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JP7489939B2 - Switching Power Supply Unit - Google Patents

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JP7489939B2 JP2021070217A JP2021070217A JP7489939B2 JP 7489939 B2 JP7489939 B2 JP 7489939B2 JP 2021070217 A JP2021070217 A JP 2021070217A JP 2021070217 A JP2021070217 A JP 2021070217A JP 7489939 B2 JP7489939 B2 JP 7489939B2
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Description

本発明は、スナバ回路を備えるスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device equipped with a snubber circuit.

図4に、従来のスイッチング電源装置1Cを示す。スイッチング電源装置1Cは、交流源Eから入力された交流入力電圧を商用のブリッジダイオードBD1で全波整流し、平滑コンデンサC11で平滑して直流電圧に変換し、変換した直流電圧をスイッチング素子Q1でスイッチングしてトランスT11の一次巻線N11に印加する。スイッチング素子Q1は、駆動回路IC1の駆動信号に応じてPWM制御される。 Figure 4 shows a conventional switching power supply 1C. In the switching power supply 1C, the AC input voltage input from the AC source E is full-wave rectified by a commercial bridge diode BD1, smoothed by a smoothing capacitor C11, converted to a DC voltage, and the converted DC voltage is switched by a switching element Q1 and applied to the primary winding N11 of the transformer T11. The switching element Q1 is PWM controlled in response to a drive signal from a drive circuit IC1.

トランスT11の一次巻線N11に電圧が印加されると、トランスT11の二次巻線N12に電圧が誘起される。スイッチング電源装置1Cは、二次巻線N12の誘起電圧をダイオードD2で整流し、コンデンサC2で平滑することで、直流の電圧(出力電圧)に変換して出力する。 When a voltage is applied to the primary winding N11 of the transformer T11, a voltage is induced in the secondary winding N12 of the transformer T11. The switching power supply device 1C rectifies the induced voltage in the secondary winding N12 with the diode D2 and smoothes it with the capacitor C2, converting it into a DC voltage (output voltage) and outputting it.

スイッチング電源装置1Cは、一次巻線N11の側に、抵抗R1、コンデンサC1およびダイオードD1からなるクランプ型のスナバ回路を備える。スナバ回路は、スイッチング素子Q1がオンからオフに切り替わったときに、トランスT11のリーケージインダクタンスで発生するスパイク電圧を適切な値まで低下させることができる。 The switching power supply 1C has a clamp-type snubber circuit consisting of a resistor R1, a capacitor C1, and a diode D1 on the primary winding N11 side. The snubber circuit can reduce the spike voltage generated by the leakage inductance of the transformer T11 to an appropriate value when the switching element Q1 switches from on to off.

一方で、スイッチング電源装置1Cは、ブリッジダイオードBD1で全波整流した脈流電圧を平滑コンデンサC11で直接平滑しているため、入力側の力率が0.5~0.55程度しかないという問題がある。 On the other hand, the switching power supply 1C has a problem in that the power factor on the input side is only about 0.5 to 0.55 because the pulsating voltage that is full-wave rectified by the bridge diode BD1 is directly smoothed by the smoothing capacitor C11.

上記の問題を解決したスイッチング電源装置として、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。図5に、特許文献1に記載のスイッチング電源装置1Dを示す。スイッチング電源装置1Dは、π形のノイズフィルタ11と、第1回路Aおよび第2回路Bとを備える。 As a switching power supply device that solves the above problem, for example, the one described in Patent Document 1 is known. Figure 5 shows a switching power supply device 1D described in Patent Document 1. The switching power supply device 1D includes a π-type noise filter 11, a first circuit A, and a second circuit B.

第1回路Aは、ノイズフィルタ11を介して入力された交流入力電圧を整流回路12で全波整流して脈流電圧を生成し、生成した脈流電圧をスイッチング素子13でスイッチングしてトランスT21の一次巻線N21に印加する。第2回路Bは、ノイズフィルタ11を介して入力された交流入力電圧をブリッジダイオード15で全波整流し、抵抗16で電流制限しながらコンデンサ17で平滑した電圧をスイッチング素子13でスイッチングしてトランスT21の補助巻線N23に印加する。 The first circuit A uses a rectifier circuit 12 to full-wave rectify the AC input voltage input through a noise filter 11 to generate a pulsating voltage, and switches the generated pulsating voltage with a switching element 13 to apply it to the primary winding N21 of the transformer T21. The second circuit B uses a bridge diode 15 to full-wave rectify the AC input voltage input through the noise filter 11, and switches the voltage smoothed by a capacitor 17 while limiting the current with a resistor 16 with the switching element 13 to apply it to the auxiliary winding N23 of the transformer T21.

スイッチング電源装置1Dでは、脈流電圧が高い期間において第1回路Aが使用され、脈流電圧が低い期間において第2回路Bが使用されるため、入力側の力率が改善される。しかしながら、スイッチング電源装置1Dでは、脈流電圧が低い期間において電流制限を行う抵抗16が発熱し、電力ロスが発生するという問題がある。 In the switching power supply device 1D, the first circuit A is used during periods when the pulsating voltage is high, and the second circuit B is used during periods when the pulsating voltage is low, improving the power factor on the input side. However, in the switching power supply device 1D, there is a problem in that the resistor 16 that limits the current generates heat during periods when the pulsating voltage is low, resulting in power loss.

特開2001-8449号公報JP 2001-8449 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、電力ロスの発生を抑制しつつ、力率を改善することが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its objective is to provide a switching power supply device that can improve the power factor while suppressing the occurrence of power loss.

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
交流入力電圧を脈流電圧に変換する電圧変換回路と、
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記脈流電圧をスイッチングして前記一次巻線に印加する第1スイッチング素子と、
第1抵抗、第1コンデンサおよび第1ダイオードからなり、前記一次巻線の両端に接続されるクランプ型のスナバ回路と、
を備えるスイッチング電源装置であって、
前記トランスの一次側に設けられた補助巻線と、
前記第1コンデンサに充電された充電電圧をスイッチングして前記補助巻線に印加する第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記脈流電圧が所定の閾値以上となる第1期間に、前記第1スイッチング素子を駆動させる一方、前記脈流電圧が前記所定の閾値未満となる第2期間に、前記第2スイッチング素子を駆動させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a switching power supply device according to the present invention comprises:
a voltage conversion circuit that converts an AC input voltage into a pulsating voltage;
a transformer having a primary winding and a secondary winding;
a first switching element that switches the pulsating voltage and applies it to the primary winding;
a clamp-type snubber circuit including a first resistor, a first capacitor, and a first diode, the snubber circuit being connected to both ends of the primary winding;
A switching power supply device comprising:
an auxiliary winding provided on the primary side of the transformer;
a second switching element that switches the charging voltage charged in the first capacitor and applies the voltage to the auxiliary winding;
a control unit that controls the first switching element and the second switching element;
Equipped with
The control unit is
The present invention is characterized in that the first switching element is driven during a first period in which the pulsating voltage is equal to or greater than a predetermined threshold, while the second switching element is driven during a second period in which the pulsating voltage is less than the predetermined threshold.

この構成によれば、脈流電圧が所定の閾値以上となる第1期間において、脈流電圧を直接平滑しないので力率は改善され、脈流電圧が所定の閾値未満となる第2期間においては、脈流電圧を用いることなく、スナバ回路の第1コンデンサに充電された充電電圧をスイッチングするので力率は改善される。また、この構成によれば、電流制限を行う抵抗を備えていないので、抵抗の発熱による電力ロスの発生を回避できる。 According to this configuration, in the first period when the pulsating voltage is equal to or greater than the predetermined threshold, the pulsating voltage is not directly smoothed, so the power factor is improved, and in the second period when the pulsating voltage is less than the predetermined threshold, the power factor is improved by switching the charging voltage charged in the first capacitor of the snubber circuit without using the pulsating voltage. In addition, according to this configuration, since there is no resistor that limits the current, power loss due to heat generation by the resistor can be avoided.

前記スイッチング電源装置は、
前記脈流電圧を分圧した分圧電圧を生成する抵抗分圧回路を備え、
前記制御部は、前記分圧電圧と予め設定された設定電圧とを比較することで、前記第1期間か前記第2期間かを判定するよう構成できる。
The switching power supply device is
a resistor voltage divider circuit for dividing the pulsating voltage to generate a divided voltage,
The control unit can be configured to determine whether the period is the first period or the second period by comparing the divided voltage with a preset voltage.

前記スイッチング電源装置は、
ドライブトランスまたはハイサイドゲートドライブ回路と、
第2ダイオードと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第2スイッチング素子を駆動させるための駆動信号を、前記ドライブトランスまたは前記ハイサイドゲートドライブ回路を介して前記第2スイッチング素子の制御端に出力し、
前記第1コンデンサの一端は、前記第2ダイオードを介して前記補助巻線の一端に接続され、前記補助巻線の他端は、前記第2スイッチング素子の電流路を介して前記第1コンデンサの他端に接続されるよう構成できる。
The switching power supply device is
a drive transformer or a high-side gate drive circuit;
A second diode;
Further equipped with
the control unit outputs a drive signal for driving the second switching element to a control terminal of the second switching element via the drive transformer or the high side gate drive circuit;
One end of the first capacitor may be connected to one end of the auxiliary winding via the second diode, and the other end of the auxiliary winding may be connected to the other end of the first capacitor via a current path of the second switching element.

前記スイッチング電源装置は、
第2ダイオードおよび第3ダイオードをさらに備え、
前記第1コンデンサの一端は、前記第2ダイオードを介して前記補助巻線の一端に接続され、前記補助巻線の他端は、前記第2スイッチング素子の電流路の一端に接続され、前記第2スイッチング素子の前記電流路の他端は、前記第3ダイオードを介して前記第1コンデンサの他端に接続されるよう構成できる。
The switching power supply device is
Further comprising a second diode and a third diode;
The first capacitor may be configured such that one end of the first capacitor is connected to one end of the auxiliary winding via the second diode, the other end of the auxiliary winding is connected to one end of a current path of the second switching element, and the other end of the current path of the second switching element is connected to the other end of the first capacitor via the third diode.

本発明によれば、電力ロスの発生を抑制しつつ、力率を改善することが可能なスイッチング電源装置を提供することができる。 The present invention provides a switching power supply device that can improve the power factor while suppressing power loss.

第1実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to a first embodiment. 分圧電圧および設定電圧の大小関係に応じた第1および第2スイッチング素子のスイッチング期間を示す図である。11 is a diagram showing switching periods of first and second switching elements according to the magnitude relationship between a divided voltage and a set voltage; FIG. 第2実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a switching power supply device according to a second embodiment. 従来のスイッチング電源装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional switching power supply device. 特許文献1に記載のスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply device described in Patent Document 1.

以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明する。 Below, an embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源装置1Aを示す。スイッチング電源装置1Aは、フライバックコンバータである。
[First embodiment]
1 shows a switching power supply device 1A according to a first embodiment of the present invention. The switching power supply device 1A is a flyback converter.

スイッチング電源装置1Aは、トランスT1と、ブリッジダイオードBD1と、スナバ回路2と、直流化回路3と、第1スイッチング素子Q1と、第2スイッチング素子Q2と、絶縁型のドライブトランス4と、ダイオードD3と、駆動回路5と、抵抗分圧回路6と、制御回路7とを備える。駆動回路5および制御回路7が、本発明の「制御部」に相当する。 The switching power supply device 1A includes a transformer T1, a bridge diode BD1, a snubber circuit 2, a DC circuit 3, a first switching element Q1, a second switching element Q2, an insulated drive transformer 4, a diode D3, a drive circuit 5, a resistive voltage divider circuit 6, and a control circuit 7. The drive circuit 5 and the control circuit 7 correspond to the "control unit" of the present invention.

トランスT1は、一次巻線N1、二次巻線N2および一次側の補助巻線N3を備える絶縁トランスである。一次巻線N1および二次巻線N2は、コイルの巻き方向が逆になっている。補助巻線N3および二次巻線N2も、コイルの巻き方向が逆になっている。トランスT1は、一次巻線N1または補助巻線N3に電圧が印加されると、二次巻線N2に電圧が誘起される。 The transformer T1 is an isolation transformer that includes a primary winding N1, a secondary winding N2, and a primary-side auxiliary winding N3. The primary winding N1 and the secondary winding N2 have coils wound in opposite directions. The auxiliary winding N3 and the secondary winding N2 also have coils wound in opposite directions. When a voltage is applied to the primary winding N1 or the auxiliary winding N3 of the transformer T1, a voltage is induced in the secondary winding N2.

ブリッジダイオードBD1は、入力端が交流電源Eに接続される。ブリッジダイオードBD1の高電位側の出力端は、トランスT1の一次巻線N1の一端(黒丸側)に接続され、一次巻線N1の他端は、第1スイッチング素子Q1の電流路を介してブリッジダイオードBD1の低電位側の出力端に接続される。ブリッジダイオードBD1は、交流電源Eから供給された交流入力電圧を全波整流し、脈流電圧に変換して出力する。 The input terminal of the bridge diode BD1 is connected to the AC power source E. The high-potential output terminal of the bridge diode BD1 is connected to one end (black circle side) of the primary winding N1 of the transformer T1, and the other end of the primary winding N1 is connected to the low-potential output terminal of the bridge diode BD1 via the current path of the first switching element Q1. The bridge diode BD1 full-wave rectifies the AC input voltage supplied from the AC power source E, converts it to a pulsating voltage, and outputs it.

スナバ回路2は、抵抗R1、コンデンサC1およびダイオードD1からなるクランプ型のスナバ回路である。抵抗R1は本発明の「第1抵抗」に相当し、コンデンサC1は本発明の「第1コンデンサ」に相当し、ダイオードD1は本発明の「第1ダイオード」に相当する。スナバ回路2は、一次巻線N1の両端間に接続され、第1スイッチング素子Q1がオンからオフに切り替わったときに、トランスT1のリーケージインダクタンスで発生するスパイク電圧を適切な値まで低下させることができる。 The snubber circuit 2 is a clamp-type snubber circuit consisting of a resistor R1, a capacitor C1, and a diode D1. The resistor R1 corresponds to the "first resistor" of the present invention, the capacitor C1 corresponds to the "first capacitor" of the present invention, and the diode D1 corresponds to the "first diode" of the present invention. The snubber circuit 2 is connected across the primary winding N1, and can reduce to an appropriate value the spike voltage generated by the leakage inductance of the transformer T1 when the first switching element Q1 switches from on to off.

直流化回路3は、ダイオードD2およびコンデンサC2を含む。ダイオードD2は、アノードがトランスT1の二次巻線N2の他端に接続され、カソードがコンデンサC2の一端(+側)に接続される。コンデンサC2の他端(-側)は、トランスT1の二次巻線N2の一端(黒丸側)に接続される。直流化回路3は、二次巻線N2の誘起電圧をダイオードD2で整流し、コンデンサC2で平滑することで、直流の電圧(出力電圧)に変換して出力する。 The DC circuit 3 includes a diode D2 and a capacitor C2. The anode of the diode D2 is connected to the other end of the secondary winding N2 of the transformer T1, and the cathode is connected to one end (+ side) of the capacitor C2. The other end (- side) of the capacitor C2 is connected to one end (black circle side) of the secondary winding N2 of the transformer T1. The DC circuit 3 rectifies the induced voltage of the secondary winding N2 with the diode D2 and smoothes it with the capacitor C2, converting it into a DC voltage (output voltage) and outputting it.

第1スイッチング素子Q1は、FET(本実施形態では、NチャネルMOSFET)で構成される。第1スイッチング素子Q1は、ゲートが制御回路7の第1出力端子に接続され、ドレインが一次巻線N1の他端およびダイオードD1のアノードに接続され、ソースがブリッジダイオードBD1の低電位側の出力端に接続される。第1スイッチング素子Q1は、ブリッジダイオードBD1から出力された脈流電圧をスイッチングして一次巻線N1に印加する。 The first switching element Q1 is composed of an FET (in this embodiment, an N-channel MOSFET). The first switching element Q1 has a gate connected to the first output terminal of the control circuit 7, a drain connected to the other end of the primary winding N1 and the anode of the diode D1, and a source connected to the low-potential output end of the bridge diode BD1. The first switching element Q1 switches the pulsating voltage output from the bridge diode BD1 and applies it to the primary winding N1.

第2スイッチング素子Q2は、FET(本実施形態では、NチャネルMOSFET)で構成される。第2スイッチング素子Q2は、ゲートがドライブトランス4を介して制御回路7の第2出力端子に接続され、ドレインが補助巻線N3の他端に接続され、ソースがコンデンサC1およびダイオードD3を介して補助巻線N3の一端(黒丸側)に接続される。第2スイッチング素子Q2は、スナバ回路2のコンデンサC1に充電された充電電圧をスイッチングして補助巻線N3に印加する。 The second switching element Q2 is composed of an FET (in this embodiment, an N-channel MOSFET). The second switching element Q2 has a gate connected to the second output terminal of the control circuit 7 via the drive transformer 4, a drain connected to the other end of the auxiliary winding N3, and a source connected to one end (black circle side) of the auxiliary winding N3 via a capacitor C1 and a diode D3. The second switching element Q2 switches the charging voltage charged in the capacitor C1 of the snubber circuit 2 and applies it to the auxiliary winding N3.

ドライブトランス4は、制御回路7と第2スイッチング素子Q2との間の絶縁を確保する。なお、ドライブトランス4の代わりに、第2スイッチング素子Q2を駆動させる(オン/オフさせる)ことが可能な絶縁型のハイサイドゲートドライブ回路(IC)を用いてもよい。 The drive transformer 4 ensures insulation between the control circuit 7 and the second switching element Q2. Note that instead of the drive transformer 4, an insulated high-side gate drive circuit (IC) capable of driving (turning on/off) the second switching element Q2 may be used.

ダイオードD3は、本発明の「第2ダイオード」に相当し、アノードがコンデンサC1の一端(コンデンサC1とダイオードD1との接続点)に接続され、カソードが補助巻線N3の一端に接続される。ダイオードD3は、第1スイッチング素子Q1がオンになったときに、補助巻線N3に誘起された電圧でコンデンサC1が充電されるのを阻止する。 Diode D3 corresponds to the "second diode" of the present invention, and has an anode connected to one end of capacitor C1 (the connection point between capacitor C1 and diode D1) and a cathode connected to one end of auxiliary winding N3. Diode D3 prevents capacitor C1 from being charged by the voltage induced in auxiliary winding N3 when first switching element Q1 is turned on.

駆動回路5は、PWM制御を行うためのフライバックコンバータ制御ICであり、第1スイッチング素子Q1および第2スイッチング素子Q2を駆動させるためのPWM制御信号(本発明の「駆動信号」に相当)を出力端子から出力する。駆動回路5は、例えば、三角波発振器と、出力電圧のフィードバック信号が入力されるフィードバック端子(図示せず)とを有し、三角波発振器が発振した三角波電圧とフィードバック端子の端子電圧とを比較することでPWM制御信号を生成する。 The drive circuit 5 is a flyback converter control IC for performing PWM control, and outputs a PWM control signal (corresponding to the "drive signal" of the present invention) for driving the first switching element Q1 and the second switching element Q2 from an output terminal. The drive circuit 5 has, for example, a triangular wave oscillator and a feedback terminal (not shown) to which a feedback signal of the output voltage is input, and generates a PWM control signal by comparing the triangular wave voltage oscillated by the triangular wave oscillator with the terminal voltage of the feedback terminal.

抵抗分圧回路6は、直列接続された抵抗R2および抵抗R3からなり、ブリッジダイオードBD1の出力端間に接続される。抵抗分圧回路6は、脈流電圧を分圧した分圧電圧を生成する。 The resistive voltage divider circuit 6 is composed of resistors R2 and R3 connected in series and is connected between the output terminals of the bridge diode BD1. The resistive voltage divider circuit 6 generates a divided voltage by dividing the pulsating voltage.

制御回路7は、駆動回路5からPWM制御信号が入力される第1入力端子と、抵抗分圧回路6から分圧電圧が入力される第2入力端子と、第1スイッチング素子Q1のゲートに接続される第1出力端子と、ドライブトランス4を介して第2スイッチング素子Q2のゲートに接続される第2出力端子とを備える。 The control circuit 7 has a first input terminal to which the PWM control signal is input from the drive circuit 5, a second input terminal to which the divided voltage is input from the resistive voltage divider circuit 6, a first output terminal connected to the gate of the first switching element Q1, and a second output terminal connected to the gate of the second switching element Q2 via the drive transformer 4.

制御回路7は、脈流電圧が所定の閾値以上となる第1期間に第1スイッチング素子Q1を駆動させる一方、脈流電圧が所定の閾値未満となる第2期間に第2スイッチング素子Q2を駆動させる。図2に示すように、制御回路7は、分圧電圧と予め設定された設定電圧V1とを比較することで、第1期間か第2期間かを判定する。制御回路7は、分圧電圧が設定電圧V1以上となる期間を第1期間と判定し、分圧電圧が設定電圧V1未満となる期間を第2期間と判定する。 The control circuit 7 drives the first switching element Q1 during a first period when the pulsating voltage is equal to or greater than a predetermined threshold, and drives the second switching element Q2 during a second period when the pulsating voltage is less than the predetermined threshold. As shown in FIG. 2, the control circuit 7 compares the divided voltage with a preset voltage V1 to determine whether the period is the first period or the second period. The control circuit 7 determines the period when the divided voltage is equal to or greater than the preset voltage V1 as the first period, and determines the period when the divided voltage is less than the preset voltage V1 as the second period.

第1期間と判定した制御回路7は、第1スイッチング素子Q1にPWM制御信号を出力する一方で、第2スイッチング素子Q2にはPWM制御信号を出力しない。第2期間と判定した制御回路7は、ドライブトランス4を介して第2スイッチング素子Q2にPWM制御信号を出力する一方で、第1スイッチング素子Q1にはPWM制御信号を出力しない。なお、ドライブトランス4は、制御回路7から入力されたPWM制御信号を、第2スイッチング素子Q2を駆動させる(オン/オフさせる)ことが可能な電圧レベルに変換して出力することができる。 When the control circuit 7 determines that the first period is occurring, it outputs a PWM control signal to the first switching element Q1, but does not output a PWM control signal to the second switching element Q2. When the control circuit 7 determines that the second period is occurring, it outputs a PWM control signal to the second switching element Q2 via the drive transformer 4, but does not output a PWM control signal to the first switching element Q1. The drive transformer 4 can convert the PWM control signal input from the control circuit 7 into a voltage level that can drive (turn on/off) the second switching element Q2, and output it.

第1期間では、第1スイッチング素子Q1が脈流電圧をスイッチングして一次巻線N1に印加する。スナバ回路2のコンデンサC1は、第1スイッチング素子Q1がオンからオフに切り替わったときに発生するフライバック電圧と、トランスT1のリーケージインダクタンスで発生するスパイク電圧とを平滑する一方で、脈流電圧を直接平滑しない。これにより、第1期間において力率が改善される。 During the first period, the first switching element Q1 switches and applies the pulsating voltage to the primary winding N1. The capacitor C1 of the snubber circuit 2 smoothes the flyback voltage that occurs when the first switching element Q1 switches from on to off and the spike voltage that occurs in the leakage inductance of the transformer T1, but does not directly smooth the pulsating voltage. This improves the power factor during the first period.

第2期間では、第2スイッチング素子Q2がスナバ回路2のコンデンサC1に充電された充電電圧をスイッチングして補助巻線N3に印加する。コンデンサC1は、第2期間において第2スイッチング素子Q2のPWM制御が可能となる静電容量を有する。このように、第2期間では脈流電圧をスイッチングしないため、力率が改善される。 During the second period, the second switching element Q2 switches the charging voltage stored in the capacitor C1 of the snubber circuit 2 and applies it to the auxiliary winding N3. The capacitor C1 has a capacitance that enables PWM control of the second switching element Q2 during the second period. In this way, the pulsating voltage is not switched during the second period, improving the power factor.

さらに、スイッチング電源装置1Aは、電流制限を行う抵抗を備えていないので、発熱による電力ロスの発生を回避できる。 Furthermore, because the switching power supply unit 1A does not have a resistor that limits current, power loss due to heat generation can be avoided.

[第2実施形態]
図3に、本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源装置1Bを示す。スイッチング電源装置1Bは、ドライブトランス4またはハイサイドゲートドライブ回路(IC)を用いることなく第2スイッチング素子Q2を駆動する点を除いて、第1実施形態に係るスイッチング電源装置1Aと共通する。
[Second embodiment]
3 shows a switching power supply 1B according to a second embodiment of the present invention. The switching power supply 1B is the same as the switching power supply 1A according to the first embodiment, except that the second switching element Q2 is driven without using a drive transformer 4 or a high-side gate drive circuit (IC).

スイッチング電源装置1Bは、本発明の「第3ダイオード」に相当するダイオードD4を備える。スイッチング電源装置1Bでは、スナバ回路2のコンデンサC1の一端(コンデンサC1とダイオードD1との接続点)がダイオードD3を介して補助巻線N3の一端に接続され、補助巻線N3の他端が第2スイッチング素子Q2の電流路(ドレイン・ソース間)を介してダイオードD4のアノードに接続される。そして、ダイオードD4のカソードがコンデンサC1の他端に接続される。 The switching power supply 1B includes a diode D4, which corresponds to the "third diode" of the present invention. In the switching power supply 1B, one end of the capacitor C1 of the snubber circuit 2 (the connection point between the capacitor C1 and the diode D1) is connected to one end of the auxiliary winding N3 via the diode D3, and the other end of the auxiliary winding N3 is connected to the anode of the diode D4 via the current path (between the drain and source) of the second switching element Q2. The cathode of the diode D4 is connected to the other end of the capacitor C1.

スイッチング電源装置1Bによれば、上記の回路構成により、ドライブトランス4またはハイサイドゲートドライブ回路(IC)を用いることなく第2スイッチング素子Q2を駆動することができる。これにより、スイッチング電源装置1Bは、第1実施形態に係るスイッチング電源装置1Aと比較して、装置全体を小型化することができる。 The switching power supply device 1B has the above circuit configuration, and thus can drive the second switching element Q2 without using a drive transformer 4 or a high-side gate drive circuit (IC). This allows the switching power supply device 1B to be smaller in overall size than the switching power supply device 1A according to the first embodiment.

また、スイッチング電源装置1Bによれば、第1実施形態に係るスイッチング電源装置1Aと同様に、単一のトランスT1を用いた1コンバータ構成であっても、力率を改善することができる。 Furthermore, with the switching power supply device 1B, like the switching power supply device 1A according to the first embodiment, the power factor can be improved even with a one-converter configuration using a single transformer T1.

[変形例]
以上、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
[Modification]
Although the embodiments of the switching power supply device according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

本発明に係るスイッチング電源装置は、交流入力電圧を脈流電圧に変換する電圧変換回路と、一次巻線および二次巻線を有するトランスと、脈流電圧をスイッチングして一次巻線に印加する第1スイッチング素子と、第1抵抗、第1コンデンサおよび第1ダイオードからなり、一次巻線の両端に接続されるクランプ型のスナバ回路と、トランスの一次側に設けられた補助巻線と、第1コンデンサに充電された充電電圧をスイッチングして補助巻線に印加する第2スイッチング素子と、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を制御する制御部と、を備えていればよい。 The switching power supply device according to the present invention may include a voltage conversion circuit that converts an AC input voltage into a pulsating voltage, a transformer having a primary winding and a secondary winding, a first switching element that switches the pulsating voltage and applies it to the primary winding, a clamp-type snubber circuit consisting of a first resistor, a first capacitor, and a first diode and connected to both ends of the primary winding, an auxiliary winding provided on the primary side of the transformer, a second switching element that switches the charging voltage charged in the first capacitor and applies it to the auxiliary winding, and a control unit that controls the first switching element and the second switching element.

そして、本発明の制御部が、脈流電圧が所定の閾値以上となる第1期間に、第1スイッチング素子を駆動させる一方、脈流電圧が所定の閾値未満となる第2期間に、第2スイッチング素子を駆動させるのであれば、本発明に係るスイッチング電源装置は適宜構成を変更できる。 The control unit of the present invention can be configured as appropriate to drive the first switching element during a first period when the pulsating voltage is equal to or greater than a predetermined threshold, and drive the second switching element during a second period when the pulsating voltage is less than the predetermined threshold.

上記実施形態では、駆動回路5と制御回路7とを別の構成にしているが、単一の回路として構成してもよい。 In the above embodiment, the drive circuit 5 and the control circuit 7 are configured separately, but they may also be configured as a single circuit.

上記実施形態では、フライバックコンバータを例に挙げて説明したが、本発明は他の方式のスイッチング電源装置にも適用できる。 In the above embodiment, a flyback converter was used as an example, but the present invention can also be applied to other types of switching power supply devices.

1A、1B スイッチング電源装置
2 スナバ回路
3 直流化回路
4 ドライブトランス
5 駆動回路
6 抵抗分圧回路
7 制御回路
1A, 1B Switching power supply device 2 Snubber circuit 3 DC converter circuit 4 Drive transformer 5 Drive circuit 6 Resistive voltage divider circuit 7 Control circuit

Claims (4)

交流入力電圧を脈流電圧に変換する電圧変換回路と、
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記脈流電圧をスイッチングして前記一次巻線に印加する第1スイッチング素子と、
第1抵抗、第1コンデンサおよび第1ダイオードからなり、前記一次巻線の両端に接続されるクランプ型のスナバ回路と、
を備えるスイッチング電源装置であって、
前記トランスの一次側に設けられた補助巻線と、
前記第1コンデンサに充電された充電電圧をスイッチングして前記補助巻線に印加する第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記脈流電圧が所定の閾値以上となる第1期間に、前記第1スイッチング素子を駆動させる一方、前記脈流電圧が前記所定の閾値未満となる第2期間に、前記第2スイッチング素子を駆動させる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
a voltage conversion circuit that converts an AC input voltage into a pulsating voltage;
a transformer having a primary winding and a secondary winding;
a first switching element that switches the pulsating voltage and applies it to the primary winding;
a clamp-type snubber circuit including a first resistor, a first capacitor, and a first diode, the snubber circuit being connected to both ends of the primary winding;
A switching power supply device comprising:
an auxiliary winding provided on a primary side of the transformer;
a second switching element that switches the charging voltage charged in the first capacitor and applies the voltage to the auxiliary winding;
a control unit that controls the first switching element and the second switching element;
Equipped with
The control unit is
a first switching element is driven during a first period in which the pulsating voltage is equal to or greater than a predetermined threshold, and a second switching element is driven during a second period in which the pulsating voltage is less than the predetermined threshold.
前記脈流電圧を分圧した分圧電圧を生成する抵抗分圧回路を備え、
前記制御部は、前記分圧電圧と予め設定された設定電圧とを比較することで、前記第1期間か前記第2期間かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
a resistor voltage divider circuit for dividing the pulsating voltage to generate a divided voltage,
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the control unit determines whether the period is the first period or the second period by comparing the divided voltage with a preset voltage.
ドライブトランスまたはハイサイドゲートドライブ回路と、
第2ダイオードと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第2スイッチング素子を駆動させるための駆動信号を、前記ドライブトランスまたは前記ハイサイドゲートドライブ回路を介して前記第2スイッチング素子の制御端に出力し、
前記第1コンデンサの一端は、前記第2ダイオードを介して前記補助巻線の一端に接続され、前記補助巻線の他端は、前記第2スイッチング素子の電流路を介して前記第1コンデンサの他端に接続される
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。
a drive transformer or a high-side gate drive circuit;
A second diode;
Further equipped with
the control unit outputs a drive signal for driving the second switching element to a control terminal of the second switching element via the drive transformer or the high side gate drive circuit;
3. The switching power supply device according to claim 1, wherein one end of the first capacitor is connected to one end of the auxiliary winding via the second diode, and the other end of the auxiliary winding is connected to the other end of the first capacitor via a current path of the second switching element.
第2ダイオードおよび第3ダイオードをさらに備え、
前記第1コンデンサの一端は、前記第2ダイオードを介して前記補助巻線の一端に接続され、前記補助巻線の他端は、前記第2スイッチング素子の電流路の一端に接続され、前記第2スイッチング素子の前記電流路の他端は、前記第3ダイオードを介して前記第1コンデンサの他端に接続される
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。
Further comprising a second diode and a third diode;
3. The switching power supply device according to claim 1, wherein one end of the first capacitor is connected to one end of the auxiliary winding via the second diode, the other end of the auxiliary winding is connected to one end of a current path of the second switching element, and the other end of the current path of the second switching element is connected to the other end of the first capacitor via the third diode.
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JP2005051958A (en) 2003-07-31 2005-02-24 Yokogawa Electric Corp Switching power supply
JP2008161031A (en) 2006-12-25 2008-07-10 Yasuo Sano Technology for enhancing efficiency in flyback pfc (power factor correction) converter
JP2009291028A (en) 2008-05-30 2009-12-10 Nichicon Corp Switching power supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004304962A (en) 2003-03-31 2004-10-28 Sharp Corp Snubber circuit and switching power unit mounting same
JP2005051958A (en) 2003-07-31 2005-02-24 Yokogawa Electric Corp Switching power supply
JP2008161031A (en) 2006-12-25 2008-07-10 Yasuo Sano Technology for enhancing efficiency in flyback pfc (power factor correction) converter
JP2009291028A (en) 2008-05-30 2009-12-10 Nichicon Corp Switching power supply

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