JP2000262047A - Switching regulator power unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧チョッパを使
用したスイッチングレギュレータ電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching regulator power supply using a boost chopper.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の昇圧チョッパを用いたス
イッチングレギュレータ電源装置としては、例えば図6
に示すものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a switching regulator power supply using a boost chopper of this type, for example, FIG.
There are the following.
【0003】図6において、昇圧チョッパは、チョッパ
用チョークコイルL1、FET等のスイッチング素子S
W、出力用整流素子としてのダイオードD1、出力平滑
用コンデンサC1で構成される。In FIG. 6, a step-up chopper includes a choke coil L1 for a chopper and a switching element S such as an FET.
W, a diode D1 as an output rectifier, and an output smoothing capacitor C1.
【0004】スイッチング素子SWは、パルス制御回路
PGにより、入力電圧Vinと出力電圧Vout との比Vou
t /Vinが1を越えるように、スイッチング周期Tに対
するスイッチオン時間でオン、オフ制御される。[0004] The switching element SW is controlled by a pulse control circuit PG to obtain a ratio Vou between an input voltage Vin and an output voltage Vout.
On / off control is performed by the switch-on time with respect to the switching cycle T so that t / Vin exceeds 1.
【0005】スイッチング素子SWのオン期間には、入
力電源から電流でチョッパ用チョークコイルL1に磁気
的なエネルギを蓄積し、スイッチング素子SWのオフ期
間に入力電源及びチョッパ用チョークコイルL1のエネ
ルギをダイオードD1を通して負荷側の出力平滑用コン
デンサC1に移行させる動作を繰り返す。When the switching element SW is on, magnetic energy is stored in the chopper choke coil L1 by a current from the input power supply, and when the switching element SW is off, the energy of the input power supply and the chopper choke coil L1 is converted into a diode. The operation of shifting to the load-side output smoothing capacitor C1 through D1 is repeated.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の昇圧チョッパを使用したスイッチングレギュ
レータ電源装置には次の問題があった。However, the switching regulator power supply using such a conventional boosting chopper has the following problems.
【0007】従来の昇圧チョッパにあっては、出力整流
素子として使用しているダイオードD1のリカバリ特性
によって、スイッチング素子SWがオフからオンへ移行
する期間にダイオードD1からリカバリ電流、即ち過渡
的な逆電流がスイッチング素子SWに流れる。このため
リカバリ電流がそのままスイッチング素子SWの損失と
なり、スイッチング素子の損失が大きいという問題があ
る。In the conventional step-up chopper, a recovery current from the diode D1, ie, a transient reverse current, is generated during a transition period of the switching element SW from off to on due to the recovery characteristic of the diode D1 used as an output rectifying element. A current flows through the switching element SW. For this reason, there is a problem that the recovery current directly causes loss of the switching element SW, and loss of the switching element is large.
【0008】またスイッチング素子SWがオンからオフ
の切り替わる瞬間の急激な電流変化によって、スイッチ
ング素子SW、ダイオードD1及び出力平滑用コンデン
サC1を接続する配線で生じる斜線部の面積S2から急
激な磁束変化を生じることで、周りの電子部品へ誤動作
などの悪影響を与えたり、電源装置としてみた場合、出
力ノイズが大きいとか、入力帰還雑音が大きいという不
具合が生じやすい。[0008] Further, due to a sudden current change at the moment when the switching element SW is switched from on to off, an abrupt change in magnetic flux is obtained from an area S2 of a hatched portion generated in a wiring connecting the switching element SW, the diode D1 and the output smoothing capacitor C1. This causes adverse effects such as malfunctions on surrounding electronic components, and when viewed as a power supply device, disadvantages such as large output noise and large input feedback noise are likely to occur.
【0009】このようなダイオードD1のリカバリ電流
によるスイッチング素子SWでの損失の問題を解決する
には、ダイオードD1とスイッチング素子SWのループ
内にインダクタンスを挿入すればよい。図6の従来の昇
圧チョッパにあっては、スイッチング素子SW、ダイオ
ードD1及び出力平滑用コンデンサC1を接続する配線
で生じる斜線部の面積S2に依存したインダクタンスL
4が、ダイオードD1のスイッチング素子SWとの間に
等価的に存在する。しかし、インダクタンスL4の値が
小さいためリカバリ電流を抑制する効果は期待できな
い。In order to solve the problem of the loss in the switching element SW due to the recovery current of the diode D1, an inductance may be inserted in the loop between the diode D1 and the switching element SW. In the conventional step-up chopper of FIG. 6, an inductance L depending on an area S2 of a hatched portion generated in a wiring connecting the switching element SW, the diode D1, and the output smoothing capacitor C1.
4 equivalently exists between the diode D1 and the switching element SW. However, the effect of suppressing the recovery current cannot be expected because the value of the inductance L4 is small.
【0010】このためダイオードD1のスイッチング素
子SWとの間にリカバリ電流抑制用のインダクタンスを
挿入したものもあるが、このインダクタンスによって発
生するフライバック電圧がスイッチング素子SWに高圧
を印加するので、安易に大きな値を挿入することができ
なかった。For this reason, there is a type in which an inductance for suppressing a recovery current is inserted between the switching element SW of the diode D1 and the switching element SW. However, since the flyback voltage generated by this inductance applies a high voltage to the switching element SW, it is easy. Large values could not be inserted.
【0011】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、出力整流用のダイオードから流れる
リカバリ電流を抑制する十分な値のインダクタンスを挿
入してもスイッチング素子に加わるフライバック電圧を
抑えて効率を高めるようにした昇圧チョッパを使用した
スイッチングレギュレータ電源装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of such a conventional problem, and a flyback which is added to a switching element even when an inductance having a sufficient value for suppressing a recovery current flowing from an output rectifying diode is inserted. It is an object of the present invention to provide a switching regulator power supply using a boost chopper that suppresses voltage and increases efficiency.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本発明は、昇圧チョ
ッパを使用したスイッチングレギュレータ電源装置であ
って、昇圧チョッパは、スイッチング素子のオン期間に
流れる電流でチョッパ用インダクタンスに磁気的なエネ
ルギを蓄積し、スイッチング素子のオフ期間に入力電源
及びチョッパ用インダクタンスのエネルギを出力用整流
素子を通して負荷側の出力平滑用コンデンサに移行させ
る。In order to achieve this object, the present invention is configured as follows. First, the present invention is a switching regulator power supply device using a boost chopper. The boost chopper accumulates magnetic energy in a chopper inductance with a current flowing during an on period of the switching element, and inputs the magnetic energy during an off period of the switching element. The energy of the power supply and the chopper inductance is transferred to the load-side output smoothing capacitor through the output rectifier.
【0013】このような昇圧チョッパを使用したスイッ
チングレギュレータ電源装置につき本発明は、出力整流
素子からスイッチング素子に至る経路に、スイッチング
素子がオンからオフに移行する過渡期間に出力整流素子
に流れるリカバリ電流を抑制するリカバリ電流抑制用イ
ンダクタンスを設け、スイッチング素子と並列に、スイ
ッチング素子がオフからオンに移行する過渡期間にリカ
バリ電流抑制用インダクタンスに発生するフライバック
電圧を吸収するダイオードとコンデンサを直列接続した
スナバ回路をスイッチング素子と並列に接続し、スナバ
回路のダイオードとコンデンサの接続点から出力平滑用
コンデンサのプラス側にスナバ回路のコンデンサに蓄積
されたエネルギを移行させるエネルギ移行経路を設けた
ことを特徴とする。The present invention relates to a switching regulator power supply device using such a step-up chopper. The present invention relates to a recovery current flowing in an output rectifying element during a transitional period when the switching element changes from on to off in a path from the output rectifying element to the switching element. A recovery current suppression inductance is provided in parallel with the switching element, and a diode and a capacitor are connected in series to absorb the flyback voltage generated in the recovery current suppression inductance during the transition period when the switching element transitions from off to on. The snubber circuit is connected in parallel with the switching element, and an energy transfer path for transferring the energy stored in the snubber circuit capacitor is provided from the connection point of the diode and the capacitor of the snubber circuit to the positive side of the output smoothing capacitor. To be
【0014】このように本発明は、リカバリ電流を十分
に阻止できる大きさのインダクタンスを出力整流用ダイ
オードとスイッチング素子のループ内に挿入しても、リ
カバリ電流阻止用インダクタンスを設けたことによる大
きなフライバック電圧を、スイッチング素子と並列に接
続したスナバ回路で吸収するため、スイッチング素子の
耐圧を高めることなく、確実にリカバリ電流を抑圧して
スイッチング素子の損失を低減できる。As described above, according to the present invention, even if an inductance large enough to block the recovery current is inserted into the loop of the output rectifier diode and the switching element, a large flywheel is provided by providing the recovery current blocking inductance. Since the back voltage is absorbed by the snubber circuit connected in parallel with the switching element, the recovery current can be surely suppressed and the loss of the switching element can be reduced without increasing the withstand voltage of the switching element.
【0015】またスイッチング素子と並列に接続したス
ナバ回路のフライバックエネルギを吸収するコンデンサ
にダイオードを接続し、コンデンサに蓄えられたエネル
ギのスイッチング素子への逆流を阻止して損失を防ぐ。A diode is connected to a capacitor that absorbs flyback energy of a snubber circuit connected in parallel with the switching element, and prevents energy stored in the capacitor from flowing back to the switching element to prevent loss.
【0016】また、スナバ回路のコンデンサに蓄えられ
たエネルギを負荷側の出力平滑用コンデンサに移動させ
る経路を設けたことで、リカバリ電流素子用インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギを効率良く出力側へ逃がすこ
とができる。Also, by providing a path for moving the energy stored in the capacitor of the snubber circuit to the output smoothing capacitor on the load side, the energy stored in the recovery current element inductance can be efficiently released to the output side. Can be.
【0017】更に、スイッチング素子に並列接続したス
ナバ回路のループによって、スイッチング素子がオンか
らオフに移行する時の急激な電流変化をする配線の面積
を減少し、この配線面積の部分から発生する磁束が減少
し、装置自身の制御系に与える悪影響が減少する。Further, the loop of the snubber circuit connected in parallel with the switching element reduces the area of the wiring that undergoes a rapid current change when the switching element changes from on to off, and the magnetic flux generated from this wiring area portion And the adverse effect on the control system of the device itself is reduced.
【0018】スナバ回路コンデンサに蓄えられたエネル
ギを出力側に移すエネルギ移行経路にエネルギ移行用の
インダクタンスを挿入接続する。また損失が大きくない
場合やコストダウンのためには、スナバ回路からのエネ
ルギ移行経路にエネルギ移行用の抵抗を挿入接続しても
よい。An energy transfer inductance is inserted and connected to an energy transfer path for transferring the energy stored in the snubber circuit capacitor to the output side. If the loss is not large or the cost is reduced, a resistor for energy transfer may be inserted and connected to the energy transfer path from the snubber circuit.
【0019】スナバ回路コンデンサに蓄えたエネルギを
移すエネルギ移行経路の出力コンデンサ側の接続は、出
力整流素子とリカバリ電流抑制用インダクタンスの間に
接続する。The connection on the output capacitor side of the energy transfer path for transferring the energy stored in the snubber circuit capacitor is connected between the output rectifying element and the recovery current suppressing inductance.
【0020】リカバリ電流抑制用インダクタンスの接続
位置としては、リカバリ電流抑制用インダクタンスをチ
ョッパ用インダクタンスと出力整流素子との間に挿入接
続し、スイッチング素子のプラス側をチョッパ用インダ
クタンスとリカバリ電流抑制用インダクタンスとの間に
接続する。As the connection position of the recovery current suppressing inductance, the recovery current suppressing inductance is inserted and connected between the chopper inductance and the output rectifying element, and the positive side of the switching element is connected to the chopper inductance and the recovery current suppressing inductance. Connect between
【0021】またリカバリ電流抑制用インダクタンスの
別の接続位置としては、チョッパ用インダクタンスと出
力整流素子との接続点からスイッチング素子のプラス側
を結ぶ経路にリカバリ電流抑制用インダクタンスを挿入
接続する。この接続は、チョッパ用インダクタンスと出
力整流ダイオードとの基板上の配線間隔を短くする必要
がある場合に適している。As another connection position of the recovery current suppressing inductance, a recovery current suppressing inductance is inserted and connected to a path connecting the connection point between the chopper inductance and the output rectifying element to the plus side of the switching element. This connection is suitable when it is necessary to reduce the wiring interval between the chopper inductance and the output rectifier diode on the substrate.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】図1は本発明の昇圧チョッパを使
用したスイッチングレギュレータ電源装置の第1実施形
態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a switching regulator power supply device using a step-up chopper according to the present invention.
【0023】図1において、昇圧チョッパは、チョッパ
用チョークコイルL1、スイッチング素子SW、出力整
流ダイオードD1及び出力平滑用コンデンサC1で構成
される。スイッチング素子SWとしては例えばMOSF
ETを使用しており、そのゲートGに対してはパルス制
御回路PGからの制御パルスが入力している。In FIG. 1, the step-up chopper includes a choke coil L1 for a chopper, a switching element SW, an output rectifier diode D1, and an output smoothing capacitor C1. As the switching element SW, for example, MOSF
ET is used, and a control pulse from the pulse control circuit PG is input to the gate G.
【0024】このような昇圧チョッパの回路構成は従来
と同じであるが、これに加えて本発明にあっては、まず
出力整流ダイオードD1とスイッチング素子SW、即ち
MOSFETのドレインDとを結ぶ経路に十分なインダ
クタンスの値をもったリカバリ電流抑制用チョークコイ
ルL2を挿入している。The circuit configuration of such a step-up chopper is the same as that of the prior art. In addition to this, in the present invention, first, a path connecting the output rectifier diode D1 and the switching element SW, that is, the drain D of the MOSFET, is provided. A recovery current suppressing choke coil L2 having a sufficient inductance value is inserted.
【0025】このため、スイッチング素子SWがオフか
らオンに切り替わる過渡期間に出力整流ダイオードD1
から過渡的な逆電流であるリカバリ電流がスイッチング
素子SWに流れようとしても、大きなインダクタンスの
値を持ったリカバリ電流抑制用チョークコイルL2によ
って、スイッチング素子SWに流れるリカバリ電流を抑
えることができる。For this reason, the output rectifier diode D1 is connected during the transition period when the switching element SW is switched from off to on.
Therefore, even if a recovery current that is a transient reverse current flows through the switching element SW, the recovery current flowing through the switching element SW can be suppressed by the recovery current suppressing choke coil L2 having a large inductance value.
【0026】このように大きな値をもつリカバリ電流抑
制用チョークコイルL2を設けたことで、逆にスイッチ
ング素子SWがオンからオフに切り替わる過渡期間にリ
カバリ電流抑制用チョークコイルL2に大きなフライバ
ック電圧が発生し、スイッチング素子SWに加わる。こ
のリカバリ電流抑制用チョークコイルL2で発生するフ
ライバック電圧を吸収するため、本発明にあってはスイ
ッチング素子SWと並列にスナバ回路Aを接続してい
る。By providing the recovery current suppressing choke coil L2 having such a large value, a large flyback voltage is applied to the recovery current suppressing choke coil L2 during the transition period when the switching element SW is switched from on to off. Occurs and is applied to the switching element SW. In order to absorb the flyback voltage generated in the recovery current suppressing choke coil L2, a snubber circuit A is connected in parallel with the switching element SW in the present invention.
【0027】このスナバ回路Aは、逆流阻止ダイオード
D2とフライバック電圧吸収用のコンデンサC2を直列
接続している。このため、スイッチング素子SWがオン
からオフに切り替わる過渡状態で、大きな値をもつリカ
バリ電流抑制用チョークコイルL2により過大なフライ
バック電圧が発生しても、このフライバック電圧はスナ
バ回路Aに設けたコンデンサC2で吸収され、スイッチ
ング素子SWに大きなフライバック電圧が加わることを
防止する。In the snubber circuit A, a backflow prevention diode D2 and a flyback voltage absorbing capacitor C2 are connected in series. For this reason, even if an excessive flyback voltage is generated by the recovery current suppressing choke coil L2 having a large value in a transient state in which the switching element SW is switched from on to off, the flyback voltage is provided in the snubber circuit A. It is absorbed by the capacitor C2 and prevents a large flyback voltage from being applied to the switching element SW.
【0028】スナバ回路Aに設けた逆流阻止ダイオード
D2は、フライバック電圧によりコンデンサC2に蓄え
られたエネルギがスイッチング素子SWをオフからオン
に切り替えたときに逆方向に流れてスイッチング素子S
Wの損失となってしまうことを防いでいる。、 更に本
発明にあっては、逆流阻止ダイオードD2を設けたこと
で、フライバック電圧によるコンデンサC2に蓄えられ
たエネルギの行き場所がない。そこで逆流阻止ダイオー
ドD2とコンデンサC2の接続点からエネルギ移行用イ
ンダクタンスL3を経由して出力平滑用コンデンサC1
のプラス側に接続するエネルギ移行のための経路を新た
に設け、エネルギ移行用インダクタンスL3を経由して
出力平滑用コンデンサC1にコンデンサC2に蓄えられ
た余分なエネルギを移行させることで効率を高めてい
る。The backflow prevention diode D2 provided in the snubber circuit A causes the energy stored in the capacitor C2 to flow in the reverse direction when the switching element SW is switched from off to on by the flyback voltage, so that the switching element S2
This prevents the loss of W. Further, in the present invention, since the backflow prevention diode D2 is provided, there is no place for the energy stored in the capacitor C2 due to the flyback voltage. Therefore, the output smoothing capacitor C1 is connected via the energy transfer inductance L3 from the connection point of the backflow prevention diode D2 and the capacitor C2.
A new path for energy transfer connected to the positive side of the capacitor is newly provided, and the excess energy stored in the capacitor C2 is transferred to the output smoothing capacitor C1 via the energy transfer inductance L3 to increase the efficiency. I have.
【0029】更に図1の第1実施形態にあっては、スイ
ッチング素子SWがオンからオフに切り替わる瞬間の急
激な電流変化によって周辺に急激な磁束変化を生ずる部
分は、スイッチング素子SWに対し並列接続したスナバ
回路Aの逆流阻止ダイオードD2とコンデンサC2を含
むループ配線によって囲まれた斜線部の面積S1とな
る。Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, a portion where a sudden magnetic flux change occurs due to a sudden current change at the moment when the switching element SW switches from on to off is connected in parallel to the switching element SW. The area S1 of the hatched portion surrounded by the loop wiring including the backflow prevention diode D2 and the capacitor C2 of the snubber circuit A is shown.
【0030】この配線によって形成される磁束の急激な
変化を発生させる面積S1は、図6に示した従来のスイ
ッチング素子SWにスナバ回路を設けていない場合の出
力整流ダイオードD1と出力平滑用コンデンサC1を通
るループの配線によって形成される磁束の急激な変化を
発生させる面積S2に対し十分小さい。The area S1 at which a sudden change in magnetic flux formed by the wiring is generated is determined by the output rectifier diode D1 and the output smoothing capacitor C1 when the snubber circuit is not provided in the conventional switching element SW shown in FIG. Is sufficiently small with respect to an area S2 in which an abrupt change in magnetic flux formed by the wiring of the loop passing through is generated.
【0031】このように配線によって形成される磁束の
急激な変化を発生させる面積S1が減少することで、周
囲の電子部品への誤動作に悪影響を与えたり、電源装置
として見た場合の出力ノイズや入力帰還雑音を低減し、
装置自身の制御系に与える悪影響を減少させることがで
きる。As described above, the area S1 in which the magnetic flux formed by the wiring changes abruptly is reduced, thereby adversely affecting the malfunction of the surrounding electronic parts, or causing the output noise and the noise when viewed as a power supply device. Reduce input feedback noise,
An adverse effect on the control system of the device itself can be reduced.
【0032】図2は、図1の第1実施形態におけるスイ
ッチング素子SWに対するパルス制御回路PGからの制
御パルスVG 、スイッチング素子SWを流れるドレイン
電流ID 、及びスイッチング素子SWのドレイン,ソー
ス間電圧VDSの波形図である。FIG. 2 shows the control pulse VG from the pulse control circuit PG for the switching element SW, the drain current ID flowing through the switching element SW, and the drain-source voltage VDS of the switching element SW in the first embodiment of FIG. It is a waveform diagram.
【0033】図2(A)のパルス制御回路PGからの制
御パルスVG は一定周期でオンパルスとオフパルスが繰
り返されている。いま時刻t1で制御パルスVG がオン
パルスに切り替わると、スイッチング素子SWがオフ状
態からオン状態に切り替わる時刻t2までの過渡期間が
生ずる。In the control pulse VG from the pulse control circuit PG shown in FIG. 2A, an ON pulse and an OFF pulse are repeated at a constant period. If the control pulse VG is switched to the ON pulse at time t1, a transition period occurs until time t2 when the switching element SW switches from the OFF state to the ON state.
【0034】この過渡期間において、出力整流ダイオー
ドD1には出力平滑用コンデンサC1のエネルギを受け
て逆電流となるリカバリ電流をスイッチング素子SWに
流そうとする。しかしながら、出力整流ダイオードD1
からスイッチング素子SWに至る経路にはリカバリ電流
抑制効果が十分に得られる大きさのインダクタンスを持
ったリカバリ電流抑制用チョークコイルL2が設けられ
ているため、出力整流ダイオードD1によるリカバリ電
流が十分に抑圧され、スイッチング素子SWの損失を抑
えることができる。In this transition period, the output rectifier diode D1 receives the energy of the output smoothing capacitor C1 and attempts to supply a recovery current, which becomes a reverse current, to the switching element SW. However, the output rectifier diode D1
A recovery current suppressing choke coil L2 having an inductance large enough to obtain a recovery current suppressing effect is provided in a path from the switching element SW to the switching element SW. Therefore, the recovery current due to the output rectifier diode D1 is sufficiently suppressed. Thus, the loss of the switching element SW can be suppressed.
【0035】続いて時刻t3で制御パルスVG がオンパ
ルスからオフパルスに切り替わると、時刻t4までのス
イッチング素子SWがオンからオフに切り替わる過渡期
間を生ずる。このスイッチング素子SWがオンからオフ
に切り替わる過渡期間において、リカバリ電流抑制効果
のある大きなインダクタンスをもつリカバリ電流抑制用
チョークコイルL2を設けたことで、リカバリ電流抑制
用チョークコイルL2に大きなフライバック電圧が発生
する。Subsequently, when the control pulse VG switches from the on-pulse to the off-pulse at the time t3, a transient period occurs in which the switching element SW switches from on to off until the time t4. By providing the recovery current suppressing choke coil L2 having a large inductance with a recovery current suppressing effect during the transition period when the switching element SW is switched from on to off, a large flyback voltage is applied to the recovery current suppressing choke coil L2. appear.
【0036】しかしながら、スイッチング素子SWと並
列にスナバ回路Aを設けているため、リカバリ電流抑制
用チョークコイルL2に発生したフライバック電圧のエ
ネルギはスナバ回路AのダイオードD2を介してコンデ
ンサC2に吸収され、スイッチング素子SWのドレイ
ン,ソース間DSに加わるフライバック電圧を減少させ
ることができる。However, since the snubber circuit A is provided in parallel with the switching element SW, the energy of the flyback voltage generated in the recovery current suppressing choke coil L2 is absorbed by the capacitor C2 via the diode D2 of the snubber circuit A. The flyback voltage applied to the drain-source DS of the switching element SW can be reduced.
【0037】この時刻t3〜t4の過渡期間でコンデン
サC2に蓄えられたエネルギは、続いてスイッチング素
子SWがオフになったときエネルギ移行用インダクタン
スL3を通って出力平滑用コンデンサC1に移され、再
び出力側にエネルギを戻すことができ、装置全体として
の効率が高まる。The energy stored in the capacitor C2 during the transition period from the time t3 to t4 is transferred to the output smoothing capacitor C1 through the energy transfer inductance L3 when the switching element SW is turned off, and again. Energy can be returned to the output side, and the efficiency of the entire apparatus increases.
【0038】尚、スイッチング素子SWがオフした際に
は、オン期間で流れるドレイン電流ID によりチョッパ
用チョークコイルL1に蓄えられた磁気的エネルギが出
力整流素子D1を通って出力平滑用コンデンサC1に移
されることはもちろんである。When the switching element SW is turned off, the magnetic energy stored in the choke coil L1 for the chopper is transferred to the output smoothing capacitor C1 through the output rectifying element D1 due to the drain current ID flowing during the on period. Of course.
【0039】図3は本発明の第2実施形態であり、この
実施形態にあっては図1の第1実施形態でスナバ回路A
のコンデンサC2のエネルギを出力平滑用コンデンサC
1に移すエネルギ移行経路に設けていたエネルギ移行用
インダクタンスL3の代わりに、抵抗Rを用いたことを
特徴とする。このため昇圧チョッパを用いた本発明のス
イッチングレギュレータ電源装置の損失がそんなに大き
くない場合や装置コストを下げる場合に有効である。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the snubber circuit A in the first embodiment of FIG.
The energy of the capacitor C2 is output to the output smoothing capacitor C.
1 is characterized in that a resistor R is used in place of the energy transfer inductance L3 provided in the energy transfer path for transferring to 1. This is effective when the loss of the switching regulator power supply device of the present invention using the boost chopper is not so large or when the device cost is reduced.
【0040】図4は本発明の第3実施形態の回路図であ
る。この第3実施形態は、スナバ回路Aに設けたコンデ
ンサC2に蓄えられたエネルギを出力平滑用コンデンサ
C1に移すエネルギ移行経路として、エネルギ移行用イ
ンダクタンスL3の出力側を出力整流ダイオードD1と
リカバリ電流抑制用チョークコイルL2の間に接続した
ことを特徴とする。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, as an energy transfer path for transferring the energy stored in the capacitor C2 provided in the snubber circuit A to the output smoothing capacitor C1, the output side of the energy transfer inductance L3 is connected to the output rectifier diode D1 and the recovery current suppression. It is connected between the choke coils L2.
【0041】この第3実施形態は、逆流阻止ダイオード
D2とコンデンサC2を備えたスナバ回路Aと出力平滑
用コンデンサC1との距離が印刷配線板の構造上遠くな
り、出力平滑用コンデンサC1のプラス側に図1の実施
形態のように接続のための配線が困難な場合に有効であ
る。In the third embodiment, the distance between the snubber circuit A having the reverse current blocking diode D2 and the capacitor C2 and the output smoothing capacitor C1 is long due to the structure of the printed wiring board, and the positive side of the output smoothing capacitor C1 is increased. This is effective when wiring for connection is difficult as in the embodiment of FIG.
【0042】図5は本発明の第4実施形態であり、図1
の第1実施形態に対しリカバリ電流抑制用チョークコイ
ルL2の挿入位置を変えている。この第4実施形態にあ
っては、図1とは異なり、リカバリ電流抑制用チョーク
コイルL2をチョッパ用チョークコイルL1と出力整流
ダイオードD1の接続点からスイッチング素子SWのド
レイン端子との間に挿入接続している。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
The insertion position of the recovery current suppressing choke coil L2 is changed from the first embodiment. In the fourth embodiment, unlike FIG. 1, the recovery current suppressing choke coil L2 is inserted and connected between the connection point of the chopping coil L1 for the chopper and the output rectifier diode D1 to the drain terminal of the switching element SW. are doing.
【0043】またスナバ回路Aに設けたコンデンサC2
に蓄えられたエネルギを出力平滑用コンデンサC1側に
移すエネルギ移行経路として、図4の実施形態と同様、
出力整流ダイオードD1のアノード側に接続している。The capacitor C2 provided in the snubber circuit A
As an energy transfer path for transferring the energy stored in the storage device to the output smoothing capacitor C1 side, as in the embodiment of FIG.
It is connected to the anode side of the output rectifier diode D1.
【0044】この図5におけるリカバリ電流抑制用チョ
ークコイルL2の挿入接続位置は、チョッパ用チョーク
コイルL1と出力整流ダイオードD1とが配線基板上で
近くに接続しなければならない配置構成となった場合に
有効である。The insertion connection position of the recovery current suppressing choke coil L2 in FIG. 5 is determined when the choke coil L1 for chopper and the output rectifier diode D1 are arranged close to each other on the wiring board. It is valid.
【0045】尚、上記の実施形態にあっては、リカバリ
電流抑制用のインダクタンスL2としてチョークコイル
L2を使用した場合を例にとるが、出力整流ダイオード
D1とスイッチング素子SWとの間の印刷配線板上での
配線を長くすることで等価的に得ることもできる。In the above embodiment, the case where the choke coil L2 is used as the recovery current suppressing inductance L2 is taken as an example, but the printed wiring board between the output rectifier diode D1 and the switching element SW is used. It can be equivalently obtained by lengthening the above wiring.
【0046】またリカバリ電流抑制用インダクタンスと
しては、チョークコイル以外に過飽和コアを使用した過
飽和リアクトルとしてもよい。リカバリ電流抑制用イン
ダクタンスに過飽和リアクトルを使用した場合、過飽和
リアクトルは本来、飽和を前提とした素子であることか
ら、全体としての損失が低減できる。The recovery current suppressing inductance may be a saturable reactor using a saturable core other than the choke coil. When a saturable reactor is used as the recovery current suppressing inductance, the loss as a whole can be reduced because the saturable reactor is originally an element that assumes saturation.
【0047】更に上記の各実施形態にあっては、例えば
図1を例にとると、スイッチング素子SWと並列に接続
したスナバ回路Aに逆流阻止ダイオードD2とコンデン
サC2を直列接続しており、スイッチング素子SWがオ
フからオンに切り替わる過渡期間での逆流阻止ダイオー
ドD2によるリカバリ電流によるスイッチング素子SW
の損失が軽減される。Further, in each of the above embodiments, for example, in FIG. 1, for example, the reverse current blocking diode D2 and the capacitor C2 are connected in series to the snubber circuit A connected in parallel with the switching element SW. Switching element SW by recovery current by backflow prevention diode D2 during a transition period when element SW switches from off to on
Loss is reduced.
【0048】しかしながら、逆流阻止ダイオードD2に
リカバリ電流が流れている期間はごく短く、スイッチン
グ素子SWがオン状態に移行した頃には逆流阻止ダイオ
ードD2のリカバリ電流はもう流れていない。つまり、
逆流阻止ダイオードD2のキャリアが少ない状態となっ
ているため、そのリカバリ電流は問題にならないほど少
なく、出力整流ダイオードD1ほどリカバリ電流の影響
は考えられず、スナバ回路Aに逆流阻止ダイオードD2
を設けても、そのリカバリ電流によるスイッチング素子
SWの損失増加は問題とならない。However, the period during which the recovery current flows through the backflow prevention diode D2 is very short, and the recovery current of the backflow prevention diode D2 no longer flows when the switching element SW is turned on. That is,
Since the carrier of the backflow prevention diode D2 is in a small state, its recovery current is so small that it does not matter, and the influence of the recovery current is not considered as much as the output rectifier diode D1.
, The increase in the loss of the switching element SW due to the recovery current does not matter.
【0049】更に本発明は上記の実施形態に限定され
ず、その目的と利点を損なわない適宜の変形を含む。Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes appropriate modifications without impairing the objects and advantages thereof.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、出力整流ダイオードとスイッチング素子との間の経
路にリカバリ電流を十分に抑制できる大きさのリカバリ
電流抑制用インダクタンスを設けたことで、出力整流ダ
イオードに流れるリカバリ電流を低減し、これによって
スイッチング素子の損失が減少し、電源装置として見た
場合の効率を向上することができる。As described above, according to the present invention, by providing a recovery current suppressing inductance large enough to suppress the recovery current in the path between the output rectifier diode and the switching element, The recovery current flowing through the output rectifier diode is reduced, thereby reducing the loss of the switching element and improving the efficiency as viewed as a power supply device.
【0051】またリカバリ電流抑制用インダクタンスと
して大きなものを使用したことで、スイッチング素子が
オンからオフに切り替わるときに大きなフライバック電
圧を発生するが、スイッチング素子と並列にスナバ回路
を設けることによって、リカバリ電流抑制用インダクタ
ンスによるフライバック電圧を吸収し、スイッチング素
子として逆耐圧の小さいものを使用可能とする。The use of a large recovery current suppressing inductance generates a large flyback voltage when the switching element switches from on to off. However, by providing a snubber circuit in parallel with the switching element, the recovery is reduced. The flyback voltage due to the current suppressing inductance is absorbed, and a switching element having a small reverse withstand voltage can be used.
【0052】またスイッチング素子と並列に逆流阻止ダ
イオードとコンデンサを直列接続したスナバ回路を設け
たことで、スイッチング素子がオンからオフに移行する
ときの急激な電流変化を受けて磁束の急激な変化を発生
させる回路ループで囲まれた配線部分の面積が減少し、
スイッチング素子の回りの電子部品への誤動作の悪影響
を与えたり、電源装置として見た場合の出力ノイズと入
力帰還雑音の増大という不都合を解消できる。Further, by providing a snubber circuit in which a reverse current blocking diode and a capacitor are connected in series in parallel with the switching element, a sudden current change when the switching element shifts from ON to OFF causes a sudden change in magnetic flux. The area of the wiring part surrounded by the generated circuit loop decreases,
It is possible to eliminate the adverse effects of malfunctions on electronic components around the switching element and the disadvantages of increased output noise and input feedback noise when viewed as a power supply device.
【図1】本発明の第1実施形態の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のスイッチング素子の信号波形図FIG. 2 is a signal waveform diagram of the switching element of FIG.
【図3】本発明の第2実施形態の回路図FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3実施形態の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4実施形態の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図6】従来装置の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional device.
L1:チョッパ用チョークコイル(チョッパ用インダク
タンス) L2:リカバリ電流抑制用チョークコイル(リカバリ電
流抑制用インダクタンス) L3:エネルギ移動用インダクタンス D1:出力整流ダイオード D2:逆流阻止ダイオード C1:出力平滑用コンデンサ C2:フライバック吸収用コンデンサ SW:スイッチング素子 PG:パルス制御回路L1: Chopper choke coil (chopper inductance) L2: recovery current suppression choke coil (recovery current suppression inductance) L3: energy transfer inductance D1: output rectifier diode D2: reverse current blocking diode C1: output smoothing capacitor C2: Flyback absorption capacitor SW: Switching element PG: Pulse control circuit
Claims (6)
でチョッパ用インダクタンスに磁気的なエネルギを蓄積
し、前記スイッチング素子のオフ期間に入力電源及び前
記チョッパ用インダクタンスのエネルギを出力用整流素
子を通して負荷側の出力平滑用コンデンサに移行させる
昇圧チョッパを使用したスイッチングレギュレータ電源
装置に於いて、 前記出力整流素子から前記スイッチング素子に至る経路
に、前記スイッチング素子がオンからオフに移行する過
渡期間に前記出力整流素子に流れるリカバリ電流を抑制
するリカバリ電流抑制用インダクタンスを設け、 前記スイッチング素子がオフからオンに移行する過渡期
間に前記リカバリ電流抑制用インダクタンスに発生する
フライバック電圧を吸収するダイオードとコンデンサを
直列接続したスナバ回路を前記スイッチング素子と並列
に接続し、 前記スナバ回路のダイオードとコンデンサの接続点から
前記出力平滑用コンデンサのプラス側に前記スナバ回路
のコンデンサに蓄積されたエネルギを移行させるエネル
ギ移行経路を設けたことを特徴とするスイッチングレギ
ュレータ電源装置。A current flowing during an on-period of a switching element accumulates magnetic energy in a chopper inductance, and during an off-period of the switching element, an input power supply and the energy of the chopper inductance are passed through an output rectifier to a load side. In a switching regulator power supply device using a boost chopper that shifts to an output smoothing capacitor, the output rectification is performed during a transition period in which the switching element shifts from on to off in a path from the output rectifying element to the switching element. A recovery current suppressing inductance for suppressing a recovery current flowing through the element is provided, and a diode and a capacitor for connecting a diode and a capacitor for absorbing a flyback voltage generated in the recovery current suppressing inductance during a transition period when the switching element transitions from off to on are connected. The snubber circuit is connected in parallel with the switching element, and an energy transfer path for transferring the energy stored in the capacitor of the snubber circuit from the connection point of the diode and the capacitor of the snubber circuit to the plus side of the output smoothing capacitor. A switching regulator power supply device, comprising:
電源装置に於いて、前記エネルギ移行経路にエネルギ移
行用のインダクタンスを挿入接続したことを特徴とする
スイッチングレギュレータ電源装置。2. The switching regulator power supply device according to claim 1, wherein an energy transfer inductance is inserted and connected to the energy transfer path.
電源装置に於いて、前記エネルギ移行経路にエネルギ移
行用の抵抗を挿入接続したことを特徴とするスイッチン
グレギュレータ電源装置。3. The switching regulator power supply device according to claim 1, wherein an energy transfer resistor is inserted and connected to said energy transfer path.
チングレギュレータ電源装置に於いて、前記エネルギ移
行経路の出力コンデンサ側を、前記出力整流素子とリカ
バリ電流抑制用インダクタンスの間に接続したことを特
徴とするスイッチングレギュレータ電源装置。4. The switching regulator power supply device according to claim 1, wherein an output capacitor side of the energy transfer path is connected between the output rectifying element and a recovery current suppressing inductance. A switching regulator power supply device characterized by the above-mentioned.
電源装置に於いて、前記リカバリ電流抑制用インダクタ
ンスを前記チョッパ用インダクタンスと出力整流素子と
の間に挿入接続し、前記スイッチング素子のプラス側を
前記チョッパ用インダクタンスと前記リカバリ電流抑制
用インダクタンスとの間に接続したことを特徴とするス
イッチングレギュレータ電源装置。5. The switching regulator power supply according to claim 1, wherein said recovery current suppressing inductance is inserted and connected between said chopper inductance and an output rectifying element, and a positive side of said switching element is connected to said chopper. A switching regulator power supply device is connected between the switching inductance and the recovery current suppressing inductance.
電源装置に於いて、前記リカバリ電流抑制用インダクタ
ンスを、前記チョッパ用インダクタンスと出力整流素子
との接続点から前記スイッチング素子のプラス側を結ぶ
経路に挿入接続したことを特徴とするスイッチングレギ
ュレータ電源装置。6. The switching regulator power supply according to claim 1, wherein the recovery current suppressing inductance is inserted into a path connecting a connection point between the chopper inductance and an output rectifying element to a plus side of the switching element. A switching regulator power supply characterized by being connected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11065862A JP2000262047A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Switching regulator power unit |
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Publications (1)
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ID=13299254
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JP11065862A Pending JP2000262047A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Switching regulator power unit |
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-
1999
- 1999-03-12 JP JP11065862A patent/JP2000262047A/en active Pending
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