Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2854081B2 - Switching regulator - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2854081B2 - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

Info

Publication number
JP2854081B2
JP2854081B2 JP7114590A JP7114590A JP2854081B2 JP 2854081 B2 JP2854081 B2 JP 2854081B2 JP 7114590 A JP7114590 A JP 7114590A JP 7114590 A JP7114590 A JP 7114590A JP 2854081 B2 JP2854081 B2 JP 2854081B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
switching element
rectifier
transformer
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7114590A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03273865A (en
Inventor
広人 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP7114590A priority Critical patent/JP2854081B2/en
Publication of JPH03273865A publication Critical patent/JPH03273865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2854081B2 publication Critical patent/JP2854081B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本実施例はスイッチングレギュレータに関し、特に全
波整流回路の交流入力電流の流れる時間を広げることに
より、交流入力の力率を改善するスイッチングレギュレ
ータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present embodiment relates to a switching regulator, and more particularly to a switching regulator that improves a power factor of an AC input by extending a time during which an AC input current of a full-wave rectifier circuit flows. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のスイッチングレギュレータの直流電流
に用いられる、ダイオードブリッジを用いた全波整流回
路において、一般的な回路として平滑コンデンサインプ
ット形のものがあるが、整流した直流電圧のリプル値を
小さくするために平滑用コンデンサの用をかなり大きく
する必要がある。そのために整流電流のピーク値が大き
くなり、力率が低下するとともに充電電流により平滑用
コンデンサが内部損失で発熱し、寿命の低下を招く。ま
た、入力電力が大きく高調波発生等の悪影響も無視でき
ないために、システムの安定性が低下し、高容量のノイ
ズフィルタ回路,入力保護用のフューズやブレーカ等が
必要になる。
Conventionally, in a full-wave rectifier circuit using a diode bridge, which is used for a DC current of this type of switching regulator, there is a smoothing capacitor input type as a general circuit, but the ripple value of the rectified DC voltage is reduced. Therefore, it is necessary to considerably increase the use of the smoothing capacitor. For this reason, the peak value of the rectified current increases, the power factor decreases, and the charging current generates heat due to the internal loss of the smoothing capacitor, resulting in a shortened life. In addition, since the input power is large and adverse effects such as generation of harmonics cannot be ignored, the stability of the system is reduced, and a high-capacity noise filter circuit and a fuse or breaker for input protection are required.

この種の難点を改善する整流平滑回路が、特開昭63-1
07457号公報に提案されている。この整流平滑回路で
は、交流入力を全波整流するダイオードブリッジの出力
端に、平滑用コンデンサがインピーダンス素子を介して
接続されかつインピーダンス素子に並列にダイオードが
接続されているため、平滑用コンデンサの充電時は充電
電流がインピーダンス素子を通して平滑用コンデンサに
流れるのでそのピーク値を押えられ、放電時はインピー
ダンスに並列に接続さえたダイオードによりインピーダ
ンス素子をバイパスするのでインピーダンス素子による
電力損失が防止される。
A rectifying / smoothing circuit that solves this kind of difficulties is disclosed in
It is proposed in JP 07457. In this rectifying / smoothing circuit, the smoothing capacitor is connected via an impedance element to the output terminal of the diode bridge for full-wave rectifying the AC input, and a diode is connected in parallel with the impedance element. At the time, the charging current flows to the smoothing capacitor through the impedance element, so that the peak value is suppressed. At the time of discharging, the impedance element is bypassed by the diode connected in parallel with the impedance, so that the power loss due to the impedance element is prevented.

第3図にもう1つの従来例を示す。これは、一石フォ
ワード型2出力スイッチングレギュレータの一般的な電
気回路である。交流電源1からの交流電力はノイズフィ
ルタNFを通して、ダイオードブリッジ2で全波整流され
大容量の平滑用コンデンサC1で平滑される。平滑用コン
デンサC1に充電された直流電力は、変圧器T4の1次巻線
Npとスイッチング素子4との直列回路に供給され、高周
波(通常20〜200KHz)で駆動されるスイッチング素子4
によりオン/オフされる。これにより、変圧器T4の2次
巻線Ns1,Ns2に交流電圧が発生し、これらがダイオード
5,9によって整流され、スイッチング素子4がオンの時
のみチョーク6,10と大容量のコンデンサ8,12からなるチ
ョークインプット型平滑回路に加わる。これにより、コ
ンデンサ8,12に、直流電圧Vout1,Vout2が現われる。
FIG. 3 shows another conventional example. This is a general electric circuit of a one-stone forward type two-output switching regulator. The AC power from the AC power supply 1 passes through the noise filter NF, is full-wave rectified by the diode bridge 2, and is smoothed by the large-capacity smoothing capacitor C1. The DC power charged in the smoothing capacitor C1 is the primary winding of the transformer T4.
The switching element 4 supplied to a series circuit of Np and the switching element 4 and driven at a high frequency (normally 20 to 200 KHz)
Is turned on / off. As a result, an AC voltage is generated in the secondary windings Ns1 and Ns2 of the transformer T4, and these are diodes.
It is rectified by the switching elements 5 and 9 and is applied to the choke input type smoothing circuit composed of the chokes 6 and 10 and the large-capacity capacitors 8 and 12 only when the switching element 4 is on. As a result, the DC voltages Vout1 and Vout2 appear on the capacitors 8 and 12.

ダイオード7,11は、スイッチング素子4がオフの時
に、スイッチング素子4がオンの時チョーク6,10に蓄え
られていたエネルギーを出力し続けるための転流用ダイ
オードである。
The diodes 7 and 11 are commutation diodes for continuously outputting the energy stored in the chokes 6 and 10 when the switching element 4 is on when the switching element 4 is off.

スイッチング素子4をオン/オフ制御するパルス幅制
御回路13は、直流出力電圧Vout2を基準電圧と比較し、
その差信号を所定の周波数でパルス幅変調し、駆動信号
をドライブトランスT3を介してスイッチング素子4のベ
ース/エミッタ間に印加してスイッチング素子4を駆動
するが、この時のパルス幅を、差信号に対応して、出力
電圧Vout2が基準電圧より高ければ狭く、低ければ広く
する。この動作により直流出力電圧は常に一定となるよ
うに安定化される。
The pulse width control circuit 13 for controlling the on / off of the switching element 4 compares the DC output voltage Vout2 with a reference voltage,
The difference signal is pulse-width-modulated at a predetermined frequency, and a drive signal is applied between the base and the emitter of the switching element 4 via the drive transformer T3 to drive the switching element 4. In response to the signal, the output voltage Vout2 is narrower if higher than the reference voltage, and wide if lower. This operation stabilizes the DC output voltage so that it is always constant.

変圧器T4の1次側に配置されたリセット巻線Nrは、ス
イッチング素子4がオフの時に変圧器T4の1次巻線Npに
発生するフライバックエネルギーを、ダイオード3とリ
セット巻線Nrおよび平滑用コンデンサC1からなる直列回
路で、平滑用コンデンサC1にもどそうとするものであ
る。
The reset winding Nr disposed on the primary side of the transformer T4 supplies flyback energy generated in the primary winding Np of the transformer T4 when the switching element 4 is turned off to the diode 3, the reset winding Nr, and the smoothing energy. This is a series circuit composed of the capacitor C1 and is intended to return to the smoothing capacitor C1.

動作の安定をはかるため平滑用コンデンサC1は大容量
(100V入力,150W出力時、1000μF程度)のものを使用
しており、ダイオードブリッジ2の直流出力は、第4b図
のように充分平滑される。しかしながら交流入力電流
は、第4a図に示す交流入力電圧波形の波高値が平滑用コ
ンデンサC1の両端電圧より低い時には流れない。従っ
て、ダイオードブリッジ2の直流出力端の電流は第4c図
に示す波形となり、交流入力電流は第4d図のような波形
となる。
In order to stabilize the operation, the smoothing capacitor C1 has a large capacity (about 1000 μF at 100V input and 150W output), and the DC output of the diode bridge 2 is sufficiently smoothed as shown in FIG. 4b. . However, the AC input current does not flow when the peak value of the AC input voltage waveform shown in FIG. 4a is lower than the voltage across the smoothing capacitor C1. Therefore, the current at the DC output terminal of the diode bridge 2 has a waveform shown in FIG. 4c, and the AC input current has a waveform as shown in FIG. 4d.

100V入力,150W出力,平滑用コンデンサC1=1000μ
F、のスイッチングレギュレータの場合に、変換効率77
%,入力電流のピーク値12A,実効値3.6A,力率0.56、と
なる。従来例におけるスイッチングレギュレータの力率
は、一般的には0.5〜0.6と言われており、この力率を高
くできればダイオードブリッジ2やノイズフィルタNFの
電流定格を下げることが可能となり、電源装置の小型化
等のメリットが大きい。
100V input, 150W output, smoothing capacitor C1 = 1000μ
In the case of switching regulator F, conversion efficiency 77
%, The peak value of the input current is 12A, the effective value is 3.6A, and the power factor is 0.56. The power factor of the switching regulator in the conventional example is generally said to be 0.5 to 0.6. If this power factor can be increased, the current rating of the diode bridge 2 and the noise filter NF can be reduced. Greater merits such as conversion.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前記特開昭63-107457号公報の整流平滑回路
によれば、インピーダンス素子として抵抗を使用した場
合、交流入力電圧の波高値が高いので充電電流を押える
には数Ω〜数10Ωの抵抗を必要とし、これによる平滑用
コンデンサC1の充電損失が極めて大きい。インピーダン
ス素子にコイルを使用した場合には、充電電流を押える
には数mH〜数Hのインダクタンスを必要とするのでこの
インダクタンスをもたらすコイルがきわめて大きくな
り、電源装置の大型化,高価格化を招く。また、バイパ
ス用のダイオードも高耐圧で高定格電流のものが必要と
なり、この損失,コストも無視できない。更には、交流
入力電流は交流入力電圧波形の波高値が平滑用コンデン
サの両端電圧より高い時しか流れないため、力率の改善
に今少しの難点がある。
However, according to the rectifying and smoothing circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-107457, when a resistor is used as an impedance element, a peak value of an AC input voltage is high, and a resistance of several Ω to several tens Ω is required to suppress a charging current. And the charging loss of the smoothing capacitor C1 due to this is extremely large. When a coil is used as the impedance element, an inductance of several mH to several H is required to suppress the charging current. Therefore, the coil providing this inductance becomes extremely large, resulting in an increase in the size and cost of the power supply device. . Also, the bypass diode must have a high withstand voltage and a high rated current, and this loss and cost cannot be ignored. Furthermore, since the AC input current flows only when the peak value of the AC input voltage waveform is higher than the voltage across the smoothing capacitor, there is a slight difficulty in improving the power factor.

第3図に示す従来例では、先に説明した問題がある。
すなわち、整流電流のピーク値が大きくなり、力率が低
下するとともに充電電流により平滑用コンデンサが内部
損失で発熱し、寿命の低下を招く。また、入力電力が大
きく高調波発生等の悪影響も無視できないために、シス
テムの安定性が低下し、高容量のノイズフィルタ回路,
入力保護用のフューズやブレーカ等が必要になる。
The conventional example shown in FIG. 3 has the problem described above.
In other words, the peak value of the rectified current increases, the power factor decreases, and the charging current generates heat due to the internal loss of the smoothing capacitor, resulting in a shortened life. In addition, since the input power is large and adverse effects such as generation of harmonics cannot be ignored, the stability of the system is reduced and a high-capacity noise filter circuit,
A fuse or breaker for input protection is required.

本発明は、格別に電気回路を大型化,高コスト化する
ことなく、電力損失を低減しかつ力率を改善することを
目的とする。
An object of the present invention is to reduce power loss and improve power factor without increasing the size and cost of an electric circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のスイッチングレギュレータは、交流入力を整
流する第1整流手段(2);その整流出力端間に接続さ
れた小容量の第1コンデンサ(C1);この容量よりも大
きい容量の、第1整流手段(2)のマイナス側出力端に
一端が接続された第2コンデンサ(C2);第1整流手段
(2)のプラス側整流出力端にともに一端が接続された
第1一次巻線(Np1)およびリセット巻線(Nr)を有す
る第1変圧手段(T1);該第1変圧手段(T1)の第1二
次巻線(Ns1)に接続された第1整流平滑手段(5〜
8);第1整流手段(2)のマイナス側出力端と第1一
次巻線(Np1)の他端の間に介挿された第1スイッチン
グ素子(4′);第1スイッチング素子(4′)をオン
/オフする第1ドライブ手段(13′);第1整流手段
(2)のマイナス側整流出力端からリセット巻線(Nr)
の他端に順方向となるように第1整流手段(2)のマイ
ナス側整流出力端とリセット巻線(Nr)の他端の間に介
挿された第2整流手段(3);第1整流手段(2)のプ
ラス側整流出力端から第2コンデンサ(C2)の他端に順
方向となるように第1整流手段(2)のプラス側整流出
力端と第2コンデンサ(C2)の他端の間に介挿された第
3整流手段(14);第2コンデンサ(C2)の一端にその
一端が接続された第2スイッチング素子(4″);第2
スイッチング素子(4″)をオン/オフする第2ドライ
ブ手段(13″);第2スイッチング素子(4″)および
第2コンデンサ(C2)に直列に接続された第2一次巻線
(Np2)を有する第2変圧手段(T2);および第2変圧
手段(T2)の第2二次巻線(Ns2)に接続された第2整
流平滑手段(9,12); を備える。
The switching regulator according to the present invention comprises: a first rectifier (2) for rectifying an AC input; a first capacitor (C1) having a small capacity connected between its rectification output terminals; a first rectifier having a capacity larger than this capacity. A second capacitor (C2) having one end connected to a negative output terminal of the means (2); a first primary winding (Np1) having one end connected to both positive output terminals of the first rectifier (2); And first resetting means (T1) having a reset winding (Nr); first rectifying and smoothing means (5 to 5) connected to the first secondary winding (Ns1) of the first converting means (T1).
8); a first switching element (4 ') inserted between the negative output terminal of the first rectifying means (2) and the other end of the first primary winding (Np1); a first switching element (4') ), A first drive means (13 ') for turning on / off; a reset winding (Nr) from a minus side rectification output terminal of the first rectification means (2).
Second rectifying means (3) inserted between the minus side rectified output terminal of the first rectifying means (2) and the other end of the reset winding (Nr) so as to be in the forward direction at the other end of the first rectifying means (2); The other end of the first rectifier (2) and the other end of the second capacitor (C2) are connected in a forward direction from the positive rectifier output terminal of the rectifier (2) to the other end of the second capacitor (C2). Third rectifying means (14) interposed between the terminals; a second switching element (4 ") having one end connected to one end of a second capacitor (C2);
A second drive means (13 ") for turning on / off the switching element (4"); and a second primary winding (Np2) connected in series to the second switching element (4 ") and the second capacitor (C2). And a second rectifying / smoothing means (9, 12) connected to the second secondary winding (Ns2) of the second transforming means (T2).

なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例
の対応要素を示す。
Symbols in parentheses indicate corresponding elements in the embodiment shown in the drawings and described later.

〔作用〕[Action]

第1スイッチング素子(4′)がオンのとき、第1コ
ンデンサ(C1)は小容量であるので、即座に第1一次巻
線(Np1)に放電し、第1一次巻線(Np1)には、主に第
1整流手段(2)の出力が与えられる。第1スイッチン
グ素子(4′)がオフになったとき、第1コンデンサ
(C1)に充電電流が流れるが、その容量が小さいので、
このピーク電流値は低い。
When the first switching element (4 ') is on, the first capacitor (C1) has a small capacity, so that the first capacitor (C1) immediately discharges to the first primary winding (Np1) and the first primary winding (Np1) , Mainly the output of the first rectifier (2). When the first switching element (4 ') is turned off, a charging current flows through the first capacitor (C1).
This peak current value is low.

大容量の第2コンデンサ(C2)およびリセット巻線
(Nr)には第2整流手段(3)および第3整流手段(1
4)が直列に接続されているので、第1スイッチング素
子(4′)がオフの時発生するフライバックエネルギー
が、第1変圧手段(T1)リセット巻線(Nr)から取り出
されて、大容量の第2コンデンサ(C2)に充電され、こ
れが第2変圧手段(T2)の第2一次巻線(Np2)に印加
される。これにより、第2スイッチング素子(4″)が
オンのときには、第2コンデンサ(C2)が第2変圧手段
(T2)の第2一次巻線(Np2)に電力を供給する。
The large-capacity second capacitor (C2) and reset winding (Nr) have second rectification means (3) and third rectification means (1
Since 4) is connected in series, flyback energy generated when the first switching element (4 ') is turned off is taken out from the first transformer (T1) reset winding (Nr) and has a large capacity. , And is applied to the second primary winding (Np2) of the second transformer (T2). Thus, when the second switching element (4 ″) is on, the second capacitor (C2) supplies power to the second primary winding (Np2) of the second transformer (T2).

この第2コンデンサ(C2)が、第1整流手段(2)の
直流出力端における脈流電圧の谷の部分(交流入力電圧
の零レベル近傍)でも第2変圧手段(T2)の第2一次巻
線(Np2)に電力を供給するので、該谷の部分で第1ス
イッチング素子(4′)および第2スイッチング素子
(4″)が確実にスイッチングオン動作を行う。これに
より、交流入力の低い領域(位相零,πの近傍)でも第
1整流手段(2)と第1一次巻線(Np1)の通電ループ
が維持され、交流入力電圧の半波の広い範囲で交流電流
が流れ、交流入力の力率が改善する。
The second capacitor (C2) is connected to the second primary winding of the second transformer (T2) even at the valley portion of the pulsating voltage (near zero level of the AC input voltage) at the DC output terminal of the first rectifier (2). Since power is supplied to the line (Np2), the first switching element (4 ') and the second switching element (4 ") reliably perform switching-on operations in the valley portion. (Near phase zero, near π), the conduction loop of the first rectifier (2) and the first primary winding (Np1) is maintained, and an alternating current flows in a wide range of half-waves of the alternating-current input voltage. Power factor improves.

また、第1コンデンサ(C1)は、スイッチング周波数
およびその高調波ノイズが、入力交流電源ラインに流出
することを防止するノイズフィルタとして用いられる。
The first capacitor (C1) is used as a noise filter for preventing the switching frequency and its harmonic noise from flowing out to the input AC power supply line.

本発明の他の目的および特徴は,図面を参照した以下
の実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に、本発明の一実施例を示す。この第1図にお
いて、第3図に示した従来例と同一又は対応部分には同
一符号をつけた。これらの説明については省略する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or corresponding parts as those in the conventional example shown in FIG. A description of these will be omitted.

第1図において、第1変圧器T1駆動用の第1スイッチ
ング素子4′をオン/オフ制御するパルス幅制御回路1
3′は、直流出力電圧Vout1を基準電圧と比較し、その差
信号を所定の周波数でパルス幅変調し、駆動信号をドラ
イブトランスT3′を介してスイッチング素子4′のベー
ス/エミッタ間に印加してスイッチング素子4′を駆動
するが、この時のパルス幅を、差信号に対応して、出力
電圧Vout1が基準電圧より高ければ狭く、低ければ広く
する。この動作により常に一定となるように安定化され
た直流出力電圧は、OA機器等の電子機器用電源の場合の
モータ,ソレノイド等の駆動用電源として用いられる。
In FIG. 1, a pulse width control circuit 1 for controlling ON / OFF of a first switching element 4 'for driving a first transformer T1.
3 'compares the DC output voltage Vout1 with the reference voltage, modulates the difference signal by pulse width at a predetermined frequency, and applies a drive signal between the base and the emitter of the switching element 4' via the drive transformer T3 '. The switching element 4 'is driven in response to the difference signal, and the pulse width at this time is made narrower when the output voltage Vout1 is higher than the reference voltage and wider when the output voltage Vout1 is lower than the reference voltage. The DC output voltage stabilized so as to be always constant by this operation is used as a drive power supply for a motor, a solenoid and the like in the case of a power supply for electronic equipment such as OA equipment.

同様に、第2変圧器T2駆動用の第2スイッチング素子
4″をオン/オフ制御するパルス幅制御回路13″は、直
流出力電圧Vout2を基準電圧と比較し、その差信号を所
定の周波数でパルス幅変調し、駆動信号をドライブトラ
ンスT3″を介してスイッチング素子4″のベース/エミ
ッタ間に印加して直流出力電圧が常に一定となるように
スイッチング素子4″を駆動する。この直流出力電圧
は、OA機器等の電子機器の制御用電源として用いられ
る。
Similarly, a pulse width control circuit 13 "for controlling ON / OFF of the second switching element 4" for driving the second transformer T2 compares the DC output voltage Vout2 with the reference voltage, and compares the difference signal at a predetermined frequency. Pulse width modulation is performed, and a drive signal is applied between the base and the emitter of the switching element 4 "through the drive transformer T3" to drive the switching element 4 "so that the DC output voltage is always constant. Is used as a control power supply for electronic equipment such as OA equipment.

第1コンデンサC1は、従来の商用周波数に対応して大
容量のコンデンサを、スイッチング周波数に対応した比
較的小容量の入力平滑コンデンサとし、その電力を第1
変圧器T1駆動用の入力電源としモータ,ソレノイド等の
駆動用電源Vout1として出力するようにしたものであ
る。
The first capacitor C1 is a conventional large-capacity capacitor corresponding to a commercial frequency, and a relatively small-capacity input smoothing capacitor corresponding to a switching frequency.
The input power for driving the transformer T1 is output as a power supply Vout1 for driving a motor, a solenoid, and the like.

また、平滑用コンデンサC1は、スイッチング周波数お
よびその高調波ノイズが入力交流電源ラインに流出する
のを防止するノイズフィルタとしての機能を有する。
Further, the smoothing capacitor C1 has a function as a noise filter for preventing the switching frequency and its harmonic noise from flowing out to the input AC power supply line.

この平滑用コンデンサC1は、150〜200Wクラスの出力
容量のスイッチングレギュレータでは、数μF(10μF
以下)のコンデンサで十分であるが、高周波域で使用す
るために高周波特性のよいフィルムタイプ、もしくは積
層タイプが好ましい。
This switching capacitor C1 is a few μF (10 μF
The following capacitor is sufficient, but a film type or a laminated type having good high frequency characteristics is preferable for use in a high frequency range.

第2コンデンサC2は、商用周波数に対応した中容量の
平滑用コンデンサであり、ダイオードブリッジ2の直流
出力端に、平滑用コンデンサC1と並列になるようにダイ
オード14と直列回路を構成し、そして第2変圧器T2の第
2一次巻線Np2と第2スイッチング素子4″とも直列回
路を構成し、第2の平滑用コンデンサC2の電力を第2変
圧器T2駆動用の入力電源とし制御用電源Vout2として出
力するようにしたものである。
The second capacitor C2 is a medium-capacity smoothing capacitor corresponding to the commercial frequency, and forms a series circuit with the diode 14 at the DC output terminal of the diode bridge 2 so as to be in parallel with the smoothing capacitor C1. The second primary winding Np2 of the second transformer T2 and the second switching element 4 ″ also form a series circuit, and the power of the second smoothing capacitor C2 is used as an input power supply for driving the second transformer T2, and a control power supply Vout2 is used. Is output.

また、第1スイッチング素子4′がオフの時、第1変
圧器T1に発生するフライバックエネルギーは、第1変圧
器T1のリセット巻線Nrから取り出され、リセット巻線Nr
→ダイオード14→平滑用コンデンサC2→ダイオード3→
リセット巻線Nrからなる回路にて、平滑用コンデンサC2
に充電される。
When the first switching element 4 'is off, flyback energy generated in the first transformer T1 is extracted from the reset winding Nr of the first transformer T1, and the reset winding Nr
→ Diode 14 → Smoothing capacitor C2 → Diode 3 →
In the circuit consisting of the reset winding Nr, the smoothing capacitor C2
Is charged.

また、平滑用コンデンサC2は、数μF〜100μF程度
で十分機能を満たすので、第1および第2コンデンサC
1,C2を合わせたものは、従来例の平滑用コンデンサC1と
大きさ,コストを比較した場合十分優位となる。
Further, the smoothing capacitor C2 satisfies the function sufficiently at about several μF to about 100 μF, so that the first and second capacitors C2 are used.
The combination of 1 and C2 is sufficiently superior when compared in size and cost with the conventional smoothing capacitor C1.

第1変圧器T1の第1一次巻線Np1とリセット巻線Nrの
巻線比はほぼ1対1である。
The turns ratio of the first primary winding Np1 and the reset winding Nr of the first transformer T1 is approximately one to one.

このような構成とすることで脈流電圧(第2b図)の谷
間の部分でもスイッチング素が確実に動作しエネルギー
を取り出し続けることができるので、これにより入力電
流(交流電流)の流れる時間が広がり力率が改善する。
With this configuration, the switching element operates reliably even in the valleys of the pulsating voltage (FIG. 2b) and energy can be continuously extracted, thereby extending the time for the input current (AC current) to flow. Power factor improves.

第1図に示す実施例において、第2a図の交流入力電圧
波形に関するダイオードブリッジ2の直流出力部の電圧
波形は、従来例と比べて商用周波数に対する平滑能力は
劣り第2b図のように、ほぼ脈流となる。この脈流は第1
変圧器T1の第1一次巻線Np1に印加され、第1スイッチ
ング素子4′でスイッチングされる。第1二次巻線Ns1
に発生した交流起電力は、整流平滑回路5〜8で整流平
滑され、大容量の駆動用電源出力Vout1として出力され
る。この駆動用電源出力Vout1は、入力周波数リプル分
を多少含んだものである。150Wクラスの出力容量でこの
駆動用電源出力Vout1の電圧が24V(5A程度)の場合1〜
2V位の入力周波数リプル分を含んでいる。OA機器等の電
子機器用電源の場合、通常24Vは、モータ,ソレノイド
等の駆動用として用いるのが一般的で、これ位のリプル
分を含んでも何ら問題はない。
In the embodiment shown in FIG. 1, the voltage waveform of the DC output portion of the diode bridge 2 with respect to the AC input voltage waveform of FIG. 2a is inferior in the smoothing ability with respect to the commercial frequency as compared with the conventional example, as shown in FIG. 2b. It becomes a pulsating flow. This pulsation is the first
The voltage is applied to the first primary winding Np1 of the transformer T1, and is switched by the first switching element 4 '. 1st secondary winding Ns1
Is generated by the rectifying and smoothing circuits 5 to 8 and output as a large-capacity driving power supply output Vout1. The driving power supply output Vout1 includes a part of the input frequency ripple. When the output voltage of this driving power supply Vout1 is 24V (about 5A) with 150W class output capacity,
Includes 2V input frequency ripple. In the case of power supplies for electronic equipment such as OA equipment, 24 V is generally used for driving motors, solenoids, and the like, and there is no problem even if such a ripple is included.

第2コンデンサC2には、ダイオードブリッジ2の直流
出力部からダイオード14を介して充電が行われており、
第1変圧器T1への逆流を阻止している。そのうえ、第2
コンデンサC2には、前述したように、第1変圧器T1に発
生するフライバックエネルギーも充電されている。
The second capacitor C2 is charged from the DC output section of the diode bridge 2 via the diode 14,
This prevents backflow to the first transformer T1. Moreover, the second
As described above, the flyback energy generated in the first transformer T1 is also charged in the capacitor C2.

第2コンデンサC2に充電されたエネルギーは、小容量
の制御用電源出力Vout2の第2の第2変圧器T2の第2一
次巻線Np2に印加される。第2コンデンサC2の端子電圧
波形は第2e図に示すように十分平滑化されており、制御
用電源出力Vout2は、一般的なスイッチングレギュレー
タと全く同様の動作をし、高安定度でリプルもなく、OA
機器等の電子機器の制御に必要な5V電源として最適であ
る。
The energy charged in the second capacitor C2 is applied to the second primary winding Np2 of the second transformer T2 of the small-capacity control power supply output Vout2. The terminal voltage waveform of the second capacitor C2 is sufficiently smoothed as shown in FIG. 2e, and the control power supply output Vout2 operates exactly the same as a general switching regulator, and has high stability and no ripple. , OA
It is most suitable as a 5V power supply required for controlling electronic devices such as devices.

このように小容量の入力平滑用コンデンサC1で大電力
を、中容量の入力平滑用コンデンサC2で小電力を、各々
2つの回路(コンバータ回路)で出力するように構成し
たので、ダイオードブリッジ2の出力端における電流波
形は第2c図、交流入力部の電流波形は第2d図に示すよう
に示すようにいずれも従来例と比較して、電流の流れる
時間が広がり、ピーク電流も低減される。
As described above, the small-capacity input smoothing capacitor C1 outputs large power, and the medium-capacity input smoothing capacitor C2 outputs small power in two circuits (converter circuits). As shown in FIG. 2c, the current waveform at the output terminal, and the current waveform at the AC input section, as shown in FIG. 2d, both have a longer current flowing time and a reduced peak current as compared with the conventional example.

100V入力,150W出力,第1コンデンサC1=0.15μF,第
2コンデンサC2=47μFでスイッチングレギュレータを
構成した場合、変換効率74.2%,入力電流のピーク値6.
4A,実効値2.38Aと、従来と比較して小さい値が得られ
る。また、この時の力率は0.85と大きく改善する。
When a switching regulator is configured with 100V input, 150W output, first capacitor C1 = 0.15μF, and second capacitor C2 = 47μF, conversion efficiency 74.2%, peak value of input current 6.
4A, effective value 2.38A, which is smaller than the conventional value. The power factor at this time is greatly improved to 0.85.

なお、本実施例においては、第1変圧器T1から構成さ
れる第1のコンバータ回路を一石フォワード方式,第2
変圧器T2から構成される第2のコンバータ回路をフライ
バック方式としたが、どの様な方式でも同様な結果が得
られる。
In the present embodiment, the first converter circuit composed of the first transformer T1 is a single-forward system,
Although the second converter circuit composed of the transformer T2 is a flyback system, a similar result can be obtained in any system.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明のスイッチングレギュレー
タによれば、第1整流手段(2)の出力脈流の広範囲に
渡り安定したスイッチング動作が得られ、力率が向上す
る。従って、第1整流手段(2),入力回路フューズ,
入力回路ブレーカー,入力ノイズフィルター回路等が低
容量化,小型化および低コスト化して機器の安全性が向
上する。
As described above, according to the switching regulator of the present invention, a stable switching operation can be obtained over a wide range of the output pulsating flow of the first rectifier (2), and the power factor is improved. Therefore, the first rectifier (2), the input circuit fuse,
The input circuit breaker, the input noise filter circuit, and the like are reduced in capacity, size, and cost, and the safety of the device is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示す電気回路図である。 第2a図は、第1図に示すダイオードブリッジ2に印加さ
れる交流電圧を示すタイムチャートである。 第2b図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電圧を示すタイムチャートである。 第2c図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の直流出
力電流を示すタイムチャートである。 第2d図は、第1図に示すダイオードブリッジ2の入力電
流を示すタイムチャートである。 第2e図は、第1図に示す第2コンデンサC2の電圧を示す
タイムチャートである。第3図は、従来のスイッチング
レギュレータを示す電気回路図である。 第4a図は、第3図に示すダイオードブリッジ2に印加さ
れる交流電圧を示すタイムチャートである。 第4b図は、第3図示すダイオードブリッジ2の直流出力
電圧を示すタイムチャートである。 第4c図は、第3図に示すダイオードブリッジ2の直接出
力電流を示すタイムチャートである。 第4d図は、第3図に示すダイオードブリッジ2の入力電
流を示すタイムチャートである。 1:交流電源、NF:ノイズフィルタ 2:ダイオードブリッジ(第1整流手段) 3:ダイオード(第2整流手段)、T1:第1変圧器(第1
変圧手段) T2:第2変圧器(第2変圧手段)、T3,T3′,T3″,T4:変
圧器 4:スイッチング素子 4′:第1スイッチング素子(第1スイッチング素子) 4″:第2スイッチング素子(第2スイッチング素子) 5,9:ダイオード、6,10:チョークコイル 7,11:ダイオード、8,12:平滑用コンデンサ (5〜8:第1整流平滑手段)、(9,12:第2整流平滑手
段) 13:パルス幅制御回路 13′:パルス幅制御回路(第1ドライブ手段) 13″:パルス幅制御回路(第2ドライブ手段) C1:第1コンデンサ(第1コンデンサ) C2:第2コンデンサ(第2コンデンサ) Np1:第1一次巻線(第1一次巻線)、Np2:第2一次巻線
(第2一次巻線) Ns1:第1二次巻線(第1二次巻線)、Ns2:第2二次巻線
(第2二次巻線) Nr:リセット巻線(リセット巻線)
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2a is a time chart showing the AC voltage applied to the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2b is a time chart showing the DC output voltage of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2c is a time chart showing the DC output current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2d is a time chart showing the input current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 2e is a time chart showing the voltage of the second capacitor C2 shown in FIG. FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a conventional switching regulator. FIG. 4a is a time chart showing the AC voltage applied to the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4b is a time chart showing the DC output voltage of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4c is a time chart showing the direct output current of the diode bridge 2 shown in FIG. FIG. 4d is a time chart showing the input current of the diode bridge 2 shown in FIG. 1: AC power supply, NF: Noise filter 2: Diode bridge (first rectifier) 3: Diode (second rectifier), T1: First transformer (first
Transformer) T2: second transformer (second transformer), T3, T3 ', T3 ", T4: transformer 4: switching element 4': first switching element (first switching element) 4": second Switching element (second switching element) 5, 9: diode, 6, 10: choke coil 7, 11: diode, 8, 12: smoothing capacitor (5 to 8: first rectifying and smoothing means), (9, 12: 13: pulse width control circuit (first drive means) 13 ″: pulse width control circuit (second drive means) C1: first capacitor (first capacitor) C2: Np1: First primary winding (first primary winding), Np2: Second primary winding (second primary winding) Ns1: First secondary winding (first secondary winding) Winding), Ns2: 2nd secondary winding (2nd secondary winding) Nr: reset winding (reset winding)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流入力を整流する第1整流手段;その整
流出力端間に接続された小容量の第1コンデンサ;この
容量よりも大きい容量の、第1整流手段のマイナス側出
力端に一端が接続された第2コンデンサ;第1整流手段
のプラス側整流出力端にともに一端が接続された第1一
次巻線およびリセット巻線を有する第1変圧手段;該第
1変圧手段の第1二次巻線に接続された第1整流平滑手
段;第1整流手段のマイナス側出力端と前記第1一次巻
線の他端の間に介挿された第1スイッチング素子;該第
1スイッチング素子をオン/オフする第1ドライブ手
段;第1整流手段のマイナス側整流出力端から前記リセ
ット巻線の他端に順方向となるように第1整流手段のマ
イナス側整流出力端とリセット巻線の他端の間に介挿さ
れた第2整流手段;第1整流手段のプラス側整流出力端
から前記第2コンデンサの他端に順方向となるように第
1整流手段のプラス側整流出力端と第2コンデンサの他
端の間に介挿された第3整流手段;前記第2コンデンサ
の一端にその一端が接続された第2スイッチング素子;
該第2スイッチング素子をオン/オフする第2ドライブ
手段;前記第2スイッチング素子および前記第2コンデ
ンサに直列に接続された第2一次巻線を有する第2変圧
手段;および該第2変圧手段の第2二次巻線に接続され
た第2整流平滑手段; を備える、スイッチングレギュレータ。
1. A first rectifier for rectifying an AC input; a first capacitor having a small capacity connected between the rectifier output terminals thereof; one end connected to a minus output terminal of the first rectifier having a capacity larger than the first capacitor; A first capacitor having a first primary winding and a reset winding both having one end connected to a positive-side rectification output terminal of the first rectifier; first and second capacitors of the first transformer; A first rectifying / smoothing means connected to the secondary winding; a first switching element interposed between a negative output terminal of the first rectifying means and the other end of the first primary winding; A first drive means for turning on / off; a negative rectification output terminal of the first rectification means and the other end of the reset winding so as to be forward from the negative rectification output terminal of the first rectification means to the other end of the reset winding. Second rectifying means interposed between the ends; A third interposed between the positive-side rectified output terminal of the first rectifier and the other end of the second capacitor so as to be in a forward direction from the positive-side rectified output terminal of the first rectifier to the other end of the second capacitor. Rectifying means; a second switching element having one end connected to one end of the second capacitor;
Second drive means for turning on / off the second switching element; second transformer means having a second primary winding connected in series to the second switching element and the second capacitor; and A second rectifying / smoothing means connected to the second secondary winding.
JP7114590A 1990-03-20 1990-03-20 Switching regulator Expired - Fee Related JP2854081B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7114590A JP2854081B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Switching regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7114590A JP2854081B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Switching regulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03273865A JPH03273865A (en) 1991-12-05
JP2854081B2 true JP2854081B2 (en) 1999-02-03

Family

ID=13452138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7114590A Expired - Fee Related JP2854081B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Switching regulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2854081B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH073295U (en) * 1993-06-18 1995-01-17 東光株式会社 Power factor correction circuit
JP6608197B2 (en) * 2015-06-30 2019-11-20 キヤノン株式会社 Power supply device and image forming apparatus having power supply device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03273865A (en) 1991-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3274431B2 (en) Switching power supply
JPH06209574A (en) Power supply circuit
JPH05304772A (en) Power supply circuit
JP2854081B2 (en) Switching regulator
JP2854075B2 (en) Switching regulator
JP2790326B2 (en) Switching regulator
JPH11178342A (en) Power supply device, electronic equipment, and step-down rectifying / smoothing circuit
JPH09298873A (en) Power supply for office automation equipment
JP2803186B2 (en) Switching power supply
JP2868230B2 (en) Switching regulator
JPH0923646A (en) Switching regulator
JP3590153B2 (en) Switching power supply
JPH0729745Y2 (en) Multi-output switching regulator
JP3479870B2 (en) Power factor improvement circuit
JP3236581B2 (en) Switching power supply
JP3676873B2 (en) Switching power supply
JPH0686539A (en) Converter circuit
JP3096211B2 (en) Switching regulator
JP3400132B2 (en) Switching power supply
JP3453468B2 (en) Switching regulator
JP3277551B2 (en) Power circuit
JP3392997B2 (en) Switching regulator
JP3462333B2 (en) Power supply for OA equipment
JP4533477B2 (en) Switching regulator
JPH06284713A (en) Switching power supply circuit

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees