(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向性能動素子からなる整流スイッチ素子、又は、整流スイッチ素子及び転流スイッチ素子を設け、整流スイッチ素子又は転流スイッチ素子をインダクタの一端に接続し、出力負荷と並列に出力コンデンサを接続してあるスイッチング電源において、第一のダイオードとチョークとコンデンサとの直列回路を設け、この直列回路を前記整流スイッチ素子又は転流スイッチ素子のソース・ドレイン間又はエミッタ・コレクタ間に接続し、前記チョークと前記コンデンサとの間に接続部を設け、この接続部に第二のダイオードの一端を接続し、同じく他方を前記インダクタの他端に接続してあることを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記転流スイッチ素子のドレイン又はコレクタに、前記インダクタである出力チョークの入力端と前記コンデンサを並列に接続し、同じくソース又はエミッタに前記第一のダイオードのアノードを接続し、前記接続部に前記第二のダイオードのアノードを接続し、この第二のダイオードのカソードを前記出力コンデンサ及び前記出力チョークの出力端に接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記整流スイッチ素子のドレイン又はコレクタに、前記インダクタである一次−二次間が絶縁されたトランスの二次巻線の一端と前記コンデンサを並列に接続し、このトランスの二次巻線の他端に前記インダクタである出力チョークの入力端を接続し、前記整流スイッチ素子のソース又はエミッタに前記第一のダイオードのアノードを接続し、前記接続部に前記第二のダイオードのアノードを接続し、この第二のダイオードのカソードを前記出力コンデンサ及び前記出力チョークの出力端に接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記整流スイッチ素子のドレイン又はコレクタに、前記インダクタである一次−二次間が絶縁されたトランスの二次巻線の一端と前記コンデンサを並列に接続し、同じくソース又はエミッタに前記第一のダイオードのアノードを接続し、前記接続部に前記第二のダイオードのアノードを接続し、この第二のダイオードのカソードを前記二次巻線の他端に接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項５】
前記整流スイッチ素子のソース又はエミッタに、前記インダクタである一次−二次間が絶縁されたトランスの二次巻線の一端と前記コンデンサを並列に接続し、前記整流スイッチ素子のドレイン又はコレクタに前記第一のダイオードのカソードを接続し、前記接続部に前記第二のダイオードのカソードを接続し、この第二のダイオードのアノードを前記二次巻線の他端に接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向性能動素子からなる整流スイッチ素子、又は、整流スイッチ素子及び転流スイッチ素子を設けた低損失化を図ることを可能にしたスイッチング電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の双方向性能動素子からなる整流スイッチ素子２及び転流スイッチ素子３を設けたスイッチング電源の一例を図６に示す。この従来例のスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス１を備え、二次側にＭＯＳＦＥＴからなる整流スイッチ素子２と転流スイッチ素子３とを設けてある同期整流型のスイッチング電源である。負荷と直列に出力チョーク４を接続してあるとともに、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続して、フォワード型コンバータを構成してある。このスイッチング電源の二次側に抵抗１２とコンデンサ１１との直列回路を設けてあり、この直列回路を転流スイッチ素子３のドレイン・ソース間に並列に接続してある。
【０００３】
この従来例に係るスイッチング電源は、以上のように構成してあり、以下のように作用する。転流スイッチ素子３がオフしたときにドレイン・ソース間に発生するスパイクノイズを、転流スイッチ素子３のドレイン・ソース間に接続してあるコンデンサ１１と抵抗１２で吸収する。このときコンデンサ１１にチャージされた電荷は、転流スイッチ素子３がオンしたときに抵抗１２と転流スイッチ素子３の導通抵抗で消費される。
【０００４】
図６に示すスイッチング電源を用いると、転流スイッチ素子３のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることができ、これにより、転流スイッチ素子３にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することができ、導通抵抗を低下させることができるが、同時に転流スイッチ素子３及び抵抗１２から損失が発生することから、低損失化を図ることは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、転流スイッチ素子若しくは整流スイッチ素子のドレイン・ソース間、又は、エミッタ・コレクタ間のサージ電圧を低く抑えて、低損失化を図ることができる新規なスイッチング電源を提供する。
【０００６】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するためになされた本発明は、転流スイッチ素子若しくは整流スイッチ素子のドレイン・ソース間、又は、コレクタ・エミッタ間のサージ電圧を低く抑えて、低損失化を図ることができる新規なスイッチング電源を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明スイッチング電源に係る実施例を説明する。図１は本発明に係るスイッチング電源の第一実施例である。１はトランス、２は整流スイッチ素子、３は転流スイッチ素子、４は出力チョーク、５は出力コンデンサ、６は第一のダイオード、７はチョーク、８はコンデンサ、９は第二のダイオードである。
【０００８】
第一実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス１を備え、二次側にＭＯＳＦＥＴからなる整流スイッチ素子２と転流スイッチ素子３とを設けてある同期整流型のスイッチング電源である。負荷と直列に出力チョーク４を接続してあるとともに、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続して、フォワード型コンバータを構成してある。
【０００９】
このスイッチング電源の二次側に第一のダイオード６とチョーク７とコンデンサ８との直列回路を設け、第一のダイオード６のカソードをチョーク７の一端に接続し、このチョーク７の他端にコンデンサ８を接続してある。転流スイッチ素子３のドレインに、出力チョーク４の入力端とコンデンサ８を並列に接続し、同じくソースに第一のダイオード６のアノードを接続してある。チョーク７とコンデンサ８との間に接続部を設け、この接続部に第二のダイオード７のアノードを接続し、同じくカソードを出力コンデンサ５及び出力チョーク４の出力端に接続してある。
【００１０】
本実施例に係るスイッチング電源は、以上のように構成してあり、以下のように作用する。転流スイッチ素子３がオフすると、スパイクノイズをコンデンサ８、第二のダイオード９、並びに、出力コンデンサ５で吸収する。このときコンデンサ８にチャージされた電荷は転流スイッチ素子３がオンしたときにコンデンサ８とチョーク７との共振によって、コンデンサ８、第一のダイオード６、チョーク７、コンデンサ８の順に放電され、コンデンサ８の極性は反転する。また、このときのコンデンサ８の電圧が出力電圧以上になる場合は、出力コンデンサ５に電荷が放電される。
【００１１】
以上の作用により、本実施例に係るスイッチング電源は、スナバ自体の損失を発生させること無く転流スイッチ素子３のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることができ、これにより、転流スイッチ素子３にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することができ、導通抵抗の抵抗値を低下させて、低損失化を図ることができる。
【００１２】
なお、本実施例に係るスイッチング電源はフォワード型コンバータであるが、降圧型チョッパ式のスイッチング電源にも応用することができ、降圧型チョッパ式のスイッチング電源でも同様の作用をする。
【００１３】
図２の実施例では本発明に係るスイッチング電源に係る第二実施例である。この実施例に係るスイッチング電源は、第一実施例と同様、同期整流型のスイッチング電源である。負荷と直列に出力チョーク４を接続してあるとともに、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続して、フォワード型コンバータを構成してある。
【００１４】
このスイッチング電源の二次側に第一のダイオード６とチョーク７とコンデンサ８との直列回路を設け、第一のダイオード６のカソードをチョーク７の一端に接続し、このチョーク７の他端にコンデンサ８を接続してある。整流スイッチ素子２のドレインに、トランス１の二次巻線の一端とコンデンサ８を並列に接続し、同じくソースに第一のダイオード６のアノードを接続してある。チョーク７とコンデンサ８との間に接続部を設け、この接続部に第二のダイオード７のアノードを接続し、同じくカソードを出力コンデンサ５及び出力チョーク４の出力端に接続してある。
【００１５】
なお、作用は第一実施例とほぼ同様であり、本実施例に係るスイッチング電源は、スナバ自体の損失を発生させること無く整流スイッチ素子２のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることができ、これにより、整流スイッチ素子２にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することができ、導通抵抗の抵抗値を低下させて、低損失化を図ることができる。また、この第二実施例に係るスイッチング電源はフォワード型コンバータであるが、多石式絶縁型コンバータにも応用することができ、多石式絶縁型コンバータでも同様の作用をする。
【００１６】
図３の実施例では本発明に係るスイッチング電源に係る第三実施例である。この実施例に係るスイッチング電源は、前記実施例と同様、同期整流型のスイッチング電源である。負荷と直列に出力チョーク４を接続してあるとともに、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続して、フォワード型コンバータを構成してある。
【００１７】
このスイッチング電源の二次側に第一のダイオード６とチョーク７とコンデンサ８との直列回路を設け、第一のダイオード６のカソードをチョーク７の一端に接続し、このチョーク７の他端にコンデンサ８を接続してある。整流スイッチ素子２のドレインに、トランス１の二次巻線の一端とコンデンサ８を並列に接続し、同じくソースに第一のダイオード６のアノードを接続してある。チョーク７とコンデンサ８との間に接続部を設け、この接続部に第二のダイオード９のアノードを接続し、同じくカソードをトランス１の二次巻線の他端に接続してある。
【００１８】
なお、作用は前記実施例とほぼ同様であり、本実施例に係るスイッチング電源は、スナバ自体の損失を発生させること無く整流スイッチ素子２のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることができ、これにより、整流スイッチ素子２にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することができ、導通抵抗の抵抗値を低下させて、低損失化を図ることができる。また、この第三実施例に係るスイッチング電源はフォワード型コンバータであるが、出力チョークがないスイッチング電源、例えば、フライバック型コンバータにも応用することができ、フライバック型コンバータでも同様の作用をする。
【００１９】
第四実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス１を備え、一次巻線と二次巻線の巻き始めを逆にし、二次側にＭＯＳＦＥＴからなる整流スイッチ素子２と、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続してあるフライバック型コンバータを構成してある。
【００２０】
このスイッチング電源の二次側に第一のダイオード６とチョーク７とコンデンサ８との直列回路を設け、第一のダイオード６のアノードをチョーク７の一端に接続し、このチョーク７の他端にコンデンサ８を接続してある。整流スイッチ素子２のソースに、トランス１の二次巻線の一端とコンデンサ８を並列に接続し、同じくドレインに第一のダイオード６のカソードを接続してある。チョーク７とコンデンサ８との間に接続部を設け、この接続部に第二のダイオード９のカソードを接続し、同じくアノードをトランス１の二次巻線の他端に接続してある。
【００２１】
なお、作用は前記実施例とほぼ同様であり、本実施例に係るスイッチング電源は、スナバ自体の損失を発生させること無く整流スイッチ素子２のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることができ、これにより、整流スイッチ素子２にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することができ、導通抵抗の抵抗値を低下させて、低損失化を図ることができる。
【００２２】
第五実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス１を備え、一次巻線と二次巻線の巻き始めを同じにし、二次側にＭＯＳＦＥＴからなる整流スイッチ素子２と、転流スイッチ素子３と、負荷と並列に出力コンデンサ５を接続してあるフォワードコンバータである。その他の構成並びに作用は第四実施例とほぼ同様である。
【００２３】
本発明に係る全ての実施例において、整流スイッチ素子２及び転流スイッチ素子３はＭＯＳＦＥＴで構成してあるが、整流スイッチ素子２及び転流スイッチ素子３は双方向性能動素子であればよく、ＭＯＳＦＥＴに限定されない。また、本実施例は本発明を具体化するための基本回路であるが、応用回路に用いることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、スナバ自体の損失を発生させること無く転流スイッチ素子若しくは整流スイッチ素子のドレイン・ソース間のサージ電圧を低く抑えることにより、転流スイッチ素子若しくは整流スイッチ素子にドレイン・ソース定格電圧の低い素子を使用することが可能になり、導通抵抗の抵抗値を低下させることができ、低損失化を図ることができるとともに、効率の向上化を図ることができる効果がある。
【００２５】
請求項２記載の発明は、フォワード型コンバータのみならず、降圧型チョッパ式のスイッチング電源にも応用することができる効果がある。
【００２６】
請求項３記載の発明は、フォワード型コンバータのみならず、多石式絶縁型コンバータにも応用することができる効果がある。
【００２７】
請求項４及び５記載の発明は、フォワード型コンバータのみならず、フライバック型コンバータにも応用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る一実施例を示す回路図である。
【図２】  別の実施例を示す回路図である。
【図３】  別の実施例を示す回路図である。
【図４】  別の実施例を示す回路図である。
【図５】  別の実施例を示す回路図である。
【図６】  従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  トランス
２  整流スイッチ素子
３  転流スイッチ素子
４  出力チョーク
５  出力コンデンサ
６  第一のダイオード
７  チョーク
８  コンデンサ
９  第二のダイオード
１１  コンデンサ
１２  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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