JP2012134201A

JP2012134201A - Choke coil for power supply

Info

Publication number: JP2012134201A
Application number: JP2010282686A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Nakada; 光雄中田
Original assignee: Cosel Co Ltd
Current assignee: Cosel Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: JP5715408B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a choke coil for power supply free from mutual interference by using two inductors sharing a core.SOLUTION: The choke coil for power supply comprises a rectangular parallelepiped magnetic core 12, a first coil 14 wound around the rectangular parallelepiped magnetic core 12, and a second coil 16 wound around the rectangular parallelepiped magnetic core while superimposing on the first coil in a direction perpendicular thereto. A current is fed alternately to the first coil 14 and second coil 16, so that they function as two choke coils sharing one magnetic core. The core material of the magnetic core may be those of a dust core, a magnetic anisotropy core, a core with a gap, an amorphous core or an iron-based alloy core, or a combination thereof. The first coil 14 and second coil 16 are linear coils coated with an insulating coating, and wound a plurality of turns around the magnetic core 12.

Description

本発明は、インターリーブ方式によるスイッチング電源の力率補正回路に使用されるチョークコイルに関する。
The present invention relates to a choke coil used in a power factor correction circuit of a switching power supply by an interleave method.

電源ユニットに含まれる高調波成分は入力電流が非正弦波状であることから発生するが、この高調波電流を規格値以下に抑えるためには、小電力単電源の機器では入力にインダクタを挿入し、中・大電力の電子機器では力率改善機能を持ったプリレギュレータＰＦＣ（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔ）回路を搭載し、いったん高電圧の直流に変換する。 The harmonic component contained in the power supply unit is generated because the input current is non-sinusoidal. To keep this harmonic current below the specified value, an inductor is inserted in the input of a low-power single power supply device. Medium- and high-power electronic devices are equipped with a pre-regulator PFC (Power Factor Correct) circuit having a power factor correction function, and once converted into a high-voltage direct current.

ＰＦＣ回路を小型で高効率かつ低価格で実現する手段のひとつに、インターリーブ制御方式がある。インターリーブ制御は、電源を複数系統に分けて各相に位相差をもたせ、リップルなどを互いに打ち消しあう制御方式である。２相のインターリーブ方式の場合には、正電流をＡ相、負電流をＢ相とする２つの電流位相が１８０度の位相差を持つことでリップルを相殺することを目的としている。トータルの部品点数は増えるが、個々のインダクタや出力コンデンサ、スイッチング素子などを大幅に軽減でき実装の薄型化も可能あり、複数系統になることで発熱も分散されるメリットもある。 One of the means for realizing a PFC circuit in a small size, high efficiency and low cost is an interleave control method. The interleave control is a control method in which the power source is divided into a plurality of systems so that each phase has a phase difference, and ripples cancel each other. In the case of the two-phase interleave method, the object is to cancel the ripple by having a phase difference of 180 degrees between the two current phases in which the positive current is the A phase and the negative current is the B phase. Although the total number of parts increases, the individual inductors, output capacitors, switching elements, etc. can be greatly reduced, and the mounting can be made thinner.

図２０は、インターリーブ方式のセミブリッジレスＰＦＣ回路の一例を示す図である。交流入力ＡＣの両端子は、２つのインダクタＬａとＬｂに接続されている。ダイオードＤ１とスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ２とスイッチング素子Ｑ２は、それぞれスイッチング動作セルを構成し、交流入力ＡＣの正極及び負極のハーフラインサークル毎に、２つのスイッチング動作セルが存在している。スイッチング素子Ｑ１とＱ２はパワーＭＯＳＦＥＴを使用している。スイッチング動作セルからの電流は、コモンＦＰＣブーストコンデンサＣｏに流れ、充電を行う。さらに最終段には負荷Ｒ０が接続されている。スイッチング素子Ｑ１とＱ２は、ハーフラインサークル毎にパルス制御回路Ｃ１とＣ２により駆動される。 FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an interleaved semi-bridgeless PFC circuit. Both terminals of the AC input AC are connected to two inductors La and Lb. The diode D1 and the switching element Q1 and the diode D2 and the switching element Q2 respectively constitute a switching operation cell, and there are two switching operation cells for each positive and negative half line circle of the AC input AC. The switching elements Q1 and Q2 use power MOSFETs. The current from the switching operation cell flows through the common FPC boost capacitor Co to perform charging. Further, a load R0 is connected to the final stage. Switching elements Q1 and Q2 are driven by pulse control circuits C1 and C2 for each half line circle.

２つのダイオードＤａ及びＤｂは、ＰＦＣの出力グランドが入力ラインにリンクされ、ＤａとＤｂがリターンパスを提供する。これにより、入力ライン電圧はフローティングではなく、通常のグランド基準となる。ダイオードＤｃ及びＤｄは、最初のスタートアップ時にコモンＦＰＣブーストコンデンサＣｏをピーク充電し、Ｃｏがピーク充電されてコンバータが動作し始めた後は、ＰＦＣコンバータの電力はＤｃ及びＤｄに印加されない。 Two diodes Da and Db have the PFC output ground linked to the input line, and Da and Db provide a return path. As a result, the input line voltage is not floating but becomes a normal ground reference. The diodes Dc and Dd peak charge the common FPC boost capacitor Co at the first start-up, and after the Co is peak charged and the converter begins to operate, the power of the PFC converter is not applied to Dc and Dd.

このセミブリッジレスＰＦＣ回路においては、２相のインターリーブ方式であり、２つのインダクタを使用している。２つのインダクタはチョークコイルを使用しており、図２１に示すようにプリント基板１３０に端子を半田付けして、搭載されている。チョークコイルの構成は、トロイダルコア１３２にエナメル線１３４を複数回巻いた構造である。 This semi-bridgeless PFC circuit is a two-phase interleave method and uses two inductors. The two inductors use choke coils, and are mounted by soldering terminals to a printed circuit board 130 as shown in FIG. The configuration of the choke coil is a structure in which an enameled wire 134 is wound around the toroidal core 132 a plurality of times.

プリント基板１３０に搭載されたチョークコイルは、他の半導体部品等と比べて大きなスペースを占めている。 The choke coil mounted on the printed board 130 occupies a large space compared to other semiconductor components.

このため、インターリーブ方式のＰＦＣ回路に使用するチョークコイルにおいて、２つのコイル巻線を有していて、実質的に２個の独立したチョークコイルとして機能する２イン１構造を有し、コスト低減及び外形寸法の小型化を図ることのできるインターリーブ用ＰＦＣチョークコイルが提案されている（例えば特許文献１等参照）。 For this reason, the choke coil used in the interleaved PFC circuit has two coil windings, and has a 2-in-1 structure that substantially functions as two independent choke coils. There has been proposed an interleaved PFC choke coil capable of reducing the external dimensions (for example, see Patent Document 1).

また、インターリーブ方式を利用して小型、軽量、低リプル化を実現した例としては、２個のトランスを使用して平滑回路がほとんど必要のない、ＤＣ−ＤＣコンバータの提案もある（例えば特許文献２等参照）。 In addition, as an example of realizing a small size, light weight, and low ripple using an interleaving method, there is a proposal of a DC-DC converter using two transformers and requiring almost no smoothing circuit (for example, Patent Documents). See 2).

さらに、トランスの小型軽量化を目的として、可飽和リアクタトランスのコアは、２つのＵ字形の珪素鋼板の打抜き鉄心を互いに磁束方向が直交するように組み合わせる、又は、一つの渦巻き鉄心を分断して得られるＵ字形鉄心を、互いに磁束方向が直交するように組み合わせる、又は、２つのＥ字形の珪素鋼板の打抜き鉄心を、互いに磁束方向が直交するように組み合わせる等により、直角に交差させたコイル相互の結合をなくす方法の提案も提案されている（例えば特許文献３等参照）。
Furthermore, for the purpose of reducing the size and weight of the transformer, the core of the saturable reactor transformer is formed by combining two U-shaped silicon steel punched iron cores so that their magnetic flux directions are perpendicular to each other, or by dividing one spiral iron core. The obtained U-shaped iron cores are combined so that the magnetic flux directions are orthogonal to each other, or the punched iron cores of two E-shaped silicon steel plates are combined so that the magnetic flux directions are orthogonal to each other. There has also been proposed a method for eliminating the coupling (see, for example, Patent Document 3).

特開２０１０−２５８３９５号公報JP 2010-258395 A 特開２００３−１０２１７５号公報JP 2003-102175 A 特開平０７−３３５４５６号公報JP 07-335456 A

しかしながら、インターリーブ方式のＦＰＣ回路においては、複数系統に分けて各相にインダクタとしてのチョークコイルを接続しているため、装置の小型化が困難であった。２相のインターリーブ制御では、ハーフラインサークル毎に交互にチョークコイルに電流を流しているが、共有のコアを使用して２つのインダクタを実現したとしても相互に電気的干渉を生じてしまい、この相互干渉を避けるためには、個別のチョークコイルを使用することが必要となっていた。 However, in the interleave type FPC circuit, since a choke coil as an inductor is connected to each phase in a plurality of systems, it is difficult to reduce the size of the apparatus. In the two-phase interleave control, current is alternately passed through the choke coil for each half line circle, but even if two inductors are realized using a shared core, electrical interference occurs between them. In order to avoid mutual interference, it was necessary to use individual choke coils.

本発明は、上記問題点を解決し、共有するコアでも相互干渉の無いチョークコイルを提供することを目的としている。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a choke coil free from mutual interference even with a shared core.

本発明は、直方体状の磁気コアと、直方体状の磁気コアに巻回する第１コイルと、第１コイルと直交する方向に、コイルに重ねて直方体状の磁気コアに巻回する第２コイルとを備え、第１コイルと第２コイルに交互に電流を流して、１つの磁気コアを共有した２つのチョークコイルとして機能させることを特徴とする電源用チョークコイルである。 The present invention includes a rectangular parallelepiped magnetic core, a first coil wound around the rectangular parallelepiped magnetic core, and a second coil wound around the rectangular parallelepiped magnetic core in a direction orthogonal to the first coil. The power choke coil is configured to function as two choke coils sharing one magnetic core by alternately passing current through the first coil and the second coil.

磁気コアのコア材は、ダストコア、磁気異方性コア、ギャップ付コア、アモルファスコア又は鉄系合金、あるいは、それぞれのコア材を組み合わせてもよい。 The core material of the magnetic core may be a dust core, a magnetic anisotropic core, a gap core, an amorphous core or an iron-based alloy, or a combination of core materials.

電源用チョークコイルは、第１コイル及び第２コイルは絶縁被膜で被覆された線状コイルであり、磁気コアに複数回巻回されている。また、第１コイル及び第２コイルは板状コイルであり、第１コイルと第２コイルは、絶縁物質を挟んで磁気コアに巻回されていてもよい。 The power choke coil is a linear coil in which the first coil and the second coil are coated with an insulating film, and is wound around the magnetic core a plurality of times. The first coil and the second coil may be plate coils, and the first coil and the second coil may be wound around a magnetic core with an insulating material interposed therebetween.

第１コイル及び第２コイルは絶縁被膜で覆われた線状コイルであり、さらに、線状コイルに重ねて第１コイルと同方向に板状の第３コイルと、第２コイルと同方向に板状の第４コイルとを備え、第１コイルと第３コイル及び第２コイルと第３コイルは変圧器として機能させることが可能である。 The first coil and the second coil are linear coils covered with an insulating film. Further, the first coil and the second coil are stacked in the same direction as the first coil in the same direction as the first coil. A plate-like fourth coil is provided, and the first coil, the third coil, the second coil, and the third coil can function as a transformer.

板状コイルには、磁気コアからの他の相の磁束面となる側面にスリットを設けている。 The plate-like coil is provided with a slit on the side surface that becomes the magnetic flux surface of the other phase from the magnetic core.

コイルを巻回した磁気コアの外周面を囲う外側コアを備えることにより、磁束の漏れを防ぐことができる。 Leakage of magnetic flux can be prevented by providing the outer core surrounding the outer peripheral surface of the magnetic core wound with the coil.

これらの電源用チョークコイルは、インターリーブ方式による電源回路に利用され、ブリッジレス力率補正回路、倍電圧整流型力率補正回路、昇圧コンバータまたはカレントダブラー整流平滑回路のインダクタとして利用することで小型化等の効果が得られる。また、変圧器を構成する電源用チョークコイルは、リンギングカレントコンバータに利用することができる。
These power choke coils are used in interleaved power circuits, and are miniaturized by using them as inductors in bridgeless power factor correction circuits, voltage doubler rectification type power factor correction circuits, boost converters, or current doubler rectification smoothing circuits. Etc. are obtained. The power choke coil that constitutes the transformer can be used for a ringing current converter.

本発明による電源用チョークコイルによれば、直方体状の磁気コアに、直交する方向に巻回した２つのコイルにより、１つの磁気コアを共有した２つのチョークコイルとして動作させることができるので、電源回路中に占めるチョークコイルのスペースを減少させ、電源装置全体として小型化が可能となる。
The power choke coil according to the present invention can be operated as two choke coils sharing one magnetic core by two coils wound in a perpendicular direction on a rectangular parallelepiped magnetic core. The space of the choke coil in the circuit can be reduced, and the entire power supply device can be reduced in size.

本発明による電源用チョークコイルの外観図External view of power choke coil according to the present invention 磁気コアの外観図External view of magnetic core 外側コアの外観図External view of outer core 図１の電源用チョークコイルを外側コアで囲った状態を示した説明図。The explanatory view showing the state where the choke coil for power supplies of Drawing 1 was surrounded by the outer core. 板状コイルを使用した電源用チョークコイルの構造を示した外観図External view showing structure of power choke coil using plate coil 線状コイルに、さらに板状コイルを重ねた電源用チョークコイルの外観図External view of choke coil for power supply in which plate coil is superimposed on linear coil 本発明による電源用チョークコイルを利用したブリッジレス力率補正回路を示した回路図The circuit diagram which showed the bridgeless power factor correction circuit using the choke coil for power supplies by this invention 外側コアで囲った電源用チョークコイルをプリント基板に搭載した状態を示した説明図Explanatory drawing showing the state where the power choke coil surrounded by the outer core is mounted on the printed circuit board 図７のブリッジレス力率補正回路における交流入力波形とスイッチング素子の駆動波形を示したタイムチャートFIG. 7 is a time chart showing the AC input waveform and the switching element drive waveform in the bridgeless power factor correction circuit of FIG. 図７のブリッジレス力率補正回路のＡ相動作を示した説明図Explanatory drawing which showed the A phase operation | movement of the bridgeless power factor correction circuit of FIG. 図７のブリッジレス力率補正回路のＢ相動作を示した説明図Explanatory drawing which showed B phase operation | movement of the bridgeless power factor correction circuit of FIG. 本発明による電源用チョークコイルを搭載したブリッジレス力率補正回路の電源基板側面を示した説明図Explanatory drawing which showed the power supply board side surface of the bridgeless power factor correction circuit carrying the choke coil for power supplies by this invention 本発明による電源用チョークコイルを利用した倍電圧整流型力率補正回路を示した回路図The circuit diagram which showed the voltage doubler rectification type | mold power factor correction circuit using the choke coil for power supplies by this invention 本発明による電源用チョークコイルを利用したインターリーブ方式昇圧コンバータを示した回路図The circuit diagram which showed the interleave type | mold boost converter using the choke coil for power supplies by this invention 図１４のインターリーブ方式昇圧コンバータの動作波形を示したタイムチャートFIG. 14 is a time chart showing operation waveforms of the interleaved boost converter. 本発明による電源用チョークコイルを利用したカレントダブラー整流平滑回路図を示した回路図The circuit diagram which showed the current doubler rectification smoothing circuit diagram using the choke coil for power supplies by this invention 図１６のカレントダラー整流平滑回路の動作波形を示したタイムチャートFIG. 16 is a time chart showing an operation waveform of the current dollar rectifying and smoothing circuit. 本発明による電源用チョークコイルを利用したインターリーブ方式ＲＣＣ回路を示した回路図A circuit diagram showing an interleave type RCC circuit using a power choke coil according to the present invention. 図１８のインターリーブ方式ＲＣＣの動作波形を示したタイムチャートFIG. 18 is a time chart showing operation waveforms of the interleaved RCC. 従来のブリッジレス力率補正回路を示した回路図Circuit diagram showing a conventional bridgeless power factor correction circuit 従来のブリッジレス力率補正回路に使用されているトロイダルコアを示した説明図Explanatory drawing showing a toroidal core used in a conventional bridgeless power factor correction circuit

本発明の電源用チョークコイル及びその電源用チョークコイルを利用した電源回路について、図面に基づいて以下に説明する。 A power supply choke coil and a power supply circuit using the power supply choke coil of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明による電源用チョークコイルの外観図を示している。電源用チョークコイル１０は、直方体状の磁気コア１２に絶縁被覆で覆われた線状の第１コイル１４を複数回巻回し、コイルの始端と終端を引き延ばして、始端を第１端子１８、終端を第２端子２０としている。磁気コア１２に巻回された第１コイル１４は、磁気コア１２と第１コイル１４により１個のインダクタを形成している。 FIG. 1 is an external view of a power choke coil according to the present invention. The power choke coil 10 is formed by winding a linear first coil 14 covered with an insulation coating around a rectangular parallelepiped magnetic core 12 a plurality of times, extending the start and end of the coil, and setting the start end to the first terminal 18 and the end. Is the second terminal 20. The first coil 14 wound around the magnetic core 12 forms one inductor by the magnetic core 12 and the first coil 14.

そして、絶縁被覆で覆われた線状の第２コイル１６を、第１コイルと直交する方向に磁気コア１２に複数回巻回し、コイルの始端と終端を引き延ばして、始端を第３端子２２、終端を第２端子２４とする。磁気コア１２に巻回された第２コイル１６は、磁気コア１２と第２コイル１６により、磁気コア１２と第１コイル１４により形成されたインダクタとは別の１個のインダクタを形成している。 Then, the linear second coil 16 covered with the insulating coating is wound around the magnetic core 12 a plurality of times in a direction orthogonal to the first coil, the starting end and the terminal end of the coil are extended, and the starting end is connected to the third terminal 22, The end is the second terminal 24. The second coil 16 wound around the magnetic core 12 forms one inductor different from the inductor formed by the magnetic core 12 and the first coil 14 by the magnetic core 12 and the second coil 16. .

この様にして形成されたチョークコイルは、２つのコイルが直交しているため、交互に動作させても、発生する磁束が直交しているため、磁気的な結合がなく、このため他のインダクタを動作させても電気的な影響を与えることが無い。また、交互に位相差のある電流を流しており、電流を流すタイミングの違いでコア内磁束の最大値が抑えられるように設定することが出来る。 In the choke coil formed in this way, since the two coils are orthogonal to each other, even if they are operated alternately, the generated magnetic flux is orthogonal, so there is no magnetic coupling. There is no electrical influence even if the is operated. Further, currents having a phase difference are alternately passed, and the maximum value of the magnetic flux in the core can be set to be suppressed by the difference in timing of current flow.

図２は、本発明による電源用チョークコイル１０の磁気コア１２を示している。直方体状の形状であり、磁気コア１２の４つの側面には、コイルを巻回するための切り込んだ溝を設けている。この形状により、直交する２つのコイルを、端部からのズレがなく確実に磁気コア１２に巻回することができる。磁気コア１２のコア材は、ダストコア、磁気異方性コア、ギャップ付コア、アモルファスコア又は鉄系合金等が使用できる。また、それぞれのコア材を組み合わせて使用してもよい。 FIG. 2 shows a magnetic core 12 of a power choke coil 10 according to the present invention. It has a rectangular parallelepiped shape and is provided with cut grooves for winding the coil on the four side surfaces of the magnetic core 12. With this shape, two orthogonal coils can be reliably wound around the magnetic core 12 without deviation from the end. As the core material of the magnetic core 12, a dust core, a magnetic anisotropic core, a core with a gap, an amorphous core, an iron alloy, or the like can be used. Moreover, you may use combining each core material.

図３は、外側コアを示した外観図である。外側コア２６は、電源用チョークコイル１０を囲うようにして配置し、電源用チョークコイル１０から発生した磁束のリターン経路を形成する。このため、電源用チョークコイル１０の磁束が外部に漏れるのを防ぐことができる。図３に示した外側コア２６は、電源用チョークコイル１０の周囲を囲む形状であるが、電源用チョークコイル１０の全体を囲うために、外側コア２６の上部に蓋を設けた構造としてもよい。勿論、持続が外部に漏れても他の電気回路に影響が発生しないような場合には、敢えて外側コア２６を設ける必要は無い。 FIG. 3 is an external view showing the outer core. The outer core 26 is disposed so as to surround the power choke coil 10 and forms a return path for the magnetic flux generated from the power choke coil 10. For this reason, it can prevent that the magnetic flux of the choke coil 10 for power supplies leaks outside. The outer core 26 shown in FIG. 3 has a shape that surrounds the periphery of the power choke coil 10, but may have a structure in which a lid is provided on the outer core 26 in order to surround the entire power choke coil 10. . Of course, it is not necessary to provide the outer core 26 when no other electrical circuit is affected even if the continuity leaks to the outside.

図４は、電源用チョークコイル１０に、図３で示した外側コア２６を組み合わせた図である。図４（Ａ）は上方からの外観図であり、図４（Ｂ）は下方からの外観図である。外側コア２６と電源用チョークコイル１０の間には微小な間隙を設けている。第１コイル１４からの第１端子１８と第２端子２０、及び、第２コイル１６からの第３端子２２と第４端子２４は、先端部の絶縁被膜は剥がされ、回路部品を搭載するプリント基板の電極パターンにハンダ付けされ固定される。 FIG. 4 is a diagram in which the outer core 26 shown in FIG. 3 is combined with the power choke coil 10. 4A is an external view from above, and FIG. 4B is an external view from below. A minute gap is provided between the outer core 26 and the power choke coil 10. The first terminal 18 and the second terminal 20 from the first coil 14, and the third terminal 22 and the fourth terminal 24 from the second coil 16 are peeled off from the insulating coating at the tip, and are printed with circuit components mounted thereon. Soldered and fixed to the electrode pattern on the substrate.

図５は、コイルを板状コイルとして直交させた電源用チョークコイル３０である。第１板状コイル３２と第２板状コイル３４は、絶縁物質３６を挟んで、磁気コア１２に巻回されている。絶縁物質３６を挟むのは、板状コイルは導体のため、重ね合わせたときにお互いを電気的に分離するためである。第１板状コイル３２と第２板状コイル３４が直交しているため、他の板状コイルを動作させている時には、側面部が磁束の通過する空間となる。このため、第１板状コイル３２と第２板状コイル３４の側面部にはスリット３８を設けて、渦電流損を抑えている。板状コイルの材料は、銅板等である。板状コイルは、特に大電流用のチョークコイルとして適している。 FIG. 5 shows a power choke coil 30 in which the coils are orthogonally crossed as plate coils. The first plate coil 32 and the second plate coil 34 are wound around the magnetic core 12 with an insulating material 36 interposed therebetween. The insulating material 36 is sandwiched between the plate-like coils because they are conductors and are electrically separated from each other when they are overlapped. Since the first plate coil 32 and the second plate coil 34 are orthogonal to each other, when the other plate coils are operated, the side surface portion becomes a space through which the magnetic flux passes. For this reason, the slit 38 is provided in the side part of the 1st plate-shaped coil 32 and the 2nd plate-shaped coil 34, and the eddy current loss is suppressed. The material of the plate coil is a copper plate or the like. The plate coil is particularly suitable as a choke coil for a large current.

図６は、図１で示した電源用チョークコイル１０にたいして、さらに板状コイルを重ねた電源用チョークコイル４０である。磁気コア１２に、線状の第１コイル１４と第２コイル１６を直交して巻回し、さらに重ねて第１板状コイル３２と第２板状コイル３４が、絶縁物質３６を挟んで、磁気コア１２に巻回されている。この様な構造では、第１コイル１４と第１板状コイル３２が双方向に巻回されており、変圧器構造となっている。同様に、第２コイル１６と第２板状コイル３４が同方向に巻回されており、変圧器構造となっている。即ち、磁気コア１２を共有した２つの変圧器を備える電源用チョークコイルである。 FIG. 6 shows a power choke coil 40 in which plate coils are further stacked on the power choke coil 10 shown in FIG. The linear first coil 14 and the second coil 16 are wound around the magnetic core 12 orthogonally, and further overlapped by the first plate coil 32 and the second plate coil 34 with the insulating material 36 sandwiched therebetween. It is wound around the core 12. In such a structure, the first coil 14 and the first plate coil 32 are wound in both directions to form a transformer structure. Similarly, the second coil 16 and the second plate coil 34 are wound in the same direction to form a transformer structure. In other words, the power choke coil includes two transformers sharing the magnetic core 12.

次に、本発明による電源用チョークコイルを具体的電源回路に適用したいくつかの例について説明する。 Next, several examples in which the power choke coil according to the present invention is applied to a specific power circuit will be described.

図７は、本発明による電源用チョークコイル１０を利用したブリッジレスＦＰＣを示した回路図である。基本的な回路構成は、図２０で示した従来のブリッジレスＦＰＣと同様であるが、インダクタＬａとＬｂを、本発明による電源用チョークコイル１０を使用している。交流入力ＡＣの両端から、電源用チョークコイル１０の第１コイル１４で構成されるインダクタＬａと電源用チョークコイル１０の第２コイル１６で構成されるインダクタＬｂとに接続されている。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a bridgeless FPC using the power choke coil 10 according to the present invention. The basic circuit configuration is the same as that of the conventional bridgeless FPC shown in FIG. 20, but the inductors La and Lb are used as the power choke coil 10 according to the present invention. Both ends of the AC input AC are connected to an inductor La composed of the first coil 14 of the power choke coil 10 and an inductor Lb composed of the second coil 16 of the power choke coil 10.

図８は、プリント基板５２に本発明による電源用チョークコイル１０を搭載した状態を示している。この例では、磁束の外部への漏れを防ぐために、電源用チョークコイル１０は外部コア２６で囲まれている。プリント基板５２の裏側には、電源用チョークコイル１０を接続するための電極パターンが形成されている。第１コイル１４からの第１端子１８は、第１電極パターン４２に、第１コイル１４からの第２端子２０は、第２電極パターン４４に接続されている。また、第２コイル１６からの第３端子２２は、第３電極パターン４６に、第２コイル１６からの第４端子２４は、第４電極パターン４８に接続されている。インターリーブ方式は、第１電極パターン４２と第２電極パターン４４を使用して流す電流と、第３電極パターン４６と第４電極パターン４８を使用して流す電流とを相互に流す制御を行っている。 FIG. 8 shows a state in which the power choke coil 10 according to the present invention is mounted on the printed circuit board 52. In this example, the power choke coil 10 is surrounded by an external core 26 in order to prevent leakage of magnetic flux to the outside. An electrode pattern for connecting the power choke coil 10 is formed on the back side of the printed circuit board 52. The first terminal 18 from the first coil 14 is connected to the first electrode pattern 42, and the second terminal 20 from the first coil 14 is connected to the second electrode pattern 44. The third terminal 22 from the second coil 16 is connected to the third electrode pattern 46, and the fourth terminal 24 from the second coil 16 is connected to the fourth electrode pattern 48. In the interleaving method, control is performed such that a current that flows using the first electrode pattern 42 and the second electrode pattern 44 and a current that flows using the third electrode pattern 46 and the fourth electrode pattern 48 are flowed mutually. .

図９は、交流入力と、パルス制御回路Ｃ１，Ｃ２からスイッチングパルス信号Ｃ１_OUT，Ｃ２_OUTが出力され、ＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するスイッチングパルスを示した説明図である。交流入力は、正極をＡ相、負極をＢ層としている。インターリーブ方式は、このＡ層とＢ層を交互にスイッチングパルスで制御するが、パルス制御回路Ｃ１はＡ相を、パルス制御回路Ｃ２はＢ相を制御する。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an AC input and switching pulses for controlling the switching elements Q1 and Q2 formed of MOSFETs by outputting switching pulse signals C1 _OUT and C2 _OUT from the pulse control circuits C1 and C2. In the AC input, the positive electrode is the A phase and the negative electrode is the B layer. In the interleave method, the A layer and the B layer are alternately controlled by switching pulses. The pulse control circuit C1 controls the A phase and the pulse control circuit C2 controls the B phase.

交流入力は、正弦波電圧であり、この電圧波形がＡ相のときはパルス制御回路Ｃ１からのスイッチングパルス信号Ｃ１_OUTによりスイッチング素子Ｑ１をオン・オフするが、この場合にインダクタＬａを流れる電流は、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフにより三角波状の電流となる。この場合、インダクタＬａに流れる電流が０にならないように、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御するのが電流連続モードであり、インダクタＬａに流れる電流が０になったときにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御するのが電流臨界モードであり、インダクタＬａに流れる電流が０となる一定の時間を有するようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御するのが電流不連続モードである。 AC input is a sinusoidal voltage, this voltage waveform is turned on and off the switching element Q1 by the switching pulse signal C1 _OUT from the pulse control circuit C1 when the A-phase, the current through the inductor La in this case As a result of the switching element Q1 being turned on / off, a triangular wave current is obtained. In this case, on / off of the switching element Q1 is controlled so that the current flowing through the inductor La does not become zero, and the switching element Q1 is turned on when the current flowing through the inductor La becomes zero. The current critical mode controls off, and the current discontinuous mode controls on / off of the switching element Q1 so that the current flowing through the inductor La has a fixed time.

図１０は、図７で示したブリッジレスＦＰＣ回路５０の動作を説明する図であり交流入力がＡ相の場合を示している。図１０（Ａ）はブリッジレスＦＰＣ回路５０におけるＡ相での電流の流れを示し、図１０（Ｂ）は、その場合に、プリント基板５２に搭載された電源用チョークコイル１０に接続されている第１電極パターン４２と第２電極パターン４４に電流が流れていること示すため、電極パターンに斜線を加えている。第３電極パターン４６と第４電極パターン４８には電流は流れていない。 FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the bridgeless FPC circuit 50 shown in FIG. 7 and shows a case where the AC input is the A phase. 10A shows a current flow in the A phase in the bridgeless FPC circuit 50, and FIG. 10B is connected to the power choke coil 10 mounted on the printed circuit board 52 in that case. In order to show that a current is flowing through the first electrode pattern 42 and the second electrode pattern 44, diagonal lines are added to the electrode pattern. No current flows through the third electrode pattern 46 and the fourth electrode pattern 48.

Ａ相での動作モードでは、パワーＭＯＳＦＥＴを使用したスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１で動作セルを構成し、スイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１は、そのハーフラインサイクルにわたってブーストスイッチングモードで動作する。スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御は、パルス制御回路Ｃ１で行われる。 In the operation mode in the A phase, an operation cell is configured by the switching element Q1 using the power MOSFET and the diode D1, and the switching element Q1 and the diode D1 operate in the boost switching mode over the half line cycle. On / off control of the switching element Q1 is performed by the pulse control circuit C1.

最初のスタート時にダイオードＤｃからの電流によりブーストコンデンサＣｏが充電され、ピーク充電になるとコンパレータ（図示せず）が動作するため、その後ダイオードＤｃには電圧は印加されず、動作モードに影響を与えない。ブーストコンデンサＣｏがピーク充電されると、Ａ相電流Ｉａは、電源チョークコイルの第１コイル１４と磁気コア１２で構成されるインダクタＬａと、ダイオードＤ１を通ってブーストコンデンサＣｏと負荷Ｒｏに流れる。 At the first start, the boost capacitor Co is charged by the current from the diode Dc, and the comparator (not shown) operates when the peak charge is reached. Thereafter, no voltage is applied to the diode Dc, and the operation mode is not affected. . When the boost capacitor Co is peak-charged, the A-phase current Ia flows to the boost capacitor Co and the load Ro through the inductor La composed of the first coil 14 of the power choke coil and the magnetic core 12, and the diode D1.

リターンダイオードＤｂは、ＰＦＣの出力ラインが入力ラインにリンクされ、Ｄｂがリターンパスとなる。これにより、入力ライン電圧はフローティングではなく、通常のグランド基準となる。また、スイッチング素子Ｑ２のボディダイオードＤｑ２が電流のリターンパスとして導通する。このため、ボディダイオードＤｑ２での電圧降下が、ダイオードＤｂでの電圧降下よりも小さい場合は、リターンパスでの電流がダイオードＤｂに流れにくくなるので、ダイオードＤｂは、オン電圧の低いものを選定して、リターン電流が他相のパワーＭＯＳＦＥＴに流れないようにしている。 In the return diode Db, the output line of the PFC is linked to the input line, and Db becomes a return path. As a result, the input line voltage is not floating but becomes a normal ground reference. Further, the body diode Dq2 of the switching element Q2 conducts as a current return path. For this reason, when the voltage drop at the body diode Dq2 is smaller than the voltage drop at the diode Db, the current in the return path is less likely to flow to the diode Db. Therefore, the diode Db having a low on-voltage is selected. Thus, the return current does not flow to the power MOSFET of the other phase.

図１１は、図７で示したブリッジレスＦＰＣ回路５０の動作を説明する図であり交流入力がＢ相の場合を示している。図１１（Ａ）はブリッジレスＦＰＣ回路５０におけるＢ相での電流の流れを示し、図１１（Ｂ）は、その場合に、プリント基板５２に搭載された電源用チョークコイル１０に接続されている第３電極パターン４６と第４電極パターン４８に電流が流れていること示すため、電極パターンに斜線を加えている。第１電極パターン４２と第２電極パターン４４には電流は流れていない。 FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the bridgeless FPC circuit 50 shown in FIG. 7 and shows the case where the AC input is the B phase. 11A shows the flow of current in the B phase in the bridgeless FPC circuit 50, and FIG. 11B is connected to the power choke coil 10 mounted on the printed circuit board 52 in that case. In order to show that a current flows through the third electrode pattern 46 and the fourth electrode pattern 48, diagonal lines are added to the electrode pattern. No current flows through the first electrode pattern 42 and the second electrode pattern 44.

Ｂ相での動作モードもＡ相と同様であり、パワーＭＯＳＦＥＴを使用したスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２で動作セルを構成し、スイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２は、そのハーフラインサイクルにわたってブーストスイッチングモードで動作する。スイッチング素子Ｑ２のオン・オフ制御は、パルス制御回路Ｃ２で行われる。 The operation mode in the B phase is the same as that in the A phase, and an operation cell is constituted by the switching element Q2 using the power MOSFET and the diode D2, and the switching element Q2 and the diode D2 operate in the boost switching mode over the half line cycle. To do. On / off control of the switching element Q2 is performed by the pulse control circuit C2.

最初のスタート時にダイオードＤｄからの電流によりブーストコンデンサＣｏが充電されるが、その後ダイオードＤｄには電圧は印加されず、動作モードに影響を与えない。ブーストコンデンサＣｏがピーク充電されると、Ｂ相電流Ｉｂは、電源チョークコイルの第２コイル１６と磁気コア１２で構成されるインダクタＬｂと、ダイオードＤ２を通ってブーストコンデンサＣｏと負荷Ｒｏに流れる。 At the first start, the boost capacitor Co is charged by the current from the diode Dd. Thereafter, no voltage is applied to the diode Dd, and the operation mode is not affected. When the boost capacitor Co is peak-charged, the B-phase current Ib flows to the boost capacitor Co and the load Ro through the inductor Lb composed of the second coil 16 of the power choke coil and the magnetic core 12, and the diode D2.

リターンダイオードＤａは、ＰＦＣの出力ラインが入力ラインにリンクされ、Ｄａがリターンパスとなる。また、スイッチング素子Ｑ１のボディダイオードＤｑ１が電流のリターンパスとして導通する。リターンダイオードＤａについてもターンダイオードＤａと同じく、オン電圧の低いものを選定している。 In the return diode Da, the output line of the PFC is linked to the input line, and Da serves as a return path. Further, the body diode Dq1 of the switching element Q1 conducts as a current return path. As for the return diode Da, as with the turn diode Da, one having a low on-voltage is selected.

Ａ相とＢ相では、本発明による直交コイルにより磁気コアを共有しているので、２相のインターリーブ方式においても１個のチョークコイルであっても電磁結合が無く、それぞれ他の相の回路電位を変化させることなく相互作用が発生しない。さらに、従来は２つのインダクタを使用しなければならなかったが、１個のチョークコイルで２個のインダクタを実現しており、プリント基板上に搭載した場合は、実装スペースが少なくできるため、電源の小型化に効果的である。 In the A phase and the B phase, the orthogonal coils according to the present invention share the magnetic core. Therefore, in the two-phase interleave method and even one choke coil, there is no electromagnetic coupling, and the circuit potential of each of the other phases. There is no interaction without changing Furthermore, in the past, two inductors had to be used, but two inductors were realized with one choke coil. When mounted on a printed circuit board, the mounting space can be reduced. It is effective for downsizing.

図１２は、本発明による電源用チョークコイルを搭載したＦＰＣの側面の概略を示している。電源用チョークコイル１０は１個であり、スイッチング素子Ｑ１，ダイオードＤ１、ブーストコンデンサＣｏやヒートシンク５４等の回路部品を搭載しても小型で薄い電源が実現できる。 FIG. 12 shows a schematic side view of an FPC equipped with a power choke coil according to the present invention. The number of power choke coils 10 is one, and a small and thin power source can be realized even if circuit components such as the switching element Q1, the diode D1, the boost capacitor Co, and the heat sink 54 are mounted.

次に、本発明の直交コイル方式による電源用チョークコイルを利用した回路例について説明する。 Next, a circuit example using the power choke coil of the orthogonal coil system of the present invention will be described.

図１３は、倍電圧整流型ＰＦＣ回路である。交流入力ＡＣと、ダイオードＤ１とダイオードＤ２が並列に接続されている。ダイオードＤ１とダイオードＤ２は逆方向に接続され、さらに、それぞれのダイオードは、本発明による電源用チョークコイル１０に接続される。電源用チョークコイル１０には直交した第１コイル１４からなるインダクタＬａと第２コイル１６からなるインダクタＬｂとが存在し、ダイオードＤ１とインダクタＬａ、ダイオードＤ２とインダクタＬｂとが接続されている。さらに、インダクタＬａはブーストコンデンサＣｏ１，インダクタＬｂはブーストコンデンサＣｏ２に接続している。ダイオードＤ１とインダクタＬａ間にはＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子Ｑ１が接続されている。ダイオードＤ２とインダクタＬｂ間にもＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子Ｑ２が接続されている。 FIG. 13 shows a voltage doubler rectification type PFC circuit. An AC input AC, a diode D1, and a diode D2 are connected in parallel. The diode D1 and the diode D2 are connected in opposite directions, and each diode is further connected to the power choke coil 10 according to the present invention. In the power choke coil 10, there are an inductor La composed of a first coil 14 and an inductor Lb composed of a second coil 16, and a diode D1 and an inductor La, and a diode D2 and an inductor Lb are connected to each other. Further, the inductor La is connected to the boost capacitor Co1, and the inductor Lb is connected to the boost capacitor Co2. A switching element Q1 formed of a MOSFET is connected between the diode D1 and the inductor La. A switching element Q2 composed of a MOSFET is also connected between the diode D2 and the inductor Lb.

チョークコイル１０には、交流入力のハーフサイクルごとにインダクタＬａとインダクタＬｂに交互に電流が流れ、それぞれの電流は、ブーストコンデンサＣｏ１とブーストコンデンサＣｏ２に流れて充電を行う。従って、出力端子のプラスとマイナス間は直列接続されたブーストコンデンサＣｏ１とブーストコンデンサＣｏ２により倍電圧が発生する。 In the choke coil 10, currents alternately flow through the inductor La and the inductor Lb every half cycle of AC input, and the respective currents flow through the boost capacitor Co1 and the boost capacitor Co2 to be charged. Therefore, a voltage doubler is generated between the positive and negative output terminals by the boost capacitor Co1 and the boost capacitor Co2 connected in series.

インダクタＬａにはＡ相電流Ｉａが、インダクタＬｂにはＢ相電流Ｉｂが流れることになるが、それぞれ交互に電流が流れることになるため、本発明による直交コイル方式による電源用チョークコイルを適用できる。この場合も、それぞれの電流が同時に流れることはなく、磁束も直交しているため、相互に電気的な影響を与えることはない。 An A-phase current Ia flows through the inductor La and a B-phase current Ib flows through the inductor Lb. However, since the current flows alternately, the power choke coil of the orthogonal coil system according to the present invention can be applied. . Also in this case, the respective currents do not flow at the same time, and the magnetic fluxes are orthogonal to each other.

図１４は、インターリーブ方式昇圧コンバータ回路６２であり、入力は直流入力である。インダクタＬａ、ダイオードＤ１とスイッチング素子Ｑ１で構成される第１の昇圧コンバータと、インダクタＬｂ、ダイオードＤ２とスイッチング素子Ｑ２で構成される第２の昇圧コンバータの２つの昇圧コンバータを備え、ブーストコンデンサＣｏと負荷Ｒｏに電流を流す。この２つの昇圧コンバータで使用されるインダクタに、本発明の直交コイル方式を用いた電源用チョークコイルを適用している。 FIG. 14 shows an interleaved boost converter circuit 62 whose input is a DC input. Two boost converters including a first boost converter composed of an inductor La, a diode D1 and a switching element Q1, and a second boost converter composed of an inductor Lb, a diode D2 and a switching element Q2, and a boost capacitor Co and A current is passed through the load Ro. The power choke coil using the orthogonal coil system of the present invention is applied to the inductor used in these two boost converters.

２つの昇圧コンバータは、スイッチング素子Ｑ１のパルス制御回路Ｃ１と、スイッチング素子Ｑ２のパルス制御回路Ｃ２により制御され、インダクタＬａを流れる電流Ｉ_LaとインダクタＬｂを流れる電流Ｉ_Lbとは１８０度逆位相で動作している。 Two boost converters, the pulse control circuit C1 of the switching element Q1, is controlled by the pulse control circuit C2 of the switching element Q2, the current I _Lb flowing through the current I _La and the inductor Lb through the inductor La at 180 ° antiphase It is working.

図１５は、図１４に示したインターリーブ方式昇圧コンバータ回路６２において、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２を動作させるパルス制御回路Ｃ１のスイッチングパルス信号Ｃ１_OUTとパルス制御回路Ｃ２のスイッチングパルス信号Ｃ２_OUTと、インダクタＬａに流れるインダクタ電流Ｉ_Laと、インダクタＬｂに流れるインダクタ電流Ｉ_Lbと、トータル電流Ｉ_TOTALを示している。コンデンサＣｏへの入力電流は、トータル電流Ｉ_TOTALであって、２つのインダクタ電流Ｉ_La及びＩ_Lbの和である。２つのインダクタのリップル電流は逆位相であるため、互いに打ち消しあい、インダクタによる入力リップル電流は小さくなる。デューティ比が５０％のとき、インダクタのリップル電流が最も打ち消しあうことになる。 FIG. 15 shows the switching pulse signal C1 _OUT of the pulse control circuit C1 and the switching pulse signal C2 _OUT of the pulse control circuit C2 for operating the switching elements Q1 and Q2 in the interleaved boost converter circuit 62 shown in FIG. An inductor current I _La flowing through the inductor _La , an inductor current I _Lb flowing through the inductor _Lb, and a total current I _TOTAL are shown. The input current to the capacitor Co is a total current I _TOTAL and is the sum of two inductor currents I _La and I _Lb. Since the ripple currents of the two inductors are in antiphase, they cancel each other, and the input ripple current due to the inductors becomes small. When the duty ratio is 50%, the ripple current of the inductor is most canceled out.

電流は、連続モードでは２つのインダクタにインダクタ電流Ｉ_La及びＩ_Lbが同時に流れるためコア体積を大きくしなければならず、また、２つのインダクタ電流Ｉ_La及びＩ_Lbを重ね合わせたときのリプルが大きくなる。従って、２つの昇圧コンバータを備えた場合の動作モードは、臨界モードまたは不連続モードとする必要がある。このため、インターリーブ方式が適用された昇圧コンバータでは、本発明の直交コイル方式による電源用チョークコイルが好適であり、２つのインダクタを１つのチョークコイルで実現できる。 In the continuous mode, since the inductor currents I _La and I _Lb simultaneously flow in the two inductors in the continuous mode, the core volume must be increased, and the ripple when the two inductor currents I _La and I _Lb are superimposed is increased. growing. Therefore, the operation mode when two boost converters are provided needs to be a critical mode or a discontinuous mode. For this reason, in the step-up converter to which the interleave method is applied, the power choke coil by the orthogonal coil method of the present invention is suitable, and two inductors can be realized by one choke coil.

図１６は、カレントダブラー整流平滑回路６４を示した図である。交流入力ＡＣの両端子が、インダクタＬａとインダクタＬｂに接続され、インダクタＬａとインダクタＬｂの他の端子が接続され、さらにコンデンサＣｏと負荷Ｒｏに接続されている。交流入力ＡＣとインダクタＬａ及びインダクタＬｂの間にはスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２が接続されて、パルス制御回路Ｃ１とパルス制御回路Ｃ２は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２を交互に動作させている。 FIG. 16 is a diagram showing a current doubler rectifying / smoothing circuit 64. Both terminals of the AC input AC are connected to the inductor La and the inductor Lb, the other terminals of the inductor La and the inductor Lb are connected, and further connected to the capacitor Co and the load Ro. Switching element Q1 and switching element Q2 are connected between AC input AC and inductor La and inductor Lb, and pulse control circuit C1 and pulse control circuit C2 operate switching element Q1 and switching element Q2 alternately. .

交流入力が正となるＡ相では、スイッチング素子Ｑ１がオフ、スイッチング素子Ｑ２がオンに制御されている。従ってこの場合は、インダクタＬａを流れるインダクタ電流Ｉ_Laと、スイッチング素子Ｑ２からインダクタＬｂに流れるインダクタ電流Ｉ_Lbとの和がコンデンサＣｏ及び負荷Ｒｏに流れる。 In the A phase where the AC input is positive, the switching element Q1 is controlled to be off and the switching element Q2 is controlled to be on. Therefore, in this case, the sum of the inductor current I _La flowing through the inductor _La and the inductor current I _Lb flowing from the switching element Q2 to the inductor Lb flows to the capacitor Co and the load Ro.

交流入力ＡＣが負となるＢ相では、スイッチング素子Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ２がオフに制御されている。従ってこの場合は、交流入力ＡｃからインダクタＬｂを流れるインダクタ電流Ｉ_Lbと、スイッチング素子Ｑ１からインダクタＬあに流れるインダクタ電流Ｉ_Lbとの和総電流Ｉ_TOTALがコンデンサＣｏ及び負荷Ｒｏに流れる。 In the B phase where the AC input AC is negative, the switching element Q1 is controlled to be on and the switching element Q2 is controlled to be off. Therefore, in this case, the inductor current I _Lb from AC input Ac through the inductor Lb, KazuSo current I _TOTAL the inductor current I _Lb that flows from the switching element Q1 inductor L brother flows to the capacitor Co and the load Ro.

図１７は、図１６に示したカレントダブラー整流平滑回路６４において、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２を動作させるパルス制御回路Ｃ１のスイッチングパルス信号Ｃ１_OUTとパルス制御回路Ｃ２のスイッチングパルス信号Ｃ２_OUTと、インダクタＬａに流れるインダクタ電流Ｉ_Laと、インダクタＬｂに流れるインダクタ電流Ｉ_Lbと、トータル電流Ｉ_TOTALを示している。コンデンサＣｏへの入力電流は、トータル電流Ｉ_TOTALであって、２つのインダクタ電流Ｉ_La及びＩ_Lbの和である。 FIG. 17 shows a switching pulse signal C1 _OUT of the pulse control circuit C1 and a switching pulse signal C2 _OUT of the pulse control circuit C2 for operating the switching elements Q1 and Q2 in the current doubler rectifying and smoothing circuit 64 shown in FIG. An inductor current I _La flowing through the inductor _La , an inductor current I _Lb flowing through the inductor _Lb, and a total current I _TOTAL are shown. The input current to the capacitor Co is a total current I _TOTAL and is the sum of two inductor currents I _La and I _Lb.

カレントダブラー整流平滑回路６４においても、インターリーブ方式昇圧コンバータ回路６２と同様に、２つのインダクタのリップル電流は逆位相であるため、互いに打ち消しあい、インダクタによる入力リップル電流は小さくなる。デューティ比が５０％のとき、インダクタのリップル電流が最も打ち消しあうことになる。 In the current doubler rectifying / smoothing circuit 64 as well as the interleaved boost converter circuit 62, the ripple currents of the two inductors have opposite phases, so that they cancel each other, and the input ripple current due to the inductor becomes small. When the duty ratio is 50%, the ripple current of the inductor is most canceled out.

電流モードについても動作モードは、臨界モードまたは不連続モードとする必要があり、２つのコイルを直交させているため、１つの磁気コアを共有していても相互のコイルによる磁気的結合は無く、他のコイルによる回路に電気的な影響を与えることが無い。 As for the current mode, the operation mode needs to be a critical mode or a discontinuous mode, and since two coils are orthogonal to each other, there is no magnetic coupling between the coils even if one magnetic core is shared. There is no electrical influence on the circuit by other coils.

図１８は、インターリーブ方式ＲＣＣ（ＲｉｎｇｉｎｇＣｈｏｋｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路６６を示している。一般にＲＣＣは、トランスに帰還巻線を設け、スイッチング動作を自励発振型として構成されるが、図１８に示したインターリーブ方式ＲＣＣ回路では、スイッチング動作を、パルス制御回路Ｃ１とパルス制御回路Ｃ２のスイッチングパルス信号により、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２のインターリーブ動作させることで行い、リンギングチョークトランスは、図６で示した２つの変圧器構造のチョークコイル４０を使用している。直流電源ＤＣから、２つのリンギングチョークトランスを並行に接続し、プラス側はダイオードＤ１，Ｄ２を介して接続している。 FIG. 18 shows an interleaving RCC (Ringing Converter) circuit 66. In general, the RCC is provided with a feedback winding in a transformer and the switching operation is configured as a self-excited oscillation type. However, in the interleaved RCC circuit shown in FIG. 18, the switching operation is performed between the pulse control circuit C1 and the pulse control circuit C2. The switching element Q1 and the switching element Q2 are interleaved by a switching pulse signal. The ringing choke transformer uses the two transformer-structure choke coils 40 shown in FIG. Two ringing choke transformers are connected in parallel from the DC power source DC, and the positive side is connected via diodes D1 and D2.

第１のリンギングチョークトランスは、インダクタＬａ１を電源用チョークコイル４０の第１コイル１４、インダクタＬａ２をチョークコイル４０の第１板状コイル３２として構成される。第２のリンギングチョークトランスは、インダクタＬｂ１をチョークコイル４０の第２コイル１６、インダクタＬｂ２を電源用チョークコイル４０の第１板状コイル３４として構成される。 The first ringing choke transformer includes the inductor La1 as the first coil 14 of the power choke coil 40 and the inductor La2 as the first plate coil 32 of the choke coil 40. In the second ringing choke transformer, the inductor Lb1 is configured as the second coil 16 of the choke coil 40, and the inductor Lb2 is configured as the first plate coil 34 of the power choke coil 40.

図１９は、図１８に示したインターリーブ方式ＲＣＣ回路６６において、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２を動作させるパルス制御回路Ｃ１からのスイッチングパルス信号Ｃ１_OUTとパルス制御回路Ｃ２からのスイッチングパルス信号Ｃ２_OUT、インダクタＬａ１に流れるインダクタ電流Ｉ_A1、インダクタＬａ２に流れるインダクタ電流Ｉ_A2、インダクタＬｂ１に流れるインダクタ電流Ｉ_B1、インダクタＬｂ２に流れるインダクタ電流Ｉ_B2、トータル電流Ｉ_TOTALを示している。コア内トータル電流Ｉ_TOTALは、それぞれのインダクタ電流の和である。２つのリンギングチョークトランスにおける電流は逆位相であり、互いのリップル電流が打ち消しあい、トータルでのリップル電流が小さくなる。 19 shows a switching pulse signal C1 _OUT from the pulse control circuit C1 for operating the switching elements Q1 and Q2 and a switching pulse signal C2 _OUT from the pulse control circuit C2 in the interleaved RCC circuit 66 shown in FIG. An inductor current I _A1 flowing through the inductor La1, an inductor current I _A2 flowing through the inductor La2, an inductor current I _B1 flowing through the inductor Lb1, an inductor current I _B2 flowing through the inductor Lb2, and a total current I _TOTAL are shown. The in-core total current I _TOTAL is the sum of the inductor currents. The currents in the two ringing choke transformers are in antiphase, and the ripple currents cancel each other, and the total ripple current is reduced.

ＲＣＣ回路ではトランスを使用するが、この場合においても、本発明による直交コイル方式による変圧器構造の電源用チョークコイルを利用することで、１個の小型部品の搭載でよく、電源回路の小型化に効果がある。 In the RCC circuit, a transformer is used. Even in this case, the power supply choke coil having the transformer structure of the orthogonal coil system according to the present invention can be used to mount one small component, and the power circuit can be downsized. Is effective.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, it does not receive the restriction | limiting by said embodiment.

１０，３０，４０電源用チョークコイル
１２磁気コア
１４第１コイル
１６第２コイル
１８第１端子
２０第２端子
２２第３端子
２４第４端子
２６外側コア
３２第１板状コイル
３４第２板状コイル
３６絶縁物質
３８スリット
４２第１電極パターン
４４第２電極パターン
４６第３電極パターン
４８第４電極パターン
５０ブリッジレスＰＦＣ回路
５２プリント基板
５４ヒートシンク
６０倍電圧整流型ＰＦＣ回路
６２インターリーブ方式昇圧コンバータ回路
６４カレントダラー整流平滑回路
６６インターリーブ方式ＲＣＣ
ＡＣ交流入力
ＤＣ直流入力
Ｄ１，Ｄ２，Ｄｃ，Ｄｄダイオード
Ｄａ，Ｄｂリターンダイオード
Ｄｑ１，Ｄｑ２ボディダイオード
Ｌａ，Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌｂ，Ｌｂ１，Ｌｂ２インダクタ
Ｑ１，Ｑ２スイッチング素子
Ｃ１，Ｃ２パルス制御回路
Ｃ１_OUT，Ｃ２_OUT スイッチングパルス信号
Ｃｏブーストコンデンサ
Ｒｏ負荷
Ｉ_La，Ｉ_Lb，Ｉ_A1，Ｉ_A2，Ｉ_B1，Ｉ_B2 インダクタ電流
Ｉ_TOTAL トータル電流 10, 30, 40 Choke coil for power source 12 Magnetic core 14 First coil 16 Second coil 18 First terminal 20 Second terminal 22 Third terminal 24 Fourth terminal 26 Outer core 32 First plate coil 34 Second plate shape Coil 36 Insulating material 38 Slit 42 First electrode pattern 44 Second electrode pattern 46 Third electrode pattern 48 Fourth electrode pattern 50 Bridgeless PFC circuit 52 Printed circuit board 54 Heat sink 60 Double voltage rectification type PFC circuit 62 Interleaved boost converter circuit 64 Current dollar rectification smoothing circuit 66 Interleave type RCC
AC AC input DC DC input D1, D2, Dc, Dd Diode Da, Db Return diode Dq1, Dq2 Body diode La, La1, La2, Lb, Lb1, Lb2 Inductor Q1, Q2 Switching element C1, C2 Pulse control circuit C1 _OUT , C2 _OUT switching pulse signal Co boost capacitor Ro load I _La , I _Lb , I _A1 , I _A2 , I _B1 , I _B2 inductor current I _TOTAL total current

Claims

A rectangular parallelepiped magnetic core;
A first coil wound around the rectangular parallelepiped magnetic core;
A second coil wound around the rectangular parallelepiped magnetic core in a direction perpendicular to the first coil,
A power choke coil that functions as two choke coils that share one magnetic core by alternately passing current through the first coil and the second coil.

The power choke coil according to claim 1,
The core material of the magnetic core is a dust core, a magnetic anisotropic core, a gap core, an amorphous core or an iron-based alloy, or a combination of each core material,
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to claim 1,
The first coil and the second coil are linear coils coated with an insulating film, and are wound around the magnetic core a plurality of times;
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to claim 1,
The first coil and the second coil are plate coils, and the first coil and the second coil are wound around the magnetic core with an insulating material interposed therebetween;
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to claim 1,
The first coil and the second coil are linear coils covered with an insulating film,
Furthermore, a plate-like third coil is provided in the same direction as the first coil, and a plate-like fourth coil is provided in the same direction as the second coil.
The first coil, the third coil, the second coil, and the third coil function as a transformer;
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 4 to 5,
The plate-like coil is a choke coil for power supply, wherein a slit is provided on a side surface that becomes a magnetic flux surface of another phase from the magnetic core.

The power choke coil according to any one of claims 1 to 6,
Comprising an outer core surrounding the outer peripheral surface of the magnetic core wound with a coil;
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 1 to 4,
The power choke coil is used as an inductor of a bridgeless power factor correction circuit by an interleave method,
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 1 to 4,
The power choke coil is used as an inductor of a voltage doubler rectification type power factor correction circuit by an interleave method,
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 1 to 4,
The power choke coil is used as an inductor for an interleaved boost converter,
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 1 to 4,
The power choke coil is used as an inductor of a current doubler rectifying and smoothing circuit;
A choke coil for power supplies.

The power choke coil according to any one of claims 5 to 6,
The power choke coil is used as a transformer of a ringing choke converter by an interleave method,
A choke coil for power supplies.