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JP4303358B2 - Ringing choke converter circuit - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源回路のリンギングチョークコンバータ回路に関し、2次側の出力電流がある値以下になると発振周波数を下げて、電源の効率を高めようとするものである。
【0002】
【従来の技術】
図2は従来より使用されている直流回路で、2次側の出力電流が増大すると発振周波数が下がり、出力電流が減少すると発振周波数が高くなり、スイッチング素子3のスイッチングロスは発振周波数に反比例するため、出力電流の少ない軽負荷時の効率が悪化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来より使用しているリンギングチョークコンバータ回路は、軽負荷時の発振周波数が定格負荷時に比べて高くなるため、スイッチングロスの発振周波数に占める割合が大きくなり軽負荷時の効率を悪化させるとともに、軽負荷時の雑音端子電圧および輻射ノイズなどの高周波ノイズが悪化するという問題があり、軽負荷時の発振周波数を低下させる手段が求められていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決したものであり、リンギングチョークコンバータ回路が制御巻線系の出力電力によって非制御巻線系のフライバック電圧が変動するのを利用して、この電圧を検出して待機電力時のような軽負荷電力時において発振周波数が低くなるように、軽負荷電力時にスイッチング素子3のオフ時間を延ばし発振周波数を長くすることによって、スイッチング素子3のスイッチングロスを少なくして軽負荷電力時の効率を高めようとするものである。すなわち、インダクタンスを有するトランス1を用いて、トランス1の巻線2の電圧をスイッチング素子3のゲートに与えることによって、スイッチング素子3がオンすると、トランス1の1次巻線4に電流が流れ、この時トランス1の2次巻線5に電流が流れないように整流ダイオード19が接続され、2次側の出力電圧検出回路20からのフィードバック制御21によってトランジスタ18がオンしてスイッチング素子3がオフすると、トランスの逆起電力によって2次巻線5を通してコンデンサ22に電流が流れ、安定した電圧を出力する自励発振のリンギングチョークコンバータ回路において、スイッチング素子3のゲートとPNP型トランジスタ6のコレクタを抵抗7を介して接続し、PNP型トランジスタ6のエミッタとスイッチング素子3のドライブ巻線2をコンデンサ8を介して接続し、PNP型トランジスタ6のエミッタ・ベース間に抵抗9とコンデンサ10を並列接続し、ドライブ巻線2の一端と他端との間にスイッチング素子3がオフ時にフライバック電圧が生じるように整流ダイオード11と平滑コンデンサ12を抵抗13を介して接続し、平滑コンデンサ12の両端に負荷抵抗を接続し、平滑コンデンサ12の負極とPNP型トランジスタ6のベースを抵抗15とツェナーダイオード16の直列回路を介して接続し、PNP型トランジスタ6のコレクタ・エミッタ間に可飽和リアクトル17を接続し、トランス2次側の出力電力が軽負荷電力となると、ドライブ巻線2に発生するフライバック電圧が下がるのをツェナーダイオード16で検出し、PNP型トランジスタ6をオフにして可飽和リアクトル17が飽和するまでの時間分だけスイッチング素子3のオフ時間を長くしてスイッチング素子3の発振周波数を低下させることを特徴とするリンギングチョークコンバータ回路である。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1において、スイッチング素子3のドライブ巻線である巻線2のフライバック電圧(コンデンサ12の電圧)は、2次側の制御系の巻線5の出力電力によって変動する。制御系の巻線5の出力電力が大きくなるとコンデンサ12の電圧は上昇し、逆に制御系の巻線5の出力電力が下がり、軽負荷電力になるとコンデンサ12の電圧は下降するため、このコンデンサ12の電圧をツェナーダイオード16により検出することができる。
制御系の巻線5の出力電力が大きいときは、トランジスタ6がオンとなる時間が短くなりスイッチング素子3のオフ時間が短くなるため発振周波数が高くなる。逆に、制御系の巻線5の出力電力が下がり、軽負荷電力になるとトランジスタ6がオフになるため、可飽和リアクトル17が飽和するまでの時間分だけ、スイッチング素子3のオフ時間が長くなり、発振周波数を低くすることができる。
【0006】
【実施例】
図1は、本発明の実施例の基本回路である。この回路を用いて実験で得たデータが、図3の「制御系出力電力−発振周波数」と図4の「制御系出力電力−効率」である。
また、図2は上記の発振周波数の制御回路を有しない従来回路であり、これによる実験データも図3、図4に併せて記載した。
【0007】
【発明の効果】
本発明は、制御系出力電力が軽負荷電力になると、図3のように、ドライブ系の巻線2のフライバック電圧(コンデンサ12の電圧)が下がるのをツェナーダイオード16によって検出してトランジスタ6をオフにして、可飽和リアクトル17が飽和するまでの時間分だけ、スイッチング素子3のオフ時間を長くして発振周波数を低くすることができる。
このため、スイッチング素子3のオン時間の1サイクル(発振周波数の逆数)に占める割合が小さくなるため図4のように軽負荷電力時の効率を従来回路に比べ高くすることができ、省電力化、省エネルギー化に貢献するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の基本回路である。
【図2】従来例による基本回路である。
【図3】本発明の実施例の実験で得られた「制御系出力電力−発振周波数」のデータの従来例との比較である。
【図4】本発明の実施例の実験で得られた「制御系出力電力−効率」のデータの従来例との比較である。
【符号の説明】
1 コンバータトランス
2 トランスのドライブ系巻線
3 スイッチング素子(FET)
4 トランスの1次巻線
5 トランスの2次巻線
6 トランジスタ
7 抵抗
8 コンデンサ
9 抵抗
10 コンデンサ
11 ダイオード
12 コンデンサ
13 抵抗
14 抵抗
15 抵抗
16 ツェナーダイオード
17 可飽和リアクトル
18 トランジスタ
19 ダイオード
20 電圧検出回路
21 制御回路
22 コンデンサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ringing choke converter circuit for a DC power supply circuit, and aims to increase the efficiency of the power supply by lowering the oscillation frequency when the output current on the secondary side falls below a certain value.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a DC circuit that has been used conventionally. When the output current on the secondary side increases, the oscillation frequency decreases, and when the output current decreases, the oscillation frequency increases. The switching loss of the switching element 3 is inversely proportional to the oscillation frequency. Therefore, the efficiency at the time of a light load with a small output current deteriorates.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the ringing choke converter circuit used in the past has a higher oscillation frequency at light load than at rated load, so the ratio of switching loss to the oscillation frequency increases and the efficiency at light load deteriorates. In addition, there is a problem that high-frequency noise such as noise terminal voltage and radiation noise at the time of light load deteriorates, and means for reducing the oscillation frequency at light load has been demanded.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problem, and detects the voltage by using the ringing choke converter circuit that the flyback voltage of the non-control winding system fluctuates due to the output power of the control winding system. In order to reduce the oscillation frequency at the time of light load power such as standby power, the switching element 3 is turned off and the oscillation frequency is increased at light load power, thereby reducing the switching loss of the switching element 3 and reducing the oscillation frequency. It is intended to increase the efficiency during load power. That is, by applying the voltage of the winding 2 of the transformer 1 to the gate of the switching element 3 using the transformer 1 having inductance, when the switching element 3 is turned on, a current flows through the primary winding 4 of the transformer 1, At this time, a rectifier diode 19 is connected so that current does not flow through the secondary winding 5 of the transformer 1, the transistor 18 is turned on by the feedback control 21 from the output voltage detection circuit 20 on the secondary side, and the switching element 3 is turned off. Then, in the self-excited oscillation ringing choke converter circuit in which a current flows to the capacitor 22 through the secondary winding 5 due to the counter electromotive force of the transformer and outputs a stable voltage, the gate of the switching element 3 and the collector of the PNP transistor 6 are connected. via a resistor 7 connected, emitter and switch of the PNP transistor 6 The drive winding 2 of ring element 3 is connected via a capacitor 8, connected in parallel a resistor 9 and a capacitor 10 between the emitter and base of the PNP transistor 6, between the one end and the other end of the drive winding 2 A rectifier diode 11 and a smoothing capacitor 12 are connected via a resistor 13 so that a flyback voltage is generated when the switching element 3 is off, a load resistor is connected to both ends of the smoothing capacitor 12, and the negative electrode of the smoothing capacitor 12 and a PNP transistor 6 is connected through a series circuit of a resistor 15 and a Zener diode 16, a saturable reactor 17 is connected between the collector and emitter of the PNP transistor 6, and the output power on the transformer secondary side becomes light load power. The flyback voltage generated in the drive winding 2 is detected by the Zener diode 16 and the PNP A ringing choke converter circuit for causing only time period until the saturable reactor 17 to turn off the transistor 6 is saturated by increasing the off time of the switching element 3 decreases the oscillation frequency of the switching element 3.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, the flyback voltage (voltage of the capacitor 12) of the winding 2 that is the drive winding of the switching element 3 varies depending on the output power of the winding 5 of the secondary control system. When the output power of the control system winding 5 increases, the voltage of the capacitor 12 increases. Conversely, the output power of the control system winding 5 decreases, and when the load becomes light load power, the voltage of the capacitor 12 decreases. Twelve voltages can be detected by the Zener diode 16.
When the output power of the winding 5 of the control system is large, the time during which the transistor 6 is turned on is shortened and the off time of the switching element 3 is shortened, so that the oscillation frequency is increased. On the contrary, when the output power of the winding 5 of the control system decreases and the light load power is reached, the transistor 6 is turned off. Therefore, the off time of the switching element 3 is increased by the time until the saturable reactor 17 is saturated. The oscillation frequency can be lowered.
[0006]
【Example】
FIG. 1 is a basic circuit of an embodiment of the present invention. Data obtained by experiments using this circuit are “control system output power-oscillation frequency” in FIG. 3 and “control system output power-efficiency” in FIG.
FIG. 2 shows a conventional circuit that does not have the above-described oscillation frequency control circuit, and experimental data obtained therefrom are also shown in FIGS.
[0007]
【The invention's effect】
In the present invention, when the control system output power becomes light load power, the flyback voltage (voltage of the capacitor 12) of the winding 2 of the drive system decreases as shown in FIG. The off-time of the switching element 3 can be lengthened and the oscillation frequency can be lowered by the amount of time until the saturable reactor 17 is saturated after turning off.
For this reason, since the ratio of the ON time of the switching element 3 to one cycle (the reciprocal of the oscillation frequency) is reduced, the efficiency at the time of light load power can be increased as compared with the conventional circuit as shown in FIG. It is a great place to contribute to energy saving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic circuit of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a basic circuit according to a conventional example.
FIG. 3 is a comparison of “control system output power—oscillation frequency” data obtained in an experiment of an embodiment of the present invention with a conventional example.
FIG. 4 is a comparison of “control system output power—efficiency” data obtained in an experiment of an embodiment of the present invention with a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Converter transformer 2 Transformer drive winding 3 Switching element (FET)
4 Transformer primary winding 5 Transformer secondary winding 6 Transistor 7 Resistor 8 Capacitor 9 Resistor 10 Capacitor 11 Diode 12 Capacitor 13 Resistor 14 Resistor 15 Resistor 16 Zener diode 17 Saturable reactor 18 Transistor 19 Diode 20 Voltage detection circuit 21 Control circuit 22 Capacitor

Claims (1)

インダクタンスを有するトランスを用いて、トランスの巻線の電圧をスイッチング素子のゲートに与えることによって、スイッチング素子がオンすると、トランスの1次巻線に電流が流れ、この時トランスの2次巻線に電流が流れないように整流ダイオードが接続され、2次側の出力電圧検出回路からのフィードバック制御によってトランジスタがオンしてスイッチング素子がオフすると、トランスの逆起電力によって2次巻線を通してコンデンサに電流が流れ、安定した電圧を出力する自励発振のリンギングチョークコンバータ回路において、
スイッチング素子のゲートとPNP型トランジスタのコレクタを抵抗を介して接続し、
PNP型トランジスタのエミッタと前記スイッチング素子のドライブ巻線をコンデンサを介して接続し、
PNP型トランジスタのエミッタ・ベース間に抵抗とコンデンサを並列接続し、
前記ドライブ巻線の一端と他端との間にスイッチング素子がオフ時にフライバック電圧が生じるように整流ダイオードと平滑コンデンサを抵抗を介して接続し、
平滑コンデンサの両端に負荷抵抗を接続し、
平滑コンデンサの負極とPNP型トランジスタのベースを抵抗とツェナーダイオードの直列回路を介して接続し、
PNP型トランジスタのコレクタ・エミッタ間に可飽和リアクトルを接続し
トランス2次側の出力電力が軽負荷電力となると、前記ドライブ巻線に発生するフライバック電圧が下がるのを前記ツェナーダイオードで検出し、前記PNP型トランジスタをオフにして前記可飽和リアクトルが飽和するまでの時間分だけスイッチング素子のオフ時間を長くして前記スイッチング素子の発振周波数を低下させることを特徴とするリンギングチョークコンバータ回路。
Using a transformer having inductance, the voltage of the winding of the transformer is applied to the gate of the switching element. When the switching element is turned on, a current flows through the primary winding of the transformer, and at this time, the secondary winding of the transformer When a rectifier diode is connected so that no current flows, and the transistor is turned on and the switching element is turned off by feedback control from the output voltage detection circuit on the secondary side, the current flows to the capacitor through the secondary winding by the back electromotive force of the transformer. In the ringing choke converter circuit of self-oscillation that outputs a stable voltage,
The gate of the switching element and the collector of the PNP transistor are connected via a resistor,
Connecting the emitter of the PNP transistor and the drive winding of the switching element via a capacitor;
Connect a resistor and capacitor in parallel between the emitter and base of the PNP transistor,
A rectifier diode and a smoothing capacitor are connected via a resistor so that a flyback voltage is generated when the switching element is turned off between one end and the other end of the drive winding.
Connect a load resistor across the smoothing capacitor,
Connect the negative electrode of the smoothing capacitor and the base of the PNP transistor through a series circuit of a resistor and a Zener diode,
Connect a saturable reactor between the collector and emitter of a PNP transistor ,
When the output power on the secondary side of the transformer becomes light load power, the Zener diode detects that the flyback voltage generated in the drive winding decreases, and the PNP transistor is turned off to saturate the saturable reactor. A ringing choke converter circuit characterized in that the switching element's off time is lengthened by the amount of time until the oscillation frequency of the switching element is lowered .
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