JP2003092881A - 電源装置の制御回路用電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブーストハーフブリッジ方式（ＢＨＢ方式）電
源装置の制御回路で必要な電圧に近い低い電圧で、消費
電力を低減できる電源装置の制御回路用電源を提供す
る。 【解決手段】ブーストハーフブリッジ方式（ＢＨＢ方
式）スイッチング電源装置において、トランスの３次巻
線に接続された４個のダイオードからなる整流回路を設
け、チョークコイルとコンデンサで平滑し、制御回路用
の電源とすることで、制御回路が必要とする電圧に近く
低い電圧で電力を供給することができ、制御回路での消
費電力を低減した、高効率な電源装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、ブーストハーフブリッ
ジ方式（BHB方式）スイッチング電源の効率改善と、電
源装置の小型経済化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来広い入力電圧範囲でオンボード電源
に適したブーストハーフブリッジ方式（BHB方式）のス
イッチング電源が使用され、この方式は昇圧チョッパ回
路と非対称制御のハーフブリッジ回路を一体化した回路
で広い入力範囲で自己駆動型の同期整流MOSFETを駆動す
ることが可能であり、主スイッチ素子及び同期整流素子
とし低耐圧でオン抵抗の小さいMOSFETを使用した直流入
力の高効率電源である。この回路図の一例を図３に示
す。

【０００３】ＢＨＢ方式電源装置は本出願人が先に高効
率電源装置として提案しているスイッチング電源装置で
ある。（特開平１１−２６２２６３）従来方式のBHB方
式スイッチング電源において、制御回路用電源は一般に
トランスに３次巻線を設け、その３次巻線に１個のダイ
オードを介してコンデンサを接続し、前記コンデンサに
発生する電圧を用いている。

【０００４】図４は従来方式による制御回路用電源電圧
の特性を示す図である。Ｔ１はＱ２がオンしている期間
であり、Ｔ２はＱ１がオンしている期間である。またＴ
ｓはＱ１とＱ２のスイッチング周期である。そこで入力
電圧をＶｉｎトランスの１次巻線数をＮｐ、３次巻線数
をＮｔ、コンデンサＣ２の端子間電圧をＶｃ２コンデン
サＣ４の端子間電圧をＶｃ４とすると次式が成り立つ。

【数１】

【数２】

【数３】 数３より従来回路においては入力電圧が変化すると同じ
比率でＶｃ４も変化することがわかる。そのため、入力
電圧が変化する電源においては入力電圧が最も低い電圧
の時にＶｃ４が制御回路の最低動作電圧以上になるよう
に３次巻線Ｎｔを設定することが必要である。

【０００５】入力電圧の広い変化幅で制御回路の電源電
圧を、常に一定の電圧以上に維持するためには、制御回
路で必要とする電圧に対してかなり余裕を持った大きな
電圧をトランスの３次巻線に発生させる必要があった。

【０００６】そのため、制御回路での消費電力が大きく
なり、電源装置として電力効率も低下してしまうと言う
問題があった。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来
技術の問題点を鑑みてなされたもので、その目的は、ブ
ーストハーフブリッジ方式（ＢＨＢ方式）電源装置の制
御回路に、必要とする電圧よりは大きいができるだけ低
い電圧を供給することにより、消費電力を低減できる電
源装置の制御回路用電源を提供できる。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
めになされた請求項記載の発明は、ＢＨＢ方式のスイッ
チング電源の有効性を活かして、高効率な電源装置に適
用できることを特徴とする電源装置の制御回路用電源を
提供するものである。

【０００９】すなわちＢＨＢ方式のスイッチング電源は
広入力電圧範囲でオンボード電源に適した直流入力高効
率電源として提供されているが、その制御回路用電源
で、低電圧で安定した電圧を供給し、制御回路での消費
電力を低減し、電源装置として高効率で安定な出力を提
供するものである。

【００１０】ＢＨＢ方式のスイッチング電源は昇圧コン
バータとハーフブリッジコンバータを複合化したブース
トハーフブリッジ型スイッチング電源であって、トラン
スの１次巻線には交流電圧が印加され、トランスの２次
巻線および３次巻線にも巻数に応じた交流電圧が誘起さ
れ、３次巻線に誘起された電圧を４個のダイオードから
なる整流回路を設けて整流することで、交流波形の全波
を利用することが可能である。

【００１１】トランスの３次巻線に接続された４個のダ
イオードからなる整流回路を設け、チョークコイルとコ
ンデンサで平滑し、制御回路用の電源とすることで、制
御回路が必要とする電圧に近い低電圧で電力を供給する
ことができ、無駄な電圧を供給して電源装置としての効
率が低下することを回避できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明に
係る半導体スイッチング装置の実施形態を説明する。な
お、図面の説明において同一部材には同じ符号を付し、
重複する説明は省略する。

【００１３】図１は本発明の実施形態を示しており、図
１はその回路図である。この回路図は図３に示す従来の
ＢＨＢ方式の電源装置において、３次巻線の出力端子に
１個のダイオードが接続されているものを、４個のダイ
オードに置き換えたものである。

【００１４】４個のダイオードは３次巻線の２つの出力
端子にそれぞれ２個づつダイオードのアノード側とカソ
ード側を接続し、ダイオードの反対側の端子はそれぞれ
カソード側端子２個とアノード側端子２個を接続して出
力端子とし、ダイオード端子の一方にチョークコイルが
接続され、チョークコイルの他端ともう一方のダイオー
ド端子はコンデンサに接続され、コンデンサの両端の電
圧が制御回路の電源として供給される。

【００１５】上記のようにダイオードを組み合わせるこ
とで、１次側にある下側のスイッチ素子がオンの期間に
入力側の下側コンデンサの電圧がトランスの１次巻線に
印加され、１次巻線と３次巻線の巻線比で変換された電
圧が３次巻線に発生し、反対に１次側にある上側のスイ
ッチ素子がオンの期間に上側のコンデンサの電圧がトラ
ンスの１次巻線に印加され、３次巻線に交流電圧が発生
して正負のサイクルにおいてコンデンサに電力を供給す
ることが可能になる。

【００１６】図２は図１の本発明方式による制御回路用
電源電圧の特性を示す図である。本発明回路においては
Ｐ点の電圧Ｖｐは図３に示すように、３次巻線Ｎｔに発
生した電圧を整流した波形となりＶｃ５はＬ５とＣ５で
平均化されるため

【数４】 一方主回路の出力電圧は次式で表わされる。

【数５】 数４、数５より

【数６】 ここでＶｏｕｔは制御回路により定電圧化されているの
でＶｃ５も間接的に定電圧化されてその電圧は一定とな
る。そのためＶｃ５を制御回路の最低動作電圧近く設定
することが可能であり、この電圧は変化せず、制御回路
での電力損失を低減することが可能である。

【００１７】

【発明の効果】ＢＨＢ方式のスイッチング電源におい
て、トランスの３次巻線に接続された４個のダイオード
からなる整流回路を設け、チョークコイルとコンデンサ
で平滑し、制御回路用の電源とすることで、制御回路が
必要とする電圧以上で、できるだけその電圧に近く低い
電圧で電力を供給することができ、制御回路での消費電
力を低減した、高効率な電源装置を提供できる。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すＢＨＢ方式電源装置の
制御回路用電源の実施例である。

【図２】本発明の方式による制御回路用電源電圧の特性
を示す図である。

【図３】従来のＢＨＢ方式電源装置の制御回路用電源を
示す図である。

【図４】従来方式による制御回路用電源電圧の特性を示
す図である。

【符号の説明】

１、入力 ２、負荷 Ｃ１〜Ｃ５、コンデンサ Ｄ１〜Ｄ４、ダイオード Ｑ１〜Ｑ４、スイッチ素子 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、インダクタンス Ｔ、トランス Ｎｐ、トランス１次巻線 Ｎｓ、トランス２次巻線 Ｎｔ、トランス３次巻線 Ｖｐ、ダイオードＤ１〜Ｄ４によるブリッジ回路の出力
電圧 Ｖａ、Ｑ２がオンした時のトランス2次巻線の電圧 Ｖｂ，Ｑ１がオンした時のトランス2次巻線の電圧 Ｔ１、Ｑ２がオンしている期間 Ｔ２，Ｑ１がオンしている期間 Ｔｓ、Ｑ１とＱ２のスイッチング周期 ６、制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇圧コンバータとハーフブリッジコンバー
   タを複合化したブーストハーフブリッジ型スイッチング
   電源において、トランスに３次巻線を設け、前記トラン
   スの３次巻線に４個のダイオードをブリッジ接続した整
   流回路を接続し、前記整流回路の出力電圧を平滑して制
   御回路の電源とすることを特徴とする電源装置の制御回
   路用電源。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電源装置において、トラ
   ンスの３次巻線に接続された４個のダイオードからなる
   整流回路の出力端子には、スイッチ素子がオンのとき入
   力側コンデンサの電圧がトランスの１次巻線と３次巻線
   の巻線比で変換された電圧を発生し、チョークコイルと
   コンデンサによって平滑されることを特徴とする電源装
   置の制御回路用電源。