JP2006238647A - Resonant power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共振型電源装置に関し、特に、トランス二次側電流の整流方法に関する。 The present invention relates to a resonant power supply device, and more particularly to a method for rectifying a transformer secondary current.
従来から、電源の電力変換効率を向上させるとともに、発生するノイズを低減するために、共振型電源装置が開発されている。共振型電源装置は、通常のスイッチング型電源装置のように、電流波形及び電圧波形ともに方形波又は三角波に近いスイッチング動作を行うのではなく、いずれか又は両方の波形をコイルやコンデンサを用いて共振させ、正弦波状の動作を行うことにより、過渡損失をほぼ0とするものである。これにより、共振型電源装置は、単位時間あたりの電流変化率が小さくなり、ノイズの発生量を低減することができ、トランジスタの損失の低減も図ることができる。 Conventionally, a resonance type power supply apparatus has been developed in order to improve the power conversion efficiency of the power supply and reduce the generated noise. The resonance type power supply device does not perform a switching operation close to a square wave or a triangular wave for both the current waveform and the voltage waveform unlike a normal switching type power supply device, but resonates with either or both waveforms using a coil or a capacitor. Thus, by performing a sinusoidal operation, the transient loss is almost zero. As a result, the resonant power supply apparatus has a small current change rate per unit time, can reduce the amount of noise generated, and can reduce the loss of the transistor.
このような共振型電源装置においては、トランス二次側電流を整流するために、主に以下のような方法が用いられている。 In such a resonance type power supply device, the following method is mainly used to rectify the transformer secondary side current.
まず、第1の方法としては、図2(a)又は図2(b)に示すように、センタータップ付きのトランス100の二次側に、2つの巻線101,102を設け、これら巻線101,102を、2つのダイオード103,104を用いてそれぞれ逆位相のタイミングで整流するセンタータップ両波整流と称されるものである。このセンタータップ両波整流は、半波整流で利用しなかった交流における残りの半サイクルも整流するものである。このセンタータップ両波整流において、出力リップルは、電源周波数の2倍となり、ダイオード103,104の逆耐電圧は、トランス100の二次側交流電圧の3倍以上必要となる。なお、図2(a)には、コンデンサ入力型のセンタータップ両波整流回路を示し、図2(b)には、チョーク入力型のセンタータップ両波整流回路を示している。(例えば特許文献1図10参照)
First, as a first method, as shown in FIG. 2 (a) or FIG. 2 (b), two
また、第2の方法としては、図3(a)又は図3(b)に示すように、トランス150の二次側に、1つの巻線151を設け、この巻線151を、ダイオードブリッジ152を用いて整流するブリッジ整流と称されるものである。このブリッジ整流において、出力リップルは、電源周波数の2倍となり、ダイオードブリッジ152を構成するダイオードの逆耐電圧は、トランス150の二次側交流電圧の1.5倍以上必要となる。なお、図3(a)には、コンデンサ入力型のブリッジ整流回路を示し、図3(b)には、チョーク入力型のブリッジ整流回路を示している。
しかしながら、上述した第1の方法においては、2つの巻線101,102と2つのダイオード103,104とを用いることから、巻線の使用効率が悪いという問題があった。
However, in the first method described above, since the two
また、上述した第2の方法においては、1つの巻線151とダイオードブリッジ152を構成する4つのダイオードとを用いることから、巻線の使用効率は略100%となるものの、多数のダイオードを必要とすることによる高コスト化を招来するという問題があった。
In the second method described above, since one winding 151 and four diodes constituting the
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、巻線の使用効率を上げながらも低コスト化を図ることができる共振型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 situation, and an object of the present invention is to provide a resonance type power supply apparatus that can reduce the cost while increasing the use efficiency of the winding.
上述した目的を達成するために、本発明に係る共振型電源装置は、交流電源から供給される交流電力を入力するトランスと、前記トランスの二次側巻線の一端に接続されたコンデンサと、前記二次側巻線の他端に接続された第1のダイオードを含む直列接続された複数のダイオードの間にコイルを直列に接続して構成される半波倍電圧整流回路とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, a resonant power supply apparatus according to the present invention includes a transformer for inputting AC power supplied from an AC power supply, a capacitor connected to one end of a secondary winding of the transformer, A half-wave voltage doubler rectifier circuit configured by connecting a coil in series between a plurality of diodes connected in series including a first diode connected to the other end of the secondary winding. It is a feature.
このような本発明に係る共振型電源装置においては、直列に接続された複数のダイオードの間にコイルを直列に接続して構成される半波倍電圧整流回路によって半波倍電圧整流を行う。したがって、本発明に係る共振型電源装置においては、1つの二次側巻線と、直列に接続されたダイオードとを用いるのみで、トランス二次側電流を整流することができる。 In such a resonant power supply device according to the present invention, half-wave voltage doubler rectification is performed by a half-wave voltage doubler rectifier circuit configured by connecting a coil in series between a plurality of diodes connected in series. Therefore, in the resonance type power supply device according to the present invention, the transformer secondary side current can be rectified only by using one secondary side winding and a diode connected in series.
具体的には、前記半波倍電圧整流回路は、前記二次側巻線の他端にアノード電極が接続された前記第1のダイオードと、前記第1のダイオードのカソード電極に一端が接続された前記コイルと、前記コイルの他端にアノード電極が接続された第2のダイオードとから構成された半波2倍電圧整流回路とするのが望ましい。この場合、前記コンデンサの正極は、前記コイルと前記第2のダイオードとの間に接続される。これにより、本発明に係る共振型電源装置においては、1つの二次側巻線と、直列に接続された2つのダイオードとを用いるのみで、トランス二次側電流を整流することができる。 Specifically, the half-wave voltage doubler rectifier circuit has one end connected to the first diode having an anode electrode connected to the other end of the secondary winding and the cathode electrode of the first diode. It is preferable that the half-wave voltage doubler rectifier circuit is composed of the coil and a second diode having an anode electrode connected to the other end of the coil. In this case, the positive electrode of the capacitor is connected between the coil and the second diode. Thereby, in the resonance type power supply device according to the present invention, the transformer secondary side current can be rectified only by using one secondary winding and two diodes connected in series.
本発明によれば、トランスの二次側に、1つの巻線を設けるのみでよいことから、巻線の使用効率を向上させることができ、さらに、直列に接続されたダイオードを設けるのみでよいことから、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since it is only necessary to provide one winding on the secondary side of the transformer, it is possible to improve the use efficiency of the winding, and it is only necessary to provide a diode connected in series. Therefore, cost reduction can be achieved.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
この共振型電源装置は、図1に示すように、図示しない交流電源から供給される交流電力を入力するトランス10の二次側巻線10aの一端に、コンデンサ11が接続されて構成される。また、トランス10の二次側巻線10aの他端には、第1のダイオード12のアノード電極が接続される。さらに、この第1のダイオード12のカソード電極には、コイル13の一端が直列に接続され、このコイルの他端には、第2のダイオード14のアノード電極が直列に接続される。さらにまた、コンデンサ11の正極は、コイル13と第2のダイオード14との間に接続される。また、第2のダイオード14のカソード電極には、コンデンサ15の正極が接続され、このコンデンサ15の負極は、第1のダイオード12のアノード電極に接続されている。
As shown in FIG. 1, the resonance type power supply device is configured by connecting a
すなわち、この共振型電源装置は、直列に接続されたダイオード12,14の間にコイル13を直列に接続して構成される半波倍電圧整流回路により、半波倍電圧整流を行うものとして構成される。
That is, this resonance type power supply device is configured to perform half-wave voltage doubler rectification by a half-wave voltage doubler rectifier circuit configured by connecting a
ここで、高圧の微弱電流を必要とする回路には、複数のダイオードを直列に接続した多段倍電圧回路が用いられることがある。しかしながら、共振型電源装置においては、比較的大きな電流を必要とすることから、この概念とは異なる。このような半波倍電圧整流を行う共振型電源装置においては、出力リップルを電源周波数と同じにすることができる。 Here, a multi-stage voltage doubler circuit in which a plurality of diodes are connected in series may be used for a circuit that requires a high-voltage weak current. However, since the resonance type power supply device requires a relatively large current, it is different from this concept. In such a resonant power supply device that performs half-wave voltage doubler rectification, the output ripple can be made the same as the power supply frequency.
このように、共振型電源装置においては、トランス10の二次側に、1つの巻線10a
を設けるのみでよいことから、巻線の使用効率を向上させることができる。したがって、共振型電源装置においては、二次側巻線10aとして太い線材を用いることができ、その抵抗値を下げて発熱や損失を低減することができる。また、共振型電源装置においては、2つのダイオード12,14を設けるのみでよいことから、低コスト化を図ることができる。
Thus, in the resonance type power supply device, one winding 10a is provided on the secondary side of the
Therefore, the use efficiency of the winding can be improved. Therefore, in the resonance type power supply device, a thick wire can be used as the
さらに、共振型電源装置においては、追加したコンデンサ11として、小型且つ小容量のものを用いることにより、安価でありながら、エネルギを電圧として蓄積することができる。
Furthermore, in the resonance type power supply device, by using a small and
さらにまた、共振型電源装置においては、倍電圧整流方式を用いることから、出力電圧Vが一定である場合には、相対的にトランス10の二次側交流電圧の1/2倍となり、電流は変化させずに巻線数を少なくすることができる。
Furthermore, since the resonance type power supply apparatus uses a voltage doubler rectification method, when the output voltage V is constant, it is relatively ½ times the secondary AC voltage of the
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、2つのダイオード12,14を用いた半波2倍電圧整流を行うものとして説明したが、本発明は、直列に接続された複数のダイオードを用いることにより、半波3倍電圧や半波4倍電圧等、任意の半波倍電圧整流を行うものに適用することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the half-wave double voltage rectification using the two
また、本発明は、上述した実施の形態において、第1のダイオードとコイルの接続の順番を入れ替えた構成にしても、あるいは第1及び第2のダイオードをトランジスタ等の他のスイッチ手段に置き換えても同様の効果が得られる。 In the above-described embodiment, the present invention may be configured such that the order of connection between the first diode and the coil is changed, or the first and second diodes are replaced with other switch means such as a transistor. The same effect can be obtained.
また、本発明の第1及び第2のダイオードのアノード電極、カソード電極を入れ替えることによって、負電圧生成の回路構成となる。 Further, by replacing the anode electrode and the cathode electrode of the first and second diodes of the present invention, a circuit configuration for generating a negative voltage is obtained.
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 Thus, it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
10 トランス、10a 二次側巻線、11,15 コンデンサ、12,14 ダイオード、13 コイル 10 transformer, 10a secondary winding, 11, 15 capacitor, 12, 14 diode, 13 coil
Claims (4)
前記トランスの二次側巻線の一端に接続されたコンデンサと、
前記二次側巻線の他端に接続された第1のダイオードを含む直列接続された複数のダイオードの間にコイルを直列に接続して構成される半波倍電圧整流回路とを備えることを特徴とする共振型電源装置。 A transformer for inputting AC power supplied from an AC power source;
A capacitor connected to one end of the secondary winding of the transformer;
A half-wave voltage doubler rectifier circuit configured by connecting a coil in series between a plurality of diodes connected in series including a first diode connected to the other end of the secondary winding. A characteristic resonance power supply device.
前記コンデンサの一端は、前記コイルと前記第2のダイオードとの間に接続されていることを特徴とする請求項1記載の共振型電源装置。 The half-wave voltage doubler rectifier circuit includes: the first diode having an anode electrode connected to the other end of the secondary winding; the coil having one end connected to the cathode electrode of the first diode; A second diode having an anode electrode connected to the other end of the coil;
The resonant power supply device according to claim 1, wherein one end of the capacitor is connected between the coil and the second diode.
前記コンデンサの一端は、前記コイルと前記第2のダイオードとの間に接続されていることを特徴とする請求項1記載の共振型電源装置。 The half-wave voltage doubler rectifier circuit includes: the first diode having a cathode electrode connected to the other end of the secondary winding; the coil having one end connected to the anode electrode of the first diode; A second diode having a cathode electrode connected to the other end of the coil;
The resonant power supply device according to claim 1, wherein one end of the capacitor is connected between the coil and the second diode.
4. The resonance type power supply device according to claim 2, wherein the order of the coil connected to the other end of the secondary winding and the first diode is switched.
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