JP2861250B2 - Rectifier smoothing circuit for switching power supply - Google Patents
Rectifier smoothing circuit for switching power supplyInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスイッチング電源の整流平滑回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rectifying and smoothing circuit for a switching power supply.
［従来の技術］ 第２図は−石式フォワードコンバータの従来例を示
し、第２図において、直流入力電圧Viは一次側と二次側
を絶縁するトランス１の一次巻線に印加され、一次巻線
には制御回路２によってオン，オフ制御されるFETから
なるスイッチング素子３が直列に接続されてインバータ
が形成されている。トランス１の二次巻線の一端にチョ
ークコイル４が直列接続されているとともに他端に整流
ダイオード５が直列に接続され、この整流ダイオード５
のカソードと、前記二次巻線とチョークコイル４の接続
点との間にはフライホイールダイオード６が接続され、
負荷７が接続された出力端子間には平滑コンデンサ８が
接続されており、前記整流ダイオード５とフライホイー
ルダイオード６とにより整流回路が形成され、前記チョ
ークコイル４と前記平滑コンデンサ８とにより平滑回路
が形成されている。そして、スイッチング素子３のオン
期間には整流ダイオード５が導通しトランス１の二次巻
線→整流ダイオード５→負荷７→チョークコイル４→二
次巻線のループで電流が流れて平滑コンデンサ８に充電
し、チョークコイル４にエネルギーが蓄積される。ま
た、スイッチング素子３のオフ期間にはチョークコイル
４のエネルギーが放出され、電流は平滑コンデンサ８の
放電電流と共にチョークコイル４→フライホイールダイ
オード６→負荷７→チョークコイル４のループで流れ、
このようにしてスイッチング素子３のオン，オフ時に負
荷７に電流が供給され、平滑コンデンサ８で平滑された
出力電圧V0は制御回路２に帰還されており、制御回路２
は出力電圧V0が予め定められた一定の電圧を保つように
スイッチング素子３のスイッチング時間を制御する。[Prior Art] FIG. 2 shows a conventional example of a stone-type forward converter. In FIG. 2, a DC input voltage Vi is applied to a primary winding of a transformer 1 that insulates a primary side and a secondary side. A switching element 3 composed of an FET that is turned on and off by a control circuit 2 is connected in series to the winding to form an inverter. A choke coil 4 is connected in series to one end of the secondary winding of the transformer 1 and a rectifier diode 5 is connected in series to the other end.
, And a flywheel diode 6 is connected between a connection point of the secondary winding and the choke coil 4,
A smoothing capacitor 8 is connected between the output terminals to which the load 7 is connected, and a rectifying circuit is formed by the rectifying diode 5 and the flywheel diode 6, and a smoothing circuit is formed by the choke coil 4 and the smoothing capacitor 8. Are formed. During the ON period of the switching element 3, the rectifier diode 5 conducts, and a current flows through the secondary winding of the transformer 1, the rectifier diode 5, the load 7, the choke coil 4, and the secondary winding to the smoothing capacitor 8. The battery is charged and energy is stored in the choke coil 4. During the off period of the switching element 3, the energy of the choke coil 4 is released, and the current flows together with the discharge current of the smoothing capacitor 8 in the loop of the choke coil 4, the flywheel diode 6, the load 7, and the choke coil 4.
The current is supplied to the load 7 when the switching element 3 is turned on and off in this manner, and the output voltage V 0 smoothed by the smoothing capacitor 8 is fed back to the control circuit 2.
Controls the switching time of the switching element 3 so that the output voltage V 0 maintains a predetermined constant voltage.
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術においては、整流ダイオード５のターン
オン時に、フライホイールダイオード６の逆回復時間の
影響によるスパイク電流が第２図の矢印に示すように二
次巻線→整流ダイオード５→フライホイールダイオード
６→二次巻線のループで流される。このスパイク電流は
ピーク値が非常に大きいとともにスイッチング電源の出
力電圧が高くなる程大きくなるものであるため、スイッ
チング素子３の損失およびフライホイールダイオード６
のスパイク電圧の増大並びにノイズの増大等により電源
の品質を低下させていた。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional technology, when the rectifier diode 5 is turned on, the spike current due to the influence of the reverse recovery time of the flywheel diode 6 is changed from the secondary winding as shown by the arrow in FIG. The current flows through the loop of the rectifier diode 5 → the flywheel diode 6 → the secondary winding. Since the spike current has a very large peak value and increases as the output voltage of the switching power supply increases, the loss of the switching element 3 and the flywheel diode 6 increase.
The quality of the power supply has been degraded due to an increase in spike voltage and noise.
そこで本発明は整流ダイオードのターンオン時に発生
するスパイク電流を制限し得るスイッチング電源の整流
平滑回路を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a rectifying / smoothing circuit of a switching power supply capable of limiting a spike current generated when a rectifier diode is turned on.
［課題を解決するための手段］ 本発明はトランスの一次巻線にスイッチング素子が直
列接続されたインバータを有し、前記トランスの二次巻
線に整流ダイオードとフライホイールダイオードとを有
する整流回路と、チョークコイルと平滑コンデンサとを
有する平滑回路とを接続して出力端子間に安定した直流
電圧を出力するスイッチング電源において、前記チョー
クコイルは相互に分離された２つのコイルを有し、一方
のコイルは前記トランスの二次巻線の一端と前記平滑コ
ンデンサとの間に挿入接続され、他方のコイルは前記フ
ライホイールダイオードのアノードと、前記一方のコイ
ルと前記平滑コンデンサの接続点との間に挿入接続さ
れ、このチョークコイルにより前記フライホイールダイ
オードの逆回復時間の影響によるスパイク電流を制限し
たものである。Means for Solving the Problems The present invention includes an inverter having a switching element connected in series to a primary winding of a transformer, and a rectifier circuit having a rectifier diode and a flywheel diode in a secondary winding of the transformer. A switching power supply that connects a smoothing circuit having a choke coil and a smoothing capacitor to output a stable DC voltage between output terminals, wherein the choke coil has two coils separated from each other, and one of the coils is Is inserted and connected between one end of the secondary winding of the transformer and the smoothing capacitor, and the other coil is inserted between the anode of the flywheel diode and the connection point between the one coil and the smoothing capacitor. Spike current due to the effect of the reverse recovery time of the flywheel diode Is restricted.
［作 用］ 上記構成によって、フライホイールダイオードの逆回
復時間の影響により発生するスパイク電源が二次巻線→
整流ダイオード→フライホイールダイオード→チョーク
コイルの他のコイル→チョークコイルの一方のコイル→
二次巻線のループで流れ、チョークコイルによるインピ
ーダンスの増加によってスパイク電源が制限される。[Operation] With the above configuration, the spike power generated by the influence of the reverse recovery time of the flywheel diode is changed to the secondary winding →
Rectifier diode → flywheel diode → other coil of choke coil → one coil of choke coil →
The current flows in the loop of the secondary winding, and the spike power supply is limited by the increase in impedance due to the choke coil.
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の一実施例を示すスイッチング電源の
回路図であり、第２図に示す部分と同一部分には同一符
号を付し同一箇所の説明を省略する。第１図に示すチョ
ークコイル９は相互に分離され２つのコイル9A,9Bを有
し、一方のコイル9Bはトランス１の二次巻線の一端と平
滑コンデンサ８との間に挿入接続され、他方のコイル9A
はフライホイールダイオード６のアノードと、前記一方
のコイル9Aと平滑コンデンサ８の接続点との間に挿入接
続されており、その他の構成は第２図と同一である。そ
して、スイッチング素子３のオン期間にはトランス１の
二次巻線→整流ダイオード５→負荷７→チョークコイル
９の他方のコイル9B→二次巻線のループで電流が流れて
平滑コンデンサ８に充電し、スイッチング素子３のオフ
期間にはチョークコイル９の一方のコイル9A→フライホ
イールダイオード６→負荷７→チョークコイル９の一方
のコイル9Aのループで電流が流れ、このようにしてスイ
ッチング素子３のオン，オフ時に負荷７に電流が供給さ
れる。FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply showing an embodiment of the present invention. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. The choke coil 9 shown in FIG. 1 has two coils 9A and 9B separated from each other. One coil 9B is inserted and connected between one end of the secondary winding of the transformer 1 and the smoothing capacitor 8, and Coil 9A
Is connected between the anode of the flywheel diode 6 and the connection point between the one coil 9A and the smoothing capacitor 8, and the other configuration is the same as that of FIG. During the ON period of the switching element 3, a current flows through the secondary winding of the transformer 1, the rectifier diode 5, the load 7, the other coil 9B of the choke coil 9, and the secondary winding to charge the smoothing capacitor 8. Then, during the off period of the switching element 3, a current flows through the loop of one coil 9A of the choke coil 9, the flywheel diode 6, the load 7, and the one coil 9A of the choke coil 9. A current is supplied to the load 7 when on and off.
一方、整流ダイオード５のターンオン時に、フライホ
イールダイオード６の逆回復時間の影響によるスパイク
電流が第１図の矢印に示すように二次巻線→整流ダイオ
ード５→フライホイールダイオード６→チョークコイル
９の一方のコイル9A→チョークコイル９の他方のコイル
9B→二次巻線のループで流れ、このスパイク電流はチョ
ークコイル９により増加したインピーダンスによって制
限される。On the other hand, when the rectifier diode 5 is turned on, the spike current due to the influence of the reverse recovery time of the flywheel diode 6 is changed from the secondary winding → the rectifier diode 5 → the flywheel diode 6 → the choke coil 9 as shown by the arrow in FIG. One coil 9A → the other coil of choke coil 9
9B → flows in the loop of the secondary winding, and this spike current is limited by the impedance increased by the choke coil 9.
本実施例においてトランス１の二次側に第１図の矢印
のようにしてスパイク電流が流れることにより一次側に
は次式で求められる電流IAが流れる。In this embodiment, a spike current flows on the secondary side of the transformer 1 as shown by an arrow in FIG. 1, and a current IA obtained by the following equation flows on the primary side.
但し、N2/N1はトランスの巻数比、VSは二次巻線の他
端側の電圧、VFは整流ダイオード５の順方向降下電圧、
RTはトランス巻線抵抗、RDはラインドロップ抵抗、RLは
チョークコイルの巻線抵抗である。 However, N 2 / N 1 is the turns ratio of the transformer, V S is the other end of the voltage of the secondary winding, V F is the forward voltage drop of the rectifier diode 5,
R T is the transformer winding resistance, R D is the line drop resistance, and R L is the winding resistance of the choke coil.
一方、第２図において同様にして一次側に流れる電流
IBは次式により求められる。On the other hand, in FIG.
IB is obtained by the following equation.
これを比較すると、 となり、ここでラインドロップ抵抗RDはトランス巻線抵
抗RTまたはチョークコイルの巻線抵抗RLに比べて極めて
小さいためこれを無視すると、 となり、第１図に示す本実施例は第２図に示す従来のも
のに比べIAを に制限することができ、これによりスパイク電流によっ
て発生するスイッチング素子の損失、フライホイールダ
イオードのスパイク電圧の増加、ノイズの増大等の種々
の不具合を防止することができスイッチング電源の品質
の向上を図ることができる。 Comparing this, Where the line drop resistance RD is extremely small compared to the transformer winding resistance RT or the winding resistance RL of the choke coil. In this embodiment shown in FIG. 1, the IA is larger than that of the conventional one shown in FIG. Thus, it is possible to prevent various problems such as loss of a switching element caused by a spike current, an increase in a spike voltage of a flywheel diode, and an increase in noise, thereby improving the quality of a switching power supply. be able to.
なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく本
発明の種々の変形実施が可能である。例えばスイッチン
グ素子はFETの外、トランジスタを用いてもよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications of the present invention are possible. For example, a switching element may use a transistor in addition to the FET.
［発明の効果］ 本発明はトランスの一次巻線にスイッチング素子が直
列接続されたインバータを有し、前記トランスの二次巻
線に整流ダイオードとフライホイールダイオードとを有
する整流回路と、チョークコイルと平滑コンデンサとを
有する平滑回路とを接続して出力端子間に安定した直流
電圧を出力するスイッチング電源において、前記チョー
クコイルは相互に分離された２つのコイルを有し、一方
のコイルは前記トランスの二次巻線の一端と前記平滑コ
ンデンサとの間に挿入接続され、他方のコイルは前記フ
ライホイールダイオードのアノードと、前記一方のコイ
ルと前記平滑コンデンサの接続点との間に挿入接続さ
れ、このチョークコイルにより前記フライホイールダイ
オードの逆回復時間の影響によるスパイク電流を制限し
たことにより、整流ダイオードのターンオン時に発生す
るスパイク電流を制限し得るスイッチング電源の整流平
滑回路を提供できる。[Effects of the Invention] The present invention includes an inverter having a switching element connected in series to a primary winding of a transformer, a rectifier circuit having a rectifier diode and a flywheel diode in a secondary winding of the transformer, a choke coil, In a switching power supply that connects a smoothing circuit having a smoothing capacitor and outputs a stable DC voltage between output terminals, the choke coil has two coils separated from each other, and one of the coils is connected to the transformer. The other coil is inserted and connected between one end of a secondary winding and the smoothing capacitor, and the other coil is inserted and connected between an anode of the flywheel diode and a connection point between the one coil and the smoothing capacitor. The choke coil limits the spike current due to the influence of the reverse recovery time of the flywheel diode. Accordingly, it is possible to provide a rectifying / smoothing circuit of a switching power supply capable of limiting a spike current generated when the rectifier diode is turned on.
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示す回路図である。 １……トランス ３……スイッチング素子 ５……整流ダイオード ６……フライホイールダイオード ８……平滑コンデンサ ９……チョークコイル 9A,9B……コイルFIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transformer 3 ... Switching element 5 ... Rectifier diode 6 ... Flywheel diode 8 ... Smoothing capacitor 9 ... Choke coil 9A, 9B ... Coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−164066（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−280769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−150776（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−114587（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 3/00 - 3/44──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-164066 (JP, A) JP-A-2-228249 (JP, A) JP-A-61-280769 (JP, A) JP-A-55-1982 150776 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 60-114587 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H02M 3/00-3/44
Claims (1)
直列接続されたインバータを有し、前記トランスの二次
巻線に整流ダイオードとフライホイールダイオードとを
有する整流回路と、チョークコイルと平滑コンデンサと
を有する平滑回路とを接続して出力端子間に安定した直
流電圧を出力するスイッチング電源において、前記チョ
ークコイルは相互に分離された２つのコイルを有し、一
方のコイルは前記トランスの二次巻線の一端と前記平滑
コンデンサとの間に挿入接続され、他方のコイルは前記
フライホイールダイオードのアノードと、前記一方のコ
イルと前記平滑コンデンサの接続点との間に挿入接続さ
れ、このチョークコイルにより前記フライホイールダイ
オードの逆回復時間の影響によるスパイク電流を制限し
たことを特徴とするスイッチング電源の整流平滑回路。A rectifier circuit having an inverter in which a switching element is connected in series to a primary winding of a transformer, a rectifier circuit having a rectifier diode and a flywheel diode in a secondary winding of the transformer, a choke coil and a smoothing capacitor. And a choke coil having two coils separated from each other, and one of the coils is a secondary winding of the transformer. The other coil is inserted and connected between one end of the wire and the smoothing capacitor, and the other coil is inserted and connected between the anode of the flywheel diode and the connection point between the one coil and the smoothing capacitor. The spike current due to the influence of the reverse recovery time of the flywheel diode is limited. Rectifying and smoothing circuit of a switching power supply.
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|---|---|---|---|---|
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- 1990-05-10 JP JP12052790A patent/JP2861250B2/en not_active Expired - Fee Related
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