Nova Patents
JP2002136139A

Switching power circuit

Abstract

[Task] For power supply circuits equipped with an active clamp circuit, improve DC-DC conversion efficiency.

Solution.In a power supply circuit in which a voltage resonance type converter is provided on the primary side and a parallel resonance circuit on the secondary side is provided to form a composite resonance type switching converter, and an active clamp circuit is provided on the primary side or the secondary side. In the self-excited oscillation drive circuit that drives the auxiliary switching element of the active clamp circuit, an LCR series resonance circuit or a parallel resonance circuit is provided so that a resonance current flows. Further, the LCR series resonance circuit or the parallel resonance circuit shall be synchronized with the switching frequency of the primary side voltage resonance type converter. As a result, the drop time of the switching output current (drain current or collector current) at the time of turn-off of the auxiliary switching element is significantly shortened, and the switching loss can be reduced.

Term

Term ended

Projected expiry passed 27 October 2020, 5.9 years ago.

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9 claims: 5 independent, 4 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 自励発振駆動回路によりスイッチング駆動されることで、直流入力電圧についてスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装した二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整流動作を行うことで二次側直流出力電圧を得るように構成される直流出力電圧生成手段と、 クランプコンデンサとバイポーラトランジスタとによる直列接続回路を備え、駆動用共振回路によりスイッチング駆動されることで、上記スイッチング手段がオフとなる期間に一次側並列共振回路に発生する電圧をクランプするように設けられるアクティブクランプ手段と、 上記自励発振駆動回路を形成する第1の駆動巻線と、上記駆動用共振回路を形成する第2の駆動巻線と、これら第1及び第2の駆動巻線に対して上記スイッチング手段のスイッチング出力を励起させるための検出巻線と、制御巻線とが巻装される制御トランスと、 上記直流出力電圧生成手段により得られる直流出力電圧のレベルに応じて可変されるレベルの制御電流を、上記制御トランスの制御巻線に流すことにより、上記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変制御して、上記二次側直流出力電圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. 2
    【請求項2】上記駆動用共振回路は、上記第2の駆動巻線と、共振コンデンサと、抵抗とを直列接続することにより形成され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回路。
  3. 3
    【請求項3】上記自励発振駆動回路が有するとされる共振回路の共振周波数と、上記駆動用共振回路の共振周波数とがほぼ同じになるようにして、上記駆動用共振回路を形成する素子の定数が選定されてい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回路。
  4. 4
    【請求項4】 自励発振駆動回路によりスイッチング駆動されることで、直流入力電圧についてスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装した二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整流動作を行うことで二次側直流出力電圧を得るように構成される直流出力電圧生成手段と、 クランプコンデンサとMOS型電界効果トランジスタとによる直列接続回路を備え、駆動巻線に対して共振コンデンサを並列に接続することで形成される駆動用共振回路によりスイッチング駆動されることで、上記スイッチング手段がオフとなる期間に一次側並列共振回路に発生する電圧をクランプするように設けられるアクティブクランプ手段と、 上記自励発振駆動回路を形成する第1の駆動巻線と、上記駆動用共振回路を形成する第2の駆動巻線と、これら第1及び第2の駆動巻線に対して上記スイッチング手段のスイッチング出力を励起させるための検出巻線と、制御巻線とが巻装される制御トランスと、 上記直流出力電圧生成手段により得られる直流出力電圧のレベルに応じて可変されるレベルの制御電流を、上記制御トランスの制御巻線に流すことにより、上記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変制御して、上記二次側直流出力電圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  5. 5
    【請求項5】 発振周波数信号を出力する発振手段と、 上記発振周波数信号に基づいてスイッチング駆動されることで、直流入力電圧についてスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装した二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整流動作を行うことで二次側直流出力電圧を得るように構成される直流出力電圧生成手段と、 クランプコンデンサとバイポーラトランジスタとによる直列接続回路を備え、駆動巻線と、この駆動巻線に対して直列に接続される共振コンデンサと抵抗とを備えて形成される駆動用共振回路によりスイッチング駆動されることで、上記スイッチング手段がオフとなる期間に一次側並列共振回路に発生する電圧をクランプするように設けられるアクティブクランプ手段と、 上記駆動巻線に対して、上記スイッチング手段のスイッチング出力を伝達するための構造を有するドライブトランスと、 上記二次側直流出力電圧のレベルに応じて、上記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変制御することで、上記二次側直流出力電圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  6. 6
    【請求項6】 発振周波数信号を出力する発振手段と、 上記発振周波数信号に基づいてスイッチング駆動されることで、直流入力電圧についてスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装した二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整流動作を行うことで二次側直流出力電圧を得るように構成される直流出力電圧生成手段と、 クランプコンデンサとMOS型電界効果トランジスタとによる直列接続回路を備え、駆動巻線と共振コンデンサとから成る共振回路を備えて形成される駆動用共振回路によりスイッチング駆動されることで、上記スイッチング手段がオフとなる期間に一次側並列共振回路に発生する電圧をクランプするように設けられるアクティブクランプ手段と、 上記駆動巻線に対して、上記スイッチング手段のスイッチング出力を伝達するための構造を有するドライブトランスと、 上記二次側直流出力電圧のレベルに応じて、上記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変制御することで、上記二次側直流出力電圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  7. 7
    【請求項7】 自励発振により所定のスイッチング周波数により駆動されることで、直流入力電圧についてスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次側に伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装される二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整流動作を行うことで二次側直流出力電圧を得るように構成される直流出力電圧生成手段と、 クランプコンデンサとバイポーラトランジスタとによる直列接続回路を備え、少なくとも駆動巻線と共振コンデンサを備えて形成される駆動用共振回路によりスイッチング駆動されることで、上記直流出力電圧生成手段を形成する整流ダイオード素子がオフとなる期間に二次側並列共振回路に発生する電圧をクランプするように設けられるアクティブクランプ手段と、 上記駆動用共振回路の駆動巻線と、この駆動巻線に対して二次巻線に得られる交番電圧を励起させる検出巻線と、制御巻線とが巻装される制御トランスと、 上記直流出力電圧生成手段により得られる直流出力電圧のレベルに応じて可変されるレベルの制御電流を、上記制御トランスの制御巻線に流すことにより、上記バイポーラトランジスタの導通角を可変制御することで、上記二次側直流出力電圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
  8. 8
    【請求項8】 上記駆動用共振回路は、 上記駆動巻線、共振コンデンサ、及び抵抗を直列に接続して形成されることを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源回路。
  9. 9
    【請求項9】 上記駆動用共振回路は、 上記駆動巻線に対して、並列に接続される共振コンデンサと、直列に接続される抵抗とを備えて形成されると共に、 上記バイポーラトランジスタとして絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いることを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源回路。
Independent claims9