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JP4678988B2 - Switching power supply - Google Patents

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JP4678988B2 JP2001169070A JP2001169070A JP4678988B2 JP 4678988 B2 JP4678988 B2 JP 4678988B2 JP 2001169070 A JP2001169070 A JP 2001169070A JP 2001169070 A JP2001169070 A JP 2001169070A JP 4678988 B2 JP4678988 B2 JP 4678988B2
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貴光 大久保
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォワード型スイッチング電源の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のフォワード型スイッチング電源の回路図を図3に示す。
3はパルストランスであり、4は制御回路であり、5は第一スイッチ素子であり、6は第二スイッチ素子であり、7は第一スイッチ素子5のアブソーバであり、8は第二スイッチ素子6のアブソーバであり、9は主トランスであり、10,12はアブソーバを構成する抵抗であり、11,13は同じくコンデンサである。なお、この従来例のスイッチ素子5,6はいずれもトランジスタである。
【0003】
図3に示す従来のフォワード型スイッチング電源は、主トランス9の一次巻線の一方に第一スイッチ素子5を接続し、同じく一次巻線の他方に第二スイッチ素子6を接続してある。なお、第一スイッチ素子5及び第二スイッチ素子6はトランジスタである。第一スイッチ素子5のコレクタ・エミッタと並列にアブソーバ7を接続してあるとともに、第二スイッチ素子6のコレクタ・エミッタと並列にアブソーバ8を接続してある。これらアブソーバ7,8は抵抗10,12とコンデンサ11,13を直列に接続したスナバ回路により構成してある。
【0004】
また、このフォワード型スイッチング電源はパルス発生回路を備え、パルス発生回路はパルストランス3と制御回路4を設けてあり、このパルストランス3は二次巻線2−1、2−2を二巻有する。第一の二次巻線2−1を第一スイッチ素子5のベース・エミッタ間に接続してあるとともに、第二の二次巻線2−2を第二スイッチ素子6のベース・エミッタ間に接続してある。
【0005】
以上のように構成してあるフォワード型スイッチング電源は以下のように作用する。制御回路4の指示により一次巻線1−1を介して、第一の二次巻線2−1からパルスを発振するとともに、第二の二次巻線2−2からにパルスを発振する。第一の二次巻線2−1からパルスが発振することにより第一スイッチ素子5がオンし、第二の二次巻線2−2からパルスが発振することにより第二スイッチ素子6がオンする。この従来例は第一のスイッチ素子5側の構成と第二スイッチ素子6側の構成が略同様であり、第一のスイッチ素子5及び第二スイッチ素子6を略同時にオンオフする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のフォワード型スイッチング電源は2個のスイッチ素子5,6を略同時にオンオフさせていたため、いずれの側がサージによって耐圧オーバーするか予測がつかなかった。そのため、いずれのスイッチ素子5,6にもサージ吸収用のアブゾーバ7,8を取り付ける必要があった。そのため部品の数が多くなるという課題が生じたとともに、スイッチ素子5,6のアブゾーバ7,8が常に電力をロスするという課題が生じた。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、追加部品を入れることなく、サージ対策ができるスイッチング電源を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1及び2の発明により、変形一石フォワード回路において主スイッチのサージレベルが大きい方に対し、ゲート電圧がオンからオフになるタイミングを上と下のスイッチで任意的に変えることにより、サージレベルを低減させることが可能である。また、それにより対策を行った主スイッチにおいてはCRスナバが不要なレベルまで落とすことも可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフォワード型スイッチング電源の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図面の説明において前記従来例と同一部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は本発明に係るフォワード型スイッチング電源の好ましい実施の形態を示す回路図であり、図2は図1図示実施例を構成するパルストランスの巻線構成図である。
【0010】
本実施例のフォワード型スイッチング電源は以下のように構成してある。
主トランス9の一次巻線の一方に第一スイッチ素子5であるトランジスタを接続し、この第一スイッチ素子5のコレクタ・エミッタと並列に、抵抗10とコンデンサ11を直列に接続したスナバ回路からなるアブソーバ7を接続し、この第一スイッチ素子5のベース・エミッタ間にパルス発生回路を接続してある。また、主トランス9の一次巻線の他方と第一スイッチ素子5のコレクタ間にダイオード15を設け、このダイオード15のカソードと第一スイッチ素子5のコレクタとが接続される向きに接続してある。
【0011】
主トランス9の一次巻線の他方に第二スイッチ素子6であるトランジスタを接続し、この第二スイッチ素子6のベース・エミッタ間にパルス発生回路を接続してある。また、主トランス9の一次巻線の一方と第二スイッチ素子6のエミッタ間にダイオード15を設け、このダイオード15のアノードと第二スイッチ素子6のエミッタとが接続される向きに接続してある。
【0012】
本実施例のフォワード型スイッチング電源を構成するパルス発生回路は、集積回路で構成してなる制御回路4とパルストランス3とを備え、制御回路4にパルストランス3の一次巻線1−1を接続して構成してある。図2に示すように、パルストランス3に一次巻線1−1及び二次巻線2−1、2−2を二巻ずつ交互に設けてあり、第一の二次巻線2−1を一次巻線1−1に挟まれるように設け、この第一の二次巻線2−1を第一スイッチ素子5のベース・エミッタ間に接続してある。第二の二次巻線2−2を一次巻線1−1のいずれかの外側に設け、この第二の二次巻線2−2を第二スイッチ素子6のベース・エミッタ間に接続してある。以上より、第二の二次巻線2−2は第一の二次巻線2−1に比べてカップリングが低く、第一スイッチ素子5側のリーケージと前記第二スイッチ素子6側のリーケージが異なる。
【0013】
本実施例のフォワード型スイッチング電源は以上のように構成してあり、以下のような作用をする。先ず、制御回路4の指示により一次巻線1−1を介して第一の二次巻線2−1からパルスを発振するとともに、第二の二次巻線2−2からにパルスを発振する。第一の二次巻線2−1からパルスを発振すると第一スイッチ素子5がオンし、第二の二次巻線2−2からパルスを発振すると第二スイッチ素子6がオンする。本実施例では、第二の二次巻線2−2を第一の二次巻線2−1に比べてカップリングを低く構成したことにより、第二スイッチ素子6より先に第一スイッチ素子5にパルスが伝わる。即ち、第一スイッチ素子5は第二スイッチ素子6より早くオンする。これにより、規定より高い電圧がかかるおそれがあるのは、第一スイッチ素子5側のみとなる。こちら側にサージ吸収用のアブソーバ7を設けることにより耐圧オーバーを防止することができる。これに対する第二スイッチ素子6側は規定より高い電圧がかかるおそれはなく、サージ吸収用のアブソーバを設ける必要はない。
【0014】
なお、本実施例のスイッチ素子5,6はトランジスタであるが、例えばMOSFETであってもよい。また、本実施例のパルス発生回路はパルストランス3を備えてあるが、第一スイッチ素子5側に発振するパルスの発振開始時間と第二スイッチ素子6側に発振するパルスの発振開始時間が異なるように構成してあれば、例えば、集積回路やコンデンサなどを備えたアナログ回路で構成したパルス発生回路であってもよい。さらに、サージ吸収用のアブソーバ7は、いずれかのスイッチ素子5,6のうち動作が早い側にのみ取り付けてあればよい。
【0015】
また、パルストランス3の二次巻線2−1,2−2の巻き方、巻数などが異なるように構成することにより、第一スイッチ素子5側のリーケージと第二スイッチ素子6側のリーケージが異なるようにすることは可能である。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、変形一石フォワード回路において主スイッチのサージレベルが大きい方に対し、ゲート電圧がオンからオフになるタイミングを上と下のスイッチで任意的に変えることにより、サージレベルを低減させることが可能である。また、それにより対策を行った主スイッチにおいてはCRスナバが不要なレベルまで落とすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明フォワード型スイッチング電源の一実施例の回路図。
【図2】図1図示実施例を構成するパルストランスの巻線構成図
【図3】従来のフォワード型スイッチング電源の回路図。
【符号の説明】
1−1,2−1,2−2 パルストランス3の巻線
3 パルストランス
4 制御回路
5 第一スイッチ素子
6 第二スイッチ素子
7 第一スイッチ素子5のアブソーバ
8 第二スイッチ素子6のアブソーバ
9 主トランス
10、12 抵抗
11、13 コンデンサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a forward type switching power supply.
[0002]
[Prior art]
A circuit diagram of a conventional forward type switching power supply is shown in FIG.
3 is a pulse transformer, 4 is a control circuit, 5 is a first switch element, 6 is a second switch element, 7 is an absorber of the first switch element 5, and 8 is a second switch element. 6 is an absorber, 9 is a main transformer, 10 and 12 are resistors constituting the absorber, and 11 and 13 are capacitors. Note that the switch elements 5 and 6 of the conventional example are both transistors.
[0003]
In the conventional forward type switching power source shown in FIG. 3, the first switch element 5 is connected to one of the primary windings of the main transformer 9, and the second switch element 6 is connected to the other of the primary windings. The first switch element 5 and the second switch element 6 are transistors. An absorber 7 is connected in parallel with the collector / emitter of the first switch element 5, and an absorber 8 is connected in parallel with the collector / emitter of the second switch element 6. These absorbers 7 and 8 are constituted by snubber circuits in which resistors 10 and 12 and capacitors 11 and 13 are connected in series.
[0004]
The forward-type switching power supply includes a pulse generation circuit. The pulse generation circuit includes a pulse transformer 3 and a control circuit 4. The pulse transformer 3 has two windings 2-1 and 2-2. . The first secondary winding 2-1 is connected between the base and emitter of the first switch element 5, and the second secondary winding 2-2 is connected between the base and emitter of the second switch element 6. Connected.
[0005]
The forward-type switching power supply configured as described above operates as follows. A pulse is oscillated from the first secondary winding 2-1 through the primary winding 1-1 and a pulse is oscillated from the second secondary winding 2-2 by the instruction of the control circuit 4. The first switch element 5 is turned on when a pulse is oscillated from the first secondary winding 2-1, and the second switch element 6 is turned on when a pulse is oscillated from the second secondary winding 2-2. To do. In this conventional example, the configuration on the first switch element 5 side and the configuration on the second switch element 6 side are substantially the same, and the first switch element 5 and the second switch element 6 are turned on and off substantially simultaneously.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional forward type switching power supply, since the two switching elements 5 and 6 are turned on and off almost simultaneously, it has not been possible to predict which side will withstand a voltage withstand voltage surge. Therefore, it is necessary to attach surge absorbing absorbers 7 and 8 to any of the switch elements 5 and 6. For this reason, the problem that the number of parts increases has arisen, and the problem that the absorbers 7 and 8 of the switch elements 5 and 6 always lose power has arisen.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a switching power supply capable of taking surge countermeasures without adding additional components.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first and second aspects of the invention, the surge level is reduced by arbitrarily changing the timing at which the gate voltage is turned from on to off with the upper and lower switches for the larger surge level of the main switch in the modified monolithic forward circuit. It is possible to make it. In addition, the CR switch can be lowered to an unnecessary level in the main switch to which measures are taken.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a forward type switching power supply according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same members as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of a forward type switching power supply according to the present invention, and FIG. 2 is a winding configuration diagram of a pulse transformer constituting the embodiment shown in FIG.
[0010]
The forward type switching power supply of this embodiment is configured as follows.
A transistor as the first switch element 5 is connected to one of the primary windings of the main transformer 9, and a snubber circuit in which a resistor 10 and a capacitor 11 are connected in series in parallel with the collector and emitter of the first switch element 5. An absorber 7 is connected, and a pulse generating circuit is connected between the base and emitter of the first switch element 5. Further, a diode 15 is provided between the other primary winding of the main transformer 9 and the collector of the first switch element 5, and the cathode of the diode 15 and the collector of the first switch element 5 are connected in a direction to be connected. .
[0011]
A transistor which is the second switch element 6 is connected to the other primary winding of the main transformer 9, and a pulse generating circuit is connected between the base and emitter of the second switch element 6. A diode 15 is provided between one primary winding of the main transformer 9 and the emitter of the second switch element 6, and is connected in a direction in which the anode of the diode 15 and the emitter of the second switch element 6 are connected. .
[0012]
The pulse generation circuit constituting the forward type switching power supply of the present embodiment includes a control circuit 4 and a pulse transformer 3 constituted by an integrated circuit, and a primary winding 1-1 of the pulse transformer 3 is connected to the control circuit 4. Configured. As shown in FIG. 2, the primary winding 1-1 and the secondary windings 2-1 and 2-2 are alternately provided in the pulse transformer 3 by two turns, and the first secondary winding 2-1 is provided. The first secondary winding 2-1 is provided between the base and the emitter of the first switch element 5 so as to be sandwiched between the primary windings 1-1. A second secondary winding 2-2 is provided outside one of the primary windings 1-1, and this second secondary winding 2-2 is connected between the base and emitter of the second switch element 6. It is. As described above, the second secondary winding 2-2 has a lower coupling than the first secondary winding 2-1, and the leakage on the first switch element 5 side and the leakage on the second switch element 6 side. Is different.
[0013]
The forward type switching power supply of the present embodiment is configured as described above, and operates as follows. First, in response to an instruction from the control circuit 4, a pulse is oscillated from the first secondary winding 2-1 via the primary winding 1-1 and a pulse is oscillated from the second secondary winding 2-2. . When a pulse is oscillated from the first secondary winding 2-1, the first switch element 5 is turned on, and when a pulse is oscillated from the second secondary winding 2-2, the second switch element 6 is turned on. In the present embodiment, the second secondary winding 2-2 is configured to have a lower coupling than the first secondary winding 2-1, so that the first switching element 6 is preceded by the first switching element 6. A pulse is transmitted to 5. That is, the first switch element 5 is turned on earlier than the second switch element 6. As a result, a voltage higher than the standard may be applied only to the first switch element 5 side. By providing a surge absorbing absorber 7 on this side, it is possible to prevent overvoltage resistance. On the other hand, the second switch element 6 side is not likely to be applied with a higher voltage than specified, and it is not necessary to provide a surge absorbing absorber.
[0014]
The switch elements 5 and 6 of this embodiment are transistors, but may be MOSFETs, for example. Further, the pulse generation circuit of the present embodiment includes the pulse transformer 3, but the oscillation start time of the pulse oscillating on the first switch element 5 side is different from the oscillation start time of the pulse oscillating on the second switch element 6 side. As long as it is configured as described above, for example, a pulse generation circuit configured by an analog circuit including an integrated circuit or a capacitor may be used. Furthermore, the surge absorbing absorber 7 may be attached only to one of the switch elements 5 and 6 that operates faster.
[0015]
Further, by configuring the secondary windings 2-1 and 2-2 of the pulse transformer 3 so that the winding method and the number of turns are different, the leakage on the first switch element 5 side and the leakage on the second switch element 6 side are reduced. It is possible to make them different.
[0016]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to reduce the surge level by arbitrarily changing the timing at which the gate voltage is turned from on to off with the upper and lower switches for the larger surge level of the main switch in the modified monolithic forward circuit. Is possible. In addition, the CR switch can be lowered to an unnecessary level in the main switch to which measures are taken.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a forward switching power supply according to the present invention.
2 is a winding configuration diagram of a pulse transformer constituting the embodiment shown in FIG. 1. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional forward type switching power supply.
[Explanation of symbols]
1-1, 2-1, 2-2 Winding of pulse transformer 3 3 Pulse transformer 4 Control circuit 5 First switch element 6 Second switch element 7 Absorber 8 of first switch element 5 Absorber 9 of second switch element 6 Main transformer 10, 12 Resistor 11, 13 Capacitor

Claims (2)

フォワード型スイッチング電源において、主トランスの一次巻線の一方に第一スイッチ素子を接続してあるとともに、前記主トランスの一次巻線の他方に第二スイッチ素子を接続してあり前記第一スイッチ素子と並列に抵抗とコンデンサを直列に接続したスナバ回路を接続してあるのに対し、前記第二スイッチ素子には前記スナバ回路を接続しておらず前記第一スイッチ素子の入力信号端子と前記主トランスの一端部との間、及び、前記第二スイッチ素子の制御端子と前記第二スイッチ素子の出力信号端子との間にパルス発生回路を接続し前記第二スイッチ素子より先に前記第一スイッチ素子にパルスが伝わるように前記パルス発生回路を構成してあることを特徴とするスイッチング電源。In the forward type switching power supply, with some connecting the first switching element on one main transformer primary winding, it is connected to one second switching element to the other of the primary winding of the main transformer, said first switch whereas a resistor and capacitor in parallel with the device is connected to snubber circuit connected in series, not connected to the snubber circuit to the second switching element, an input signal terminal of the first switching device between the main transformer of the one end, and the pulse generating circuit between the control terminal and the output signal terminal of the second switching device of the second switching device connected, the prior to the second switching device A switching power supply comprising the pulse generation circuit configured to transmit a pulse to the first switch element. 前記請求項1に記載のスイッチング電源において、前記パルス発生回路はパルストランスを備え、このパルストランスに一次巻線及び二次巻線を二巻ずつ交互に設け、第一の二次巻線を前記一次巻線に挟まれるように設け、この第一の二次巻線を第一スイッチ素子の入力信号端子と前記主トランスの一方端部との間に接続するとともに、第二の二次巻線を前記第一巻線のいずれかの外側に設け、この第二の二次巻線を第二スイッチ素子の入力信号端子と前記主トランスの他方端部との間に接続してあることを特徴とするスイッチング電源。2. The switching power supply according to claim 1, wherein the pulse generation circuit includes a pulse transformer, the primary winding and the secondary winding are alternately provided to the pulse transformer in two turns, and the first secondary winding is provided as the first secondary winding. Provided to be sandwiched between primary windings, the first secondary winding is connected between the input signal terminal of the first switch element and one end of the main transformer, and the second secondary winding Is provided outside one of the first windings, and the second secondary winding is connected between the input signal terminal of the second switch element and the other end of the main transformer. Switching power supply.
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