JPH08103077A - Current resonance switching power supply - Google Patents

Current resonance switching power supply

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JPH08103077A
JPH08103077A JP25972194A JP25972194A JPH08103077A JP H08103077 A JPH08103077 A JP H08103077A JP 25972194 A JP25972194 A JP 25972194A JP 25972194 A JP25972194 A JP 25972194A JP H08103077 A JPH08103077 A JP H08103077A
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Abstract

PURPOSE: To improve regulation by providing a loosely coupled tertiary winding for an insulation transformer and supplying a charging current for a smoothing capacitor through the tertiary winding. CONSTITUTION: A tertiary winding N3 is formed for an insulation transformer PIT, and switching signals induced to the tertiary winding N3 are inserted in a charging circuit of a smoothing capacitor Ci. That is, the switching voltage induced to the insulation transformer PIT is supplied to a charging line of the smoothing capacitor Ci. Therefore, the switching voltage is superimposed through a leakage inductance coil Li to the full-wave rectified voltage and is charged to the smoothing capacitor Ci. Using the terminal voltage of a smoothing capacitor Ci as operating power supply, a drive current similar to a resonance waveform is supplied to the primary coil N1 of the insulation transformer PIT by repeating the opening and closing alternately by the switching elements Q1 and Q2 and an alternating output is obtained at the secondary coil N2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源回路に
係わり、特に電源の力率及び電圧変動率を改善した電流
共振型のスイッチング電源回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply circuit, and more particularly to a current resonance type switching power supply circuit with improved power factor and voltage fluctuation rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高周波の比較的大きい電圧及び電
流に耐えることができるスイッチング素子の開発によっ
て商用電源を整流して所望の直流電圧を得る電源装置と
しては、大部分がスイッチング方式の電源装置になって
いる。スイッチング電源はスイッチング周波数を高くす
ることによりトランスその他のデバイスを小型にすると
共に、大電力のDC−DCコンバータとして各種の電子
機器の電源として使用される。
2. Description of the Related Art In recent years, most of power supply devices of a switching type have been developed as a power supply device for rectifying a commercial power supply to obtain a desired DC voltage by developing a switching element capable of withstanding a relatively large voltage and current of high frequency. It has become. The switching power supply is used as a power supply for various electronic devices as a high-power DC-DC converter, while increasing the switching frequency to downsize transformers and other devices.

【0003】ところで一般に商用電源を整流すると、平
滑回路に流れる電流は歪み波形になるため、電源の利用
効率を示す力率が損なわれるという問題が生じる。ま
た、歪み電流波形となることによって発生する高調波を
抑圧するための対策が必要とされている。
By the way, generally, when a commercial power supply is rectified, the current flowing through the smoothing circuit has a distorted waveform, so that there arises a problem that the power factor indicating the utilization efficiency of the power supply is deteriorated. In addition, there is a need for measures to suppress harmonics generated by the distorted current waveform.

【0004】電源の力率を改善するためには、例えば図
6に示すようにチョークインプット方式の整流回路を使
用すること知られている。この電源回路は商用電源AC
をコモンドフィルタCMCを介してブリッジ整流回路D
1に供給し、その整流出力をチョークコイルLを介して
平滑用のコンデンサCiに充電するようにしている。Q
1、Q2は直列に接続されているスイッチングトランジ
スタで、その中間点からドライブトランスPRTの1次
巻線ND、共振コンデンサC1を介して出力用の絶縁ト
ランスPITの1次巻線N1に電流を流すようにする。
そして、絶縁トランスの2次巻線N2の出力を整流ダイ
オードD0で整流して直流出力E0を得る。
In order to improve the power factor of the power source, it is known to use a choke input type rectifier circuit as shown in FIG. 6, for example. This power circuit is commercial power AC
Through the common filter CMC to the bridge rectifier circuit D
1 and the rectified output is charged to the smoothing capacitor Ci via the choke coil L. Q
Reference numerals 1 and Q2 denote switching transistors connected in series, and a current is caused to flow from an intermediate point to the primary winding N1 of the isolation transformer PIT for output through the primary winding ND of the drive transformer PRT and the resonance capacitor C1. To do so.
Then, the output of the secondary winding N2 of the insulation transformer is rectified by the rectifier diode D0 to obtain the DC output E0.

【0005】ドライブトランスPRTは制御巻線NCを
有する直交型のトランスとされ、その2次巻線NB、N
Bから前記スイッチングトランジスタをオン/オフする
駆動信号を形成する。このドライブトランスPRTの制
御巻線NCには前記出力電圧E0が制御回路を介して供
給され、この電圧でドライブトランスPRTの磁気特性
を変化させることによってスイッチング周波数を制御し
ている。つまり、直流出力E0が低くなると、スイッチ
ング周波数が共振コンデンサC1と絶縁トランスPIT
のリーケージインダクタンスより形成される共振周波数
に近づくように制御(アッパサイド制御)し、出力電圧
が一定になるようにしている。なお、RB、CBは駆動
信号のレベルを設定するインピーダンス、D2、D3は
ダンパーダイオードを示す。
The drive transformer PRT is an orthogonal type transformer having a control winding NC, and its secondary windings NB and N.
A drive signal for turning on / off the switching transistor is formed from B. The output voltage E0 is supplied to the control winding NC of the drive transformer PRT via a control circuit, and the switching frequency is controlled by changing the magnetic characteristics of the drive transformer PRT with this voltage. In other words, when the DC output E0 becomes low, the switching frequency becomes the resonance capacitor C1 and the insulation transformer PIT
Is controlled so as to approach the resonance frequency formed by the leakage inductance of (1) (upper side control) so that the output voltage becomes constant. RB and CB are impedances that set the level of the drive signal, and D2 and D3 are damper diodes.

【0006】このようなスイッチング電源は、チョーク
コイルLによって充電電流の歪み波形が抑圧され、高調
波歪みを除去する回路としては最も簡単であり、電磁ノ
イズを抑圧する対策(EMI)の上でも好ましいが、こ
の方式はチョークコイルとして商用電源周波数に対応す
る大きなインピーダンスを呈するインダクタが必要にな
り、電子機器の小型化を阻害すると共に、コストアップ
を招くことになる。
[0006] Such a switching power supply is the simplest circuit for removing the harmonic distortion by suppressing the distortion waveform of the charging current by the choke coil L, and is also preferable as a measure (EMI) for suppressing electromagnetic noise. However, this method requires an inductor exhibiting a large impedance corresponding to a commercial power supply frequency as a choke coil, which hinders downsizing of electronic devices and increases cost.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、整流回路の出
力を直接断続してスイッチング電源を動作させるコンデ
ンサレス方式や、整流回路の出力を高周波で断続して歪
み電流波形を改善するアクティブフィルタ、又は部分整
流方式の平滑回路が使用されている。コンデンサレス方
式はスイッチング電源を駆動する電源用の平滑コンデン
サが省略(小さい値のコンデンサを付ける)されたもの
であって、力率の改善効果は高いが商用電源の周波数の
2倍のリップル電圧が2次側の出力に重畳されレギュレ
ーションが悪くなると共に、入力電圧の瞬断に耐えるこ
とが困難で大容量の電源装置として使用することができ
ない。また、部分平滑回路はコンデンサの充電電流をス
イッチングして整流素子の導通角を広げるものである
が、そのために平滑コンデンサのリップル電圧が高くな
り、後続するスイッチング電源のレギュレーションが劣
化するという問題がある。
Therefore, a capacitorless system in which the output of the rectifier circuit is directly interrupted to operate the switching power supply, an active filter which interrupts the output of the rectifier circuit at high frequency to improve the distortion current waveform, or A partial rectification smoothing circuit is used. In the capacitorless system, the smoothing capacitor for the power supply that drives the switching power supply is omitted (a capacitor with a small value is attached), and the power factor improvement effect is high, but the ripple voltage twice the frequency of the commercial power supply is generated. It cannot be used as a large-capacity power supply device because it is superimposed on the output of the secondary side and the regulation becomes poor, and it is difficult to withstand instantaneous interruption of the input voltage. Further, the partial smoothing circuit switches the charging current of the capacitor to widen the conduction angle of the rectifying element, but this causes the ripple voltage of the smoothing capacitor to become high, which causes a problem that the regulation of the subsequent switching power supply deteriorates. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決するためになされたもので、第1の発明は商用電源
を整流する整流手段と、該整流手段の出力を平滑する平
滑コンデンサからなる平滑手段と、該平滑手段より出力
される電圧を断続して絶縁トランスの1次側に共振コン
デンサを介して供給するスイッチング素子とを備え、上
記絶縁トランスの1次側に流れる共振電流の共振周波数
を制御して絶縁トランスの2次巻線から所定の交番電圧
が得られるようにした電流共振型スイッチング電源回路
において、上記商用電源を供給するラインにノーマルモ
ードのLCフィルタを設けると共に、上記絶縁トランス
に結合係数が粗となっている3次巻線を設け、この3次
巻線を介して上記平滑コンデンサの充電電流が供給され
得るようにしたものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and the first invention comprises a rectifying means for rectifying a commercial power source and a smoothing capacitor for smoothing the output of the rectifying means. And a switching element that intermittently supplies the voltage output from the smoothing means to the primary side of the insulating transformer via a resonant capacitor, and resonates resonance current flowing in the primary side of the insulating transformer. In a current resonance type switching power supply circuit in which a frequency is controlled so that a predetermined alternating voltage is obtained from a secondary winding of an isolation transformer, a normal mode LC filter is provided in a line for supplying the commercial power and The transformer is provided with a tertiary winding having a coarse coupling coefficient so that the charging current of the smoothing capacitor can be supplied through the tertiary winding. It is.

【0009】また、第2の発明は上記した平滑コンデン
サを充電する自己インダクタンスコイルを設け、この自
己インダクタンスコイルが上記絶縁トランスの2次側出
力が供給されている3次巻線と磁気的に結合する磁気結
合トランスを構成するようにしている。また、上記磁気
結合トランスと絶縁トランスは、その磁気回路を構成す
るコアの一部が共用されるように構成されている。
A second aspect of the invention is provided with a self-inductance coil for charging the smoothing capacitor, which is magnetically coupled to a tertiary winding to which the secondary side output of the insulation transformer is supplied. The magnetic coupling transformer is configured. Further, the magnetic coupling transformer and the isolation transformer are configured such that a part of the core constituting the magnetic circuit is shared.

【0010】さらに第3番目の発明は、商用電源を整流
する整流回路に倍電圧整流手段を設け、該整流手段の出
力を平滑する平滑コンデンサからなる平滑手段と、該平
滑手段より出力される電圧を断続して絶縁トランスの1
次側に共振コンデンサを介して供給するスイッチング素
子とを備え、上記絶縁トランスの磁気特性を上記直流出
力電圧に対応して制御し、絶縁トランスの2次巻線から
所定の交番電圧が得られるようにした電流共振型スイッ
チング電源回路において、上記商用電源を供給するライ
ンにノーマルモードのLCフィルタを設けると共に、上
記絶縁トランスを直交型のコアによって構成し、その1
次巻線と直列接続された3次巻線と自己インダクタンス
コイルを磁気的に結合する磁気結合トランスを設け、こ
の自己インダクタンスコイルが上記平滑コンデンサの充
電回路に挿入されるようしたものである。
Furthermore, a third aspect of the invention is to provide a voltage doubler rectifying means in a rectifying circuit for rectifying a commercial power source, a smoothing means comprising a smoothing capacitor for smoothing the output of the rectifying means, and a voltage output from the smoothing means. Isolation transformer 1
A switching element supplied to the secondary side through a resonance capacitor is provided, and the magnetic characteristics of the insulation transformer are controlled according to the DC output voltage so that a predetermined alternating voltage can be obtained from the secondary winding of the insulation transformer. In the current resonance type switching power supply circuit described above, a normal mode LC filter is provided on the line for supplying the commercial power supply, and the insulation transformer is constituted by an orthogonal core.
A magnetic coupling transformer that magnetically couples a self-inductance coil with a third winding connected in series with the next winding is provided, and the self-inductance coil is inserted into the charging circuit of the smoothing capacitor.

【0011】[0011]

【作用】本発明の電流共振型のスイッチング電源は、共
振電流によってスイッチング電圧が誘起される3次巻線
か、又はこの3次巻線に磁気的に結合されている自己イ
ンダクタンスコイルを設け、この3次巻線又は自己イン
ダクタンスコイルに発生するスイッチング電圧を平滑コ
ンデンサの充電路に挿入することによって、交流信号の
ほぼ全サイクルで充電電流が断続的に流れるように構成
されているから、簡単な構成で力率の改善を行うことが
できる。
The current resonance type switching power supply of the present invention is provided with a tertiary winding in which a switching voltage is induced by a resonance current or a self-inductance coil magnetically coupled to the tertiary winding. By inserting the switching voltage generated in the tertiary winding or the self-inductance coil into the charging path of the smoothing capacitor, the charging current is intermittently flowed in almost all cycles of the AC signal. You can improve the power factor with.

【0012】特に本発明の実施例では、スイッチング電
源回路が電流共振型とされ、その出力電圧がスイッチン
グ周波数を可変することによって制御されるPWM方式
のスイッチング電源に比較してレギュレーションが改善
され、スイッチング電圧が供給されるコイルの結合係数
を変化させることによってチョークコイルを省略するこ
とができる。また、このチョークコイルが軽負荷時にイ
ンピーダンスが上昇するため、その機能が十分に発揮さ
れ、リップル電圧の抑圧に役立ち電源変動率及び力率の
変動が少なくなる。
In particular, in the embodiment of the present invention, the switching power supply circuit is of the current resonance type, and its regulation is improved as compared with the PWM type switching power supply in which the output voltage is controlled by varying the switching frequency. By changing the coupling coefficient of the coil supplied with voltage, the choke coil can be omitted. Further, since the impedance of this choke coil rises when the load is light, its function is sufficiently exerted, which helps suppress the ripple voltage and reduces the fluctuation of the power supply fluctuation rate and the power factor.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の実施例を示す電流共振型スイ
ッチング電源回路であって、前記した図6に示すよう
に、ACは交流電源、LN、CNはスイッチング周波数
の信号を阻止するローパスフィルタ、D1はブリッジ型
の整流素子を示す。Q1、Q2はハーフブリッジ型のス
イッチング回路を形成するスイッチング素子であり、そ
の出力は共振コンデンサC1を介して絶縁トランスPI
Tの1次巻線N1に供給されている。そして、絶縁トラ
ンスPITの2次巻線N2に誘起される誘起電圧が整流
素子D0を介して直流電圧に変換され出力電圧E0とさ
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a current resonance type switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, AC is an AC power supply and LN and CN are low-pass for blocking signals of a switching frequency. A filter, D1, is a bridge type rectifying element. Q1 and Q2 are switching elements forming a half-bridge type switching circuit, and the output thereof is an insulating transformer PI via a resonance capacitor C1.
It is supplied to the T primary winding N1. Then, the induced voltage induced in the secondary winding N2 of the insulating transformer PIT is converted into a DC voltage via the rectifying element D0 and becomes the output voltage E0.

【0014】上記絶縁トランスPITには3次巻線N3
が形成されており、この3次巻線に誘起されるスイッチ
ング信号が平滑コンデンサCiの充電回路に挿入されて
いる。すなわち平滑コンデンサCiの充電路に絶縁トラ
ンスPITに誘起されるスイッチング電圧が供給される
ように構成されている。したがって、整流された全波整
流電圧は、後で述べるリーケージインダクタンスコイル
Liを介してスイッチング電圧が重畳され、平滑用のコ
ンデンサCiに充電されることになる。なお、スイッチ
ング素子Q1、Q2は前記したように直交型のドライブ
トランスPRTの制御巻線NCに供給されている出力電
圧に対応して、スイッチング周波数が変化するように構
成され出力電圧E0の定電圧化を計っている。
The insulation transformer PIT has a tertiary winding N3.
Is formed, and the switching signal induced in the tertiary winding is inserted into the charging circuit of the smoothing capacitor Ci. That is, the switching voltage induced in the insulating transformer PIT is supplied to the charging path of the smoothing capacitor Ci. Therefore, the rectified full-wave rectified voltage is superposed with the switching voltage via the leakage inductance coil Li described later, and is charged in the smoothing capacitor Ci. The switching elements Q1 and Q2 are configured such that the switching frequency changes in accordance with the output voltage supplied to the control winding NC of the orthogonal drive transformer PRT as described above, and the constant voltage of the output voltage E0. I am trying to make it.

【0015】本発明のスイッチング電源回路は上記した
ような構成とされているので、平滑コンデンサCiの端
子電圧を動作電源としてスイッチング素子Q1、Q2が
交互に開閉を繰り返すことによって、絶縁トランスの1
次側コイルN1に共振電流波形に近いドライブ電流を供
給し、2次側のコイルN2に交番出力を得る。2次側の
直流出力電圧が低下した時は制御回路によってスイッチ
ング周波数が低くなるよう(共振周波数に近くなるよう
に)に制御され、1次コイルに流すドライブ電流が増加
するように制御している。
Since the switching power supply circuit of the present invention is constructed as described above, the switching elements Q1 and Q2 are alternately opened and closed by using the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci as the operating power supply, and thereby the isolation transformer 1
A drive current close to the resonance current waveform is supplied to the secondary coil N1 to obtain an alternating output to the secondary coil N2. When the DC output voltage on the secondary side drops, it is controlled by the control circuit so that the switching frequency becomes low (close to the resonance frequency), and the drive current flowing through the primary coil increases. .

【0016】従来の電源回路では、平滑コンデンサCi
にはその端子電圧が整流電圧より低い時にのみ充電電流
が供給されるため、整流素子の導通角は小さく、力率が
0.6程度になっている。しかしながら、本発明のスイ
ッチング電源回路の場合は、共振電流が流れている絶縁
トランスPITの3次巻線N3より出力されるスイッチ
ング電圧(例えば100KHz)が、平滑用のチョーク
コイルCHの出力側に供給され、この信号が図2のV1
に示されているように整流電圧に重畳される。
In the conventional power supply circuit, the smoothing capacitor Ci
Since the charging current is supplied only to the terminal when the terminal voltage is lower than the rectified voltage, the conduction angle of the rectifying element is small and the power factor is about 0.6. However, in the case of the switching power supply circuit of the present invention, the switching voltage (for example, 100 KHz) output from the tertiary winding N3 of the insulating transformer PIT in which the resonance current flows is supplied to the output side of the smoothing choke coil CH. And this signal is V1 in FIG.
Is superimposed on the rectified voltage as shown in.

【0017】したがって、図2に示すように整流回路D
1から流出する電流I1の流通角がt1からt2にな
り、平均値は正弦波に近い充電電流が流れる。その結
果、商用交流電源から供給される交流電流は図2のIa
cにみられるように高調波歪みが少なくなり、力率が向
上することになる。なお、整流回路から流出する電流I
1はスイッチング周期で寸断され不連続的に流れること
になるから、ブリッジ整流回路D1の整流素子も、例え
ば高速リカバリ型のダイオードを使用することが要請さ
れる。
Therefore, as shown in FIG. 2, the rectifier circuit D
The flow angle of the current I1 flowing out of 1 changes from t1 to t2, and a charging current having an average value close to a sine wave flows. As a result, the AC current supplied from the commercial AC power supply is Ia in FIG.
As seen in c, harmonic distortion is reduced and the power factor is improved. The current I flowing out of the rectifier circuit
Since 1 is cut off in the switching cycle and flows discontinuously, it is required that the rectifying element of the bridge rectifying circuit D1 also use, for example, a fast recovery type diode.

【0018】電流I1 の休止期間t2〜t4は3次巻線
N3の誘起電圧よって設定され、この期間に共振コンデ
ンサの電荷が平滑コンデンサCi側に移動する逆充電が
行われる。なお、この休止期間を適当に設定すると力率
が0.75〜0.90程度の設定され、これを長くする
と力率が低下するが、この力率を0.8程度に維持する
とEMI規制をクリアすることができると同時に、電源
効率を向上させることができる。
The quiescent period t2 to t4 of the current I 1 is set by the induced voltage in the tertiary winding N3, and during this period, reverse charging is performed in which the charge of the resonance capacitor moves to the smoothing capacitor Ci side. It should be noted that the power factor is set to about 0.75 to 0.90 when the rest period is appropriately set, and the power factor is reduced when the rest period is lengthened, but if the power factor is maintained at about 0.8, the EMI regulation is performed. At the same time, the power efficiency can be improved.

【0019】また、この逆充電によって平滑コンデンサ
Ciのリップル電圧を抑圧させることができるので、電
流共振型のスイッチング電源回路の場合は、特に出力電
圧のレギュレーションが容易に改善されることになる。
Further, since the ripple voltage of the smoothing capacitor Ci can be suppressed by the reverse charging, the regulation of the output voltage can be easily improved especially in the case of the current resonance type switching power supply circuit.

【0020】1次巻線、2次巻線、及び3次巻線が装着
されている絶縁トランスPITは図3(a)に示すよう
に、1次巻線N1に対して3次巻線N3が磁気的に離間
した位置におくことが好ましい。すなわち、その断面図
に示されているように、トランスのコアCrに対してコ
イルボビンBを設け、このボビンBの両端に1次巻線N
1と3次巻線N3が位置するように配置する。すると、
この両巻線間の磁気結合係数Kは、例えば0.75ない
し0.85位に設定することができる。したがって、こ
の両巻線によるトランスの等価回路は同図(b)に示す
ように、理想トランスTに対してリーケージインダクタ
ンス成分Lgが付加され、このリーケージインダクタン
ス成分Lgが平滑コンデンサCiの平滑用チョークコイ
ルLとして働くようになる。
As shown in FIG. 3A, the insulation transformer PIT in which the primary winding, the secondary winding, and the tertiary winding are mounted has a tertiary winding N3 with respect to the primary winding N1. Are preferably magnetically separated. That is, as shown in the sectional view, a coil bobbin B is provided for the core Cr of the transformer, and the primary winding N is provided at both ends of the bobbin B.
It is arranged so that the first and third windings N3 are located. Then
The magnetic coupling coefficient K between the both windings can be set to, for example, 0.75 to 0.85. Therefore, as shown in FIG. 2B, a leakage inductance component Lg is added to the ideal transformer T in the equivalent circuit of the transformer having both windings, and the leakage inductance component Lg is a smoothing choke coil of the smoothing capacitor Ci. Work as L.

【0021】なお、3次巻線N3はコイルの巻深さ方向
に対して離間するようにしてもよく、その離間によって
生じるリーケージインダクタンスの値はスイッチング周
波数の周期に対して応答する程度のインピーダンスとな
ればよい。図3(c)は絶縁トランスPITの全体的な
形状を示したもので、コアCrの中脚には磁気ギャアッ
プgが設けられている。そして、3次巻線N3が両脚に
配置され、前述したリーケージインダクタンスが得られ
るようにしている。
The tertiary winding N3 may be separated from each other in the winding depth direction of the coil, and the value of the leakage inductance generated by the separation is an impedance enough to respond to the cycle of the switching frequency. It should be. FIG. 3C shows the overall shape of the insulating transformer PIT, in which a magnetic gapup g is provided on the middle leg of the core Cr. The tertiary winding N3 is arranged on both legs so that the above-mentioned leakage inductance can be obtained.

【0022】図4(a)は本発明の他の実施例を示した
もので、図1の場合と同一部分は同一の符号とされてい
る。但し、この実施例の場合は、スイッチング電圧を帰
還するために巻線部分を有する磁気コアを使用した磁気
結合トランス(MCT)が設けられている。すなわち、
絶縁トランスの2次側に第2の巻線N2’を設け、その
出力を3次巻線N3に供給する。そして、この3次巻線
N3と磁気結合されている自己インダクタンスコイルN
iを備えている。そして、この自己インダクタンスコイ
ルNiに発生するスイッチング電圧が平滑コンデンサC
1の充電路にスイッチング電圧を供給するようにしてい
る。したがって、この場合も同様に整流された電圧にス
イッチング周期の電圧が電圧が重畳され、交流電圧のほ
ぼ全周期で充電電流が流れるようになるため、力率が1
に近くなるように改善することができる。
FIG. 4A shows another embodiment of the present invention, in which the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. However, in the case of this embodiment, a magnetic coupling transformer (MCT) using a magnetic core having a winding portion for feeding back the switching voltage is provided. That is,
A second winding N2 ′ is provided on the secondary side of the isolation transformer, and its output is supplied to the tertiary winding N3. Then, the self-inductance coil N magnetically coupled to the tertiary winding N3.
i. The switching voltage generated in the self-inductance coil Ni is the smoothing capacitor C.
The switching voltage is supplied to the first charging path. Therefore, in this case as well, the voltage of the switching cycle is superimposed on the rectified voltage, and the charging current flows in almost the entire cycle of the AC voltage, so that the power factor is 1
Can be improved to be closer to.

【0023】図4(b)は、上記磁気結合トランスMC
Tと絶縁トランスPITのコアを一体化することによっ
て電源装置の占有面積を小さくするように構成したもの
であって、中央部ギャップgが形成されている一対のE
字型のコアCr(1) に1次巻線、2次巻線及び第2の2
次巻線N2’を巻き回した絶縁トランスに対してMCT
を構成するE字型のコアCr(2) を設け、このコアCr
(2) に対して3次巻線N3と自己インダクタンスコイル
Niを施す。このコアCr(2) の中央磁脚は、前記コア
Crに対して磁気ギャップgmを介して結合され、MC
Tの磁気回路の一部が絶縁トランスPITの一部と共用
されるように構成する。なお、磁気結合トランスの3次
巻線にスイッチングトランジスタQ1、Q2で断続され
る電流が直接供給されるように変形することも可能であ
る。
FIG. 4B shows the magnetic coupling transformer MC.
It is configured to reduce the occupied area of the power supply device by integrating the core of T with the insulating transformer PIT, and a pair of Es having a central gap g formed therein.
The primary winding, the secondary winding, and the second two on the V-shaped core Cr (1)
MCT for the insulation transformer which wound the next winding N2 '
E-shaped core Cr (2) that constitutes the
A secondary winding N3 and a self-inductance coil Ni are applied to (2) . The central magnetic leg of the core Cr (2) is coupled to the core Cr via a magnetic gap gm,
A part of the magnetic circuit of T is shared with a part of the isolation transformer PIT. It should be noted that it is also possible to modify so that the current interrupted by the switching transistors Q1 and Q2 is directly supplied to the tertiary winding of the magnetic coupling transformer.

【0024】図5は本発明の更に他の実施例を示したも
ので、この実施例では交流電源を整流する整流回路が整
流ダイオードD1、D2によって倍電圧整流回路を構成
するようにしている。また、磁気結合トランスMCTと
絶縁トランスは図5(b)に示すように一体化され、制
御巻線Ncによって磁気特性が可変とする直交型トラン
スで構成されている。そして、MCTを構成する3次巻
線N3と1次巻線N1が直列に接続され、スイッチング
トランジスタQ1、Q2によって断続された共振スイッ
チング電流が直接供給されるように形成されている。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the rectifying circuit for rectifying the AC power source is configured by the rectifying diodes D1 and D2 to form a voltage doubler rectifying circuit. Further, the magnetic coupling transformer MCT and the isolation transformer are integrated as shown in FIG. 5B, and are constituted by orthogonal transformers whose magnetic characteristics are variable by the control winding Nc. The tertiary winding N3 and the primary winding N1 that form the MCT are connected in series so that the resonant switching current interrupted by the switching transistors Q1 and Q2 is directly supplied.

【0025】この実施例の場合は、絶縁トランスが直交
型のトランスPRTによって構成されており、その制御
巻線NCに2次巻線より出力される直流電圧E0が制御
回路を介して供給され、直交型の絶縁トランスPRTの
磁気特性を制御することによって回路の共振周波数を可
変し出力電圧の安定化を行っている。
In the case of this embodiment, the insulating transformer is composed of a quadrature type transformer PRT, and the DC voltage E0 output from the secondary winding is supplied to the control winding NC thereof via the control circuit. The resonance frequency of the circuit is varied and the output voltage is stabilized by controlling the magnetic characteristics of the orthogonal isolation transformer PRT.

【0026】この実施例の場合も、自己インダクタンス
コイルNiに出力されるスイッチング電圧によって倍電
圧整流回路の充電路にスイッチング電圧が重畳され、充
電電流の導通角を広げることにより力率の改善が行われ
る。また、前記図4のスイッチング電源と同様に、絶縁
トランスのコアCr(1) とMCTのコアCr(2) が図5
(b)に示すように一体化され、スイッチングトランス
の占有面積を小さくすると共に、コアの占有体積を小型
化するようにすることが好ましい。MCTの磁気結合係
数Kを粗にすることにより、図1で示しようにリ−ケ−
ジインダクタンスを創出してチョ−クコイルの機能を持
たせることができる。
Also in the case of this embodiment, the switching voltage output to the self-inductance coil Ni superimposes the switching voltage on the charging path of the voltage doubler rectifier circuit, and the conduction angle of the charging current is widened to improve the power factor. Be seen. In addition, as in the switching power supply of FIG. 4, the core Cr (1) of the insulation transformer and the core Cr (2) of the MCT are shown in FIG.
It is preferable that they are integrated as shown in (b) to reduce the occupied area of the switching transformer and the occupied volume of the core. By making the magnetic coupling coefficient K of the MCT coarse, the leakage rate is increased as shown in FIG.
The function of choke coil can be provided by creating a di-inductance.

【0027】本実施例は、倍電圧整流回路を採用するこ
とによって従来のスイッチング電源で特に問題になって
いる力率の低下を改善することができ、また従来のチョ
ークコイル方式のスイッチング電源の場合は、入力電圧
の変化に対応してチョークコイルを切換える必要があ
り、その切換えが複雑であったが、本実施例の場合は1
00V系の商用電源及び200V系の商用電源に対して
簡単な切換回路により適応させることができるという特
徴がある。
This embodiment can improve the reduction of the power factor which is a particular problem in the conventional switching power supply by adopting the voltage doubler rectifier circuit, and in the case of the conventional choke coil type switching power supply. Requires switching the choke coil in response to changes in the input voltage, and the switching is complicated, but in the case of the present embodiment, it is 1
It has a feature that it can be adapted to a commercial power source of 00V and a commercial power source of 200V by a simple switching circuit.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流共振
型スイッチング電源は絶縁トランスに対して3次巻線を
粗結合とすることにより、所定のリーケージインダクタ
ンスを創出し、この3次巻線より出力されるスイッチン
グ電圧がリーケージインダクタンスを介して平滑コンデ
ンサを充電するようにしているから、リーケージインダ
クタンスがチョークコイルとして作用し、平滑コンデン
サに充電される電流の導通角を広くすると共に、力率を
改善することができる。
As described above, the current resonance type switching power supply of the present invention creates a predetermined leakage inductance by coarsely coupling the tertiary winding to the insulation transformer, and this tertiary winding is created. The output switching voltage charges the smoothing capacitor via the leakage inductance, so the leakage inductance acts as a choke coil, widening the conduction angle of the current charged in the smoothing capacitor and increasing the power factor. Can be improved.

【0029】また、スイッチング電源が電流共振型とさ
れているので、3次巻線のインダクタンスを所定の値に
設定することによりスイッチング周期による充電に対し
て過当な休止期間を設定することができ、この設定によ
って電圧変動率を押圧すると共に、電源効率をアップさ
せる方向に設計することができる。さらに、ワンコンバ
ータ方式になるため、スイッチングノイズも交流入力側
にノーマルモードのローパスフィルタを設けることによ
って簡単に外部に放出されないようにすることができ
る。
Further, since the switching power supply is of the current resonance type, by setting the inductance of the tertiary winding to a predetermined value, it is possible to set an excessive idle period for charging by the switching cycle, With this setting, the voltage fluctuation rate can be pressed and the power supply efficiency can be improved. Further, since the one-converter system is used, switching noise can be easily prevented from being emitted to the outside by providing a normal mode low-pass filter on the AC input side.

【0030】さらにまた、スイッチング電圧を整流充電
回路側に帰還する磁気結合トランスのコアが絶縁トラン
スのコアの一部と共用されるようにすることにより、部
品点数を増やすことなく電源部を小型化することができ
るという利点がある。
Furthermore, by making the core of the magnetic coupling transformer for returning the switching voltage to the rectification charging circuit side shared with a part of the core of the insulation transformer, the power supply unit can be downsized without increasing the number of parts. There is an advantage that can be done.

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

【図1】本発明のスイッチングで電源回路の基本的な概
要を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic outline of a switching power supply circuit of the present invention.

【図2】図1における各部の電流、電圧波形を示す波形
図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing current and voltage waveforms of respective parts in FIG.

【図3】本発明の絶縁トランスPITの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an insulation transformer PIT of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す電流共振型のスイッ
チングで電源回路図である。
FIG. 4 is a current resonance type switching power supply circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明を倍電圧整流回路に適用したときの回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram when the present invention is applied to a voltage doubler rectifier circuit.

【図6】従来のチョークインプット方式の電流共振型の
スイッチング電源回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional choke input type current resonance type switching power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LN、CN 高調波抑圧用のローパスフィルタ D1 ブリッジ型整流回路 Q1、Q2 スイッチング素子 MCT 磁気結合トランス Ci 平滑コンデンサ C1 共振コンデンサ PIT 絶縁トランス PRT 直交型のドライブトランス LN, CN Harmonic suppression low pass filter D1 Bridge type rectifier circuit Q1, Q2 Switching element MCT Magnetic coupling transformer Ci Smoothing capacitor C1 Resonance capacitor PIT Isolation transformer PRT Quadrature drive transformer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用電源を整流する整流手段と、 該整流手段の出力を平滑する平滑コンデンサからなる平
滑手段と、 該平滑手段より出力される電圧を断続して絶縁トランス
の1次側に共振コンデンサを介して供給するスイッチン
グ素子とを備え、 上記絶縁トランスの1次側に流れる共振電流の共振周波
数を制御して、絶縁トランスの2次巻線から所定の交番
電圧が得られるようにした電流共振型スイッチング電源
回路において、 上記商用電源を供給するラインにノーマルモードのLC
フィルタを設けると共に、上記絶縁トランスに結合係数
が粗となっている3次巻線を設け、この3次巻線の出力
が上記平滑コンデンサの充電回路に挿入されていること
を特徴とする電流共振型スイッチング電源。
1. A rectifying means for rectifying a commercial power source, a smoothing means composed of a smoothing capacitor for smoothing an output of the rectifying means, and a voltage output from the smoothing means is intermittently resonated on the primary side of an insulating transformer. A current that is provided with a switching element that is supplied via a capacitor and that controls the resonance frequency of the resonance current that flows in the primary side of the insulation transformer so that a predetermined alternating voltage can be obtained from the secondary winding of the insulation transformer. In the resonance type switching power supply circuit, a normal mode LC is connected to the line for supplying the commercial power.
A current resonance characterized in that a filter is provided and a tertiary winding having a coarse coupling coefficient is provided in the insulating transformer, and the output of the tertiary winding is inserted into the charging circuit of the smoothing capacitor. Type switching power supply.
【請求項2】 商用電源を整流する整流手段と、 該整流手段の出力を平滑する平滑コンデンサからなる平
滑手段と、 該平滑手段より出力される電圧を断続して絶縁トランス
の1次側に共振コンデンサを介して供給するスイッチン
グ素子とを備え、 上記絶縁トランスの1次側に流れる共振電流の共振周波
数を制御して、絶縁トランスの2次巻線から所定の交番
電圧が得られるようにした電流共振型スイッチング電源
回路において、 上記商用電源を供給するラインにノーマルモードのLC
フィルタを設けると共に、上記絶縁トランスの2次側出
力が供給されている3次巻線と自己インダクタンスコイ
ルを磁気的に結合する磁気結合トランスを設け、この磁
気結合トランスの自己インダクタンスが上記平滑コンデ
ンサの充電回路に挿入されていることを特徴とする電流
共振型スイッチング電源。
2. A rectifying means for rectifying a commercial power source, a smoothing means including a smoothing capacitor for smoothing an output of the rectifying means, and a voltage output from the smoothing means is intermittently resonated on the primary side of an insulating transformer. A current that is provided with a switching element that is supplied via a capacitor and that controls the resonance frequency of the resonance current that flows in the primary side of the insulation transformer so that a predetermined alternating voltage can be obtained from the secondary winding of the insulation transformer. In the resonance type switching power supply circuit, a normal mode LC is connected to the line for supplying the commercial power.
A magnetic coupling transformer that magnetically couples a self-inductance coil with a tertiary winding to which the secondary output of the insulating transformer is supplied is provided, and the self-inductance of the magnetic coupling transformer is equal to that of the smoothing capacitor. A current resonance type switching power supply characterized by being inserted in a charging circuit.
【請求項3】 商用電源を整流する倍電圧整流する整流
手段と、 該整流手段の出力を平滑する平滑コンデンサからなる平
滑手段と、 該平滑手段より出力される電圧を断続して絶縁トランス
の1次側に共振コンデンサを介して供給するスイッチン
グ素子とを備え、 上記絶縁トランスの磁気特性を上記直流出力電圧に対応
して制御し、絶縁トランスの2次巻線から所定の交番電
圧が得られるようにした電流共振型スイッチング電源回
路において、 上記商用電源を供給するラインにノーマルモードのLC
フィルタを設けると共に、上記絶縁トランスを直交型の
コアによって構成し、その1次巻線と直列接続された3
次巻線と自己インダクタンスコイルを磁気的に結合する
磁気結合トランスを設け、この自己インダクタンスコイ
ルが上記平滑コンデンサの充電回路に挿入されているこ
とを特徴とする電流共振型スイッチング電源。
3. A rectifying means for rectifying a voltage of a commercial power source, a smoothing means comprising a smoothing capacitor for smoothing an output of the rectifying means, and a voltage output from the smoothing means is intermittently connected to the insulating transformer 1. A switching element supplied to the secondary side via a resonance capacitor is provided, and the magnetic characteristics of the insulation transformer are controlled according to the DC output voltage so that a predetermined alternating voltage can be obtained from the secondary winding of the insulation transformer. In the current resonance type switching power supply circuit, the normal mode LC is connected to the line for supplying the commercial power supply.
A filter is provided, and the insulation transformer is composed of an orthogonal type core and is connected in series with its primary winding.
A current resonance type switching power supply characterized in that a magnetic coupling transformer for magnetically coupling the secondary winding and the self-inductance coil is provided, and the self-inductance coil is inserted in the charging circuit of the smoothing capacitor.
【請求項4】 上記磁気結合トランスのコアの一部が上
記絶縁トランスのコアの磁路を共用するように構成され
ていることを特徴とする請求項2、又は3に記載の電流
共振型スイッチング電源。
4. The current resonance type switching according to claim 2, wherein a part of the core of the magnetic coupling transformer is configured to share the magnetic path of the core of the insulating transformer. Power supply.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8223512B2 (en) 2008-03-31 2012-07-17 Fuji Electric Co., Ltd. Power converter having an inductor including a first set of windings and a second set of windings both wound on a common core

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