(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器素子（ＢＲ）と、蓄積コンデンサ（Ｃ２０）と、第１の接続端子（１）が前記蓄積コンデンサ（Ｃ２０）に接続されておりかつ第２の接続端子（２）が直列接続されているスイッチングトランジスタ（Ｔ６０）に接続されている１次巻線（Ｗ１）を有するトランス（ＴＲ）とを備えたスイッチング電源回路部であって、該スイッチング電源回路部は前記整流器素子（ＢＲ）と前記蓄積コンデンサ（Ｃ２０）との間の接続を形成している第１のダイオード（Ｄ１６）を有する第１の電流路（Ｉ１）を含んでおりかつ前記整流器素子（ＢＲ）と前記１次巻線（Ｗ１）のタップ（Ａ）との間の接続を形成しているインダクタンス（Ｌ１９）を有する第２の電流路（Ｉ２）を含んでおりかつ前記第２の電流路（Ｉ２）に、第２のダイオード（Ｄ１８）が接続されており、該ダイオードは前記蓄積コンデンサ（Ｃ２０）に導かれている形式のものにおいて、
前記第２の電流路（Ｉ２）に、コンデンサ（Ｃ１９）が配置されており、かつ
前記第２の電流路（Ｉ２）において前記インダクタンス（Ｌ１９）の前に、減衰のためのＬＣ素子（Ｌ１５，Ｃ１８）が配置されており、該ＬＣ素子のコンデンサ（Ｃ１８）は前記第１の電流路（Ｉ１）に接続されている
ことを特徴とするスイッチング電源回路部。
【請求項２】
前記コンデンサ（Ｃ１９）の容量は、前記第２の電流路（Ｉ２）における電流制限が行われるように選択されており、かつ
前記電流制限は、前記インダクタンス（Ｌ１９）並びに前記１次巻線（Ｗ１）のコアの飽和が妨げられるように選択されている
請求項１記載のスイッチング電源回路部。
【請求項３】
前記コンデンサ（Ｃ１９）は、前記インダクタンス（Ｌ１９）と前記タップ（Ａ）との間に配置されている
請求項２記載のスイッチング電源回路部。
【請求項４】
前記第２のダイオード（Ｄ１８）と前記第２の電流路（Ｉ２）との間の接続点は、前記インダクタンス（Ｌ１９）と前記コンデンサ（Ｃ１９）との間に位置している
請求項３記載のスイッチング電源回路部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、整流器素子と、蓄積コンデンサと、第１の接続端子が前記蓄積コンデンサに接続されておりかつ第２の接続端子が直列接続されているスイッチングトランジスタに接続されている１次巻線を有するトランスとを備えたスイッチング電源回路部であって、該スイッチング電源回路部は前記整流器素子と前記蓄積コンデンサとの間の接続を形成している第１のダイオードを有する第１の電流路を含んでおりかつ前記整流器素子と前記１次巻線のタップとの間の接続を形成しているインダクタンスを有する第２の電流路を含んでおりかつ前記第２の電流路に、第２のダイオードが接続されており、該ダイオードは前記蓄積コンデンサに導かれている形式のものから出発している。
【０００２】
【従来の技術】
この形式のスイッチング電源回路部は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１０７６２号公報から公知である。
【０００３】
スイッチング電源回路部は、線路網に著しいパルス形状の負荷を引き起こす。このような負荷は線路網に高調波電流を招来する。この負荷は殊に、正弦波状の電源電圧の電圧ピークにおいて発生する。この電圧ピークにおいてスイッチング電源回路部の蓄積コンデンサが再充電される。このような高調波電流による負荷を制限するために、スイッチング電源回路部に対する国際的な規定がますます多く作られてきている。これらの規定によって、将来のスイッチング電源回路部の一層正弦波状の電流消費を実現しようというものである。線路網の高調波負荷は、所謂力率によっても表すことができる。
【０００４】
線路網の高調波負荷が低減されている別のスイッチング電源回路部はヨーロッパ特許出願公開第０７０００１４５号公報から公知である。このスイッチング電源回路部も、インダクタンスおよびダイオードを有する１次側の第２の電流路を含んでいて、ダイオードが電源側の整流器の後ろの充電コンデンサとトランスの１次巻線のタップとの間の接続を形成している。インダクタンスはエネルギー蓄積器として作用する。エネルギー蓄積器はスイッチングトランジスタの導通フェーズにおいて充電されかつそのエネルギーを引き続いてそのスイッチオフフェーズにおいてダイオードおよび１次巻線を介して蓄積コンデンサに送出する。この充電および放電過程により、線路網の３６０゜の位相領域全体にわたって線路網から電流が取り出されることになる。というのは、充電コンデンサに、同じに留まる極性のフィルタリングされない半波の正弦波状電圧が加わっているからである。
【０００５】
ヨーロッパ特許出願公開第０５９８１９７号公報から、コンデンサを有する電流ポンプを含んでいる、正弦波状に電流消費されるスイッチング電源回路部が公知である。ここでコンデンサは、スイッチングトランジスタのスイッチオンフェーズの期間に、電源整流器を介して充電されかつスイッチングトランジスタがスイッチオフされているとき、この蓄積されたエネルギーを蓄積コンデンサに送出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、広い入力電圧領域を介して確実に動作するようにした、冒頭に述べた形式のスイッチング電源回路部を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載されている。
【０００８】
本発明のスイッチング電源回路部は、第２の電流路にコンデンサを含んでいる。コンデンサは殊に、インダクタンスと１次巻線のタップとの間に配置されている。このコンデンサは第２の電流路において電流制限する作用をする。この電流制限によって、インダクタンスのコア並びに１次巻線のコア、ひいてはトランスのコアが飽和しないことが保証される。これによりスイッチング電源回路部は、１９０ないし２６５Ｖの入力電圧領域において確実な作動で動作する。
【０００９】
電流制限は、短時間の電源中断において殊に重要である。電源中断の際に、スイッチング電源回路部は、蓄積コンデンサがまだ十分な電荷を有している限り、引き続いて動作する。それから蓄積コンデンサが深く放電されていた状態で再び電源電圧が接続されると、インダクタンスを介して高い電流が流れ、そのフェライト材料が飽和する可能性がある。このことは殊に、インダクタンスの後ろでなお、ダイオードを介して蓄積コンデンサに対する接続が成り立つという理由で生じる。
【００１０】
更に、コンデンサはスイッチングトランジスタのスイッチオフ時に減衰素子として作用し、これによりスイッチングトランジスタの臨界オフ電圧上昇率が小さくなり、このためにスイッチングトランジスタにおけるスイッチングオフ損が低減されることになる。第２の電流路は電流ポンプ作用を有しており、電流ポンプ作用の大きさに、構成素子のインダクタンスおよび容量によって影響を与えることができる。
【００１１】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１のスイッチング電源回路部は、１次巻線Ｗ１およびＷ２と、２次巻線Ｗ３およびＷ４とを有するトランスＴｒを含んでいる。１次巻線Ｗ１はスイッチングトランジスタＴ６０に直列に接続されている。このスイッチングトランジスタは、図示されていない制御回路によって、周期的にスイッチオンおよびスイッチオフされ、これによりエネルギーが、スイッチング電源回路部網の１次側から２次側に伝送される。１次巻線Ｗ１は、第１の接続端子１を介して蓄積コンデンサＣ２０に接続されておりかつ第２の接続端子２を介してスイッチングトランジスタＴ６０に接続されている。
【００１３】
入力側において、整流器エレメント、この実施例では、ブリッジ整流器ＢＲが設けられている。ブリッジ整流器は電源電圧ＵＮに接続されている。ブリッジ整流器ＢＲの出力側には、僅かな容量を有するコンデンサＣ１０が配置されておりかつ抵抗Ｒ１０の後ろには、蓄積コンデンサＣ２０に導かれている第１のダイオードＤ１６を有する第１の電流路Ｉ１と、チョークＬ１５，インダクタンスＬ１９およびコンデンサＣ１９を有する第２の電流路Ｉ２とが設けられている。第２の電流路の素子はそれぞれ直列に接続されていて、１次巻線Ｗ１のタップＡに導かれている。チョークＬ１５は１つの鉄心を含んでおりかつコンデンサＣ１８と共に減衰素子を形成している。このコンデンサは、一方において、チョークＬ１５とインダクタンスＬ１９との間で第２の電流路Ｉ２に接続されておりかつ他方においてダイオードＤ１６の後ろで第１の電流路Ｉ１に接続されている。
【００１４】
コンデンサＣ１０および抵抗Ｒ１０は、ブリッジ整流器ＢＲに加わる出力信号の僅かに平滑化するだけなので、抵抗Ｒ１０の後ろに、実質的にまだ、整流された正弦波状電圧が現れる。この正弦波状電圧は蓄積コンデンサＣ２０における電圧値より高いので、電流は第１の電流路Ｉ１のダイオードＤ１６を介して流れかつコンデンサＣ２０を充電する。ダイオードＤ１６に並列にコンデンサＣ１５が接続されている。このコンデンサはダイオードＤ１５を流れるサージ電流を減衰する。
【００１５】
電流路Ｉ２は蓄積コンデンサＣ２０に対する別の接続路を形成しているが、この場合この接続路は、スイッチングトランジスタＴ６０のスイッチオン時に常に電流が電流路Ｉ２および１次巻線Ｗ１のタップＡを介して流れるので、５０Ｈｚの電源周波数の全周期にわたって作用している。この場合スイッチングトランジスタＴ６０のそれぞれのスイッチオンフェーズにおいて、インダクタンスＬ１９はエネルギーが蓄積されるが、コンデンサＣ１９によって制限されている。というのは、このコンデンサを介しては、これが充電されるまでの間しか電流が流れないからである。一方において、第２の電流路Ｉ２のインダクタンスＬ１９およびコンデンサＣ１９に接続されておりかつ他方において、第１の電流路Ｉ１に第１のダイオードＤ１６の後ろで接続されているダイオードＤ１８を介して、蓄積コンデンサＣ２０までの接続路が形成される。これにより、１次巻線Ｗ１のタップＡを介して迂回することなく、インダクタンスＬ１９のエネルギーを直接蓄積コンデンサＣ２０に転送することができる。スイッチングトランジスタＴ６０がスイッチオフしていると、タップＡは、１次巻線Ｗ１の漂遊インダクタンスが原因で、蓄積コンデンサＣ２０における電圧より高い電圧にある。これによりコンデンサＣ１９およびインダクタンスＬ１９はダイオードＤ１８を介して放電される。スイッチングトランジスタＴ６０が引き続き再びスイッチオンされると、このサイクルは再び最初から繰り返される。
【００１６】
第２の電流路をトランスＴｒにおける中間点タップＡに接続することによって、この電流ポンピング効果を一層制限することができる。これにより、部分負荷ないし無負荷時におけるコンデンサＣ２０の過負荷が妨げられる。第１の接続端子１とタップＡとの間およびタップＡと第２の接続端子２との間の１次巻線Ｗ１の巻回比が約１／３ないし２／３である中間点タップが殊に有利である。しかしタップＡが接続端子１または２の一方と一致している具体例も同様に可能である。
【００１７】
電流路Ｉ２の電流ポンピング効果によって、コンデンサＣ２０は、整流された電源電圧ＵＮのピーク値の上にある可能性がある電圧値に充電される。これにより電流路Ｉ１を流れる電流は著しく低減されている。それ故に、コンデンサＣ２０の十分な電圧定格を考慮しなければならない。チョークＬ１５およびコンデンサＣ１８は、その鉄心に基づいて高い慣性を有するＬＣ素子を形成している。更に、この電流ポンピング効果は、スイッチング電源回路部のスイッチング周波数に依存している。負荷に依存するスイッチング周波数を有するスイッチング電源回路部ではこの特性が問題である。というのは、ここでは負荷が低減されると、スイッチング周波数が高められるからである。この結果として、力率補正回路の作用が高められかつコンデンサＣ２０が強く充電されることになる。このコンデンサの過負荷を回避するために、１次巻線Ｗ１における中間点タップＡの取り方を適性に選択することができる。
【００１８】
この形式のスイッチング電源回路部網は殊に、例えばテレビジョン装置のような比較的電力消費の大きい民生用電子機器のために使用することができる。しかし例えば、コンピュータのモニタやプロフェッショナル機器に対する用途も同様に可能である。図示のスイッチング電源回路部網は必要に適当に整合させることができＬＵＭＯのであり、従ってここでは例示されているにすぎない。スイッチングトランジスタＴ６０は殊に、バイポーラトランジスタに制限されておらず、電界効果トランジスタおよび別のタイプのトランジスタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】線路網の高調波負荷が低減されている、スイッチング電源回路部の入力回路の略図である。
【符号の説明】
ＵＮ  電源電圧、  ＢＲ  ブリッジ整流器、  Ｃ２０  蓄積コンデンサ、  Ｔｒ  トランス、  Ｗ１  １次巻線、  Ｔ６０  スイッチングトランジスタ、  Ｉ１  第１の電流路、  Ｄ１６  ダイオード、  Ｉ２  第２の電流路、  Ｌ１９  インダクタンス、  Ｃ１９  コンデンサ
【図１】
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