JP2002345241A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターンオフ時におけるスイッチング損失が低
減されたスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】 本発明によるスイッチング電源装置は、
トランス２１と、トランス２１の１次側に設けられたハ
ーフブリッジ回路２２と、トランス２１の２次側に設け
られた出力回路２３、２４と、ハーフブリッジ回路２２
の動作を制御する制御回路２９とを、ハーフブリッジ回
路２２が、入力電源３０間に直列に接続された第１及び
第２のメインスイッチ２６、２７と、共振回路３４、３
５と、第１及び第２のメインスイッチ２６、２７の節点
と共振回路３４、３５との間に設けられた補助スイッチ
２８とを備えている。これにより、共振回路に流れる共
振電流を用いて、ターンオフ直前における第１及び第２
のメインスイッチ２６、２７に流れる電流を低減するこ
とができる。
減されたスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】 本発明によるスイッチング電源装置は、
トランス２１と、トランス２１の１次側に設けられたハ
ーフブリッジ回路２２と、トランス２１の２次側に設け
られた出力回路２３、２４と、ハーフブリッジ回路２２
の動作を制御する制御回路２９とを、ハーフブリッジ回
路２２が、入力電源３０間に直列に接続された第１及び
第２のメインスイッチ２６、２７と、共振回路３４、３
５と、第１及び第２のメインスイッチ２６、２７の節点
と共振回路３４、３５との間に設けられた補助スイッチ
２８とを備えている。これにより、共振回路に流れる共
振電流を用いて、ターンオフ直前における第１及び第２
のメインスイッチ２６、２７に流れる電流を低減するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に関し、さらに詳細には、ハーフブリッジ型のスイ
ッチング電源装置に関する。
装置に関し、さらに詳細には、ハーフブリッジ型のスイ
ッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、スイッチング電源装置とし
て、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。代
表的なＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング回路を用
いて直流入力を一旦交流に変換した後、トランスを用い
てこれを変圧（昇圧または降圧）し、さらに、出力回路
を用いてこれを直流に変換する装置であり、これによっ
て入力電圧とは異なる電圧を持った直流出力を得ること
ができる。
て、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。代
表的なＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング回路を用
いて直流入力を一旦交流に変換した後、トランスを用い
てこれを変圧（昇圧または降圧）し、さらに、出力回路
を用いてこれを直流に変換する装置であり、これによっ
て入力電圧とは異なる電圧を持った直流出力を得ること
ができる。
【０００３】図４は、従来のこの種のスイッチング電源
装置を示す回路図である。
装置を示す回路図である。
【０００４】図４に示されるように、従来のスイッチン
グ電源装置は、トランス１と、トランス１の１次側に設
けられたハーフブリッジ回路２と、トランス１の２次側
に設けられた整流回路３と、整流回路３の後段に設けら
れた平滑回路４と、絶縁回路５を介して出力電圧Ｖｏを
監視しこれに基づいてハーフブリッジ回路２に含まれる
第１及び第２のメインスイッチ６、７のオン／オフを制
御する制御回路８とを備える。ハーフブリッジ回路２
は、第１及び第２のメインスイッチ６、７の他、入力電
源９の両端間に接続された第１の入力コンデンサ１０
と、入力電源９の両端間に直列に接続された第２及び第
３の入力コンデンサ１１、１２とを備え、第１及び第２
のメインスイッチ６、７の節点と第２及び第３の入力コ
ンデンサ１１、１２の節点との間に、トランス１の１次
巻線Ｎ１が接続されている。また、整流回路３は、第１
及び第２のダイオード１３、１４からなり、平滑回路４
は、平滑用インダクタ１５及び平滑用コンデンサ１６か
らなる。これら整流回路３と平滑回路４は、出力回路を
構成している。
グ電源装置は、トランス１と、トランス１の１次側に設
けられたハーフブリッジ回路２と、トランス１の２次側
に設けられた整流回路３と、整流回路３の後段に設けら
れた平滑回路４と、絶縁回路５を介して出力電圧Ｖｏを
監視しこれに基づいてハーフブリッジ回路２に含まれる
第１及び第２のメインスイッチ６、７のオン／オフを制
御する制御回路８とを備える。ハーフブリッジ回路２
は、第１及び第２のメインスイッチ６、７の他、入力電
源９の両端間に接続された第１の入力コンデンサ１０
と、入力電源９の両端間に直列に接続された第２及び第
３の入力コンデンサ１１、１２とを備え、第１及び第２
のメインスイッチ６、７の節点と第２及び第３の入力コ
ンデンサ１１、１２の節点との間に、トランス１の１次
巻線Ｎ１が接続されている。また、整流回路３は、第１
及び第２のダイオード１３、１４からなり、平滑回路４
は、平滑用インダクタ１５及び平滑用コンデンサ１６か
らなる。これら整流回路３と平滑回路４は、出力回路を
構成している。
【０００５】また、この種のスイッチング電源装置にお
いては、図４に示されるように、第２及び第３の入力コ
ンデンサ１１、１２の節点とトランス１の１次巻線Ｎ１
との間に、リーケージインダクタンス１７が存在してい
る。かかるリーケージインダクタンス１７は、寄生イン
ダクタンス成分である。
いては、図４に示されるように、第２及び第３の入力コ
ンデンサ１１、１２の節点とトランス１の１次巻線Ｎ１
との間に、リーケージインダクタンス１７が存在してい
る。かかるリーケージインダクタンス１７は、寄生イン
ダクタンス成分である。
【０００６】このような構成において、第１及び第２の
メインスイッチ６、７は、制御回路８による制御のもと
所定のデッドタイムをはさんで交互にオンし、これによ
って、入力電圧Ｖｉｎ及びトランス１の巻数比により決
まる出力電圧Ｖｏが負荷１８に与えられる。
メインスイッチ６、７は、制御回路８による制御のもと
所定のデッドタイムをはさんで交互にオンし、これによ
って、入力電圧Ｖｉｎ及びトランス１の巻数比により決
まる出力電圧Ｖｏが負荷１８に与えられる。
【０００７】図５は、従来のスイッチング電源装置の動
作を示すタイミング図である。尚、図５において、Ｖｄ
ｓ１とは第１のメインスイッチ６の両端間（ソース−ド
レイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ１とは第１のメインス
イッチ６に流れる電流を意味し、Ｖｄｓ２とは第２のメ
インスイッチ７の両端間（ソース−ドレイン間）の電圧
を意味し、Ｉｄ２とは第２のメインスイッチ７に流れる
電流を意味し、Ｖｇｓ１とは第１のメインスイッチ６の
ゲート電圧を意味し、Ｖｇｓ２とは第２のメインスイッ
チ７のゲート電圧を意味する。また、Ｔ１とはトランス
１の２次側電圧を意味し、Ｄ１とは第１のダイオード１
３に流れる電流を意味する。
作を示すタイミング図である。尚、図５において、Ｖｄ
ｓ１とは第１のメインスイッチ６の両端間（ソース−ド
レイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ１とは第１のメインス
イッチ６に流れる電流を意味し、Ｖｄｓ２とは第２のメ
インスイッチ７の両端間（ソース−ドレイン間）の電圧
を意味し、Ｉｄ２とは第２のメインスイッチ７に流れる
電流を意味し、Ｖｇｓ１とは第１のメインスイッチ６の
ゲート電圧を意味し、Ｖｇｓ２とは第２のメインスイッ
チ７のゲート電圧を意味する。また、Ｔ１とはトランス
１の２次側電圧を意味し、Ｄ１とは第１のダイオード１
３に流れる電流を意味する。
【０００８】図５に示されるように、従来のスイッチン
グ電源装置においては、第１のメインスイッチ６がター
ンオフすると（時刻ｔ０）、第１のメインスイッチ６の
両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２
Ｖｉｎまで急速に上昇するとともに、第１のメインスイ
ッチ６に流れる電流Ｉｄ１は急速に０Ａまで低下する。
その後、所定のデッドタイムを挟んで第２のメインスイ
ッチ７がターンオンすると（時刻ｔ１）、第２のメイン
スイッチ７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖに固定
されるとともに、第２のメインスイッチ７に流れる電流
Ｉｄ２はリーケージインダクタンス１７の存在により比
較的緩やかに上昇する。
グ電源装置においては、第１のメインスイッチ６がター
ンオフすると（時刻ｔ０）、第１のメインスイッチ６の
両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２
Ｖｉｎまで急速に上昇するとともに、第１のメインスイ
ッチ６に流れる電流Ｉｄ１は急速に０Ａまで低下する。
その後、所定のデッドタイムを挟んで第２のメインスイ
ッチ７がターンオンすると（時刻ｔ１）、第２のメイン
スイッチ７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖに固定
されるとともに、第２のメインスイッチ７に流れる電流
Ｉｄ２はリーケージインダクタンス１７の存在により比
較的緩やかに上昇する。
【０００９】また、図５には示されていないが、第２の
メインスイッチ７がターンオフする場合にも、第２のメ
インスイッチ７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖの
状態から約１／２Ｖｉｎまで急速に上昇するとともに、
第２のメインスイッチ７に流れる電流Ｉｄ２は急速に０
Ａまで低下する。その後、所定のデッドタイムを挟んで
第１のメインスイッチ６がターンオンすると、第１のメ
インスイッチ６の両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖに
固定されるとともに、第１のメインスイッチ６に流れる
電流Ｉｄ１はリーケージインダクタンス１７の存在によ
り比較的緩やかに上昇する。
メインスイッチ７がターンオフする場合にも、第２のメ
インスイッチ７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖの
状態から約１／２Ｖｉｎまで急速に上昇するとともに、
第２のメインスイッチ７に流れる電流Ｉｄ２は急速に０
Ａまで低下する。その後、所定のデッドタイムを挟んで
第１のメインスイッチ６がターンオンすると、第１のメ
インスイッチ６の両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖに
固定されるとともに、第１のメインスイッチ６に流れる
電流Ｉｄ１はリーケージインダクタンス１７の存在によ
り比較的緩やかに上昇する。
【００１０】このように、従来のスイッチング電源装置
においては、リーケージインダクタンス１７の存在によ
り、第１のメインスイッチ６や第２のメインスイッチ７
がターンオンする場合の電流Ｉｄ１や電流Ｉｄ２の上昇
が比較的緩やかとなり、これにより、第１のメインスイ
ッチ６や第２のメインスイッチ７のターンオン時におけ
るスイッチング損失が低減されている。
においては、リーケージインダクタンス１７の存在によ
り、第１のメインスイッチ６や第２のメインスイッチ７
がターンオンする場合の電流Ｉｄ１や電流Ｉｄ２の上昇
が比較的緩やかとなり、これにより、第１のメインスイ
ッチ６や第２のメインスイッチ７のターンオン時におけ
るスイッチング損失が低減されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示されるように、従来のスイッチング電源装置において
は、第１のメインスイッチ６のターンオフ時において、
電圧Ｖｄｓ１の上昇と電流Ｉｄ１の低下がほぼ同時に発
生するため、電圧Ｖｄｓ１と電流Ｉｄ１の重なり部分に
おいて大きなスイッチング損失が発生してしまう。かか
る問題は、第２のメインスイッチ７のターンオフ時にお
いても同様であり、電圧Ｖｄｓ２と電流Ｉｄ２の重なり
部分において大きなスイッチング損失が発生する。
示されるように、従来のスイッチング電源装置において
は、第１のメインスイッチ６のターンオフ時において、
電圧Ｖｄｓ１の上昇と電流Ｉｄ１の低下がほぼ同時に発
生するため、電圧Ｖｄｓ１と電流Ｉｄ１の重なり部分に
おいて大きなスイッチング損失が発生してしまう。かか
る問題は、第２のメインスイッチ７のターンオフ時にお
いても同様であり、電圧Ｖｄｓ２と電流Ｉｄ２の重なり
部分において大きなスイッチング損失が発生する。
【００１２】したがって、本発明の目的は、ターンオフ
時におけるスイッチング損失が低減されたスイッチング
電源装置を提供することである。
時におけるスイッチング損失が低減されたスイッチング
電源装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
トランスと、前記トランスの１次側に設けられたハーフ
ブリッジ回路と、前記トランスの２次側に設けられた出
力回路と、前記ハーフブリッジ回路の動作を制御する制
御回路とを備えるスイッチング電源装置であって、前記
ハーフブリッジ回路が、入力電源間に直列に接続された
第１及び第２のメインスイッチと、共振回路と、前記第
１及び第２のメインスイッチの節点と前記共振回路との
間に設けられた補助スイッチとを備えることを特徴とす
るスイッチング電源装置によって達成される。
トランスと、前記トランスの１次側に設けられたハーフ
ブリッジ回路と、前記トランスの２次側に設けられた出
力回路と、前記ハーフブリッジ回路の動作を制御する制
御回路とを備えるスイッチング電源装置であって、前記
ハーフブリッジ回路が、入力電源間に直列に接続された
第１及び第２のメインスイッチと、共振回路と、前記第
１及び第２のメインスイッチの節点と前記共振回路との
間に設けられた補助スイッチとを備えることを特徴とす
るスイッチング電源装置によって達成される。
【００１４】本発明によれば、補助スイッチを制御する
ことによって共振回路に共振電流を流すことができるの
で、かかる共振電流を用いて、ターンオフ直前における
第１及び第２のメインスイッチに流れる電流を低減する
ことができる。これにより、第１及び第２のメインスイ
ッチのターンオフ時におけるスイッチング損失を大幅に
低減させることが可能となる。
ことによって共振回路に共振電流を流すことができるの
で、かかる共振電流を用いて、ターンオフ直前における
第１及び第２のメインスイッチに流れる電流を低減する
ことができる。これにより、第１及び第２のメインスイ
ッチのターンオフ時におけるスイッチング損失を大幅に
低減させることが可能となる。
【００１５】本発明の好ましい実施態様においては、前
記共振回路が、インダクタ及びコンデンサを含む直列回
路からなる。
記共振回路が、インダクタ及びコンデンサを含む直列回
路からなる。
【００１６】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記制御回路は、前記第１のメインスイッチのター
ンオフ時を含む一定期間において前記補助スイッチをオ
ンさせるとともに、前記第２のメインスイッチのターン
オフ時を含む一定期間において前記補助スイッチをオン
させる。
は、前記制御回路は、前記第１のメインスイッチのター
ンオフ時を含む一定期間において前記補助スイッチをオ
ンさせるとともに、前記第２のメインスイッチのターン
オフ時を含む一定期間において前記補助スイッチをオン
させる。
【００１７】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記制御回路は、前記補助スイッチをターンオンさ
せた後、前記第１のメインスイッチに流れる電流が低下
したタイミングで前記第１のメインスイッチをターンオ
フさせるとともに、前記補助スイッチをターンオンさせ
た後、前記第２のメインスイッチに流れる電流が低下し
たタイミングで前記第２のメインスイッチをターンオフ
させる。
は、前記制御回路は、前記補助スイッチをターンオンさ
せた後、前記第１のメインスイッチに流れる電流が低下
したタイミングで前記第１のメインスイッチをターンオ
フさせるとともに、前記補助スイッチをターンオンさせ
た後、前記第２のメインスイッチに流れる電流が低下し
たタイミングで前記第２のメインスイッチをターンオフ
させる。
【００１８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記制御回路は、前記第１のメインスイッチをター
ンオフさせた後前記第２のメインスイッチをターンオン
させる前に前記補助スイッチをターンオフさせるととも
に、前記第２のメインスイッチをターンオフした後前記
第１のメインスイッチをターンオンする前に前記補助ス
イッチをターンオフさせる。
は、前記制御回路は、前記第１のメインスイッチをター
ンオフさせた後前記第２のメインスイッチをターンオン
させる前に前記補助スイッチをターンオフさせるととも
に、前記第２のメインスイッチをターンオフした後前記
第１のメインスイッチをターンオンする前に前記補助ス
イッチをターンオフさせる。
【００１９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記制御回路は、前記共振回路に流れる共振電流が
実質的にゼロとなるタイミングにおいて前記補助スイッ
チをターンオフさせる。
は、前記制御回路は、前記共振回路に流れる共振電流が
実質的にゼロとなるタイミングにおいて前記補助スイッ
チをターンオフさせる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。
本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。
【００２１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかか
るスイッチング電源装置２０を示す回路図である。
るスイッチング電源装置２０を示す回路図である。
【００２２】図１に示されるように、本実施態様にかか
るスイッチング電源装置２０は、トランス２１と、トラ
ンス２１の１次側に設けられたハーフブリッジ回路２２
と、トランス２１の２次側に設けられた整流回路２３
と、整流回路２３の後段に設けられた平滑回路２４と、
絶縁回路２５を介して出力電圧Ｖｏを監視しこれに基づ
いてハーフブリッジ回路２２に含まれる第１及び第２の
メインスイッチ２６、２７並びに補助スイッチ２８のオ
ン／オフを制御する制御回路２９とを備える。
るスイッチング電源装置２０は、トランス２１と、トラ
ンス２１の１次側に設けられたハーフブリッジ回路２２
と、トランス２１の２次側に設けられた整流回路２３
と、整流回路２３の後段に設けられた平滑回路２４と、
絶縁回路２５を介して出力電圧Ｖｏを監視しこれに基づ
いてハーフブリッジ回路２２に含まれる第１及び第２の
メインスイッチ２６、２７並びに補助スイッチ２８のオ
ン／オフを制御する制御回路２９とを備える。
【００２３】ハーフブリッジ回路２２は、第１及び第２
のメインスイッチ２６、２７、補助スイッチ２８の他、
入力電源３０の両端間に接続された第１の入力コンデン
サ３１と、入力電源３０の両端間に直列に接続された第
２及び第３の入力コンデンサ３２、３３とを備え、第１
及び第２のメインスイッチ２６、２７の節点と第２及び
第３の入力コンデンサ３２、３３の節点との間に、トラ
ンス２１の１次巻線Ｎ１が接続されている。さらに、ハ
ーフブリッジ回路２２は、一端が入力電源３０の低位側
電極に接続されたインダクタ３４及びコンデンサ３５か
らなる共振回路を有しており、かかる共振回路の他端
は、補助スイッチ２８を介して第１及び第２のメインス
イッチ２６、２７の節点に接続されている。
のメインスイッチ２６、２７、補助スイッチ２８の他、
入力電源３０の両端間に接続された第１の入力コンデン
サ３１と、入力電源３０の両端間に直列に接続された第
２及び第３の入力コンデンサ３２、３３とを備え、第１
及び第２のメインスイッチ２６、２７の節点と第２及び
第３の入力コンデンサ３２、３３の節点との間に、トラ
ンス２１の１次巻線Ｎ１が接続されている。さらに、ハ
ーフブリッジ回路２２は、一端が入力電源３０の低位側
電極に接続されたインダクタ３４及びコンデンサ３５か
らなる共振回路を有しており、かかる共振回路の他端
は、補助スイッチ２８を介して第１及び第２のメインス
イッチ２６、２７の節点に接続されている。
【００２４】また、整流回路２３は、第１及び第２のダ
イオード３６、３７からなり、平滑回路２４は、平滑用
インダクタ３８及び平滑用コンデンサ３９からなる。こ
れら整流回路２３と平滑回路２４は、出力回路を構成し
ている。
イオード３６、３７からなり、平滑回路２４は、平滑用
インダクタ３８及び平滑用コンデンサ３９からなる。こ
れら整流回路２３と平滑回路２４は、出力回路を構成し
ている。
【００２５】また、本実施態様にかかるスイッチング電
源装置２０においても、図１に示されるように、第２及
び第３の入力コンデンサ３２、３３の節点とトランス２
１の１次巻線Ｎ１との間に、寄生インダクタンス成分で
あるリーケージインダクタンス４０が存在している。
源装置２０においても、図１に示されるように、第２及
び第３の入力コンデンサ３２、３３の節点とトランス２
１の１次巻線Ｎ１との間に、寄生インダクタンス成分で
あるリーケージインダクタンス４０が存在している。
【００２６】このような構成において、第１及び第２の
メインスイッチ２６、２７は、制御回路２９による制御
のもと所定のデッドタイムをはさんで交互にオンし、こ
れによって、入力電圧Ｖｉｎ及びトランス１の巻数比に
より決まる出力電圧Ｖｏが負荷４１に与えられる。
メインスイッチ２６、２７は、制御回路２９による制御
のもと所定のデッドタイムをはさんで交互にオンし、こ
れによって、入力電圧Ｖｉｎ及びトランス１の巻数比に
より決まる出力電圧Ｖｏが負荷４１に与えられる。
【００２７】次に、本実施態様にかかるスイッチング電
源装置２０の動作について説明する。
源装置２０の動作について説明する。
【００２８】図２は、本実施態様にかかるスイッチング
電源装置２０において、オン状態となるメインスイッチ
が第１のメインスイッチ２６から第２のメインスイッチ
２７に切り替わる際の動作を示すタイミング図である。
尚、図２において（以下に説明する図３においても同
様）、Ｖｄｓ１とは第１のメインスイッチ２６の両端間
（ソース−ドレイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ１とは第
１のメインスイッチ２６に流れる電流を意味し、Ｖｄｓ
２とは第２のメインスイッチ２７の両端間（ソース−ド
レイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ２とは第２のメインス
イッチ２７に流れる電流を意味し、Ｖｇｓ１とは第１の
メインスイッチ２６のゲート電圧を意味し、Ｖｇｓ２と
は第２のメインスイッチ２７のゲート電圧を意味し、Ｖ
ｇｓ３とは補助スイッチ２８のゲート電圧を意味する。
また、Ｔ１とはトランス２１の２次側電圧を意味する。
電源装置２０において、オン状態となるメインスイッチ
が第１のメインスイッチ２６から第２のメインスイッチ
２７に切り替わる際の動作を示すタイミング図である。
尚、図２において（以下に説明する図３においても同
様）、Ｖｄｓ１とは第１のメインスイッチ２６の両端間
（ソース−ドレイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ１とは第
１のメインスイッチ２６に流れる電流を意味し、Ｖｄｓ
２とは第２のメインスイッチ２７の両端間（ソース−ド
レイン間）の電圧を意味し、Ｉｄ２とは第２のメインス
イッチ２７に流れる電流を意味し、Ｖｇｓ１とは第１の
メインスイッチ２６のゲート電圧を意味し、Ｖｇｓ２と
は第２のメインスイッチ２７のゲート電圧を意味し、Ｖ
ｇｓ３とは補助スイッチ２８のゲート電圧を意味する。
また、Ｔ１とはトランス２１の２次側電圧を意味する。
【００２９】図２に示されるように、本実施態様にかか
るスイッチング電源装置２０においては、オン状態とな
るメインスイッチが第１のメインスイッチ２６から第２
のメインスイッチ２７に切り替わる際、第１のメインス
イッチ２６がターンオフする前に、まず、補助スイッチ
２８がターンオンする（時刻ｔ１０）。これにより、イ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路に
は、第１のメインスイッチ２６及び補助スイッチ２８を
介して共振電流が流れる。かかる共振電流により、第１
のメインスイッチ２６に流れる電流Ｉｄ１は、一旦増大
するもののその後減少に転じ、その電流量は０Ａに近づ
く。
るスイッチング電源装置２０においては、オン状態とな
るメインスイッチが第１のメインスイッチ２６から第２
のメインスイッチ２７に切り替わる際、第１のメインス
イッチ２６がターンオフする前に、まず、補助スイッチ
２８がターンオンする（時刻ｔ１０）。これにより、イ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路に
は、第１のメインスイッチ２６及び補助スイッチ２８を
介して共振電流が流れる。かかる共振電流により、第１
のメインスイッチ２６に流れる電流Ｉｄ１は、一旦増大
するもののその後減少に転じ、その電流量は０Ａに近づ
く。
【００３０】そして、第１のメインスイッチ２６に流れ
る電流Ｉｄ１が十分に減少したタイミングにおいて第１
のメインスイッチ２６がターンオフする（時刻ｔ１
１）。これにより、第１のメインスイッチ２６の両端間
の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２Ｖｉｎ
まで急速に上昇するが、第１のメインスイッチ２６がタ
ーンオフするタイミングにおいては、第１のメインスイ
ッチ２６に流れる電流Ｉｄ１は既に十分減少しているこ
とから、そのスイッチング損失は従来のスイッチング電
源装置と比べて大幅に低減されている。
る電流Ｉｄ１が十分に減少したタイミングにおいて第１
のメインスイッチ２６がターンオフする（時刻ｔ１
１）。これにより、第１のメインスイッチ２６の両端間
の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２Ｖｉｎ
まで急速に上昇するが、第１のメインスイッチ２６がタ
ーンオフするタイミングにおいては、第１のメインスイ
ッチ２６に流れる電流Ｉｄ１は既に十分減少しているこ
とから、そのスイッチング損失は従来のスイッチング電
源装置と比べて大幅に低減されている。
【００３１】次に、インダクタ３４及びコンデンサ３５
からなる共振回路に流れる共振電流がほぼ０Ａとなるタ
イミングにおいて補助スイッチ２８がターンオフする
（時刻ｔ１２）。これにより、補助スイッチ２８のター
ンオフに伴うスイッチング損失はほとんど発生しない。
からなる共振回路に流れる共振電流がほぼ０Ａとなるタ
イミングにおいて補助スイッチ２８がターンオフする
（時刻ｔ１２）。これにより、補助スイッチ２８のター
ンオフに伴うスイッチング損失はほとんど発生しない。
【００３２】そして、時刻ｔ１１から所定のデッドタイ
ムが経過した後、第２のメインスイッチ２７がターンオ
ンする（時刻ｔ１３）。これにより、第２のメインスイ
ッチ２７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖに固定さ
れるとともに、第２のメインスイッチ２７に流れる電流
Ｉｄ２はリーケージインダクタンス４０の存在により比
較的緩やかに上昇する。
ムが経過した後、第２のメインスイッチ２７がターンオ
ンする（時刻ｔ１３）。これにより、第２のメインスイ
ッチ２７の両端間の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖに固定さ
れるとともに、第２のメインスイッチ２７に流れる電流
Ｉｄ２はリーケージインダクタンス４０の存在により比
較的緩やかに上昇する。
【００３３】以上により、第１のメインスイッチ２６の
ターンオフ（時刻ｔ１１）に伴うスイッチング損失が大
幅に低減されていることが分かる。
ターンオフ（時刻ｔ１１）に伴うスイッチング損失が大
幅に低減されていることが分かる。
【００３４】図３は、本実施態様にかかるスイッチング
電源装置２０において、オン状態となるメインスイッチ
が第２のメインスイッチ２７から第１のメインスイッチ
２６に切り替わる際の動作を示すタイミング図である。
電源装置２０において、オン状態となるメインスイッチ
が第２のメインスイッチ２７から第１のメインスイッチ
２６に切り替わる際の動作を示すタイミング図である。
【００３５】図３に示されるように、本実施態様にかか
るスイッチング電源装置２０においては、オン状態とな
るメインスイッチが第２のメインスイッチ２７から第１
のメインスイッチ２６に切り替わる際、第２のメインス
イッチ２７がターンオフする前に、まず、補助スイッチ
２８がターンオンする（時刻ｔ２０）。これにより、イ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路に
は、第２のメインスイッチ２７及び補助スイッチ２８を
介して共振電流が流れる。かかる共振電流により、第２
のメインスイッチ２７に流れる電流Ｉｄ２は減少し、そ
の電流量は０Ａに近づく。
るスイッチング電源装置２０においては、オン状態とな
るメインスイッチが第２のメインスイッチ２７から第１
のメインスイッチ２６に切り替わる際、第２のメインス
イッチ２７がターンオフする前に、まず、補助スイッチ
２８がターンオンする（時刻ｔ２０）。これにより、イ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路に
は、第２のメインスイッチ２７及び補助スイッチ２８を
介して共振電流が流れる。かかる共振電流により、第２
のメインスイッチ２７に流れる電流Ｉｄ２は減少し、そ
の電流量は０Ａに近づく。
【００３６】そして、第２のメインスイッチ２７に流れ
る電流Ｉｄ２が十分に減少したタイミングにおいて第２
のメインスイッチ２７がターンオフする（時刻ｔ２
１）。これにより、第２のメインスイッチ２７の両端間
の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２Ｖｉｎ
まで急速に上昇するが、第２のメインスイッチ２７がタ
ーンオフするタイミングにおいては、第２のメインスイ
ッチ２７に流れる電流Ｉｄ２は既に十分減少しているこ
とから、そのスイッチング損失は従来のスイッチング電
源装置と比べて大幅に低減されている。
る電流Ｉｄ２が十分に減少したタイミングにおいて第２
のメインスイッチ２７がターンオフする（時刻ｔ２
１）。これにより、第２のメインスイッチ２７の両端間
の電圧Ｖｄｓ２は、ほぼ０Ｖの状態から約１／２Ｖｉｎ
まで急速に上昇するが、第２のメインスイッチ２７がタ
ーンオフするタイミングにおいては、第２のメインスイ
ッチ２７に流れる電流Ｉｄ２は既に十分減少しているこ
とから、そのスイッチング損失は従来のスイッチング電
源装置と比べて大幅に低減されている。
【００３７】次に、インダクタ３４及びコンデンサ３５
からなる共振回路に流れる共振電流がほぼ０Ａとなるタ
イミングにおいて補助スイッチ２８がターンオフする
（時刻ｔ２２）。これにより、補助スイッチ２８のター
ンオフに伴うスイッチング損失はほとんど発生しない。
からなる共振回路に流れる共振電流がほぼ０Ａとなるタ
イミングにおいて補助スイッチ２８がターンオフする
（時刻ｔ２２）。これにより、補助スイッチ２８のター
ンオフに伴うスイッチング損失はほとんど発生しない。
【００３８】そして、時刻ｔ２１から所定のデッドタイ
ムが経過した後、第１のメインスイッチ２６がターンオ
ンする（時刻ｔ２３）。これにより、第１のメインスイ
ッチ２６の両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖに固定さ
れるとともに、第１メインスイッチ２６に流れる電流Ｉ
ｄ１はリーケージインダクタンス４０の存在により比較
的緩やかに上昇する。
ムが経過した後、第１のメインスイッチ２６がターンオ
ンする（時刻ｔ２３）。これにより、第１のメインスイ
ッチ２６の両端間の電圧Ｖｄｓ１は、ほぼ０Ｖに固定さ
れるとともに、第１メインスイッチ２６に流れる電流Ｉ
ｄ１はリーケージインダクタンス４０の存在により比較
的緩やかに上昇する。
【００３９】以上により、第２のメインスイッチ２７の
ターンオフ（時刻ｔ２１）に伴うスイッチング損失が大
幅に低減されていることが分かる。
ターンオフ（時刻ｔ２１）に伴うスイッチング損失が大
幅に低減されていることが分かる。
【００４０】このように、本実施態様によるスイッチン
グ電源装置２０においては、補助スイッチ２８並びにイ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路の働
きにより、第１及び第２のメインスイッチ２６、２７の
ターンオフに伴うスイッチング損失が大幅に低減されて
いるので、効率の高い電力変換を行うことが可能とな
る。
グ電源装置２０においては、補助スイッチ２８並びにイ
ンダクタ３４及びコンデンサ３５からなる共振回路の働
きにより、第１及び第２のメインスイッチ２６、２７の
ターンオフに伴うスイッチング損失が大幅に低減されて
いるので、効率の高い電力変換を行うことが可能とな
る。
【００４１】尚、補助スイッチ２８をターンオンさせる
タイミング（時刻ｔ１０、時刻ｔ２０）や、補助スイッ
チ２８をターンオフさせるタイミング（時刻ｔ１２、時
刻ｔ２２）については、インダクタ３４及びコンデンサ
３５からなる共振回路の定数等に依存するが、共振電流
により、第１のメインスイッチ２６または第２のメイン
スイッチ２７がターンオフするタイミング（時刻ｔ１
１、時刻ｔ２１）において第１のメインスイッチ２６に
流れる電流Ｉｄ１または第２のメインスイッチ２７に流
れる電流Ｉｄ２ができる限り小さくなるタイミングにお
いて補助スイッチ２８をターンオンさせ、且つ、共振電
流がほぼ０Ａとなるタイミングにおいて補助スイッチ２
８をターンオフさせることが好ましい。
タイミング（時刻ｔ１０、時刻ｔ２０）や、補助スイッ
チ２８をターンオフさせるタイミング（時刻ｔ１２、時
刻ｔ２２）については、インダクタ３４及びコンデンサ
３５からなる共振回路の定数等に依存するが、共振電流
により、第１のメインスイッチ２６または第２のメイン
スイッチ２７がターンオフするタイミング（時刻ｔ１
１、時刻ｔ２１）において第１のメインスイッチ２６に
流れる電流Ｉｄ１または第２のメインスイッチ２７に流
れる電流Ｉｄ２ができる限り小さくなるタイミングにお
いて補助スイッチ２８をターンオンさせ、且つ、共振電
流がほぼ０Ａとなるタイミングにおいて補助スイッチ２
８をターンオフさせることが好ましい。
【００４２】本発明は、以上の実施態様に限定されるこ
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
【００４３】すなわち、本発明は、ハーフブリッジ型の
スイッチング電源装置である限り、上記実施態様におい
て示したスイッチング電源装置２０とは異なる回路構成
を有するスイッチング電源装置に適用することも可能で
ある。例えば、上記実施態様にかかるスイッチング電源
装置２０においては、整流回路２３として第１及び第２
のダイオード３６、３７からなる整流回路を用いている
が、トランジスタを用いた同期整流型の整流回路を用い
ても構わない。
スイッチング電源装置である限り、上記実施態様におい
て示したスイッチング電源装置２０とは異なる回路構成
を有するスイッチング電源装置に適用することも可能で
ある。例えば、上記実施態様にかかるスイッチング電源
装置２０においては、整流回路２３として第１及び第２
のダイオード３６、３７からなる整流回路を用いている
が、トランジスタを用いた同期整流型の整流回路を用い
ても構わない。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ターンオフ時におけるスイッチング損失が低減され、こ
れにより効率の高い電力変換を行うことが可能なスイッ
チング電源装置が提供される。
ターンオフ時におけるスイッチング損失が低減され、こ
れにより効率の高い電力変換を行うことが可能なスイッ
チング電源装置が提供される。
【図１】本発明の好ましい実施態様にかかるスイッチン
グ電源装置２０を示す回路図である。
グ電源装置２０を示す回路図である。
【図２】スイッチング電源装置２０において、オン状態
となるメインスイッチが第１のメインスイッチ２６から
第２のメインスイッチ２７に切り替わる際の動作を示す
タイミング図である。
となるメインスイッチが第１のメインスイッチ２６から
第２のメインスイッチ２７に切り替わる際の動作を示す
タイミング図である。
【図３】スイッチング電源装置２０において、オン状態
となるメインスイッチが第２のメインスイッチ２７から
第１のメインスイッチ２６に切り替わる際の動作を示す
タイミング図である。
となるメインスイッチが第２のメインスイッチ２７から
第１のメインスイッチ２６に切り替わる際の動作を示す
タイミング図である。
【図４】従来のスイッチング電源装置を示す回路図であ
る。
る。
【図５】従来のスイッチング電源装置の動作を示すタイ
ミング図である。
ミング図である。
１ トランス ２ ハーフブリッジ回路 ３ 整流回路 ４ 平滑回路 ５ 絶縁回路 ６ 第１のメインスイッチ ７ 第２のメインスイッチ ８ 制御回路 ９ 入力電源 １０ 第１の入力コンデンサ １１ 第２の入力コンデンサ １２ 第３の入力コンデンサ １３ 第１のダイオード １４ 第２のダイオード １５ 平滑用インダクタ １６ 平滑用コンデンサ １７ リーケージインダクタンス １８ 負荷 ２０ スイッチング電源装置 ２１ トランス ２２ ハーフブリッジ回路 ２３ 整流回路 ２４ 平滑回路 ２５ 絶縁回路 ２６ 第１のメインスイッチ ２７ 第２のメインスイッチ ２８ 補助スイッチ ２９ 制御回路 ３０ 入力電源 ３１ 第１の入力コンデンサ ３２ 第２の入力コンデンサ ３３ 第３の入力コンデンサ ３４ インダクタ ３５ コンデンサ ３６ 第１のダイオード ３７ 第２のダイオード ３８ 平滑用インダクタ ３９ 平滑用コンデンサ ４０ リーケージインダクタンス ４１ 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AA14 AS01 BB26 BB61 DD01 EE03 EE08 EE59 FD01 FF17 FG02
Claims (6)
- 【請求項１】 トランスと、前記トランスの１次側に設
けられたハーフブリッジ回路と、前記トランスの２次側
に設けられた出力回路と、前記ハーフブリッジ回路の動
作を制御する制御回路とを備えるスイッチング電源装置
であって、前記ハーフブリッジ回路が、入力電源間に直
列に接続された第１及び第２のメインスイッチと、共振
回路と、前記第１及び第２のメインスイッチの節点と前
記共振回路との間に設けられた補助スイッチとを備える
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項２】 前記共振回路が、インダクタ及びコンデ
ンサを含む直列回路からな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装置。 - 【請求項３】 前記制御回路は、前記第１のメインスイ
ッチのターンオフ時を含む一定期間において前記補助ス
イッチをオンさせるとともに、前記第２のメインスイッ
チのターンオフ時を含む一定期間において前記補助スイ
ッチをオンさせることを特徴とする請求項１または２に
記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項４】 前記制御回路は、前記補助スイッチをタ
ーンオンさせた後、前記第１のメインスイッチに流れる
電流が低下したタイミングで前記第１のメインスイッチ
をターンオフさせるとともに、前記補助スイッチをター
ンオンさせた後、前記第２のメインスイッチに流れる電
流が低下したタイミングで前記第２のメインスイッチを
ターンオフさせることを特徴とする請求項３に記載のス
イッチング電源装置。 - 【請求項５】 前記制御回路は、前記第１のメインスイ
ッチをターンオフさせた後前記第２のメインスイッチを
ターンオンさせる前に前記補助スイッチをターンオフさ
せるとともに、前記第２のメインスイッチをターンオフ
した後前記第１のメインスイッチをターンオンする前に
前記補助スイッチをターンオフさせることを特徴とする
請求項３または４に記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項６】 前記制御回路は、前記共振回路に流れる
共振電流が実質的にゼロとなるタイミングにおいて前記
補助スイッチをターンオフさせることを特徴とする請求
項５に記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001143263A JP4419341B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001143263A JP4419341B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002345241A true JP2002345241A (ja) | 2002-11-29 |
| JP4419341B2 JP4419341B2 (ja) | 2010-02-24 |
Family
ID=18989434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001143263A Expired - Fee Related JP4419341B2 (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4419341B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007097390A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Tdk Corp | スイッチング電源装置 |
| KR101053289B1 (ko) | 2009-12-31 | 2011-08-01 | 주식회사 효성 | 전류형 푸쉬-풀 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 |
| WO2016080044A1 (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社村田製作所 | ワイヤレス給電装置 |
-
2001
- 2001-05-14 JP JP2001143263A patent/JP4419341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007097390A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Tdk Corp | スイッチング電源装置 |
| KR101053289B1 (ko) | 2009-12-31 | 2011-08-01 | 주식회사 효성 | 전류형 푸쉬-풀 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 |
| WO2016080044A1 (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社村田製作所 | ワイヤレス給電装置 |
| JPWO2016080044A1 (ja) * | 2014-11-17 | 2017-04-27 | 株式会社村田製作所 | ワイヤレス給電装置 |
| US9859798B2 (en) | 2014-11-17 | 2018-01-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wireless power-feeding apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4419341B2 (ja) | 2010-02-24 |
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|
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