JP2005142458A - Wire-wound transformer and power source device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷陰極型蛍光ランプなどを駆動するインバータ等に用いられる多出力に適した巻線型高圧用出力トランス及びこの高圧用巻線型出力トランスを用いた電源装置に関する。 The present invention relates to a winding-type high-voltage output transformer suitable for multiple outputs used for an inverter or the like for driving a cold cathode fluorescent lamp and the like, and a power supply device using the high-voltage winding-type output transformer.
従来、1入力2出力型の多灯式リーケージトランスを用いたバラストレス型放電灯点灯回路において、一方の二次巻線の両端が接地線を介して放電灯の両端に接続され、また、他方の二次巻線も同様に接地線を介してもう一つの放電灯の両端に接続され、1つの入力に対して2つの放電灯を同時に駆動することができるようにしたDC/ACインバータ回路が知られている(例えば特許文献1参照)。
従来、巻線型出力トランストランスでは、二次側に複数の出力を構成する場合、特許文献1に示すように構造が複雑となってしまうという問題点があった。
本発明は上記問題点を解決することを目的とする。
Conventionally, in a winding output transformer, when a plurality of outputs are configured on the secondary side, there is a problem that the structure becomes complicated as shown in Patent Document 1.
The present invention aims to solve the above problems.
上記目的を達成するため本発明は、コアが挿入されたボビンに一次巻線と二次巻線を装着した巻線型トランスであって、前記二次巻線を複数本の並列状に重ねた線で構成したものである。
また本発明は、コアが挿入されたボビンに一次巻線と複数の二次巻線を装着した多出力用の巻線型トランスであって、前記二次巻線を複数本の並列状に重ねた線で構成したものである。
また本発明は、コアが挿入されたボビンに一次巻線と複数の二次巻線を装着し、前記各二次巻線を複数本の互いに並列に重ねた線で構成して一次巻線と前記二次巻線とで複数出力の巻線型トランスを構成し、前記巻線型トランスの一次巻線に共振コンデンサを接続して一次側共振回路を設け、該一次側共振回路に該共振回路に共振する交流信号を出力するインバータ回路を接続したことを特徴とする電源装置。ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a winding transformer in which a primary winding and a secondary winding are mounted on a bobbin in which a core is inserted, and a plurality of the secondary windings are stacked in parallel. It is composed of
Further, the present invention is a multi-output winding transformer in which a primary winding and a plurality of secondary windings are mounted on a bobbin having a core inserted therein, wherein the secondary windings are stacked in parallel. It is composed of lines.
Further, the present invention provides a primary winding and a plurality of secondary windings that are mounted on a bobbin in which a core is inserted, and each secondary winding is composed of a plurality of wires stacked in parallel with each other. The secondary winding constitutes a multi-output winding transformer, a resonance capacitor is connected to the primary winding of the winding transformer to provide a primary resonance circuit, and the primary resonance circuit resonates with the resonance circuit. An inverter circuit that outputs an alternating current signal is connected. Is.
本発明は高圧出力用の巻線型トランスの複数出力を簡単な構成で実現することができる。 The present invention can realize a plurality of outputs of a winding transformer for high voltage output with a simple configuration.
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図1において、182はコアであり、2個のコ字状のコアが接合してロの字状のコアを構成している。コア182の平行部分の一方には、一次用ボビン184が嵌挿配置されている。一次用ボビン184の中央には、端子台186が固設され、該端子台186に一次入力端子188,190が設けられている。前記ボビン184には、一次巻線192が装着され、該一次巻線192の両端はリード線を介して一次入力端子188,190に接続している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1,
前記一次用ボビン184の外側には、端子台186の両側に位置して、一対の二次用ボビン191,194が嵌挿配置されている。二次用ボビン191,194の各一端のパーティション196が、端子台186の両側面に当接している。図1においては、二次用ボビン191,194のパーティション196は、図面の複雑化を避けるため、図示省略してある。二次用ボビン191,194には、二重にした2本の線a,bによって、二次巻線198,200が巻かれている。二重線からなる二次巻線198,200の巻き始め端は、リード線を介して、二次用ボビン191,194の各々の端子台202,204に設けられた二次高圧端子206,208,210,212に接続し、巻き終わり端は、リード線を介して、グランド端子214,216,218,220に接続している。
On the outside of the
上記した構成において、一次巻線192と二次巻線198,200との関係はボビンの二層構造において、一次巻線の両側に二次巻線198,200が配置されることになり、単純な構造によって多出力を構成することができる。本実施形態において、二次巻線を構成する二重の平行線には高圧がかかるが、この高圧は互いに同電位であるため、平行二次巻線間にショートや電流の漏れが生じることはない。また、コア182の他方の平行部分182aも同様な構成とすることができ、この上下対称の構造とした場合には、一次側を直列又は並列に接続して一入力とし、8出力を実現できる。また、二次巻線の巻き線の本数を3本或いは4本等とすることにより、更に多出力が可能となる。
In the above-described configuration, the relationship between the primary winding 192 and the
図1に示す上記実施形態の多出力型巻線トランス44は、図3に示す自励発振回路により駆動される。並列巻きにより、多出力構造の巻線トランスを構成する場合、ボビンの二層構造に特に限定されるものではなく、通常の構造のボビンに二次巻線を並列巻きとして多出力型巻線トランスを構成することができる。
次に、図3を参照して、フルブリッジ型自励発振回路により1入力8出力型巻線トランスを駆動する電源装置について説明する。
The multi-output winding transformer 44 of the above embodiment shown in FIG. 1 is driven by a self-excited oscillation circuit shown in FIG. When a winding transformer having a multi-output structure is configured by parallel winding, it is not particularly limited to the two-layer structure of the bobbin, but a multi-output type winding transformer having a secondary winding as a parallel winding on a bobbin having a normal structure. Can be configured.
Next, a power supply device that drives a 1-input 8-output winding transformer by a full-bridge self-excited oscillation circuit will be described with reference to FIG.
図3中、52,54,56,58はFETから成るスイッチング素子であり、各々のスイッチング素子のソース、ドレイン間には転流ダイオード60,62,64,66が接続されている。スイッチング素子52,54,56,58の各々のゲートにはゲート制御回路68,70,72,74が接続され、これらのうち、ゲート制御回路68,72はPWM制御回路76に接続し、ゲート制御回路70,74はロジック回路78に接続している。PWM制御回路76は、ランプ46に流れる電流を検出する管電流検出回路80から信号を受け取り、この信号のレベルがライン82から与えられる設定値になるように、スイッチング素子52,56の導通角を制御する。
In FIG. 3,
44は基板(図示省略)に固設された1入力8出力型の巻線型トランスであり、2本の冷陰極型蛍光ランプ46を直列に接続したランプ対L1,L2,L3,L4が4対用意されている。ランプ対L1,L2,L3,L4の各一端は、巻線型トランス44の対応する一対の二次側巻線の高圧端子側にそれぞれ接続している。二次側巻線S1,S3,S5,S7の各一端は、それぞれ電流検出抵抗RSを介して接地され、二次側巻線S2,S4,S6,S8はリード線を介して接地されている。各抵抗RSの一端は、図4に示すように、直流阻止用のキャパシタCと整流用ダイオードD1を介して、管電流検出回路80に接続している。
Reference numeral 44 denotes a 1-input 8-output type wound transformer fixed on a substrate (not shown), and four pairs of lamps L1, L2, L3, and L4 in which two cold cathode
また、各抵抗RSの一端は、キャパシタCと整流用ダイオードD2を介してそれぞれ対応するオープンコレクタ方式の出力端子を備えるコンパレータ2,4,6,8の反転入力端子に接続している。各コンパレータ2,4,6,8の非反転入力端子には、プラス電源から、抵抗により分圧されたしきい値が印加されている。オープンコレクタ方式の出力端子を備えるコンパレータ2,4,6,8は、反転入力端子の電位が非反転入力端子のしきい値より高いときには出力端子がオフ状態となり、このときには、該出力端子から見た内部インピーダンスが非常に大きな値になり、また、反転入力端子の電位が非反転入力端子のしきい値より低いときには前記出力端子がオン状態になるように設定されている。
In addition, one end of each resistor RS is connected to the inverting input terminals of the
コンパレータ2,4,6,8の各出力端は、図示の如く、リード線10に並列に接続されている。前記出力リード線10の一方はプラス電源端子に接続し、他方は、抵抗とキャパシタのCR時定数回路と半導体スイッチング素子12とからなる誤動作防止回路14を介してアースされている。前記出力リード線10は、これに接続するリード線16を通じてランプオープン検出回路90と起動補償回路88に接続している。
The output terminals of the
位相検出回路51は、リード線27を介して、LC直列共振回路の中点Pに接続している。ロジック回路78は、リード線27に接続する位相検出回路51からの一次側共振位相信号に基づいて、スイッチング素子をオンオフさせるための信号を造出し、PWM制御回路76を介してゲート制御回路68,72にオンオフ制御信号を送るとともに、ゲート制御回路70,74にオンオフ制御信号を送るように構成されている。位相検出回路51は、LC直列共振回路の中点Pの位相電圧信号から90度遅れた補正位相信号をロジック回路78に供給する。この信号は、一次側LC直列共振回路に流れる電流と同位相となる。一次側直列共振回路に流れる電流は、キャパシタCTの充電電圧が直流電源電圧に到達しても、トランス44の一次側端子の電圧は電気的に90度の位相時間が経過した後に0Vを越えて更に低下し、更に90度の位相時間が経過してマイナスの最大値になる。
The
この時、この電圧から90度遅れた信号は0Vとなるので、このタイミングでスイッチング制御信号をオンオフする。ロジック回路78はこのようにして交互にスイッチング制御信号を出力する。ロジック回路78は、調光信号が入力される調光制御回路84の出力信号に基づいて、調光制御信号を造出し、この調光制御信号によってスイッチング素子オンオフのバースト制御とPWM制御回路76のスイッチオンパルス幅を制御し、ランプ46,46の明るさを一定に保つことと、調光信号に基づいて、輝度ゼロから100%まで任意の値に設定し得るように構成されている。また、ロジック回路78には過電流検出回路86が接続し、ランプ20に過電流が流れたとき、ロジック回路78は、これを検出し、過電流を阻止する信号をPWM制御回路76に送り過電流を防止するように構成されている。
At this time, since the signal delayed by 90 degrees from this voltage becomes 0 V, the switching control signal is turned on and off at this timing. In this way, the
起動補償回路88は、ランプ46の通電回路のシャント抵抗RSにそれぞれ接続し、各ランプ対の電流信号が入力されるように構成されている。起動補償回路88は、電源オンオフ時、自励発振回路が確実に起動するように、起動補償信号を位相検出回路51に入力する。位相検出回路51は、この起動補償信号を受けて、ロジック回路78に自励発振のための起動信号を出力する。起動補償回路88は、位相検出回路51から位相補正された信号がロジック回路78に入ってトランス一次側に電流がロジックで決められた方向に流れても、ランプ46が放電を開始しない事がある。起動補償回路88は、このような場合の起動補償のために設けられている。この場合、確実にランプ46を点灯させるために、起動補償回路88は、ランプ46を流れる電流を検出してランプ46が点灯したか否か判断し、点灯していない時は、点灯するまで起動補償信号を位相検出回路51に送り出す。
The start-up
位相検出回路51はこの起動補償信号を受けてランプ46が点灯するまで起動信号をロジック回路78に出力する。調光制御回路84では、調光信号入力の電圧が、内蔵の三角波発振回路の出力電圧と比較されて、所定の周期のバースト調光信号を生成する。この信号のデューティサイクルに従って、全体のロジック信号をON−OFFさせ結果的に明るさを制御している。この方法は、消灯から全点灯まで自由に調整が可能であるが、ランプ46はこの調光信号の周期でON−OFFされているため、その周期ごとに起動確認と確実な起動が必要となる。そのため、起動補償回路88は、上記のごとく、確実な点灯を実現するために、はじめに起動補償信号を位相検出回路51に送り出している。起動補償の動作を説明すると、始めて電源を入れる時や、ランプが点灯していない時、例えば、電流がI1の方向に流れる様にスイッチング素子52と58とを決められたパルス幅でONにする。
The
これによりコンデンサCTとトランス44の一次巻線に電流が流れ、位相検出回路51にリード線27を通じて信号が入り、I2,I1,I2,I1と交互に電流が流れ、自励発振回路は、検出した共振周波数で発振を開始する。起動補償回路88は、ロジック回路78の初期リセット(起動時)も作っている。もしランプが点灯しなかった場合は、再度リセットし、始めの起動信号を位相検出回路51を通じてロジック回路78に対し送出する。ランプオープン検出回路90は、巻線型トランス44の二次側の各シャント抵抗RSに接続し、二次側の管電流を検出する。ランプ46が切れ、管電流が流れない状態即ちランプオープンの状態のとき、位相検出回路51を通じてロジック回路78に信号を送り、ロジック回路78、PWM制御回路76及びゲート制御回路68,70,72,74から成る制御回路を遮断するように構成されている。過電流検出回路86は、PWM制御回路76が不良であったり、又は、ランプ46の配線がショートした時等において、ロジック回路78に信号を送り、制御回路を遮断する。
As a result, a current flows through the primary winding of the capacitor CT and the transformer 44, a signal enters the
上記した構成において、電源スイッチがオンとなり、ゲート制御回路68,74又は72,70のいずれかにPWM制御回路76及びロジック回路78からオン信号が瞬間的に供給されると、直流電源がスイッチング素子52,58を通じて、I1の方向に、あるいは、スイッチング素子56,54を通じて、I2の方向に、巻線型トランス10の一次側巻線に電流が流れる。これにより、自励発振回路が起動し、巻線型トランス44が共振電圧を発生する。巻線型トランス44の一次側の共振電圧の周波数は、リード線27により、位相検出回路51に供給される。ロジック回路78とPWM制御回路76は、位相検出回路51からの位相信号に基づいて、ゲート制御回路68,70,72,74を駆動し、スイッチング素子52,54,56,58をオンオフ制御する。
In the above configuration, when the power switch is turned on and an ON signal is instantaneously supplied from any of the
スイッチング素子52,54,56,58のオンオフによって電流は、I1とI2の方向に交互に流れ、自励発振回路は、巻線型トランス10の一次側共振周波数で自励発振する。各ランプ対L1,L2,L3,L4の各両端電極には、トランスの二次側巻線の高電圧が印加されるため、明るさにムラが生じない。ランプの管電流の大きさを検出する整流ダイオードD1は、ランプ対L1,L2,L3,L4を流れる電流に対応する直流電流信号を出力し、各整流ダイオードD1の出力電流の加算された、リード線18を流れる電流は平滑回路により平滑され、管電流の大きさを表す電圧信号としてリード線18の下流側に現れ管電流検出回路80に入力される。。
As the
各整流ダイオードD1の各出力信号は、通常は、ほぼ同一であり、リード線18の下流に現れる電圧信号は略一定である。整流ダイオードD1の中、1つでも出力信号が増大すると、この増大分が、リード線18に現れ、管電流検出回路80は、この増大現象を検出する。即ち、整流ダイオードD1は、アナログ回路におけるワイヤードOR回路を構成する。一方、ランプ点灯中、コンパレータ2,4,6,8の各出力端はオフの状態にあり、リード線10は、プラスの電源端子から供給される電圧により、Hiの状態になっている。インバータ回路駆動中、例えば、ランプ対L1のランプが切れ、このランプ対L1に接続するシャント抵抗RSに電流が流れなくなると、シャント抵抗RSの両端電圧がゼロになり、対応する整流ダイオードD2の出力電流がゼロとなる。
The output signals of the rectifier diodes D1 are usually substantially the same, and the voltage signal appearing downstream of the
これにより、コンパレータ2の反転入力端子の電位がしきい値より低くなり、コンパレータ2の出力端がオンとなる。コンパレータ2の出力端がオンとなると、リード線10がコンパレータ2を通じてグランドされ、その電圧が下がり、リード線10は、Lowの状態となる。このLowの信号は、インバータ回路のランプオープン検出回路90に供給され、ここからランプオープン信号が出力される。本実施形態は上述の如く、巻線型トランスの一次側に入力電源電圧より高い共振電圧が得られるので、巻線型トランスの二次側の巻線数を少なくでき、二次側に巻線用のスペースの余裕ができる。このスペースの増大により、2本又はそれ以上の並列巻きが可能となり、多出力が実現できる。そのため、本発明に使用される巻線型トランスは、普通の1入力1出力型の巻線型トランスとほぼ同じ大きさで、1入力多出力型の巻線型トランスとすることが可能となる。
As a result, the potential of the inverting input terminal of the
2 コンパレータ
4 コンパレータ
6 コンパレータ
8 コンパレータ
10 リード線
12 半導体スイッチング素子
14 誤動作防止回路
16 リード線
18 リード線
44 巻線型トランス
46 冷陰極型蛍光ランプ
48 抵抗
50 誤動作防止回路
51 位相差造出回路
52〜58 スイッチング素子
62〜66 転流ダイオード
68 ゲート制御回路
70 ゲート制御回路
72 ゲート制御回路
74 ゲート制御回路
76 PWM制御回路
78 ロジック回路
80 整流制御回路
82 ライン
84 調光制御回路
86 過電流検出回路
88 起動補償回路
90 ランプオープン・ショート検出回路
184 ボビン
186 端子台
188 入力端子
190 入力端子
192 ボビン
194 ボビン
196 パーティション
198 二次巻線
200 二次巻線
202 端子台
204 端子台
206 高圧端子
208 高圧端子
210 高圧端子
212 高圧端子
214 グランド端子
216 グランド端子
218 グランド端子
220 グランド端子
2 Comparator
4 Comparator
6
Claims (3)
A primary winding and a plurality of secondary windings are mounted on a bobbin in which a core is inserted, and each of the secondary windings is configured by a plurality of wires stacked in parallel to each other. To form a multiple output winding transformer, connect a resonance capacitor to the primary winding of the winding transformer, provide a primary resonance circuit, and output an AC signal that resonates with the resonance circuit to the primary resonance circuit A power supply device characterized by connecting an inverter circuit.
Priority Applications (1)
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2003
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