JP2696956B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP2696956B2
JP2696956B2 JP17605888A JP17605888A JP2696956B2 JP 2696956 B2 JP2696956 B2 JP 2696956B2 JP 17605888 A JP17605888 A JP 17605888A JP 17605888 A JP17605888 A JP 17605888A JP 2696956 B2 JP2696956 B2 JP 2696956B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大電力供給用のスイッチング電源装置に関
し、特に、電流共振型磁束制御方式のスイッチング電源
装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply for supplying large power, and more particularly to a switching power supply of a current resonance type magnetic flux control system.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、絶縁コンバータトランスの1次側に発振周
波数制御用の可飽和リアクタトランスの1次巻線が接続
され、この可飽和リアクタトランスの2次巻線が発振駆
動回路のスイッチング素子の制御端子に接続され、絶縁
コンバータトランスの2次側電圧に応じて可飽和リアク
タトランスのインダクタンスを制御し1次側のスイッチ
ング周波数を制御して2次側出力電圧を一定に制御する
ようなスイッチング電源装置において、可飽和リアクタ
トランスの1次巻線に並列に電流分流路を設け、さらに
必要に応じて絶縁コンバータトランスの1次巻線を2組
以上に分割することにより、発振駆動回路のスイッチン
グ素子の制御端子に流れる電流が大電力負荷時にも適切
な値をとるようにし、大電力供給に好適な構成を実現す
る。
According to the present invention, a primary winding of a saturable reactor transformer for controlling an oscillation frequency is connected to a primary side of an insulating converter transformer, and a secondary winding of the saturable reactor transformer is a control terminal of a switching element of an oscillation drive circuit. And a switching power supply device that controls the inductance of the saturable reactor transformer according to the secondary voltage of the insulating converter transformer, controls the switching frequency on the primary side, and controls the output voltage on the secondary side constant. By providing a current branch in parallel with the primary winding of the saturable reactor transformer and, if necessary, dividing the primary winding of the insulating converter transformer into two or more sets, control of the switching element of the oscillation drive circuit The current flowing through the terminal is set to an appropriate value even under a large power load, thereby realizing a configuration suitable for large power supply.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

直流入力電源をスイッチング制御し、電源トランス等
を介して所望の定電圧出力を得るようなスイッチング電
源装置には、種々のものが知られている。このようなス
イッチング電源装置の一例として、本件出願人は先に、
特開昭62−64266号公報や特開昭62−71382号公報等にお
いて、可飽和リアクタトランスを用い、電源トランスの
2次側からの出力電圧に応じて1次側直列共振インピー
ダンスを制御し、励磁電流を制御することによって出力
電圧を安定化するようなスイッチング電源装置を提案し
ている。
Various types of switching power supply devices that perform switching control of a DC input power supply and obtain a desired constant voltage output via a power transformer or the like are known. As an example of such a switching power supply, the applicant of the present application has previously described:
In JP-A-62-64266 and JP-A-62-71382, a saturable reactor transformer is used to control a primary side series resonance impedance according to an output voltage from a secondary side of a power transformer, A switching power supply device that stabilizes an output voltage by controlling an exciting current has been proposed.

第7図はこのようなスイッチング電源装置の一例を示
しており、電源装置に対する直流入力電源としては、例
えば商用交流入力電源101をダイオードブリッジ形の全
波整流器102および平滑コンデンサ103にて整流し平滑す
ることにより得ている。この直流入力電源は、可飽和リ
アクタトランス111の1次巻線NAを介し、絶縁コンバー
タトランス112の1次巻線N1及びコンデンサ113より成る
直列共振回路に供給されている。この直流入力電源の電
流は、可飽和リアクタトランス111の2次巻線NB1とコン
デンサCB1との直列共振回路がベースに接続されたスイ
ッチングトランジスタQ1および2次巻線NB2とコンデン
サCB2との直列共振回路がベースに接続されたスイッチ
ングトランジスタQ2を用いた2石構成の自励式発振駆動
回路114によってオン、オフスッイチング制御されるよ
うになっている。
FIG. 7 shows an example of such a switching power supply device. As a DC input power supply to the power supply device, for example, a commercial AC input power supply 101 is rectified and smoothed by a diode bridge type full-wave rectifier 102 and a smoothing capacitor 103. It is gained by doing. The DC input power source is supplied to the primary winding via the N A, the series resonant circuit consisting of the primary winding N 1 and the capacitor 113 of the insulating converter transformer 112 of the saturable reactor transformer 111. Current of the DC input power source, a secondary winding N B1 and the switching transistors Q 1 and secondary coil serial resonance circuit of the capacitor C B1 is connected to the base N B2 and capacitor C B2 of the saturable reactor transformers 111 It has turned, to be Ofusu'ichingu controlled by two stone structure of the self-excited oscillation drive circuit 114 using a switching transistor Q 2 to which the series resonant circuit is connected to the base of the.

可飽和リアクタトランス111は、例えば第8図に示す
ように、上記各巻線NA,NB1及びNB2に対して直交する方
向に巻装された制御巻線NCを有し、この制御巻線NCを流
れる電流に応じて上記巻線NB1及びNB2のインダクタンス
が制御されることによって、発振駆動回路114の発振周
波数が制御されるようになっている。
For example, as shown in FIG. 8, the saturable reactor transformer 111 has a control winding N C wound in a direction orthogonal to the windings N A , N B1 and N B2 . by inductance of the windings N B1 and N B2 is controlled in accordance with the current flowing through the line N C, oscillation frequency of the oscillation drive circuit 114 are controlled.

絶縁コンバータトランス112の2次側には、巻線N2
びN3が設けられており、これらの各巻線N2及びN3に関連
してそれぞれ整流平滑回路115及び116が設けられてい
る。整流平滑回路115からはテレビジョン映像の偏向系
等に用いられる135V1.2Aの直流高圧電源及び信号処理回
路系の15V1.5Aや7V1A等の直流電源が取り出され、整流
平滑回路116からは音声信号系の30V2Aの直流電源が取り
出されるようになっている。整流平滑回路115からの上
記直流高圧出力電圧は、制御回路118により制御電流に
変換されて可飽和リアクタトランス111の制御巻線NC
送られている。
The secondary side of the insulating converter transformer 112 is provided with a winding N 2 and N 3, respectively rectifying and smoothing circuit 115 and 116 in relation to these windings N 2 and N 3 are provided. From the rectifying / smoothing circuit 115, a DC high-voltage power supply of 135V1.2A and a DC power supply of 15V1.5A or 7V1A used for a television video deflection system and the like are taken out. A 30V2A DC power supply is taken out of the system. The DC high voltage output from the rectifying and smoothing circuit 115 is converted into a control current by the control circuit 118 is sent to the control winding N C of the saturable reactor transformer 111.

したがって、この直流出力電圧の変動に応じて可飽和
リアクタトランス111のインダクタンスが変化し、絶縁
コンバータトランス112の1次側直列共振インピーダン
スが変化して励磁電流が変化することによって、直流出
力電圧を一定に制御することができる。
Therefore, the inductance of the saturable reactor transformer 111 changes in accordance with the fluctuation of the DC output voltage, and the primary side series resonance impedance of the insulating converter transformer 112 changes to change the exciting current, thereby making the DC output voltage constant. Can be controlled.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、このようなスイッチング電源装置を大電力
供給用に適用する場合、例えば負荷電力が200W以上の場
合においては、可飽和トランス111の1次巻線NAを流れ
る正弦波電流IAのピーク−ピーク値が8Aにも達し、2次
巻線NB1、NB2に接続された発振駆動回路114のスイッチ
ングトランジスタQ1、Q2のベース電流が増大するため、
2次巻線NB1、NB2にそれぞれ直列にドライブダンピング
抵抗RB1、RB2を挿入接続することが必要となる。これ
は、スイッチングトランジスタQ1、Q2のスイッチング損
失が最小となる最適ドライブ条件を満足するようなベー
ス電流を供給するためである。
In the case of applying such a switching power supply device for high power, for example, when the load power is above 200W, the peak of the sine wave current I A flowing through the primary winding N A of the saturable transformer 111 - Since the peak value reaches 8 A and the base current of the switching transistors Q 1 and Q 2 of the oscillation drive circuit 114 connected to the secondary windings N B1 and N B2 increases,
It is necessary to insert and connect drive damping resistors R B1 and R B2 in series with the secondary windings N B1 and N B2 , respectively. This is to supply a base current that satisfies the optimum drive condition that minimizes the switching loss of the switching transistors Q 1 and Q 2 .

しかしながら、このようなベース電流制限用の抵抗R
B1、RB2を用いた発振駆動回路構成においては、次のよ
うな欠点が生じる。すなわち、上記スイッチングトラン
ジスタQ1、Q2として例えば型番2SC4054(500V、5A)の
トランジスタを用いる場合には、上記抵抗RB1、RB2とし
て、4.7Ω/3Wの抵抗をそれぞれ3本ずつ計6本が必要と
なり、電力損失がそれぞれの合成抵抗で3Wずつ計6Wとな
る。このため、電源基板上の抵抗RB1、RB2の部分で発生
した上記6Wの熱が基板銅箔を介してトランス111の2次
巻線NB1、NB2やフィルムコンデンサCB1、CB2に伝導し、
これら周辺部品の温度を上昇させることになり好ましく
ない。
However, such a base current limiting resistor R
The oscillation drive circuit configuration using B1 and RB2 has the following disadvantages. That is, for example, when a transistor of model number 2SC4054 (500 V, 5 A) is used as the switching transistors Q 1 and Q 2 , three resistors of 4.7 Ω / 3 W are used as the resistors R B1 and R B2 , respectively, for a total of six resistors. Is required, and the power loss is 3 W at each combined resistance, for a total of 6 W. For this reason, the 6 W heat generated in the resistors R B1 and R B2 on the power supply board is applied to the secondary windings N B1 and N B2 of the transformer 111 and the film capacitors C B1 and C B2 via the board copper foil. Conduct,
The temperature of these peripheral components is increased, which is not preferable.

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたも
のであり、負荷電力が例えば200W以上と増大した場合に
も、可飽和リアクタトランスの2次巻線から発振駆動回
路のスイッチング素子に供給される電流(トランジスタ
のベース電流)が過大となることを有効に防止でき、最
大負荷電力及び電力変換効率を向上し得るようなスイッ
チング電源装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional situation. Even when the load power increases to, for example, 200 W or more, the load is supplied from the secondary winding of the saturable reactor transformer to the switching element of the oscillation drive circuit. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of effectively preventing a current (base current of a transistor) from being excessively large and improving a maximum load power and a power conversion efficiency.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上述の課題を解決するために、本発明に係るスイッチ
ング電源装置は、絶縁コンバータトランスの1次巻線
に、可飽和リアクタトランスの1次巻線を介して上記絶
縁コンバータトランスの1次側の励磁電流をスイッチン
グ制御する発振駆動回路が接続され、この可飽和リアク
タトランスの2次巻線からの出力が上記発振駆動回路の
スイッチング素子の制御端子に供給され、上記絶縁コン
バータトランスの2次側出力電圧に応じて上記可飽和リ
アクタトランスのインダクタンスを制御し上記スイッチ
ング周波数を制御して上記2次側出力電圧を一定電圧に
制御するスイッチング電源装置において、上記絶縁コン
バータトランスの1次巻線に接続される上記可飽和リア
クタトランスの1次巻線に対して並列的な関係を有する
電流分流路を設け、上記絶縁コンバータトランスの1次
側励磁電流を分流させることを特徴としている。この場
合の電流分流路については抵抗分を含まず、インダクタ
ンスあるいは容量により電流を分流させることが好まし
い。
In order to solve the above-mentioned problems, a switching power supply according to the present invention provides an excitation of a primary winding of an insulating converter transformer via a primary winding of a saturable reactor transformer on a primary side of the insulating converter transformer. An oscillation drive circuit for switching the current is connected, an output from a secondary winding of the saturable reactor transformer is supplied to a control terminal of a switching element of the oscillation drive circuit, and a secondary output voltage of the insulation converter transformer is provided. A switching power supply that controls the inductance of the saturable reactor transformer and controls the switching frequency to control the secondary output voltage to a constant voltage in accordance with the following equation: A current shunting channel having a parallel relationship with the primary winding of the saturable reactor transformer is provided; It is characterized by diverting a primary excitation current of the insulating converter transformer. In this case, it is preferable that the current shunt channel does not include the resistance component but shunts the current by inductance or capacitance.

また、本発明の他の特徴は、このような特徴を有する
スイッチング電源装置において、上記絶縁コンバータト
ランスの1次巻線を2組以上に分割し、これらの1次巻
線の組をそれぞれ流れる電流の一部のみを上記可飽和リ
アクタトランスの1次巻線に分流させることである。
Another feature of the present invention is that, in a switching power supply having such a feature, the primary winding of the above-mentioned insulated converter transformer is divided into two or more sets, and the current flowing through each of the sets of the primary windings is divided. Is diverted to the primary winding of the saturable reactor transformer.

〔作 用〕(Operation)

可飽和リアクタトランスの1次巻線と上記分流路とで
絶縁コンバータトランスの1次側励磁電流を分流させる
ことにより、例えば200W以上の大負荷電力時における可
飽和リアクタトランスの1次巻線を流れる電流を抑制
し、可飽和リアクタトランスの2次巻線からスイッチン
グ素子の制御端子に供給される電流を、抵抗等を挿入す
ることなく最適化する。
By shunting the primary excitation current of the insulating converter transformer between the primary winding of the saturable reactor transformer and the above-mentioned shunt path, the primary winding of the saturable reactor transformer flows at a large load power of, for example, 200 W or more. The current is suppressed, and the current supplied from the secondary winding of the saturable reactor transformer to the control terminal of the switching element is optimized without inserting a resistor or the like.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1の実施例となるスイッチング電
源装置を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention.

この第1図において、電源装置に対する直流入力電源
としては、例えば前述したような商用交流入力電源を整
流し平滑することにより得ている。この直流入力電源
は、後述する発振駆動回路24により電流がオン、オフス
イッチング制御され、可飽和リアクタトランス21の1次
巻線NAを介して絶縁コンバータトランス22の1次巻線N1
とコンデンサ23とよりなる直列共振回路に供給されるわ
けであるが、本発明においては、上記1次巻線NAに対し
て並列的な関係を持って電流分流路を設けている。特に
この第1の実施例においては、発振駆動回路24と絶縁コ
ンバータトランス22の1次巻線N1との間に、可飽和リア
クタトランス21の1次巻線NAとインダクタ31とを直列に
挿入接続し、この直列接続回路に対して並列にインダク
タ32を接続して電流分流路を形成している。これらのイ
ンダクタ31、32としては、例えばいわゆるマイクロイン
ダクタあるいは小形ドラム型チョークコイルを使用でき
る。
In FIG. 1, the DC input power to the power supply device is obtained, for example, by rectifying and smoothing the above-described commercial AC input power. The DC input power source, a current on the oscillation drive circuit 24 to be described later, is off switching control, the primary winding N 1 of an insulating converter transformer 22 via the primary winding N A of the saturable reactor transformers 21
And although not supplied to become more series resonant circuit with capacitor 23, in the present invention, there is provided a current shunt path has a parallel relationship with respect to the primary winding N A. Particularly, in the first embodiment, the primary winding N A of the saturable reactor transformer 21 and the inductor 31 are connected in series between the oscillation driving circuit 24 and the primary winding N 1 of the insulating converter transformer 22. Insertion connection is performed, and an inductor 32 is connected in parallel with the series connection circuit to form a current branch channel. As these inductors 31 and 32, for example, a so-called micro inductor or a small drum type choke coil can be used.

次に可飽和リアクタトランス21は、前記第8図におい
て説明したように、1次巻線NA、2つの2次巻線NB1,N
B2及び制御巻線NCを有し、上記巻線NA,NB1,NB2の巻回方
向に対して直交する方向に上記制御巻線NCを巻回してい
る。このような可飽和リアクタトランス21の2次巻線N
B1,NB2に関連して、上記直流入力電源の電流をオン、オ
フスイッチング制御するための発振駆動回路24が設けら
れている。この発振駆動回路24は、スイッチングトラン
ジスタQ1及びこのトランジスタQ1のエミッタ・ベース間
に接続されたダイオードDB1の組と、もう一組のトラン
ジスタQ2とダイオードDB2の組とが直列に接続され、ト
ランジスタQ1は上記直流入力電源と可飽和リアクタトラ
ンス21の1次巻線NAとの間に挿入接続され、トランジス
タQ2は可飽和リアクタトランス21の1次巻線NAと接地と
の間に挿入接続されている。トランジスタQ1のエミッタ
・ベース間には、ダイオードDB1と並列に、可飽和リア
クタトランス21の2次巻線NB1とコンデンサCB1との直列
共振回路が接続され、トランジスタQ2のエミッタ・ベー
ス間には、ダイオードDB2と並列に可飽和リアクタトラ
ンス21の2次巻線NB2とコンデンサCB2との直列共振回路
が接続されている。さらに、上記直流入力電源と各スイ
ッチングトランジスタQ1,Q2の各ベースとの間には、そ
れぞれ起動用の抵抗RS1,RS2が挿入接続されている。
Next, as described with reference to FIG. 8, the saturable reactor transformer 21 includes a primary winding N A , two secondary windings N B1 , N
B2 and a control winding N C, and turning the winding N A, N B1, winding the control winding N C in a direction perpendicular to the winding direction of the N B2. The secondary winding N of such a saturable reactor transformer 21
In connection with B1 and NB2 , an oscillation drive circuit 24 for controlling ON / OFF switching of the current of the DC input power supply is provided. The oscillation drive circuit 24, connected to a pair of switching transistors Q 1 and diode D B1 connected between the emitter and base of the transistor Q 1, another set of transistors Q 2 and the diode D B2 set and is in series is, the transistor Q 1 is connected so as to be inserted between the primary winding N a of the DC input power source and the saturable reactor transformer 21, a transistor Q 2 is a ground primary winding N a of the saturable reactor transformers 21 It is inserted and connected between. Between the emitter and base of the transistor Q 1 is, in parallel with the diode D B1, the series resonant circuit with the secondary winding N B1 and capacitor C B1 of the saturable reactor transformer 21 are connected, emitter-base of the transistor Q 2 between the series resonant circuit with the secondary winding N B2 and capacitor C B2 of the saturable reactor transformer 21 in parallel with the diode D B2 is connected. Further, starting resistors R S1 and R S2 are inserted and connected between the DC input power supply and the bases of the switching transistors Q 1 and Q 2 , respectively.

次に、絶縁コンバータトランスの2次側には、巻線N2
及びN3が設けられており、これらの各巻線N2及びN3に関
連してそれぞれ整流平滑回路25及び26が設けられてい
る。ここで、例えば整流平滑回路25からはテレビジョン
映像の偏向系等に用いられる135V1.2Aの直流高圧電源及
び信号処理回路系の15V1.5Aや7V1A等の直流電源が取り
出され、整流平滑回路26からは音声信号系の30V2Aの直
流電源が取り出されるようになっている。整流平滑回路
25からの上記直流高圧出力電圧は、制御回路28により制
御電流に変換されて可飽和リアクタトランス21の制御巻
線NCに送られており、制御回路28には回路電源として上
記7Vあるいは15Vの直流電源が供給されている。
Next, on the secondary side of the insulation converter transformer, the winding N 2
And N 3 are provided, each rectifying and smoothing circuit 25 and 26 in relation to these windings N 2 and N 3 are provided. Here, for example, a 135 V 1.2 A DC high-voltage power supply used for a television video deflection system and a DC power supply such as a 15 V 1.5 A and 7 V 1 A signal processing circuit system are taken out from the rectification / smoothing circuit 25, and the rectification / smoothing circuit 26 is used. From the 30V2A DC power supply of the audio signal system. Rectifier smoothing circuit
The DC high voltage output from 25 is converted into a control current by the control circuit 28 are sent to the control winding N C of the saturable reactor transformer 21, the control circuit 28 of the 7V or 15V as a circuit supply DC power is supplied.

このような構成を有するスイッチング電源装置の発振
駆動回路24は、可飽和リアクタトランス21の2次巻線N
B1とコンデンサCB1との直列共振回路を流れる正弦波交
流電流によってスイッチングトランジスタQ1が駆動さ
れ、また可飽和リアクタトランス21の2次巻線NB2とコ
ンデンサCB2との直列共振回路を流れる正弦波交流電流
によってスイッチングトランジスタQ2が駆動されて、こ
れらのトランジスタQ1、Q2が交互に繰り返しオンするこ
とでスイッチング動作を継続するようになっている。
The oscillation drive circuit 24 of the switching power supply having such a configuration is provided with a secondary winding N of the saturable reactor transformer 21.
The switching transistor Q 1 is driven by a sine wave alternating current flowing through the series resonant circuit between the B1 and the capacitor C B1, also sinusoidal, which flows through the series resonant circuit with the secondary winding N B2 and capacitor C B2 of the saturable reactor transformers 21 the switching transistor Q 2 is driven by the wave alternating current, the transistors Q 1, Q 2 is adapted to continue a switching operation by turning on repeated alternately.

可飽和リアクタトランス21の制御巻線NCには、絶縁コ
ンバータトランス22の出力電圧を検出して得られる制御
回路28からの直流制御電流が供給されており、負荷変動
等に対して絶縁コンバータトランス22からの直流出力電
圧が常に一定となるように、制御回路28によって可飽和
リアクタトンランス21の制御巻線NCを流れる制御電流が
制御され、2次巻線NB1,NB2のインダクタンスが制御さ
れて、発振駆動回路24の発振周波数が制御される。
The control winding N C of the saturable reactor transformer 21 is supplied with a DC control current from a control circuit 28 obtained by detecting the output voltage of the insulating converter transformer 22. DC output voltage from 22 so that always constant, control the current flowing through the control winding N C of the saturable reactor ton lance 21 is controlled by the control circuit 28, the inductance of the secondary winding N B1, N B2 is Under the control, the oscillation frequency of the oscillation drive circuit 24 is controlled.

ここで負荷電力が例えば200W以上と大きい場合に、絶
縁コンバータトランス22の1次側励磁電流I1をインダク
タ31、32により分流して可飽和リアクタトンランス21の
1次巻線NAに供給することにより、発振駆動回路24のス
イッチングトランジスタQ1、Q2のベース電流の最適ドラ
イブ条件を満足させている。すなわち、上記インダクタ
31、32のインダクタタンスをそれぞれLP1、LP1とすると
き、可飽和リアクタトランス21の1次巻線NA(インダク
タンスLNA)を流れる電流IP1は、 となる。一例として、LNA=3μH、LP1=6.8μH、LP2
=3.3μHとすれば、IP1≒I1/4となり、第2図に示すよ
うに絶縁コンバータトランス22の1次側励磁電流I1の略
々1/4が可飽和リアクタトランス21の1次巻線NAを流れ
ることになる。すなわち、上記1次側励磁電流I1がピー
ク値で4A流れる場合、従来においてはこの励磁電流I1
全て可飽和リアクタトランスの1次巻線を流れていたの
に対し、本発明実施例によれば、略々1/4の約1A(ピー
ク値)の電流に減じられ、発振駆動回路24のスイッチン
グトランジスタQ1、Q2のベース電流の最適化が図れる。
ここで、トランジスタQ1、Q2の電流増幅率hFEが高くな
った場合には、インダクタ31のイダクタンスLP1を大き
くし、hFEが低い場合にインダクタ31のインダクタンスL
P1を小さくすることにより、上記ドライブ条件を満足さ
せることができる。なお第2図には、上記化飽和リアク
タトランスの1次巻線NAを流れる電流IP1に対応して、
可飽和リアクタトランス21の各2次巻線NB1,NB2を流れ
る電流INB1,INB2、及び発振駆動回路24の各スイッチン
グトランジスタQ1、Q2のベース電流IB1,IB2をそれぞれ
示している。
If large as where the load power, for example, 200W or more, is supplied to the primary winding N A of diverted saturable reactor ton lance 21 by the primary side excitation current I 1 the inductors 31 and 32 of the insulating converter transformer 22 This satisfies the optimum drive conditions for the base currents of the switching transistors Q 1 and Q 2 of the oscillation drive circuit 24. That is, the inductor
When 31 and 32 of the inductor chest and L P1, L P1 respectively, current I P1 flowing through the primary winding N A of the saturable reactor transformer 21 (inductance L NA) is Becomes As an example, L NA = 3 μH, L P1 = 6.8 μH, L P2
= If 3.3μH, I P1 ≒ I 1/ 4 , and the first approximately 1/4 of the primary excitation current I 1 of the insulating converter transformer 22 as shown in FIG. 2 is a saturable reactor transformer 21 primary It will flow windings N a. That is, when the primary excitation current I 1 flows 4A peak value, whereas in prior art the excitation current I 1 has been flowing in the primary winding of all saturable reactor transformer, the present invention embodiment According to this, the current is reduced to about 1A (peak value) of about 1/4, and the base current of the switching transistors Q 1 and Q 2 of the oscillation drive circuit 24 can be optimized.
Here, when the current amplification factor h FE of the transistors Q 1 and Q 2 increases, the inductance L P1 of the inductor 31 increases, and when the h FE decreases, the inductance L P of the inductor 31 decreases.
The drive condition can be satisfied by reducing P1 . Note that the second figure corresponds to the current I P1 flowing through the primary winding N A of the reduction saturation reactor transformer,
Shows current I NB1 flowing through each secondary winding N B1, N B2 of the saturable reactor transformer 21, I NB2, and the base current I B1, I B2 of the switching transistors Q 1, Q 2 of the oscillation drive circuit 24, respectively ing.

実験によれば、最大負荷電力が240Wの場合に、本発明
実施例の場合、従来の第7図のベース電流制限用の抵抗
RB1、RB2を用いる場合に比べて約6Wの電力損失の低減が
図れる。また可飽和リアクタトランス21の1次巻線NA
の流入電流IP1が例えば1/4程度と減少し、抵抗体からの
発熱による伝導と輻射熱が解消されたことにより、可飽
和リアクタトランス21の巻線で15℃程度、時定数コンデ
ンサCB1、CB2で10℃程度の温度の低下が実現できた。
According to the experiment, when the maximum load power is 240 W, in the case of the embodiment of the present invention, the conventional base current limiting resistor of FIG.
The power loss can be reduced by about 6 W as compared with the case of using R B1 and R B2 . Further, by flowing current I P1 to the primary winding N A of the saturable reactor transformer 21, for example, it decreased to about 1/4, conduction and radiation heat by heat generation from the resistor is eliminated, the saturable reactor transformers 21 The temperature of the winding was reduced by about 15 ° C, and the time constants of the capacitors C B1 and C B2 were reduced by about 10 ° C.

なお、電流分流路として、可飽和リアクタトランス21
の1次巻線NAに並列に抵抗を接続することも考えられる
が、この分流用抵抗としては、例えば2.2Ω/20Wのセメ
ント大型抵抗が必要となり、基板へのマウント面積が大
きく、温度上昇を比較的大となるため、上記実施例のよ
うに、抵抗分を含まないインダクタ等により電流を分流
させることが好ましい。
The saturable reactor transformer 21 is used as a current branch channel.
It is conceivable to connect in parallel to the resistor to the primary winding N A of this as the partial diversion resistance, for example, cement large resistance 2.2 ohms / 20W is required, large mount area of the substrate, temperature rise Is relatively large, it is preferable to shunt the current using an inductor or the like that does not include a resistance component as in the above embodiment.

ところで、1次側励磁電流を分流させるために設けら
れたインダクタ32を、絶縁コンバータトランス22の1次
巻線N1に付加的に設けてもよく、これを第2の実施例と
して第3図に示す。
Incidentally, FIG. 3 the inductor 32 provided to divert the primary excitation current, may be additionally provided to the primary winding N 1 of an insulating converter transformer 22, this as a second embodiment Shown in

すなわち、この第3図に要部を示す第2の実施例にお
いては、絶縁コンバータトランス22の1次巻線N1に1タ
ーンの巻線22Pを設け、この巻線部分22Pを上記第1の実
施例のインダクタ32として用い、可飽和リアクタトラン
ス21の1次巻線NAにインダクタ33を直列接続する。そし
て、巻線部分22Pのインダクタンスに対してインダクタ3
3のインダクタンスを適当に調整することにより、上記
ドライブ条件を満足させることができる。
That, in this third second embodiment illustrating a main part in FIG., One turn to the primary winding N 1 of an insulating converter transformer 22 windings 22P provided, the winding portion 22P the first used as an inductor 32 in the embodiment, the inductor 33 is serially connected to the primary winding N a of the saturable reactor transformer 21. Then, for the inductance of the winding part 22P, the inductor 3
The drive condition can be satisfied by appropriately adjusting the inductance of (3).

次に、第4図は本発明の第3の実施例の要部を示して
おり、絶縁コンバータトランス22の1次巻線をN1a、N1b
と2分割し、これらの各部巻線N1a、N1bを互いに並列的
に、すなわち一方の巻線1aと分流電流調整用のインダク
タ34と可飽和リアクタトランス21の1次巻線NAとの直列
接続回路に対して並列に、他方の巻線N1bを接続してい
る。ここで、絶縁コンバータトランス22のコイルボビン
に対して、巻線N1bを内側に巻装し、層間シート(絶縁
フィルム)を介在させてその外側に巻線N1aを巻装する
場合に、2次巻線短絡時の各巻線N1a、N1bのリーケージ
インダクタンスL1a、L1bはL1a<L1bとなり、僅かながら
巻線N1aの方に多くの電流が分流するが、スイッチング
トランジスタQ1、Q2のhFEに適合した最適ドライブ条件
のベース電流となるように上記分流する電流をインダク
タ34のインダクタンスにより制限してやればよい。
Next, FIG. 4 shows a main part of a third embodiment of the present invention, in which the primary windings of the insulating converter transformer 22 are N 1a , N 1b
When divided into two, these units windings N 1a, in parallel the N 1b each other, i.e. between one of the windings 1a and shunt current adjustment of the inductor 34 and primary winding N A of the saturable reactor transformers 21 The other winding N1b is connected in parallel with the series connection circuit. Here, when the winding N 1b is wound inside the coil bobbin of the insulating converter transformer 22 and the winding N 1a is wound outside thereof with an interlayer sheet (insulating film) interposed therebetween, When the windings are short-circuited, the leakage inductances L 1a and L 1b of the respective windings N 1a and N 1b satisfy L 1a <L 1b , and a large amount of current is slightly shunted to the winding N 1a , but the switching transistor Q 1 , the current the shunt so that the base current of the optimum drive condition adapted to the Q 2 of h FE may do it restricts the inductance of the inductor 34.

なお、上記2組の1次巻線N1a、N1bを流れる分流電流
の比率の調整は、第5図に示す第4の実施例のように、
インダクタの代わりにコンデンサ36、37を用いても実現
できる。この第5図に示す第4の実施例においては、例
えば可飽和リアクタトランス21の1次巻線NAを流れる電
流を1次側励磁全電流の1/4としたい場合に、コンデン
サ36、37の各容量値CP1、CP2の比率を(1/4):(3/
4)、すなわち1:3とすればよい。
Adjustment of the ratio of the shunt currents flowing through the two sets of primary windings N 1a and N 1b is performed as in the fourth embodiment shown in FIG.
It can also be realized by using capacitors 36 and 37 instead of inductors. In the fifth fourth embodiment shown in FIG, for example when it is desired to the current flowing through the primary winding N A of the saturable reactor transformer 21 and 1/4 of the primary excitation total current, the capacitor 36 and 37 The ratio of the capacitance values C P1 and C P2 of (1/4) :( 3 /
4), ie 1: 3.

また、絶縁コンバータトランス22の1次巻線を3組以
上に分割してもよく、例えば第6図に示す第5の実施例
のように、1次巻線を3分割してN1a、N1b、N1cとし、
巻線N1aに可飽和リアクタトランス21の1次巻線NAを直
列接続し、この直列接続回路に対して並列に巻線N1b、N
1cをそれぞれ接続している。この場合には、上記インダ
クタ34やコンデンサ36、37を用いなくとも、可飽和リア
クタトランス21の1次巻線NAを流れる電流を1次側励磁
全電流の略々1/3とすることができる。
It is also possible to divide the primary winding of the insulating converter transformer 22 into three or more, for example as in the fifth embodiment shown in FIG. 6, N 1a and 3 dividing the primary winding, N 1b , N 1c ,
Winding N 1a of primary winding N A of the saturable reactor transformer 21 connected in series, the winding N 1b in parallel with the series connection circuit, N
1c are connected respectively. In this case, without using the inductor 34 and capacitors 36 and 37, be the primary winding N A substantially 1/3 of the primary exciting total current the current flowing through the saturable reactor transformers 21 it can.

これらの第3ないし第5の実施例によれば、上記第
1、第2の実施例と同様な効果が得られるのみならず、
絶縁コンバータトランス22の1次巻線を各巻線部分
N1a、N1b等に分割して1次側励磁電流I1を分流させてい
るため、巻線の直流抵抗損失、高周波損失を共に低減で
き、トランスの信頼性を向上させることができる。特
に、負荷電力が200W以上と非常に大きい場合には、1次
巻線が1組だと温度上昇を軽減するために線材のリッツ
線として例えば60μm200束程度のものが必要となり、こ
のような線材は特注品に近く高価となり、また巻層時の
占積率が低下してコイルボビンの寸法を大きくせざるを
得ない状況であったのに対し、上記第3ないし第5の実
施例によれば、例えば60μm108束のリッツ線を2組以上
並列接続することにより温度上昇を抑えることが可能と
なり、しかも占積率が改善されて通常寸法のコイルボビ
ンで必要な巻数(例えば42ターン)を実現することが可
能となる。しかも、負荷電力によっては、絶縁コンバー
タトランス22の1次巻線を小径のリッツ線(例えば60μ
m80束等)を用いて構成することも可能となり、2次側
も含めて全て同じ線材で構成すること等によりトランス
の製造、組立が容易となり、量産性やコストダウンの面
で有利となる。
According to these third to fifth embodiments, not only effects similar to those of the first and second embodiments can be obtained, but also
Primary winding of insulation converter transformer 22
N 1a, since the divided into N 1b such divert primary excitation current I 1, the DC resistance loss of the winding, can both reduce high frequency loss, can improve the reliability of the transformer. In particular, when the load power is extremely large, such as 200 W or more, a single set of primary windings requires a bundle of litz wires of, for example, about 60 μm in a bundle of about 200 μm to reduce the temperature rise. In contrast to the custom-made product, which is expensive and the space factor at the time of winding is reduced, the size of the coil bobbin must be increased. On the other hand, according to the third to fifth embodiments, For example, by connecting two or more pairs of litz wires of 60 μm108 bundle in parallel, it is possible to suppress the temperature rise, and furthermore, the space factor is improved, and the required number of turns (for example, 42 turns) is realized with a coil bobbin of a normal size. Becomes possible. In addition, depending on the load power, the primary winding of the insulating converter transformer 22 may be connected to a small-diameter litz wire (for example,
m80 bundle), and the transformers can be easily manufactured and assembled by using the same wire including the secondary side, which is advantageous in terms of mass productivity and cost reduction.

なおこれらの第4図ないし第6図に示す各実施例にお
ける他の構成部分は、上述した第1の実施例と同様であ
るため、説明を省略する。
The other components in each of the embodiments shown in FIGS. 4 to 6 are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof will be omitted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のスイッチング電源装置によれば、絶縁コンバ
ータトランスの1次側電流を分流して可飽和リアクタト
ランスの1次巻線に供給しているため、大負荷電力供給
に用いた場合にも、発振駆動回路のスイッチング素子に
供給される電流を最適化でき、最適のドライブ条件でス
イッチング駆動させることができる。また、抵抗ダンピ
ングや抵抗による分流を行う必要がなくなり、発熱が低
減されて、プリント基板の小型化、コストダウン化、サ
ービス性の改善も同時に実現できる。
According to the switching power supply of the present invention, the primary current of the insulating converter transformer is shunted and supplied to the primary winding of the saturable reactor transformer. The current supplied to the switching element of the drive circuit can be optimized, and the switching drive can be performed under optimal drive conditions. Further, there is no need to perform resistance damping or shunting by resistance, and heat generation is reduced, so that downsizing of the printed circuit board, cost reduction, and improvement in serviceability can be realized at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
該第1の実施例の動作説明のための波形図、第3図は本
発明の第2の実施例の要部を示す回路図、第4図は本発
明の第3の実施例の要部を示す回路図、第5図は本発明
の第4の実施例の要部を示す回路図、第6図は本発明の
第5の実施例の要部を示す回路図、第7図は従来のスイ
ッチング電源装置の一例を示す回路図、第8図は可飽和
リアクタトランスの一例を示す概略斜視図である。 21……可飽和リアクタトランス 22……絶縁コンバータトランス 23……共振コンデンサ 24……発振駆動回路 25、26……整流平滑回路 28……制御回路 N1a、N1b、N1c……1次巻線の各部 31、32、33、34……インダクタ 36、37……コンデンサ
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a main part of the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a main part of the third embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional switching power supply device, and FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a saturable reactor transformer according to a fifth embodiment of the present invention. 21 ...... saturable reactor transformer 22 ...... insulating converter transformer 23 ...... resonant capacitor 24 ...... oscillation drive circuit 25, 26 ...... rectifying and smoothing circuit 28 ...... controller N 1a, N 1b, N 1c ...... 1 Tsugimaki Each part of the wire 31, 32, 33, 34 …… Inductor 36, 37 …… Capacitor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁コンバータトランスの1次巻線に、可
飽和リアクタトランスの1次巻線を介して上記絶縁コン
バータトランスの1次側の励磁電流をスイッチング制御
する発振駆動回路が接続され、この可飽和リアクタトラ
ンスの2次巻線からの出力が上記発振駆動回路のスイッ
チング素子の制御端子に供給され、上記絶縁コンバータ
トランスの2次側出力電圧に応じて上記可飽和リアクタ
トランスのインダクタンスを制御し上記スイッチング周
波数を制御して上記2次側出力電圧を一定電圧に制御す
るスイッチング電源装置において、 上記絶縁コンバータトランスの1次巻線に接続される上
記可飽和リアクタトランスの1次巻線に対して並列的に
電流分流路を設け、上記絶縁コンバータトランスの1次
側励磁電流を分流させることを特徴とするスイッチング
電源装置。
An oscillation drive circuit for switching-controlling an exciting current on a primary side of the insulating converter transformer is connected to a primary winding of the insulating converter transformer via a primary winding of a saturable reactor transformer. An output from a secondary winding of the saturable reactor transformer is supplied to a control terminal of a switching element of the oscillation drive circuit, and controls an inductance of the saturable reactor transformer according to a secondary output voltage of the insulating converter transformer. In a switching power supply device for controlling the switching frequency to control the secondary side output voltage to a constant voltage, the switching power supply device controls a primary winding of the saturable reactor transformer connected to a primary winding of the insulating converter transformer. A current shunting channel is provided in parallel to shunt the primary excitation current of the insulating converter transformer. Switching power supply.
【請求項2】上記絶縁コンバータトランスの1次巻線を
2組以上に分割し、これらの1次巻線の組をそれぞれ流
れる電流の一部のみを上記可飽和リアクタトランスの1
次巻線に分流させることを特徴とする請求項(1)記載
のスイッチング電源装置。
2. The primary winding of said insulated converter transformer is divided into two or more sets, and only a part of the current flowing through each set of said primary windings is divided into one set of said saturable reactor transformer.
2. The switching power supply according to claim 1, wherein the current is divided into the secondary winding.
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