(57)【要約】【課題】自励式スイッチング電源装置において、ソフトスイッチを可能にする。【解決手段】１次巻線とそれに直列に接続された制御電極を有する第１のスイッチ素子と、自励発振用の正帰還巻線と、正帰還巻線と第１のスイッチ素子の制御電極の間に接続された抵抗と第１のコンデンサからなる直列回路と、スナバコンデンサを備えた自励式スイッチング電源装置において、正帰還巻線両端にダイオードと第２のコンデンサからなる直列回路を接続し、第１のコンデンサに並列に制御電極を有する第２のスイッチ素子を接続し、第２のコンデンサの電圧を第２のスイッチ素子の制御電極に加えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次巻線と、前記１次巻線に直列に接続された制御電極を有する第１のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子を自励発振させるために前記トランスに巻かれた正帰還巻線と、前記正帰還巻線と前記第１のスイッチ素子の制御電極の間に接続された抵抗と第１のコンデンサからなる直列回路と、前記１次巻線に発生するサージ電圧を吸収するスナバコンデンサを備えた自励式スイッチング電源装置において、前記正帰還巻線の両端にダイオードと第２のコンデンサからなる直列回路を接続し、前記第１のコンデンサに並列に制御電極を有する第２のスイッチ素子を接続し、前記第２のコンデンサの電圧を前記第２のスイッチ素子の制御電極に加えたことを特徴とする自励式スイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はスイッチング電源に関し、特にソフトスイッチング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  スイッチング電源のソフトスイッチング技術の従来の手段として、本出願人が考案した実用新案登録第２５６０２０８号がある。この考案は図３に示すような回路から構成されている。図３において、３１ａは１次巻線、３２はスイッチ素子、３１ｂは正帰還巻線、３３はスナバコンデンサである。正帰還巻線３１ｂに生じる電圧によってスイッチ素子３２はオン・オフを繰り返す。正帰還巻線３１ｂとスイッチ素子３２の制御電極の間に直列に挿入されている３４は可飽和インダクタである。可飽和インダクタ３４はその両端にパルス電圧が加えられると、高インピーダンスを示すが、所定の時間がたつと飽和してショート状態に近い性質を示すので遅延回路素子として働く。【０００３】  スイッチ素子３２は、正帰還巻線３１ｂの電圧とコンデンサ３６の電圧の合成値がスイッチ素子３２の制御電極のしきい値を超えたときにターンオンするが、スイッチ素子３２がオフの間にコンデンサ３６には制御電極側が正の電位になる電圧が充電されているため、正帰還巻線３１ｂの電圧が図のドットマークを付した側が完全に正電位になる前に正帰還巻線３１ｂの電圧とコンデンサ３６の電圧の合成値がスイッチ素子の制御電極のしきい値を超える。【０００４】  正帰還巻線３１ｂの電圧波形は１次巻線３１ａの電圧波形と相似形であるが、スナバコンデンサ３３と１次巻線３１ａの間に生じる共振によって、スナバコンデンサ３３の電圧が最も低くなるのは、共振が始まってから半周期である。スナバコンデンサの電圧が最も低くなるときにスイッチ素子３２がターンオンすれば、スナバコンデンサ３３の電荷の放電によるロスが小さくなるので、スナバコンデンサ３３の容量を大きくしても従来の方式のロスより小さくなり、かつ、容量を大きくすることによってスイッチングノイズを減らす効果が生まれる。【０００５】  一方、正帰還巻線３１ｂの電圧とコンデンサ３６の電圧の合成値は、スナバコンデンサの電圧が共振によって最も低くなる前にスイッチ素子３２の制御電極のしきい値を超えている。そこで可飽和インダクタ３４の遅延効果によって制御電極の電圧が、共振の半周期後にしきい値を超えるようにした。【０００６】  これによってスイッチ素子３２がターンオンするときに、スナバコンデンサ３３の電圧が最も低くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  図３の従来の方式の場合は、オフ期間にコンデンサ３６に電圧が充電されるために、正帰還巻線３１ｂの電圧がドットマーク側が正電位になる前に、合成値がしきい値を超える。もし、コンデンサ３６がなければ、正帰還巻線の電圧がしきい値を超えるまでスイッチ素子３２はターンオンしないので、可飽和インダクタ３４による遅延がなくてもソフトスイッチが可能である。【０００８】  しかし、自励式スイッチング電源では、自励発振を開始させるために制御電極に何らかの方法で電圧を加えなければならないので、通常直流電源から抵抗を介して制御電極に電圧を加えている。その抵抗は起動抵抗と呼ばれ、起動のときだけ必要で起動後は電力の損失を抑えるために高い抵抗値が選ばれている。そのため、コンデンサ３６が仮にショート状態であれば、起動抵抗によって制御電極に加える電流は抵抗３５を介してグランドに流れてしまいしきい値に達しない。【０００９】  本発明はコンデンサ３６が起動時のみ働き、起動後はショート状態になることによって、従来の可飽和インダクタによる遅延がなくてもソフトスイッチングを可能にする手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上の目的を達成するために本発明は、１次巻線とそれに直列に接続された制御電極を有する第１のスイッチ素子と、自励発振用の正帰還巻線と、正帰還巻線と第１のスイッチ素子の制御電極の間に接続された抵抗と第１のコンデンサからなる直列回路と、スナバコンデンサを備えた自励式スイッチング電源装置において、正帰還巻線両端にダイオードと第２のコンデンサからなる直列回路を接続し、第１のコンデンサに並列に制御電極を有する第２のスイッチ素子を接続し、第２のコンデンサの電圧を第２のスイッチ素子の制御電極に加えた。
【発明の効果】
【００１１】  本発明では、第２のスイッチ素子を追加する必要はあるが可飽和インダクタを省略できるのでコスト面でメリットがある。また、可飽和インダクタが正帰還巻線と制御電極の間に直列に挿入されていることから起動しにくいという短所があったがその短所は解消された。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１２】  図１は本発明の実施例を示す回路図である。図２は図１の各部の波形図である。【００１３】  図１において、起動抵抗１７を流れる電流によって第１のスイッチ素子１２の制御電極の電圧が上昇する。発振前であるから第２のコンデンサ２の電圧はゼロで、第２のスイッチ素子３はオフ状態である。第１のスイッチ素子１２はターンオンして発振が開始される。発振が開始されると第２のコンデンサ２の電圧が上昇し、第２のスイッチ素子３の制御電極のしきい値を超えると第２のスイッチ素子３はオン状態になり、コンデンサ１５は働かなくなる。すなわち、第１のスイッチ素子１２の制御電極と正帰還巻線１１ｂの間には抵抗１４だけが存在する。【００１４】  図２は上から正帰還巻線１１ｂの電圧波形と第１のスイッチ素子１２の電流波形と第１のスイッチ素子１２の電圧波形を示している。
正帰還巻線の電圧が第１のスイッチ素子１２の制御電極のしきい値に達するまで第１のスイッチ素子１２はターンオンしないので、共振のほぼ半周期近くなってターンオンすることになるが、共振の半周期後はスナバコンデンサ１３の電圧が最も低くなっているので、第１のスイッチ素子１２がターンオンするときにスナバコンデンサ１３の電荷の放電によるロスは小さくなる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  従来の可飽和インダクタに比べて安価で、かつ、形状が小さいため利用の可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】  図１の各部の波形図である。
【図３】  従来方式の１例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１６】  １  ダイオード
２  第２のコンデンサ
３  第２のスイッチ素子
１１  トランス
１１ａ  １次巻線
１１ｂ  正帰還巻線
１１ｃ  ２次巻線
１２  第１のスイッチ素子
１３  スナバコンデンサ
１４  抵抗
１５  第１のコンデンサ
１６  直流電源
１７  起動抵抗
１８  ダイオード
１９  コンデンサ
２０  負荷
２１  エラーアンプ
２２  基準電圧源
３１  スイッチングトランス
３１ａ  スイッチングトランスの１次巻線
３１ｂ  スイッチングトランスの正帰還巻線
３１ｃ  スイッチングトランスの２次巻線
３２  スイッチングトランジスタ
３３  スナバコンデンサ
３４  可飽和インダクタ
３５  抵抗
３６  コンデンサ
３７  直流電源
３８  ダイオード
３９  平滑コンデンサ
４０  負荷抵抗
４１  エラーアンプ
４２  基準電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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