(57)【要約】【課題】装置の小型化が可能な、高信頼性を両立させた直列共振を用いたハーフブリッジ型のスイッチング電源を提供することを目的とする。【解決手段】２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と直列共振用のインダクタＬｐおよびコンデンサからなるＬＣ共振回路とを備えたハーフブリッジ型のスイッチング電源において、ハーフブリッジを構成する２つのコンデンサＣｏ１、Ｃｏ２を直列共振用コンデンサとして用いたことを特徴とする。【効果】ハーフブリッジを構成する２つのコンデンサを直列共振用コンデンサとして用いることにより、小型化を容易にし、高信頼性のスイッチング電源を提供することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのスイッチング素子と直列共振用のインダクタおよびコンデンサからなるＬＣ共振回路とを備えたハーフブリッジ型のスイッチング電源において、
該ハーフブリッジを構成する２つのコンデンサを直列共振用コンデンサとして用いたことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記２つの直列共振用コンデンサは同じ容量値であるフィルムコンデンサを用いた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２つのスイッチング素子をバイポーラトランジスタまたはＭＯＳＦＥＴを用いたことを特徴とする請求項１および請求項２記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列共振を用いたハーフブリッジ型のスイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷陰極放電灯点灯装置（ＣＣＦＬ等）に用いられる直列共振を用いたスイッチング電源として、図３のハーフブリッジ方式がよく知られている。
図３は、２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と直列共振となる共振コンデンサＣｏとトランスのインダクタンスＬｐとハーフブリッジ用コンデンサＣ１、Ｃ２を備え、２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング制御を行うパルス信号発生器から構成されたハーフブリッジ型のスイッチング電源である。
【０００３】
図３に示すように、ハーフブリッジを構成するハーフブリッジ用コンデンサＣ１、Ｃ２には常に電流が流れているため、コンデンサＣ１、Ｃ２に流れる実効電流が大きくなってしまう。したがって、発熱を抑えるためには許容リップル電流の大きい大型のコンデンサが必要となり、一般的に電解コンデンサが用いられることが多い。そして、電解コンデンサは電流による発熱が直接寿命を縮める要因となるため、比較的大きな容量（数千μF）を用いる。また、電解コンデンサは容量バラツキおよび温度による容量変化等、信頼性上問題があった。また、電解コンデンサは、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が大きく、リップル電流による自己発熱の影響を考慮すると、さらに形状も大きくなり、装置の小型化を妨げる要因となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−８９４９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、装置の小型化が可能な、高信頼性を両立させた直列共振を用いたハーフブリッジ型のスイッチング電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスイッチング電源は、２つのスイッチング素子と直列共振用のインダクタおよびコンデンサからなるＬＣ共振回路とを備えたハーフブリッジ型のスイッチング電源において、ハーフブリッジを構成する２つのコンデンサを直列共振用コンデンサとして用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスイッチング電源によれば、２つのスイッチング素子と直列共振用のインダクタおよびコンデンサからなるＬＣ共振回路とを備えたハーフブリッジ型のスイッチング電源において、ハーフブリッジを構成する２つのコンデンサを直列共振用コンデンサとして用いることにより、小型化を容易にし、高信頼性のスイッチング電源を提供することができる。
【実施例】
【０００８】
次に、図１、図２を参照して、本発明の一実施例であるスイッチング電源について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施例である、２つのスイッチング素子と直列共振用のインダクタおよびコンデンサからなるＬＣ共振回路とを備えたハーフブリッジ型のスイッチング電源の回路図である。
【００１０】
図１は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と直列共振となる共振用コンデンサＣｏ１とＣｏ２を直列に接続し、共振用コンデンサＣｏ１とＣｏ２の接続点からトランスの一方のインダクタンスＬｐ（直列共振用インダクタンス）に接続され、インダクタンスＬｐの他端と、２つのスイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点に接続され、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチング制御をするパルス信号発生器からなり、トランスＴの２次側Ｌｓから高周波出力を得るハーフブリッジ型のスイッチング電源である。
【００１１】
このように構成された装置の動作を図２を用いて説明する。
図２（ａ）はスイッチング素子Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ２がオフの状態であり、図２（ｂ）は図２（ａ）と反対にスイッチング素子Ｑ１がオフ、スイッチング素子Ｑ２がオンの状態の共振状態を示す。ここで、直列共振となるインダクタＬｐに対し共振コンデンサはＣｏ１またはＣｏ２を用いる。
【００１２】
図２（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ２がオフの時、電流ｉｏ１は入力Ｖｉｎからスイッチング素子Ｑ１、インダクタＬｐ、コンデンサＣｏ２を経路とする電流が流れる。ここでの直列共振はトランスのインダクタＬｐとコンデンサＣｏ２の共振回路となる。
【００１３】
また、図２（ｂ）は図２（ａ）と反対にスイッチング素子Ｑ１がオフ、スイッチング素子Ｑ２がオンの時、電流ｉｏ２は入力ＶｉｎからコンデンサＣｏ１、インダクタＬｐ、スイッチング素子Ｑ２を経路とする電流が流れる。ここでの直列共振はトランスのインダクタＬｐとコンデンサＣｏ１の共振回路となる。
【００１４】
このように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフにより、インダクタＬｐには図２（ａ）、（ｂ）のような電流ｉｏ１とｉｏ２が流れることによりトランスＴの２次側Ｌｓには高周波出力が得られる。ここで、従来用いた共振コンデンサＣｏと同じように、  Ｃ０＝Ｃｏ１＝Ｃｏ２とすることにより共振周波数は  Ｆｏ１＝Ｆｏ２＝１／（２π√（Ｌｐ・Ｃｏ１））＝１／（２π√（Ｌｐ・Ｃｏ２））とする周波数の正弦波を得ることができる。
本発明のスイッチング電源において、共振周波数Ｆｏ１＝Ｆｏ２＝１００ＫＨｚにしたとき、共振コンデンサＣｏ１、Ｃｏ２の容量値１μＦで高周波用のＥＳＲ（等価直列抵抗）の小さい、小型のフィルムコンデンサを用いることができる。
また、スイッチング素子はバイポーラトランジスタまたはＭＯＳＦＥＴ（電解効果トランジスタ）を用いてもよい。さらにまた、２つのスイッチング素子の組み合わせはＰ型―Ｐ型、Ｎ型−Ｎ型、Ｐ型―Ｎ型、Ｎ型―Ｐ型を用いてもよい。
【００１５】
上記で説明したように、本発明のスイッチング電源は、ハーフブリッジ用の大型で容量の大きい電解コンデンサを用いることなく、直列共振に用いる小型のコンデンサで兼用させることで、電解コンデンサが不要となるため、装置を小型にでき、高周波用でＥＳＲ（等価直列抵抗）の小さいコンデンサを用いることで信頼性の高いスイッチング電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例であるスイッチング電源の回路図
【図２】図１の実施例におけるスイッチング動作を説明する概略図
【図３】一般的に用いられるハーフブリッジを用いたスイッチング電源
【符号の説明】
【００１７】
Ｖｉｎ  入力
Ｑ１、Ｑ２  スイッチング素子
Ｃｏ１、Ｃｏ２  共振用コンデンサ
Ｌｐ  共振用インダクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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