JP2004289944A - Switching power supply device - Google Patents

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JP2004289944A
JP2004289944A JP2003079725A JP2003079725A JP2004289944A JP 2004289944 A JP2004289944 A JP 2004289944A JP 2003079725 A JP2003079725 A JP 2003079725A JP 2003079725 A JP2003079725 A JP 2003079725A JP 2004289944 A JP2004289944 A JP 2004289944A
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transformers
power supply
circuit
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primary
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JP2003079725A
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Hiroshi Yamazaki
浩 山崎
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Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To output large power by surely making the power well-balanced at high efficiency by using a plurality of transformers, and to reduce a cost and a size. <P>SOLUTION: This switching power supply device obtains a DC output by DC-DC converting a DC input by using the plurality of transformers T1, T2. The power supply device comprises a primary circuit in which a switching element 7 is further series-connected to a series circuit in which primary windings 2, 3 of the plurality of transformers T1, T2 are series-connected to each other; and a secondary circuit in which one-side ends of secondary windings 4, 5 of the plurality of transformers T1, T2 are connected to each other, and other-side ends of the secondary windings 4, 5 of the transformers are connected to each other via unidirectional elements D2, D3 each having a flyback current direction as a forward direction, and which sets a gap between a connecting point of the one-side ends and a connecting point of the other-side ends via the unidirectional elements D2, D3 as an output end. In the power supply device, DC power is outputted from the output end of the secondary circuit by switching the switching element 7 of the primary circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング電源装置に係り、複数の小型トランスを用いて大電力を供給するのに適した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】
小型のトランスを複数個用いて大電力を供給するスイッチング電源装置に関しては、特開2002―325449号公報において図5に示すような構成が開示されている。この図5の構成によれば、別個のコアを有するトランスT1,T2の一次巻線2,3 が並列接続され、二次巻線4,5が直列接続されている。一次巻線2,3の一端が直流電源6の正極に、一次巻線2,3の他端がスイッチング素子7の一端に、スイッチング素子7の他端が直流電源6の負極に、それぞれ接続されている。また、トランスT1,T2の二次巻線4、5 は整流平滑回路8に接続されている。さらに、トランスT1,T2は、各巻線の一次側および二次側の極性がそれぞれ同一になるように形成されている。
【0003】
この図5の構成の動作としては、スイッチング素子7がオンになると電流がトランスT1,T2 の一次巻線2,3 に流れるとともに、誘導起電力により二次巻線4,5 にも電流が流れる。この場合、トランスT1,T2 の二次巻線が直列に接続されているため、二次巻線4,5のそれぞれに流れる電流は等しい。
【0004】
【特許文献1】
特開2002―325449号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の従来技術には次のような問題点がある。すなわち、スイッチング素子7がターンオフしたとき、巻線2,3のフライバック電圧の不均衡により、図6に示すように一次巻線2,3間を循環電流Icが流れる。この循環電流Icにより一方のトランスは逆励磁され、他方のトランスは直流バイアスされることになる。従って、各トランスの磁束バランスが取れないことから、ターンオン時に一次巻線に流れる電流もバランスが取れないことになる。
【0006】
また、循環電流により一次巻線に電力損失が発生するとともに、一方のトランスに直流電流が重畳されることからエアギャップを必要とし、トランスが大型化するという欠点がある。
【0007】
さらに、図5に示す構成をフライバック方式のスイッチング電源装置に適用した場合には、前記の欠点がさらに顕著になる。フライバック方式のスイッチング電源装置では、一次回路がターンオンしている間は、二次回路には電流が流れずコアにエネルギーを蓄積する。一次回路がターンオフすると、トランスに蓄積したエネルギーに基づく電流が二次回路に流れる。従って、ターンオン時には一次巻線インピーダンスの誤差により励磁電流バランスが崩れるとともに、ターンオフ時にはフライバック電圧の不均衡により図6に示したような循環電流Icが流れて磁束はアンバランスとなる。その結果、各トランスは電力を均等に負荷に供給することができない。
【0008】
前記欠点を解消するために、図7に示すようにダイオードD1a,D1bを一次巻線と直列にそれぞれ挿入して循環電流を流さないようにする方法も考えられるが、スイッチング素子7のターンオン時にダイオードD1a,D1bに流れる順方向電流により各一次巻線に電力損失が発生する。この電力損失が熱となって装置の小型化を妨げることになる。
【0009】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、複数のトランスを用いて高効率で確実に電力バランスさせて大電力を出力することのできるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載のスイッチング電源装置は、フライバック方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、前記複数のトランスの二次巻線の一端同士を接続するとともにフライバック電流方向を順方向とする一方向性素子を介して各トランスの二次巻線の他端同士を接続し、前記一端同士接続点と前記一方向性素子を介した他端側接続点との間を出力端とした二次回路とを備え、前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とする。
【0011】
また、請求項2に記載のスイッチング電源装置は、フライバック方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、前記複数のトランスの二次巻線の両端同士を並列接続するとともにフライバック電流方向を順方向とする一方向性素子を直列接続し、前記一端同士接続点と前記一方向性素子を介した他端側接続点との間を出力端とした二次回路とを備え、前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とする。
【0012】
また、請求項3に記載のスイッチング電源装置は、フォワード方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、前記複数のトランスの二次巻線の一端同士を接続するとともにフォワード電流方向を順方向とする第1の一方向性素子を介して各トランスの二次巻線の他端同士を接続し、前記一端同士接続点から前記他端同士接続点への方向を順方向とする第2の一方向性素子を前記一端同士接続点と前記他端同士接続点との間に接続し、前記第2の一方向性素子の両端のいずれか一方にインダクタの一端を接続し、当該インダクタの他端と、前記第2の一方向性素子の両端のいずれか他方との間を出力端とした二次回路とを備え、前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来のスイッチング電源装置31と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、スイッチング電源装置31と同一の動作についても重複説明を省略する。
【0014】
まず、本発明をフライバック型スイッチング電源装置に適用した第一の実施の形態について図1に従って説明する。
【0015】
フライバック型電源装置1は、別個のコアを有するトランスT1,T2を備えている。両トランスT1,T2の一次巻線2,3の一端同士が接続され、トランスT1の一次巻線2の他端が直流電源6の正極に接続され、トランスT2の一次巻線3の他端がスイッチ素子7の一端に接続され、スイッチ素子7の他端が直流電源6の負極に接続されている。また、トランスT1,T2の二次巻線4,5の一端が蓄電素子Cの負極に接続され、トランスT1,T2の二次巻線4,5の他端がそれぞれダイオードD2,D3のアノードに接続され、ダイオードD2,D3のカソードが蓄電素子Cの正極に接続されている。さらに、負荷RLは蓄電素子Cと並列に接続されている。また、トランスT1,T2の各巻線2,3,4,5は、一次側および二次側の極性がそれぞれ逆になるように形成されている。
【0016】
この実施の形態では、トランスT1,T2は同一仕様のものであり、巻数比も巻数も等しく設定されている(n1/N1=n2/N2,n1=n2,N1=N2)。また、巻数が等しいことから励磁インダクタンスも等しくなる。
【0017】
次に、前記スイッチング電源装置1の動作について説明する。スイッチング素子7がターンオンすると、直流電源6の電圧Eが直列接続されたトランスT1,T2の一次巻線2,3に印加され、励磁電流I1が流れる。各トランスの励磁インダクタンスは等しいので、それぞれの巻線に印加される電圧はE/2となる。また、各トランスの一次巻線同士が直列接続されているため、それぞれの励磁電流も必ず等しくなる。このとき、二次巻線は逆極性電圧となっているため、ダイオードD2,D3は逆バイアスとなって導通せず、トランスの二次巻線は負荷に電流を供給しない。次にスイッチ素子1がターンオフすると、二次巻線4,5の電圧極性が反転し、ダイオードD2,D3が順方向にバイアスされることにより、各トランスの二次巻線4,5から負荷電流が供給される。この場合、ターンオン時、一次巻線2,3に流れていた励磁電流I1が同一であるため、ターンオフ時に、二次巻線4,5から供給される負荷電流I4,I5も必ず同一となる。
【0018】
本実施の形態では、以下の効果を有する。
(1)トランスT1,T2の一次巻線2,3が直列接続されているため、励磁電流が等しくなる結果、二次巻線4,5の負荷電流I4,I5も等しくなり確実に電流バランスが保たれる。
(2)トランスT1,T2の一次巻線2,3に加わる電圧が電源電圧Eの1/2となるため、励磁インダクタンスも1/2でよく、巻数は√(1/2)に減少する。このため、一次巻線の電流損失が低減される。
(3)トランスT1,T2の二次巻線4,5がダイオードD2,D3を介して並列接続となるため、巻線抵抗値が減少して電流損失も低減される。
(4)本スイッチング電源装置1は、同一仕様のトランスを用いることができるため、部品の種類を少なくしてコスト低減を図ることができる。
【0019】
次に、本発明をフライバック型スイッチング電源装置に適用した第二の実施形態について図2に従って説明する。
【0020】
図2の構成は、図1の構成において、トランスT1,T2の二次巻線4,5同士を並列接続し、ダイオードD3を省略したものである。
【0021】
本構成によれば、第一の実施の形態と同様に、スイッチング素子7のターンオン時、トランスT1,T2の一次巻線2,3に流れる励磁電流I1が同一となるため、スイッチング素子1のターンオフ時にトランスT1,T2の二次巻線4,5に流れる負荷電流I4,I5も必ず同一となる。従って、二次巻線4,5の循環電流が流れないため、二次巻線4,5同士を並列接続することが可能となり、図1におけるダイオードD3を省略することができる。
【0022】
本実施の形態により、第一の実施の形態と比べてさらに回路の簡略化と部品点数の減少を達成することで、装置のコスト低減および小型化に寄与することができる。
【0023】
次に、本発明をフォワード型スイッチング電源装置に適用した第三の実施の形態について図3に従って説明する。
【0024】
別個のコアを有するトランスT1,T2は、それぞれの一次巻線2,3、二次巻線4,5が同相になるように形成されており、電力蓄積用インダクタLと、転流ダイオードD4が追加されている以外は、図1の構成と同じであるため、詳しい説明を省略する。また、この実施の形態では、トランスT1,T2は同一仕様のものであり、巻数比も巻数も等しく設定されている(n1/N1=n2/N2,n1=n2,N1=N2)。また、巻数が等しいことから励磁インダクタンスも等しくなる。
【0025】
次に、前記のように構成されたフォワード型スイッチング電源装置21の動作を説明する。スイッチング素子7がターンオンすると、直流電圧源6が直列接続されたトランスT1,T2の一次巻線2,3に印加され、電流I1が流れる。トランスT1,T2の一次巻線2,3に発生する電圧は、励磁インダクタンスが等しいためE/2となる。本装置の構成はフォワード型であるため、ターンオン時の誘導起電力により各二次巻線には、(E/2)×(N1/n1),(E/2)×(N2/n2)の電圧がそれぞれ発生し、ダイオードD2,D3を通し負荷に電流を供給すると共にLを励磁する。このとき、前記の実施の形態1と同様に、トランスT1,T2の一次巻線2,3に流れる電流I1が等しいので、トランスT1,T2の二次巻線4,5に流れる電流I4,I5も等しくなる。
【0026】
次に、スイッチング素子7がターンオフすると、トランスT1,T2のの二次巻線4,5には逆方向の電圧が発生し、ダイオードD2,D3が逆バイアスされ、転流ダイオードD4が順方向バイアスとなり導通する。ターンオン時、電力蓄積用インダクタLに蓄積されたエネルギーは、転流ダイオードD4を通して負荷に供給される。また、このときトランスT1,T2の一次巻線2,3には、励磁エネルギーをリセットするためのフライバック電圧が発生するが、一次巻線2,3は直列接続であるため循環電流が流れることはない。
【0027】
本実施の形態では、以下の効果を有する。
(1)トランスT1,T2の一次巻線2,3の電流I1が等しいため、トランスT1,T2の二次巻線4,5の負荷電流I4,I5も等しくなり確実に電流バランスが保たれる。
(2)スイッチング素子7のターンオフ時のフライバック電圧により、循環電流が流れることはなく、トランスT1,T2内の磁束バランスが保たれる。
(3)トランスT1,T2の一次巻線2,3に加わる電圧が、電源電圧Eの1/2となるため、トランスT1,T2の一次巻線2,3の巻数もそれぞれ1/2でよく、巻線抵抗値が低下することで電力損失を低減することができる。
(4)トランスT1,T2の二次巻線4,5がダイオードD2,D3を介して並列接続となるため、合成巻線抵抗値が低下することで電力損失を低減することができる。
(5)本スイッチング電源装置21は、同一仕様のトランスを用いることができるため、部品の種類を少なくしてコスト低減を図ることができる。
【0028】
尚、実施の形態は、前記に限定されるものではなく、例えば図4に示すように、3個以上(N個)のトランスを用いて各一次巻線を直列接続し、各二次巻線を並列接続とする構成でもよい。
【0029】
また、トランスT1,T2の一次巻線、二次巻線のそれぞれの巻数比(n1/N1,n2/N2)の値は、異なっていてもよい。
【0030】
さらに、スイッチング素子7としては、バイポーラトランジスタやFETを用いることができる。また、一方向性素子D2,D3,D4は、ダイオードの他、FETのようなスイッチ素子を用いてもよいし、一方向性素子とスイッチ素子との並列接続で構成してもよい。さらに、一方向性素子の挿入位置は、順方向電流の向きが一致している限りどの位置でもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜3に記載した発明によれば、複数の小型のトランスを用いて大電力を出力する場合において、簡単な構成で確実にバランスを保つことができ、スイッチング電源装置の高効率化、低コスト化、および小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す回路図である。
【図2】本発明の第二の実施の形態を示す回路図である。
【図3】本発明の第三の実施の形態を示す回路図である。
【図4】本発明の別の実施の形態を示す回路図である。
【図5】従来技術の形態を示す回路図である。
【図6】従来技術における循環電流の流れる経路を示した図である。
【図7】従来技術の回路に循環電流防止用ダイオードを付加した図である。
【符号の説明】
1,21,31,41 スイッチング電源装置
2,3 一次巻線
4,5 二次巻線
6 直流電源
7 スイッチング素子
C コンデンサ
D1a,D1b ダイオード
D2,D3 整流ダイオード
D4 転流ダイオード
L 電力蓄積用インダクタ
RL 負荷
T1,T2 トランス
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply suitable for supplying a large amount of power using a plurality of small transformers.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-325449 discloses a configuration as shown in FIG. 5 regarding a switching power supply device that supplies a large amount of power using a plurality of small transformers. According to the configuration of FIG. 5, primary windings 2, 3 of transformers T1, T2 having separate cores are connected in parallel, and secondary windings 4, 5 are connected in series. One ends of the primary windings 2 and 3 are connected to the positive electrode of the DC power supply 6, the other ends of the primary windings 2 and 3 are connected to one end of the switching element 7, and the other end of the switching element 7 is connected to the negative electrode of the DC power supply 6, respectively. ing. The secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected to a rectifying and smoothing circuit 8. Further, the transformers T1 and T2 are formed such that the primary side and the secondary side of each winding have the same polarity.
[0003]
When the switching element 7 is turned on, the current flows through the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2, and the current also flows through the secondary windings 4 and 5 by the induced electromotive force. . In this case, since the secondary windings of the transformers T1 and T2 are connected in series, the currents flowing through the secondary windings 4 and 5 are equal.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-325449
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems. That is, when the switching element 7 is turned off, the circulating current Ic flows between the primary windings 2 and 3 due to the imbalance of the flyback voltages of the windings 2 and 3, as shown in FIG. One of the transformers is reversely excited by the circulating current Ic, and the other transformer is DC-biased. Therefore, since the magnetic flux of each transformer cannot be balanced, the current flowing through the primary winding at the time of turn-on cannot be balanced.
[0006]
In addition, the circulating current causes a power loss in the primary winding, and a DC current is superimposed on one of the transformers, so that an air gap is required and the size of the transformer is increased.
[0007]
Further, when the configuration shown in FIG. 5 is applied to a flyback type switching power supply, the above-mentioned disadvantage becomes more remarkable. In the flyback switching power supply, while the primary circuit is turned on, no current flows in the secondary circuit and energy is stored in the core. When the primary circuit turns off, a current based on the energy stored in the transformer flows through the secondary circuit. Therefore, at the time of turn-on, the exciting current balance is lost due to an error in the primary winding impedance, and at the time of turn-off, the circulating current Ic as shown in FIG. 6 flows due to the imbalance of the flyback voltage, and the magnetic flux becomes unbalanced. As a result, each transformer cannot supply power to the load equally.
[0008]
In order to solve the above-mentioned drawback, a method of inserting diodes D1a and D1b in series with the primary winding to prevent a circulating current from flowing, as shown in FIG. Power loss occurs in each primary winding due to the forward current flowing through D1a and D1b. This power loss becomes heat and hinders miniaturization of the device.
[0009]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of outputting a large amount of power by using a plurality of transformers to achieve a high-efficiency and reliable power balance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is configured by a flyback method, and obtains a DC output by performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers. A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which primary windings of the plurality of transformers are connected in series, and one ends of secondary windings of the plurality of transformers are connected together and a flyback current direction is set to a forward direction. The other ends of the secondary windings of the transformers are connected to each other via a one-way element, and the output end is provided between the one-end connection point and the other-end side connection point via the one-way element. Wherein the switching element of the primary circuit is switched to output DC power from an output terminal of the secondary circuit.
[0011]
The switching power supply according to claim 2 is configured by a flyback method, and obtains a DC output by performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers. A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which the windings are connected in series; and a unidirectional connection in which both ends of the secondary windings of the plurality of transformers are connected in parallel and the flyback current direction is a forward direction. Elements are connected in series, and a secondary circuit having an output terminal between the one end connection point and the other end side connection point via the one-way element is provided, and a switching element of the primary circuit is switched. DC power is output from an output terminal of the secondary circuit.
[0012]
The switching power supply device according to claim 3 is configured in a forward system, and obtains a DC output by performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers. A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which wires are connected in series, and a first unidirectionality in which one ends of secondary windings of the plurality of transformers are connected and a forward current direction is a forward direction. The other ends of the secondary windings of the respective transformers are connected to each other via an element, and the second unidirectional element having a forward direction from the connection point of the one ends to the connection point of the other ends is connected to the one ends of the second unidirectional elements. One end of the inductor is connected to one of the two ends of the second unidirectional element, and the other end of the inductor is connected to the second end of the second unidirectional element. A secondary circuit having an output terminal between any one of both ends of the directional element, and switching the switching element of the primary circuit to output DC power from the output terminal of the secondary circuit. And
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a switching power supply according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the same components as those of the conventional switching power supply device 31 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Also, the same operation as the switching power supply device 31 will not be described repeatedly.
[0014]
First, a first embodiment in which the present invention is applied to a flyback type switching power supply will be described with reference to FIG.
[0015]
The flyback type power supply device 1 includes transformers T1 and T2 having separate cores. One ends of primary windings 2 and 3 of both transformers T1 and T2 are connected to each other, the other end of primary winding 2 of transformer T1 is connected to the positive electrode of DC power supply 6, and the other end of primary winding 3 of transformer T2 is connected to the other end. The switch element 7 is connected to one end, and the other end of the switch element 7 is connected to the negative electrode of the DC power supply 6. One ends of the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected to the negative electrode of the storage element C, and the other ends of the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected to the anodes of the diodes D2 and D3, respectively. The cathodes of the diodes D2 and D3 are connected to the positive electrode of the storage element C. Further, load RL is connected in parallel with power storage element C. The windings 2, 3, 4, and 5 of the transformers T1 and T2 are formed so that the polarities of the primary side and the secondary side are reversed.
[0016]
In this embodiment, the transformers T1 and T2 have the same specifications, and the turns ratio and the number of turns are set to be equal (n1 / N1 = n2 / N2, n1 = n2, N1 = N2). Further, since the number of turns is equal, the exciting inductance is also equal.
[0017]
Next, the operation of the switching power supply 1 will be described. When the switching element 7 is turned on, the voltage E of the DC power supply 6 is applied to the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 connected in series, and an exciting current I1 flows. Since the exciting inductance of each transformer is equal, the voltage applied to each winding is E / 2. Further, since the primary windings of the respective transformers are connected in series, the respective exciting currents are necessarily equal. At this time, since the secondary winding has a reverse polarity voltage, the diodes D2 and D3 are reverse-biased and do not conduct, and the secondary winding of the transformer does not supply current to the load. Next, when the switch element 1 is turned off, the voltage polarities of the secondary windings 4 and 5 are inverted, and the diodes D2 and D3 are biased in the forward direction. Is supplied. In this case, at the time of turn-on, the exciting currents I1 flowing through the primary windings 2 and 3 are the same, so that at the time of turn-off, the load currents I4 and I5 supplied from the secondary windings 4 and 5 always become the same.
[0018]
The present embodiment has the following effects.
(1) Since the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 are connected in series, the exciting currents become equal. As a result, the load currents I4 and I5 of the secondary windings 4 and 5 become equal and the current balance is surely ensured. Will be kept.
(2) Since the voltage applied to the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 is の of the power supply voltage E, the exciting inductance may be 1 / and the number of turns is reduced to √ (1 /). Therefore, the current loss of the primary winding is reduced.
(3) Since the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected in parallel via the diodes D2 and D3, the winding resistance is reduced and the current loss is also reduced.
(4) Since the present switching power supply device 1 can use transformers having the same specifications, the number of types of components can be reduced and cost can be reduced.
[0019]
Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a flyback type switching power supply device will be described with reference to FIG.
[0020]
The configuration of FIG. 2 is different from the configuration of FIG. 1 in that the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected in parallel and the diode D3 is omitted.
[0021]
According to this configuration, similarly to the first embodiment, when the switching element 7 is turned on, the exciting currents I1 flowing through the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 become the same, so that the switching element 1 is turned off. Sometimes, the load currents I4 and I5 flowing through the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 always become the same. Therefore, since the circulating current of the secondary windings 4 and 5 does not flow, the secondary windings 4 and 5 can be connected in parallel, and the diode D3 in FIG. 1 can be omitted.
[0022]
According to this embodiment, the circuit can be simplified and the number of components can be further reduced as compared with the first embodiment, thereby contributing to cost reduction and size reduction of the device.
[0023]
Next, a third embodiment in which the present invention is applied to a forward-type switching power supply will be described with reference to FIG.
[0024]
The transformers T1 and T2 having separate cores are formed such that the primary windings 2 and 3 and the secondary windings 4 and 5 have the same phase, and the power storage inductor L and the commutation diode D4 Except for the addition, the configuration is the same as that of FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the transformers T1 and T2 have the same specifications, and the turns ratio and the number of turns are set to be equal (n1 / N1 = n2 / N2, n1 = n2, N1 = N2). Further, since the number of turns is equal, the exciting inductance is also equal.
[0025]
Next, the operation of the forward-type switching power supply 21 configured as described above will be described. When the switching element 7 is turned on, the DC voltage source 6 is applied to the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 connected in series, and a current I1 flows. The voltage generated in the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 is E / 2 because the exciting inductances are equal. Since the configuration of this device is of a forward type, each secondary winding has (E / 2) × (N1 / n1) and (E / 2) × (N2 / n2) due to the induced electromotive force at turn-on. Voltages are respectively generated to supply current to the load through the diodes D2 and D3 and to excite L. At this time, since the currents I1 flowing through the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 are the same as in the first embodiment, the currents I4 and I5 flowing through the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are equal. Is also equal.
[0026]
Next, when the switching element 7 is turned off, a reverse voltage is generated in the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2, the diodes D2 and D3 are reverse-biased, and the commutation diode D4 is forward-biased. Becomes conductive. At the time of turn-on, the energy stored in the power storage inductor L is supplied to the load through the commutation diode D4. At this time, a flyback voltage for resetting the excitation energy is generated in the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2. However, since the primary windings 2 and 3 are connected in series, a circulating current may flow. There is no.
[0027]
The present embodiment has the following effects.
(1) Since the currents I1 of the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 are equal, the load currents I4 and I5 of the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are also equal, and the current balance is reliably maintained. .
(2) Due to the flyback voltage when the switching element 7 is turned off, no circulating current flows, and the magnetic flux balance in the transformers T1 and T2 is maintained.
(3) Since the voltage applied to the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 is の of the power supply voltage E, the number of turns of the primary windings 2 and 3 of the transformers T1 and T2 may be で. The power loss can be reduced by reducing the winding resistance.
(4) Since the secondary windings 4 and 5 of the transformers T1 and T2 are connected in parallel via the diodes D2 and D3, power loss can be reduced by lowering the combined winding resistance.
(5) Since the present switching power supply device 21 can use transformers having the same specifications, the number of types of components can be reduced and cost can be reduced.
[0028]
The embodiment is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 4, each primary winding is connected in series using three or more (N) transformers, and each secondary winding is connected. May be connected in parallel.
[0029]
Further, the value of the turns ratio (n1 / N1, n2 / N2) of each of the primary winding and the secondary winding of the transformers T1 and T2 may be different.
[0030]
Further, as the switching element 7, a bipolar transistor or an FET can be used. In addition, as the one-way elements D2, D3, and D4, a switch element such as an FET may be used in addition to a diode, or a one-way element and a switch element may be connected in parallel. Furthermore, the insertion position of the unidirectional element may be any position as long as the direction of the forward current matches.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, when a large amount of power is output using a plurality of small transformers, the balance can be reliably maintained with a simple configuration, and the switching power supply device It is possible to realize high efficiency, low cost, and miniaturization of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the related art.
FIG. 6 is a diagram showing a path through which a circulating current flows in the related art.
FIG. 7 is a diagram in which a circulating current preventing diode is added to the circuit of the related art.
[Explanation of symbols]
1, 21, 31, 41 Switching power supply 2, 3 Primary winding 4, 5 Secondary winding 6 DC power supply 7 Switching element C Capacitor D1a, D1b Diode D2, D3 Rectifier diode D4 Commutation diode L Power storage inductor RL Load T1, T2 Transformer

Claims (3)

フライバック方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、
前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、
前記複数のトランスの二次巻線の一端同士を接続するとともにフライバック電流方向を順方向とする一方向性素子を介して各トランスの二次巻線の他端同士を接続し、前記一端同士接続点と前記一方向性素子を介した他端側接続点との間を出力端とした二次回路とを備え、
前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
In a switching power supply device that is configured by a flyback method and obtains a DC output by performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers,
A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which primary windings of the plurality of transformers are connected in series;
One ends of the secondary windings of the plurality of transformers are connected to each other, and the other ends of the secondary windings of the transformers are connected to each other via a unidirectional element having a flyback current direction as a forward direction. A secondary circuit having an output terminal between the connection point and the other end side connection point via the one-way element,
A switching power supply device, wherein a switching element of the primary circuit is switched to output DC power from an output terminal of the secondary circuit.
フライバック方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、
前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、
前記複数のトランスの二次巻線の両端同士を並列接続するとともにフライバック電流方向を順方向とする一方向性素子を直列接続し、前記一端同士接続点と前記一方向性素子を介した他端側接続点との間を出力端とした二次回路とを備え、
前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
In a switching power supply device that is configured by a flyback method and obtains a DC output by performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers,
A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which primary windings of the plurality of transformers are connected in series;
The two ends of the secondary windings of the plurality of transformers are connected in parallel with each other, and a unidirectional element having a flyback current direction as a forward direction is connected in series. A secondary circuit having an output terminal between the terminal side connection point,
A switching power supply device, wherein a switching element of the primary circuit is switched to output DC power from an output terminal of the secondary circuit.
フォワード方式で構成され、複数のトランスを用いて直流入力をDC/DC変換して直流出力を得るスイッチング電源装置において、
前記複数のトランスの一次巻線同士を直列接続した直列回路にスイッチング素子をさらに直列接続した一次回路と、
前記複数のトランスの二次巻線の一端同士を接続するとともにフォワード電流方向を順方向とする第1の一方向性素子を介して各トランスの二次巻線の他端同士を接続し、前記一端同士接続点から前記他端同士接続点への方向を順方向とする第2の一方向性素子を前記一端同士接続点と前記他端同士接続点との間に接続し、前記第2の一方向性素子の両端のいずれか一方にインダクタの一端を接続し、当該インダクタの他端と、前記第2の一方向性素子の両端のいずれか他方との間を出力端とした二次回路とを備え、
前記一次回路のスイッチング素子をスイッチングして前記二次回路の出力端から直流電力を出力することを特徴とするスイッチング電源装置。
In a switching power supply device configured by a forward method and performing DC / DC conversion of a DC input using a plurality of transformers to obtain a DC output,
A primary circuit in which a switching element is further connected in series to a series circuit in which primary windings of the plurality of transformers are connected in series;
The other ends of the secondary windings of each transformer are connected via a first unidirectional element having a forward current direction as a forward direction while connecting one ends of the secondary windings of the plurality of transformers, Connecting a second unidirectional element having a forward direction from one end connection point to the other end connection point between the one end connection point and the other end connection point; A secondary circuit in which one end of an inductor is connected to one of both ends of the one-way element, and the other end of the inductor and one of the other ends of the second one-way element are output terminals. With
A switching power supply device, wherein a switching element of the primary circuit is switched to output DC power from an output terminal of the secondary circuit.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179456A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Lincoln Global Inc Power source for plasma device
JP2008178205A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Densei Lambda Kk Switching power supply
WO2015011972A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power conversion device
EP3435532A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-30 Sumida Corporation Circulating-current reducing circuit and transformer unit

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179456A (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Lincoln Global Inc Power source for plasma device
JP4518329B2 (en) * 2004-12-23 2010-08-04 リンカーン グローバル インコーポレーテッド Transformer, high-frequency transformer, module forming primary winding of high-frequency transformer, and plasma arc cutter using the module
JP2008178205A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Densei Lambda Kk Switching power supply
WO2015011972A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power conversion device
JP2015027177A (en) * 2013-07-26 2015-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power conversion device
EP3435532A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-30 Sumida Corporation Circulating-current reducing circuit and transformer unit
CN109309454A (en) * 2017-07-28 2019-02-05 胜美达集团株式会社 Reduce the circuit and transformer unit of circulating current
US10312016B2 (en) 2017-07-28 2019-06-04 Sumida Corporation Circulating-current reducing circuit and transformer unit
CN109309454B (en) * 2017-07-28 2023-10-10 胜美达集团株式会社 Circuit for reducing circulating current and transformer unit

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