどそうとするものであ
る。
The reset winding Nr disposed on the primary side of the transformer T4 supplies flyback energy generated in the primary winding Np of the transformer T4 when the switching element 4 is turned off to the diode 3, the reset winding Nr, and the smoothing energy. This is a series circuit composed of the capacitor C1 and is intended to return to the smoothing capacitor C1.

動作の安定をはかるため平滑用コンデンサC1は大容量
(100V入力,150W出力時、1000μF程度)のものを使用
しており、ダイオードブリッジ2の直流出力は、第4b図
のように充分平滑される。しかしながら交流入力電流
は、第4a図に示す交流入力電圧波形の波高値が平滑用コ
ンデンサC1の両端電圧より低い時には流れない。従っ
て、ダイオードブリッジ2の直流出力端の電流は第4c図
に示す波形となり、交流入力電流は第4d図のような波形
となる。
In order to stabilize the operation, the smoothing capacitor C1 has a large capacity (about 1000 μF at 100V input and 150W output), and the DC output of the diode bridge 2 is sufficiently smoothed as shown in FIG. 4b. . However, the AC input current does not flow when the peak value of the AC input voltage waveform shown in FIG. 4a is lower than the voltage across the smoothing capacitor C1. Therefore, the current at the DC output terminal of the diode bridge 2 has a waveform shown in FIG. 4c, and the AC input current has a waveform as shown in FIG. 4d.

100V入力,150W出力,平滑用コンデンサC1=1000μ
F、の場合に、変換効率77%,入力電流のピーク値12A,
実効値3.6A,力率0.56、となる。従来例におけるスイッ
チングレギュレータの力率は、一般的には0.5〜0.6と言
われており、この力率を高くできれダイオードブリッジ
2やノイズフィルタNFの電流定格を下げることが可能と
なり、電源装置の小型化等のメリットが大きい。
100V input, 150W output, smoothing capacitor C1 = 1000μ
F, conversion efficiency 77%, input current peak value 12A,
The effective value is 3.6A and the power factor is 0.56. The power factor of the switching regulator in the conventional example is generally said to be 0.5 to 0.6. If the power factor can be increased, the current rating of the diode bridge 2 and the noise filter NF can be reduced. Large advantages such as miniaturization.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前記特開昭63−107457号公報の整流平滑回路
によれば、インピーダンス素子として抵抗を使用した場
合、交流入力電圧の波高値が高いので充電電流を押える
には数Ω〜数10Ωの抵抗を必要とし、これによる平滑用
コンデンサC1の充電損失が極めて大きい。インピーダン
ス素子にコイルを使用した場合には、充電電流を押える
には数mH〜数Hのインダクタンスを必要とするのでこの
インダクタンスをまたらすコイルがきわめて大きくな
り、電源装置の大型化,高価格化を招く。また、バイパ
ス用のダイオードも高耐圧で高定格電流のものが必要と
なり、この損失,コストも無視できない。更には、交流
入力電流は交流入力電圧波形の波高値が平滑用コンデン
サの両端電圧より高い時しが流れないため、力率の改善
に今少しの難点がある。
However, according to the rectifying / smoothing circuit disclosed in JP-A-63-107457, when a resistor is used as an impedance element, a peak value of an AC input voltage is high, and therefore, a resistance of several Ω to several tens Ω is required to suppress a charging current. And the charging loss of the smoothing capacitor C1 due to this is extremely large. When a coil is used as the impedance element, an inductance of several mH to several H is required to suppress the charging current. Therefore, the coil that straddles this inductance becomes extremely large, and the power supply device becomes larger and more expensive. Invite. Also, the bypass diode must have a high withstand voltage and a high rated current, and this loss and cost cannot be ignored. Furthermore, since the AC input current does not flow when the peak value of the AC input voltage waveform is higher than the voltage across the smoothing capacitor, there is a slight difficulty in improving the power factor.

第3図に示す従来例では、先に説明した問題がある。
すなわち、整流電流のピーク値が大きくなり、力率が低
下するとともに充電電流により平滑用コンデンサが内部
損失で発熱し、寿命の低下を招く。また、入力電力が大
きく高調波発生等の悪影響も無視できないために、シス
テムの安定性が低下し、高容量のノイズフィルタ回路,
入力保護用のフューズやブレーカ等が必要になる。
The conventional example shown in FIG. 3 has the problem described above.
In other words, the peak value of the rectified current increases, the power factor decreases, and the charging current generates heat due to the internal loss of the smoothing capacitor, resulting in a shortened life. In addition, since the input power is large and adverse effects such as generation of harmonics cannot be ignored, the stability of the system is reduced and a high-capacity noise filter circuit,
A fuse or breaker for input protection is required.

本発明は、格別に電気回路を大型化,高コスト化する
ことなく、電力損失を低減しかつ力率を改善することを
目的とする。
An object of the present invention is to reduce power loss and improve power factor without increasing the size and cost of an electric circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のスイッチングレギュレータは、交流入力を整
流する第1整流手段(2)と、その整流出力端間に接続
された小容量の第1コンデンサ(C1)と、第1整流手段
(2)のプラス側整流出力端に一端が接続される第1一
次巻線(Np1)およびリセット巻線(Nr)を有する第1
変圧手段(T1)と、整流出力端と第1一次巻線(Np1)
の間に介挿された第1スイッチング素子(4′)と、リ
セット巻線(Nr)の一端にその一端が接続され第1コン
デンサ(C1)の容量より大きい容量で、かつ第1整流手
段(2)の入力端に対して絶縁構成とした第2コンデン
サ(C2)と、リセット巻線(Nr)の他端に順方向となる
ように第2コンデンサ(C2)およびリセット巻線(Nr)
に直列に接続された第2整流手段(3)と、第1変圧手
段(T1)の二次巻線(Ns1)に接続された第1整流平滑
手段(5〜8)と、第2コンデンサ(C2)の他端に接続
された第2スイッチング素子(4″)と、第1スイッチ
ング素子(4′)および第2スイッチング素子(4″)
を同時にオン/オフ駆動するドライブ手段(13)と、第
2スイッチング素子(4″)および第2コンデンサ(C
2)に直列に接続された第2一次巻線(Np2)を有する第
2変圧手段(T2)と、第2変圧手段(T2)の二次巻線
(Ns2)に接続された第2整流平滑手段(9〜12)と、
を備える。
The switching regulator according to the present invention includes a first rectifier (2) for rectifying an AC input, a small-capacity first capacitor (C1) connected between the rectifier output terminals, and a plus of the first rectifier (2). A first having a first primary winding (Np1) having one end connected to the side rectification output terminal and a reset winding (Nr)
Transformation means (T1), rectification output terminal and first primary winding (Np1)
And a first switching element (4 ') interposed between the first winding and a reset winding (Nr) having one end connected to one end thereof and having a capacity larger than the capacity of the first capacitor (C1) and a first rectifier ( 2) a second capacitor (C2) which is insulated from the input end, and a second capacitor (C2) and a reset winding (Nr) which are forwardly connected to the other end of the reset winding (Nr).
, A first rectifying / smoothing means (5-8) connected to a secondary winding (Ns1) of the first transformer (T1), and a second capacitor (3). A second switching element (4 ") connected to the other end of C2), a first switching element (4 ') and a second switching element (4").
Means (13) for simultaneously turning on / off the second switching element (4 ") and a second capacitor (C
2) a second transformer (T2) having a second primary winding (Np2) connected in series to the second transformer, and a second rectifying and smoothing connected to a secondary winding (Ns2) of the second transformer (T2). Means (9 to 12);
Is provided.

なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例
の対応要素を示す。
Symbols in parentheses indicate corresponding elements in the embodiment shown in the drawings and described later.

〔作用〕[Action]

第1スイッチング素子(4′)がオンのとき、第1コ
ンデンサ(C1)は小容量であるので、即座に第1一次巻
線(Np1)に放電し、第1一次巻線(Np1)には、主に第
1整流手段(2)の出力が与えられる。第1スイッチン
グ素子(4′)がオフになったとき、第1コンデンサ
(C1)に充電電流が流れるが、その容量が小さいので、
このピーク電流値は低い。
When the first switching element (4 ') is on, the first capacitor (C1) has a small capacity, so that the first capacitor (C1) immediately discharges to the first primary winding (Np1) and the first primary winding (Np1) , Mainly the output of the first rectifier (2). When the first switching element (4 ') is turned off, a charging current flows through the first capacitor (C1).
This peak current value is low.

大容量の第2コンデンサ(C2)およびリセット巻線
(Nr)には第2整流手段(3)が直列に接続されている
ので、第1スイッチング素子(4′)がオフの時発生す
るフライバックエネルギーが、第1変圧手段(T1)のリ
セット巻線(Nr)から取り出されて、大容量の第2コン
デンサ(C2)に充電され、これが第2変圧手段(T2)の
第2一次巻線(Np2)に印加される。これにより、第1
スイッチング素子(4′)に同期してオン/オフ駆動さ
れる第2スイッチング素子(4″)がオンのときには、
第2コンデンサ(C2)が第2変圧手段(T2)の第2一次
巻線(Np2)に電力を供給する。
Since the second rectifier (3) is connected in series to the large-capacity second capacitor (C2) and the reset winding (Nr), a flyback generated when the first switching element (4 ') is off is generated. Energy is extracted from the reset winding (Nr) of the first transformer (T1) and charged in the large-capacity second capacitor (C2), which is charged in the second primary winding (N2) of the second transformer (T2). Np2). Thereby, the first
When the second switching element (4 ″) that is turned on / off in synchronization with the switching element (4 ′) is on,
The second capacitor (C2) supplies power to the second primary winding (Np2) of the second transformer (T2).

この第2コンデンサ(C2)が、第1整流手段(2)の
直流出力端における脈流電圧の谷の部分(交流入力電圧
の零レベル近傍)でも第2変圧手段(T2)の第2一次巻
線(Np2)に電力を供給するので、該谷の部分で第1ス
イッチング素子(4′)および第2スイッチング素子
(4″)が確実にスイッチングオン動作を行う。これに
より、交流入力の低い領域(位相零,πの近傍)でも第
1整流手段(2)と第1一次巻線(Np1)の通電ループ
が維持され、交流入力電圧の半波の広い範囲で交流電流
が流れ、交流入力の力率が改善する。
The second capacitor (C2) is connected to the second primary winding of the second transformer (T2) even at the valley portion of the pulsating voltage (near zero level of the AC input voltage) at the DC output terminal of the first rectifier (2). Since power is supplied to the line (Np2), the first switching element (4 ') and the second switching element (4 ") reliably perform switching-on operations in the valley portion. (Near phase zero, near π), the conduction loop of the first rectifier (2) and the first primary winding (Np1) is maintained, and an alternating current flows in a wide range of half-waves of the alternating-current input voltage. Power factor improves.

また、第2コンデンサ(C2),第2整流手段(3),
リセット巻線(Nr)からなる直列回路および、第2コン
デンサ(C2),第2一次巻線(Np2),第2スイッチン
グ素子(4″)からなる直列回路は、交流入力回路に対
して絶縁構成をとっているので安全規格,配置上等の利
点がある。
A second capacitor (C2), a second rectifier (3),
The series circuit composed of the reset winding (Nr) and the series circuit composed of the second capacitor (C2), the second primary winding (Np2), and the second switching element (4 ″) are insulated from the AC input circuit. Therefore, there are advantages such as safety standards and arrangement.

なお本発明においては、第1コンデンサ(C1)がなく
とも所期の動作が行われるが、スイッチング周波数およ
びその高周波ノイズが、入力交流電源ラインに流出する
おそれがあるので、第1コンデンサ(C1)は、それを防
止するノイズフィルタとして用いる。
In the present invention, the intended operation is performed without the first capacitor (C1). However, since the switching frequency and its high frequency noise may flow out to the input AC power supply line, the first capacitor (C1) Is used as a noise filter to prevent it.

本発明の他の目的および特徴は,図面を参照した以下
の実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に、本発明の一実施例を示す。この第1図にお
いて、第3図に示した従来例と同一又は対応部分には同
一符号をつけた。これらの説明については省略する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or corresponding parts as those in the conventional example shown in FIG. A description of these will be omitted.

第1図において、第1変圧器T1駆動用の第1スイッチ
ング素子4′および第2変圧器T2駆動用の第2スイッチ
ング素子4″は、ドライブトランスT3により、同時に高
周波(通常20〜200KHz)で駆動される。この第1,第2ス
イッチング素子4′,4″は、従来例で示したスイッチン
グ素子4と同じ動作をする。
In FIG. 1, a first switching element 4 'for driving a first transformer T1 and a second switching element 4 "for driving a second transformer T2 are simultaneously driven at a high frequency (normally 20 to 200 KHz) by a drive transformer T3. The first and second switching elements 4 ', 4 "operate in the same manner as the switching element 4 shown in the conventional example.

第1コンデンサC1は、第1変圧器T1駆動用の第1スイ
ッチング素子4′のスイッチング周波数およびその高調
波ノイズが入力交流電源ラインに流出するのを防止する
ノイズフィルタとして機能するに十分な、小容量のもの
である。
The first capacitor C1 is small enough to function as a noise filter for preventing the switching frequency of the first switching element 4 'for driving the first transformer T1 and its harmonic noise from flowing out to the input AC power supply line. Of capacity.

またこの平滑用コンデンサC1は、150〜200Wクラスの
出力容量のスイッチングレギュレータでは、数μF(10
μF以下)のコンデンサで十分であるが、高周波域で使
用するために高周波特性のよいフィルムタイプ、もしく
は積層タイプが好ましい。
In a switching regulator having an output capacity of 150 to 200 W class, the smoothing capacitor C1 is several μF (10
(μF or less) is sufficient, but a film type or a laminated type having good high frequency characteristics is preferable for use in a high frequency range.

第2コンデンサC2は、フライバックエネルギー充電用
コンデンサであり、ダイオード3と、第1変圧器T1のリ
セット巻線Nrとで直列回路を構成し、さらに第2変圧器
T2の第2一次巻線Np2と、第2変圧器T2駆動用の第2ス
イッチング素子4″とも直列回路を構成している。この
2つの直列回路は、交流入力回路に直接、接続されず、
すなわち絶縁構成をとっているので安全規格,配置上等
の利点がある。
The second capacitor C2 is a flyback energy charging capacitor, and forms a series circuit with the diode 3 and the reset winding Nr of the first transformer T1.
The second primary winding Np2 of T2 and the second switching element 4 ″ for driving the second transformer T2 also form a series circuit. The two series circuits are not directly connected to the AC input circuit,
In other words, the use of an insulating structure has advantages in terms of safety standards and arrangement.

また、フライバックエネルギー充電用コンデンサC2
は、10〜100μFで十分機能を満たすので、第1および
第2コンデンサC1,C2を合わせたものは、従来例の平滑
用コンデンサC1と大きさ,コストを比較した場合十分優
位となる。
Also, the flyback energy charging capacitor C2
Satisfies the function sufficiently with 10 to 100 μF, so that the combination of the first and second capacitors C1 and C2 is sufficiently superior when compared with the conventional smoothing capacitor C1 in size and cost.

第1変圧器T1の第1一次巻線Np1とリセット巻線Nrの
巻線比はほぼ1対1である。
The turns ratio of the first primary winding Np1 and the reset winding Nr of the first transformer T1 is approximately one to one.

このような構成とすることで脈流電圧(第2b図)の谷
間の部分でも第1スイッチング素子4′および第2スイ
ッチング素子4″が確実に動作しエネルギーを取り出し
続けることができるので、これにより入力電流(交流電
流)の流れる時間が広がり力率が改善する。
With such a configuration, the first switching element 4 'and the second switching element 4 "can operate reliably and continue to extract energy even in the valley portion of the pulsating voltage (FIG. 2b). The time during which the input current (AC current) flows increases, and the power factor is improved.

第1図に示す実施例において、第2a図の交流入力電圧
波形に対するダイオードブリッジ2の直流出力部の電圧
波形は、従来と比べて商用周波数に対する平滑能力は劣
り第2b図のように、ほぼ脈流となる。この脈流は第1変
圧器T1の第1一次巻線Np1に印加され、第1二次巻線Ns1
に発生した交流起電圧は、整流平滑回路5〜8で整流平
滑され、大容量出力Vout1として出力される。この大容
量出力Vout1は、入力周波数リプル分を多少含んだもの
である。150Wクラスの出力容量でこの大容量出力Vout1
の電圧が24V(5A程度)の場合1〜3V位の入力周波数リ
プル分を含んでいる。複写機等電子機器用電源の場合、
通常24Vは、モータ,ソレノイド等の駆動用として用い
るのが一般的で、これ位のリプル分を含んでも何ら問題
はない。
In the embodiment shown in FIG. 1, the voltage waveform of the DC output portion of the diode bridge 2 with respect to the AC input voltage waveform of FIG. It becomes a flow. This pulsating current is applied to the first primary winding Np1 of the first transformer T1 and the first secondary winding Ns1
Are generated by the rectifying and smoothing circuits 5 to 8 and output as a large capacity output Vout1. This large-capacity output Vout1 includes an input frequency ripple. This large capacity output Vout1 with 150W class output capacity
When the voltage is 24V (approximately 5A), input voltage ripples of about 1-3V are included. In the case of power supplies for electronic devices such as copiers,
Normally, 24 V is generally used for driving a motor, a solenoid or the like, and there is no problem even if such a ripple is included.

コンデンサC2に充電されたエネルギーは、小容量出力
Vout2の第2の第2変圧器T2の第2一次巻線Np2に印加さ
れる。コンデンサC2の端子電圧波形は第2e図に示すよう
に十分平滑化されており、小容量出力Vout2は、一般的
なスイッチングレギュレータと全く同様の動作をし、高
安定度でリプルもなく、複写機等電子機器の制御に必要
な5V電源として最適である。
The energy charged in the capacitor C2 is a small capacity output
Vout2 is applied to the second primary winding Np2 of the second transformer T2. The terminal voltage waveform of the capacitor C2 is sufficiently smoothed as shown in Fig. 2e, and the small-capacity output Vout2 operates exactly the same as a general switching regulator, has high stability, has no ripple, and It is most suitable as a 5V power supply required for controlling electronic devices.

入力部の第1コンデンサC1の容量が小さいので、ダイ
オードブリッジ2の出力端における電流波形は第2c図に
示すように従来に比べて低くなり、交流入力部の電流波
形は第2d図に示すように極端なピークのない滑らかな波
形となる。
Since the capacitance of the first capacitor C1 in the input section is small, the current waveform at the output end of the diode bridge 2 is lower than that of the conventional one as shown in FIG. 2c, and the current waveform in the AC input section is as shown in FIG. And a smooth waveform without any extreme peaks.

100V入力,150W出力,第1コンデンサC1=0.22μF,フ
ライバックエネルギー充電用コンデンサC2=100μFで
スイッチングレギュレータを構成した場合、変換効率=
75%,入力電源のピーク値4.0A,実効値2.3Aと、従来と
比較して小さい値が得られる。この時の力率は0.87と大
きく改善する。
When a switching regulator is configured with 100V input, 150W output, first capacitor C1 = 0.22μF, and flyback energy charging capacitor C2 = 100μF, conversion efficiency =
75%, the peak value of the input power supply is 4.0A, and the effective value is 2.3A. The power factor at this time is greatly improved to 0.87.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明のスイッチングレギュレー
タによれば、第1整流手段(2)の出力脈流の広範囲に
渡り安定したスイッチング動作が得られ、力率が向上す
る。従って、第1整流手段(2),入力回路フューズ,
入力回路ブレーカー,入力ノイズフィルター回路等が低
容量化,小型化および低コスト化する。また、突入電流
防止回路が不要となるので比較的小型で安価な電源装置
を用いることができる。更に、第2コンデンサ(C2),
第2整流手段(3),リセット巻線(Nr)からなる直列
回路および、第2コンデンサ(C2),第2一次巻線(Np
2),第2スイッチング素子(4″)からなる直列回路
は、交流入力回路に対して絶縁構成をとっているので安
全規格,配置上等の利点がある。
As described above, according to the switching regulator of the present invention, a stable switching operation can be obtained over a wide range of the output pulsating flow of the first rectifier (2), and the power factor is improved. Therefore, the first rectifier (2), the input circuit fuse,
The input circuit breaker, the input noise filter circuit, and the like are reduced in capacity, size, and cost. Further, since an inrush current prevention circuit is not required, a relatively small and inexpensive power supply device can be used. Further, a second capacitor (C2),
A series circuit including a second rectifier (3) and a reset winding (Nr); a second capacitor (C2); and a second primary winding (Np).
2) Since the series circuit composed of the second switching element (4 ") has an insulation configuration with respect to the AC input circuit, there are advantages in terms of safety standards and arrangement.

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

第1図は、本発明の一実施例を示す電気回路図である。 第2a図は、第1図に示すダイオードブリッジ2に印加さ
れる交流電圧を示すタイムチャートである。 第2b図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電圧を示すタイムチャートである。 第2c図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電流を示すタイムチャートである。 第2d図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の入力電
流を示すタイムチャートである。 第2e図は、第1図に示すコンデンサC2の電圧を示すタイ
ムチャートである。 第3図は、従来のスイッチングレギュレータを示す電気
回路図である。 第4a図は、第3図に示すダイオードブリッジ2に印加さ
れる交流電圧を示すタイムチャートである。 第4b図は、第3図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電圧を示すタイムチャートである。 第4c図は、第3図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電流を示すタイムチャートである。 第4d図は、第3図に示すダイオードブリッジ2の入力電
流を示すタイムチャートである。 1:交流電源、NF:ノイズフィルタ 2:ダイオードブリッジ(第1整流手段) 3:ダイオード(第2整流手段)、T1:第1変圧器(第1
変圧手段) T2:第2変圧器(第2変圧手段)、T3,T4:変圧器 4′,4″:スイッチング素子(スイッチング素子) 5,9:ダイオード、6,10:チョークコイル 7,11:ダイオード、8,12:平滑用コンデンサ (5〜8:第1整流平滑手段)、(9〜12:第2整流平滑
手段) 13:パルス幅制御回路(ドライブ手段) C1:第1コンデンサ(第1コンデンサ) C2:第2コンデンサ(第2コンデンサ) Np1:第1一次巻線(第1一次巻線)、Np2:第2一次巻線
(第2一次巻線) Ns1:第1二次巻線(第1二次巻線)、Ns2:第2二次巻線
(第2二次巻線) Nr:リセット巻線(リセット巻線)
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2a is a time chart showing the AC voltage applied to the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2b is a time chart showing the DC output voltage of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2c is a time chart showing the DC output current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2d is a time chart showing the input current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2e is a time chart showing the voltage of the capacitor C2 shown in FIG. FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a conventional switching regulator. FIG. 4a is a time chart showing the AC voltage applied to the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4b is a time chart showing the DC output voltage of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4c is a time chart showing the DC output current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4d is a time chart showing the input current of the diode bridge 2 shown in FIG. 1: AC power supply, NF: Noise filter 2: Diode bridge (first rectifier) 3: Diode (second rectifier), T1: First transformer (first
Transformer) T2: Second transformer (second transformer), T3, T4: Transformer 4 ', 4 ": Switching element (switching element) 5, 9: Diode, 6, 10: Choke coil 7, 11: Diodes, 8, 12: smoothing capacitors (5 to 8: first rectifying and smoothing means), (9 to 12: second rectifying and smoothing means) 13: pulse width control circuit (drive means) C1: first capacitor (first Capacitor) C2: Second capacitor (second capacitor) Np1: First primary winding (first primary winding), Np2: Second primary winding (second primary winding) Ns1: First secondary winding ( 1st secondary winding), Ns2: 2nd secondary winding (2nd secondary winding) Nr: reset winding (reset winding)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流入力を整流する第1整流手段と、その
整流出力端間に接続された小容量の第1コンデンサと、
前記第1整流手段のプラス側整流出力端に一端が接続さ
れる第1一次巻線およびリセット巻線を有する第1変圧
手段と、前記整流出力端と前記第1一次巻線の間に介挿
された第1スイッチング素子と、前記リセット巻線の一
端にその一端が接続され前記第1コンデンサの容量より
大きい容量で、かつ前記第1整流手段の入力端に対して
絶縁構成とした第2コンデンサと、前記リセット巻線の
他端に順方向となるように前記第2コンデンサおよび前
記リセット巻線に直列に接続された第2整流手段と、前
記第1変圧手段の二次巻線に接続された第1整流平滑手
段と、前記第2コンデンサの他端に接続された第2スイ
ッチング素子と、前記第1スイッチング素子および第2
スイッチング素子を同時にオン/オフ駆動するドライブ
手段と、前記第2スイッチング素子および前記第2コン
デンサに直列に接続された第2一次巻線を有する第2変
圧手段と、該第2変圧手段の二次巻線に接続された第2
整流平滑手段と、を備える、スイッチングレギュレー
タ。
1. A first rectifying means for rectifying an AC input, a small-capacity first capacitor connected between the rectifying output terminals,
A first transformer having a first primary winding and a reset winding, one end of which is connected to a positive rectification output terminal of the first rectifier; and an interposed between the rectification output terminal and the first primary winding. A first switching element, and a second capacitor having one end connected to one end of the reset winding and having a capacity larger than the capacity of the first capacitor and having an insulation configuration with respect to an input end of the first rectifier. A second rectifier connected in series with the second capacitor and the reset winding so as to be in a forward direction at the other end of the reset winding, and a secondary winding of the first transformer. A first rectifying / smoothing means, a second switching element connected to the other end of the second capacitor, the first switching element and the second switching element.
Drive means for simultaneously turning on / off the switching element; second transformer having a second primary winding connected in series to the second switching element and the second capacitor; and a secondary transformer of the second transformer. The second connected to the winding
And a rectifying / smoothing means.
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