スイッチング電源装置
【課題】 電子回路負荷の電力が少ない洗濯機、食器洗い機その他小電力負荷に使用されるＲＣＣ方式のスイッチング電源装置において、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子電圧を減少し、スイッチングトランジスタの損失すなわち温度上昇を低減する。
【解決手段】 スイッチングトランス１の制御巻線１ｂとスイッチングトランジスタ３のベースとの間に、抵抗８とこの抵抗８に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサ７を接続し、スイッチングトランジスタ３のベースとスイッチングトランス１の制御巻線１ｂの基準電位との間にコンデンサ９を接続し、スイッチングトランス１のコレクタに抵抗１１とコンデンサ１０の直列接続によるスナバ回路を接続する。
【解決手段】 スイッチングトランス１の制御巻線１ｂとスイッチングトランジスタ３のベースとの間に、抵抗８とこの抵抗８に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサ７を接続し、スイッチングトランジスタ３のベースとスイッチングトランス１の制御巻線１ｂの基準電位との間にコンデンサ９を接続し、スイッチングトランス１のコレクタに抵抗１１とコンデンサ１０の直列接続によるスナバ回路を接続する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路負荷の電力が少ない洗濯機、食器洗い機その他小電力負荷に使用されるＲＣＣ方式のスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＲＣＣ方式のスイッチング電源装置は、図２に示すように構成していた。以下、その構成に付いて説明する。
【０００３】図２に示すように、スイッチングトランス１は、メイン巻線１ａ、制御巻線１ｂと２次巻線１ｃにより構成している。このスイッチングトランス１の巻線の極性はＲＣＣ方式スイッチング電源装置の極性であり、メイン巻線１ａと制御巻線１ｂは同相で動作し、メイン巻線１ａと２次巻線１ｃは逆相で動作する。
【０００４】コンデンサ２は、スイッチング電源装置の大元の直流電源装置となっている。スイッチングトランジスタ３は、エミッタに抵抗４を接続し、この抵抗４に並列にトランジスタのベースエミッタ間を接続し、抵抗４に流れる電流がトランジスタ５のベースエミッタ間オン電圧まで上昇するとトランジスタ５はオンする。
【０００５】ダイオード６は、スイッチングトランジスタ３とスイッチングトランス１の制御巻線１ｂの間に接続し、制御巻線電圧が上昇するとこのダイオード６を通ってスイッチングトランジスタ３にバイアス電流を供給する。コンデンサ７は、ダイオード６に並列に接続しており、このコンデンサ６によりスイッチングのスピードアップを図っている。
【０００６】抵抗８は、ダイオード６と直列に接続し、スイッチングトランジスタ３へのバイアス電流を制限するものである。トランジスタ５のコレクタおよびエミッタは、一端を抵抗８とスイッチングトランジスタ３のベースの接続点に接続し、他端を制御巻線１ｂの基準電位側および抵抗４の接続点に接続している。
【０００７】コンデンサ１０と抵抗１１は直列接続して、スナバ回路（以下、ＣＲスナバ回路という）を構成し、その一端はスイッチングトランジスタ３のコレクタとスイッチングトランス１のメイン巻線１ａの接続点に接続し、他端はコンデンサ２の高電位側に接続している。
【０００８】フォトカプラ１２はフォトトランジスタ１２ａとフォトダイオード１２ｂとで構成し、フォトトランジスタ１２ａのコレクタはダイオード６のカソードに接続し、エミッタはトランジスタ５のベースに接続している。ダイオード１３とコンデンサ１４はスイッチングトランジスタ１の２次巻線に接続し、２次整流回路を形成している。定電圧ダイオード１５はフォトダイオード１２ｂと直列接続し、コンデンサ１４に並列に接続している。抵抗１６は、コンデンサ２の高電位側とスイッチングトランジスタ３のベースに接続している。
【０００９】上記構成において動作を説明する。コンデンサ２に電圧が与えられると、起動用の抵抗１６によりスイッチングトランジスタ３がオンする。スイッチングトランジスタ３がオンすると、スイッチングトランジスタ１のメイン巻線１ａに電圧が発生し、これにより制御巻線ｂにも電圧が発生し、スイッチングトランジスタ３にバイアスが与えられ、さらに電流が増加する。
【００１０】この電流がエミッタ抵抗４に流れ、その電圧がトランジスタ５のベースエミッタ間オン電圧に到達すると、トランジスタ５がオンし、スイッチングトランジスタ３のベースバイアス電流を引き込んで、スイッチングトランジスタ３はオフとなる。
【００１１】スイッチングトランジスタ３がオフすると、スイッチングトランス１の２次巻線１ｃに電圧が発生し、ダイオード１３およびコンデンサ１４の整流回路により２次直流電圧が発生する。この状態が繰り返し、２次出力電圧が定電圧ダイオード１５の動作電圧とフォトダイオード１２ｂのオン電圧の和に到達するとフォトカプラが動作を始め、これにより２次出力電圧を安定化するように動作を始める。
【００１２】すなわち、２次電圧が上昇しようとするとフォトダイオード１２ｂに電流が流れ、これによりフォトトランジスタ１２ａが動作し、トランジスタ５のベースにバイアス電流を供給し、これによりトランジスタ５がオンして、スイッチングトランジスタ３をオフにするという帰還動作を行う。以上はＲＣＣ方式のスイッチング電源装置の動作である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の構成では、ＣＲスナバ回路に蓄積された電荷により、スイッチングトランジスタ３がオンのとき、スパイク状の電流が流れ、ノイズ源となり、また損失の発生源となっていた。
【００１４】本発明は上記従来の課題を解決するもので、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子電圧を減少し、スイッチングトランジスタの損失すなわち温度上昇を低減することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に、抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサを接続し、スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間にコンデンサを接続し、スイッチングトランスのコレクタに抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を接続したものである。
【００１６】これにより、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子電圧を減少でき、スイッチングトランジスタの損失すなわち温度上昇を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたものであり、スイッチングトランジスタのベースのオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコンデンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスその他パターンなどによるインダクタンスとの共振によるスナバ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、スパイク電流を低減し、ノイズの発生とトランジスタによる損失とを低減することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】図１に示すように、コンデンサ９は、一端を抵抗８とスイッチングトランジスタ３のベースの接続点に接続し、他端を制御巻線１ｂの基準電位側および抵抗４の接続点に接続している。トランジスタ５のコレクタおよびエミッタはコンデンサ９と並列に接続している。他の構成は従来例と同じである。
【００２０】上記構成において動作を説明する。なお、ＲＣＣ方式のスイッチング電源装置の基本的な動作は従来例の動作と同じであるので説明を省略する。
【００２１】コンデンサ７は、スイッチングトランジスタ３のベースバイアス回路にダイオード６と並列に接続し、ベースバイアス電圧に急峻な変化を与えるものであり、これによりスピードアップを図り、スイッチングの高速化を行うものである。一方、コンデンサ９は、抵抗８との組合せにより時定数回路を構成するものであり、時間遅れと電圧変化の鈍りを発生させるものである。
【００２２】ここで、スイッチングトランジスタ３のスイッチングオンとスイッチングオフのときの動作を説明する。
【００２３】スイッチングオフ時には、抵抗１１、コンデンサ１０の直列接続によるスナバ回路により、コレクタ電圧の上昇を遅らせることにより損失を減少することができる。
【００２４】スイッチングオン時には、コンデンサ７によりダイオード６のカソード電圧は制御巻線１ｂの電圧発生と同時に急峻に上昇する。この急峻に上昇した電圧を抵抗８とコンデンサ９により時間遅れを発生させ、電圧上昇の速度を遅らせている。
【００２５】電圧上昇の速度鈍化は、スイッチング速度を遅らせることとなり、スイッチングオン時の損失が増える。しかしながらスイッチング時間が遅れることにより、スイッチングオン時のコレクタ電圧を低下させ、また、オンタイミングを遅らせている間にスナバ回路とメイン巻線１ａその他のインダクタンスとの共振によりエネルギーロスを発生させることとなり、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、抵抗８とコンデンサ９によりオン時のスイッチングスピードは遅くなるが、総合的に見るとコンデンサ３がないときの動作に比べ、スパイク電流の減少および電圧電流により、スイッチングトランジスタ３の損失を減少することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたから、スイッチングトランジスタのベースのオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコンデンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスその他パターンなどによるインダクタンスとの共振によるスナバ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、スイッチングオン時のスイッチング速度は下がるが、オンタイミングを遅らせることによりこの間のスナバ回路のエネルギー放出と、コレクタ電圧の低下を待ってオンさせることができ、スパイク電流を低減し、スイッチングトランジスタのオン時の損失を低減することができ、雑音端子電圧およびスイッチングトランジスタの温度上昇を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回路図
【図２】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
１ スイッチングトランス
１ｂ 制御巻線
３ スイッチングトランジスタ
７ コンデンサ
８ 抵抗
９ コンデンサ
１０ コンデンサ
１１ 抵抗
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路負荷の電力が少ない洗濯機、食器洗い機その他小電力負荷に使用されるＲＣＣ方式のスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＲＣＣ方式のスイッチング電源装置は、図２に示すように構成していた。以下、その構成に付いて説明する。
【０００３】図２に示すように、スイッチングトランス１は、メイン巻線１ａ、制御巻線１ｂと２次巻線１ｃにより構成している。このスイッチングトランス１の巻線の極性はＲＣＣ方式スイッチング電源装置の極性であり、メイン巻線１ａと制御巻線１ｂは同相で動作し、メイン巻線１ａと２次巻線１ｃは逆相で動作する。
【０００４】コンデンサ２は、スイッチング電源装置の大元の直流電源装置となっている。スイッチングトランジスタ３は、エミッタに抵抗４を接続し、この抵抗４に並列にトランジスタのベースエミッタ間を接続し、抵抗４に流れる電流がトランジスタ５のベースエミッタ間オン電圧まで上昇するとトランジスタ５はオンする。
【０００５】ダイオード６は、スイッチングトランジスタ３とスイッチングトランス１の制御巻線１ｂの間に接続し、制御巻線電圧が上昇するとこのダイオード６を通ってスイッチングトランジスタ３にバイアス電流を供給する。コンデンサ７は、ダイオード６に並列に接続しており、このコンデンサ６によりスイッチングのスピードアップを図っている。
【０００６】抵抗８は、ダイオード６と直列に接続し、スイッチングトランジスタ３へのバイアス電流を制限するものである。トランジスタ５のコレクタおよびエミッタは、一端を抵抗８とスイッチングトランジスタ３のベースの接続点に接続し、他端を制御巻線１ｂの基準電位側および抵抗４の接続点に接続している。
【０００７】コンデンサ１０と抵抗１１は直列接続して、スナバ回路（以下、ＣＲスナバ回路という）を構成し、その一端はスイッチングトランジスタ３のコレクタとスイッチングトランス１のメイン巻線１ａの接続点に接続し、他端はコンデンサ２の高電位側に接続している。
【０００８】フォトカプラ１２はフォトトランジスタ１２ａとフォトダイオード１２ｂとで構成し、フォトトランジスタ１２ａのコレクタはダイオード６のカソードに接続し、エミッタはトランジスタ５のベースに接続している。ダイオード１３とコンデンサ１４はスイッチングトランジスタ１の２次巻線に接続し、２次整流回路を形成している。定電圧ダイオード１５はフォトダイオード１２ｂと直列接続し、コンデンサ１４に並列に接続している。抵抗１６は、コンデンサ２の高電位側とスイッチングトランジスタ３のベースに接続している。
【０００９】上記構成において動作を説明する。コンデンサ２に電圧が与えられると、起動用の抵抗１６によりスイッチングトランジスタ３がオンする。スイッチングトランジスタ３がオンすると、スイッチングトランジスタ１のメイン巻線１ａに電圧が発生し、これにより制御巻線ｂにも電圧が発生し、スイッチングトランジスタ３にバイアスが与えられ、さらに電流が増加する。
【００１０】この電流がエミッタ抵抗４に流れ、その電圧がトランジスタ５のベースエミッタ間オン電圧に到達すると、トランジスタ５がオンし、スイッチングトランジスタ３のベースバイアス電流を引き込んで、スイッチングトランジスタ３はオフとなる。
【００１１】スイッチングトランジスタ３がオフすると、スイッチングトランス１の２次巻線１ｃに電圧が発生し、ダイオード１３およびコンデンサ１４の整流回路により２次直流電圧が発生する。この状態が繰り返し、２次出力電圧が定電圧ダイオード１５の動作電圧とフォトダイオード１２ｂのオン電圧の和に到達するとフォトカプラが動作を始め、これにより２次出力電圧を安定化するように動作を始める。
【００１２】すなわち、２次電圧が上昇しようとするとフォトダイオード１２ｂに電流が流れ、これによりフォトトランジスタ１２ａが動作し、トランジスタ５のベースにバイアス電流を供給し、これによりトランジスタ５がオンして、スイッチングトランジスタ３をオフにするという帰還動作を行う。以上はＲＣＣ方式のスイッチング電源装置の動作である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の構成では、ＣＲスナバ回路に蓄積された電荷により、スイッチングトランジスタ３がオンのとき、スパイク状の電流が流れ、ノイズ源となり、また損失の発生源となっていた。
【００１４】本発明は上記従来の課題を解決するもので、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子電圧を減少し、スイッチングトランジスタの損失すなわち温度上昇を低減することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に、抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサを接続し、スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間にコンデンサを接続し、スイッチングトランスのコレクタに抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を接続したものである。
【００１６】これにより、スイッチングトランジスタがオン時のスパイク電流を減少させるとともにオン時損失を減少させ、雑音端子電圧を減少でき、スイッチングトランジスタの損失すなわち温度上昇を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたものであり、スイッチングトランジスタのベースのオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコンデンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスその他パターンなどによるインダクタンスとの共振によるスナバ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、スパイク電流を低減し、ノイズの発生とトランジスタによる損失とを低減することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】図１に示すように、コンデンサ９は、一端を抵抗８とスイッチングトランジスタ３のベースの接続点に接続し、他端を制御巻線１ｂの基準電位側および抵抗４の接続点に接続している。トランジスタ５のコレクタおよびエミッタはコンデンサ９と並列に接続している。他の構成は従来例と同じである。
【００２０】上記構成において動作を説明する。なお、ＲＣＣ方式のスイッチング電源装置の基本的な動作は従来例の動作と同じであるので説明を省略する。
【００２１】コンデンサ７は、スイッチングトランジスタ３のベースバイアス回路にダイオード６と並列に接続し、ベースバイアス電圧に急峻な変化を与えるものであり、これによりスピードアップを図り、スイッチングの高速化を行うものである。一方、コンデンサ９は、抵抗８との組合せにより時定数回路を構成するものであり、時間遅れと電圧変化の鈍りを発生させるものである。
【００２２】ここで、スイッチングトランジスタ３のスイッチングオンとスイッチングオフのときの動作を説明する。
【００２３】スイッチングオフ時には、抵抗１１、コンデンサ１０の直列接続によるスナバ回路により、コレクタ電圧の上昇を遅らせることにより損失を減少することができる。
【００２４】スイッチングオン時には、コンデンサ７によりダイオード６のカソード電圧は制御巻線１ｂの電圧発生と同時に急峻に上昇する。この急峻に上昇した電圧を抵抗８とコンデンサ９により時間遅れを発生させ、電圧上昇の速度を遅らせている。
【００２５】電圧上昇の速度鈍化は、スイッチング速度を遅らせることとなり、スイッチングオン時の損失が増える。しかしながらスイッチング時間が遅れることにより、スイッチングオン時のコレクタ電圧を低下させ、また、オンタイミングを遅らせている間にスナバ回路とメイン巻線１ａその他のインダクタンスとの共振によりエネルギーロスを発生させることとなり、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、抵抗８とコンデンサ９によりオン時のスイッチングスピードは遅くなるが、総合的に見るとコンデンサ３がないときの動作に比べ、スパイク電流の減少および電圧電流により、スイッチングトランジスタ３の損失を減少することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたから、スイッチングトランジスタのベースのオンタイミングをずらせることにより、抵抗とコンデンサからなるスナバ回路とスイッチングトランスその他パターンなどによるインダクタンスとの共振によるスナバ回路のエネルギーを消費させるとともに、コレクタ電圧が一定値低下したところでオンさせることにより、スイッチングオン時のスイッチング速度は下がるが、オンタイミングを遅らせることによりこの間のスナバ回路のエネルギー放出と、コレクタ電圧の低下を待ってオンさせることができ、スパイク電流を低減し、スイッチングトランジスタのオン時の損失を低減することができ、雑音端子電圧およびスイッチングトランジスタの温度上昇を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回路図
【図２】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
１ スイッチングトランス
１ｂ 制御巻線
３ スイッチングトランジスタ
７ コンデンサ
８ 抵抗
９ コンデンサ
１０ コンデンサ
１１ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】 スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたＲＣＣ方式のスイッチング電源装置。
【請求項１】 スイッチングトランスの制御巻線とスイッチングトランジスタのベースとの間に接続した抵抗とこの抵抗に直列に接続したスイッチング高速化のためのコンデンサと、前記スイッチングトランジスタのベースとスイッチングトランスの制御巻線の基準電位との間に接続したコンデンサと、前記スイッチングトランスのコレクタに接続した抵抗とコンデンサの直列接続によるスナバ回路を備えたＲＣＣ方式のスイッチング電源装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００３−９５２６（Ｐ２００３−９５２６Ａ）
【公開日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１８７７１６（Ｐ２００１−１８７７１６）
【出願日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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