JP2974967B2 - コンバータトランス - Google Patents
コンバータトランスInfo
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- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
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Description
タの回路方式を用いたスイッチングレギュレータ等に使
用されるコンバータトランスに関する。
般的なフライバックコンバータの回路例である。図示の
ように、このフライバックコンバータは、コンバータト
ランスT、交流入力Vinを整流する入力整流回路BR
1、ヒユーズF1、駆動制御および過電圧保護回路CN
T1、発光素子PC1−2と受光素子PC1−1からな
るフォトカプラ、主スイッチング素子Q1、出力検出回
路REF1、抵抗R1〜R7、コンデンサC1〜C6、
ダイオードD1〜D4、インダクタL1等で構成してい
る。
て、一次励磁巻線P1と、一次補助巻線P2を設け、二
次側巻線として、主動作電圧を発生する二次巻線S1
と、別の動作電圧を発生する二次巻線S2とを設けてい
る。
まず交流入力Vinを入力整流回路BR1で整流し、コ
ンデンサC1で平滑化して直流電圧に変換する。この直
流電圧がコンバータトランスの入力電圧となる。
り、コンデンサC4を充電し、駆動制御・過電圧保護回
路CNT1を起動させる。すると主スイッチング素子Q
1がオンし、入力電圧がコンバータトランスTの一次励
磁巻線P1に印加される。この時、ダイオードD2、D
3、D4はオフしており、一次励磁巻線P1に供給され
たエネルギーは、全てコンバータトランスT内に蓄積さ
れる。
ると、ダイオードD2、D3、D4がオンし、コンバー
タトランスT内の蓄積エネルギーを、一次補助巻線P2
から駆動制御・過電圧保護回路CNT1の電源電圧へ供
給し、また、主動作電圧を発生する二次巻線S1と、別
の動作電圧を発生する二次巻線S2から、二次側出力へ
放出する。また、主スイッチング素子Q1のオン/オフ
の駆動制御は、次のように行われる。
に接続された出力検出回路REF1は、主動作電圧を発
生する二次巻線S1の出力電圧をセンスし、そのセンス
信号は、前記発光素子PC1−2と受光素子PC1−1
からなるフォトカプラを介して駆動制御・過電圧保護回
路CNT1にフィードバックされる。駆動制御・過電圧
保護回路CNT1は、フィードバック信号を用いて、一
次励磁巻線P1に接続された主スイッチング素子Q1の
駆動制御を行い、主動作電圧を発生する二次巻線S1の
出力電圧が安定電圧となるように制御する。
作するコンバータトランスにおいては、図7または図8
に示すような構成のものが用いられていた。図7(A)
はコンバータトランスの断面図、同(B)はその回路図
であり、このトランスは、磁芯コア1を貫挿させたボビ
ン2に複数の鍔2a〜2dにより区画された巻枠3a〜
3cを設け、一次励磁巻線はP1−1とP1−2に分け
てそれぞれ異なる巻枠3a、3cに巻くとともに、同じ
一次側巻線である一次補助巻線P2は同じ一次励磁巻線
P1−1の外周に巻き、一方、二次巻線S1、S2を、
一次側巻線を分割して巻いた巻枠3a、3cの間の巻枠
3bに重ねて巻くことにより、安全規格上の電気絶縁を
満足させていた。
(P1−1、P1−2)、P2と二次側巻線S1、S2
の漏れインダクタンスを大きいと、主スイッチング素子
Q1がオフした際に、これらの巻線P1、P2、S1、
S2に大きなスパイク電圧が発生するため、漏れインダ
クタンスをできるため小さくするため、前述のように、
一次励磁巻線P1−1、P1−2の巻枠3a、3cへの
分割配置と、その間の巻枠3bへの二次側巻線S1、S
2の配置を行っていた。
巻線P1の分割数をさらに増やしてP1−1、P1−
2、P1−3としてこれらを直列接続し、二次側巻線S
1、S2もそれぞれS1−1、S1−2とS2−1、S
2−2に分割し、一方の一次励磁巻線P1−1、P1−
2、P1−3はそれぞれ1つおきの巻枠3a、3c、3
eに巻き、二次巻線S1−1とS2−1、S1−2とS
2−2はこれらの巻枠の間の巻枠3b、3dにそれぞれ
巻いている。また、一方の二次巻線S1−1とS1−2
は直列接続し、他方の二次巻線S2−1、S2−2は並
列接続している。また、一次補助巻線P2は、分割され
た一次励磁巻線のうちの1つの分割巻線P1−2の外周
に巻いている。
タトランスにおいて、一次補助巻線P2は、図6に示し
たように、駆動制御・過電圧保護回路CNT1の電源を
供給して主スイッチング素子Q1を制御する重要な巻線
である。そのため、図9に示すように、スイッチング素
子Q1のオフ時に一次補助巻線P2に発生するスパイク
電圧Vsが大きいと、フライバックコンバータ回路の制
御を不安定にして主スイッチング素子Q1を適切に動作
させることができなくなったり、あるいは誤って、フラ
イバックコンバータ回路に組み込まれている過電圧保護
回路部分を動作させてしまう。そこで、図6に示したよ
うに、一次補助巻線P2に発生するスパイク電圧を抑制
するために、一次補助巻線P2に、直列にインダクタL
1や抵抗R4等を付加したり、あるいは一次補助巻線P
2に並列に抵抗R3とコンデンサC3からなるスナバ回
路を付加する必要があった。
バックコンバータを構成するコンバータトランスにおい
て、一次補助巻線に発生するスパイク電圧を低くするこ
とができ、また、これによりスナバ回路の簡略化が図れ
る構成のトランスを提供することを目的とする。
め、本発明は、樹脂製ボビンに複数の鍔により仕切られ
た3つ以上の巻枠を有し、一次側巻線と二次側巻線とを
異なる巻枠に分割配置してなるコンバータトランスにお
いて、駆動制御および過電圧保護回路に電源を供給する
一次補助巻線を1つの巻枠に独立して巻装し、該巻枠と
の間に1つ以上の巻枠を介在させた巻枠に一次励磁巻線
を巻装し、該一次励磁巻線と前記一次補助巻線をそれぞ
れ巻装した巻枠の間に位置する巻枠に、常に電力を消費
する二次巻線の少なくとも1つを施したことを特徴とす
る(請求項1)。
補助巻線をそれぞれ巻装した巻枠の間に位置する巻枠
に、常に電力を消費する前記二次巻線の代わりに前記一
次巻線とは別の常に電力を消費する一次巻線の少なくと
も1つを施したことを特徴とする(請求項2)。
間の巻枠に、2つ以上に分割した二次巻線の分割巻線の
1つを巻き、該分割巻線と対をなしかつ他の巻枠に巻か
れた分割巻線の少なくとも1つの巻線と並列に接続した
ことを特徴とする(請求項3)。
線と離した巻枠に巻くことにより、結合を弱くし、ま
た、一次励磁巻線への電圧印加をオフとした際に一次補
助巻線に発生するスパイク電圧を、該一次補助巻線に隣
接した巻枠に巻いた巻線における電力消費によって抑制
することにより、スパイク電圧を大幅に低下させること
が可能となる。
スの一実施例を示す断面図、同(B)はその回路図であ
る。図中、2a〜2fはボビン2に設けた鍔、3a〜3
eはこれらの鍔により区画された巻枠であり、本実施例
は、一次補助巻線P2を、ボビン2の最端部の巻枠3a
に、分割された一次励磁巻線P1−1、P1−2とは別
に独立して巻き、一方の一次励磁巻線P1−1を巻いた
巻枠3cと前記巻枠3aとの間の巻枠3bに、別の動作
電圧を発生させる二次巻線S2を巻いている。該二次巻
線S2は、常に電力を消費するように、例えばダミーも
しくは常時電力を消費する負荷4を接続したものであ
る。
1を分割配置することなく、ボビン2に形成された1つ
の巻枠3dに巻装して配置し、一次励磁巻線P1は2つ
の部分P1−1、P1−2に分割し、これらの分割巻線
P1−1、P1−2は、主動作電圧を発生させる二次巻
線S1の両側の巻枠3c、3eに配置し、これらの分割
された一次励磁巻線P1−1、P1−2を直列に接続し
ている。なお、これらの分割された一次励磁巻線P1−
1、P1−2は並列接続してもよい。
巻線P1−1またはP1−2に重ねて巻かず、これらの
一次励磁巻線P1−1、P1−2を巻いた巻枠3c、3
eとは別の隣接しない隔たった巻枠3aに巻くことによ
り、一次励磁巻線P1−1、P1−2と一次補助巻線P
2との磁気的結合が弱くなり、また、一次補助巻線P2
を、常に電力を消費している二次巻線S2を巻いた巻枠
3bに巻いているため、一次補助巻線P2と二次巻線S
2との磁気的結合が強く、かつ一次補助巻線P2と一次
励磁巻線P1−1との磁気的結合がさらに弱くなり、図
9に示したスパイク電圧Vsを小さくすることができ
る。また、スパイク電圧Vsを小さくすることができる
ため、フライバックコンバータ回路の制御を容易にする
ことができ、また、一次補助巻線P2のスパイク電圧V
sにより誤って過電圧保護回路を動作させることがなく
なる。そのため、一次補助巻線P2のスパイク電圧Vs
を抑制するための図6に示したインダクタL1や抵抗R
4等、あるいはスナバ回路(コンデンサC3、抵抗R
3)を削除あるいは軽減することができ、その結果、部
品点数の低減または使用部品の小型化ができ、コストダ
ウンが図れる。また、一次補助巻線P2と一次励磁巻線
P1−1、P1−2を異なる巻枠3a、3c、3eに巻
いたため、一次補助巻線P2と一次励磁巻線P1−1、
P1−2との電気絶縁とが飛躍的に向上し、その結果、
信頼性が向上する。
P1−2を巻いた巻枠3c、3eの間の巻枠3dに二次
巻線S1を巻いているため、これらの巻線P1−1、P
1−2、S1間の漏れインダクタンスを小さくすること
ができ、これらの巻線に発生するスパイク電圧も低減で
きる。また、分割巻線を一次励磁巻線P1−1、P1−
2のみとしたので、コンバータトランスの巻線数の増加
を最小限に押えられ、コンバータトランスの端子ピンの
数も最小限となる小型でコストの安いコンバータトラン
スが提供できる。
を示す断面図および回路図である。本実施例は、鍔2a
〜2eにより形成された巻枠を3a〜3dの4つとし、
一次励磁巻線P1を分割することなく、1つの巻枠3c
にのみ巻き、主動作電圧を発生する二次巻線はS1−
1、S1−2に分割し、該分割された二次巻線S1−
1、S1−2を、一次励磁巻線P1の巻枠3cの両側の
巻枠3b、3cに分割配置し、かつ、一方の分割された
二次巻線S1−1の巻枠3bが、一次補助巻線P2を巻
いた巻枠3aに隣接するように配置し、かつこれらの分
割された二次巻線S1−1、S1−2を並列接続したも
のである。また、別の動作電圧を発生させる二次巻線S
2は、分割二次巻線S1−2の外周に重ねて巻いてい
る。
巻線P1との間の巻枠3bに二次巻線S1−1を配置す
ることにより、一次補助巻線P2と一次励磁巻線P1と
の結合が弱くなり、また、分割二次巻線S1−1、S1
−2を並列接続することにより、これらに特別の負荷を
設けなくとも、これら同じ巻数の巻線S1−1、S1−
2における巻線位置等によるインダクタンスの相違によ
り、これらの巻線S1−1、S1−2に無効電流が流れ
るので、一次励磁巻線P1と一次補助巻線P2との磁気
的結合がさらに弱くなり、一次補助巻線P2のスパイク
電圧Vsを大きく低減することができ、これにより、図
1の実施例と同様のフライバックコンバータの制御の容
易化、過電圧保護回路の誤動作防止、スナバ回路等の部
品点数の軽減、使用部品の小型化、コストダウン等が達
成できる。また、一次補助巻線P2と一次励磁巻線P1
を異なる巻枠3a、3cに巻いたため、一次補助巻線P
2と一次励磁巻線P1との電気絶縁が飛躍的に向上し、
その結果、信頼性が向上する。
1、S1−2間に配置することにより、漏れインダクタ
ンスを小さくすることができ、これにより、これらの巻
線P1、S1−1、S1−2に発生するスパイク電圧も
小さくすることができる。
二次巻線S1−1、S1−2のみとしたので、コンバー
タトランスの巻線数の増加を最小限に押えられ、コンバ
ータトランスの端子ピンの数も最小限となる小型でコス
トの安いコンバータトランスが提供できる。
を示す断面図、回路図であり、本実施例が図2の実施例
と異なるところは、二次巻線として、別の動作電圧を発
生させる二次巻線S2もS2−1、S2−2に分割し、
一方の分割二次巻線S1−1とS2−1を1つの巻枠3
bに重ねて巻き、その両側に一次補助巻線P2と一次励
磁巻線P1を配置し、また、他方の分割二次巻線S1−
2、S2−2も重ねて1つの巻枠3dに巻いたものであ
る。また、一方の分割二次巻線S1−1、S1−2は直
列に接続し、他方の分割二次巻線S2−1、S2−2は
並列接続することにより、二次巻線S1−1、S1−
2、S2−1、S2−2から全く電力が取り出されなく
とも、並列接続された分割二次巻線S2−1、S2−2
の巻線内部に無効電流が流れるので、一次励磁巻線P1
と一次補助巻線P2との磁気的結合がさらに弱くなり、
一次補助巻線P2のスパイク電圧Vsを小さくすること
ができる。これにより、図1、図2において奏し得る前
述した効果すなわち、フライバックコンバータの制御の
容易化、過電圧保護回路の誤動作防止、スナバ回路等の
部品点数の軽減、使用部品の小型化、コストダウン等が
達成できる。また、一次補助巻線P2と一次励磁巻線P
1を異なる巻枠3a、3cに巻いたため、一次補助巻線
P2と一次励磁巻線P1との電気絶縁が飛躍的に向上
し、その結果、信頼性が向上する。
1、S1−2間に配置することにより、これらの巻線P
1とS1−1、S1−2との間の磁気的結合が強くな
り、これらの巻線P1とS1−1、S1−2との間の漏
れインダクタンスを小さくすることができ、これによ
り、これらの巻線P1、S1−1、S1−2に発生する
スパイク電圧も小さくすることができる。
る二次巻線S1−1、S1−2と、別の動作電圧を発生
させる二次巻線S2−1、S2−2のみとしたので、図
8のように一次励磁巻線P1も分割する場合に比較し
て、コンバータトランスの巻線数の増加が押えられ、コ
ンバータトランスの端子ピンの数も少なくなり、小型で
コストの安いコンバータトランスが提供できる。
施例2、図3の実施例3におけるスパイク電圧Vsを、
図7の従来例1、図8の従来例2と比較して示すもので
あり、これらの実施例および従来例における交流入力電
圧は100V、二次巻線S1、S2の出力電圧V1、V
2をそれぞれ14V、6.5Vとした。図4から理解さ
れるように、本発明によれば、従来例1、2に比較して
約1/3にスパイク電圧Vsを低減できる。なお、実施
例1においては、負荷電流がゼロないし約0.2Aの範
囲においては、負荷電流の増加に伴い、スパイク電圧V
sが急激に低下する。また、実施例1、2においては、
負荷を取らない状態であっても無効電流が流れるため、
負荷電流がゼロの状態であってもスパイク電圧Vsが従
来例に比較して大幅に低くなる。
力を消費する二次巻線S2、S1−1またはS2−1を
一次補助巻線P2と一次励磁巻線P1またはP1−1と
の間の巻枠3bに設けた例を示したが、図5(A)、
(B)の断面図、回路図に示すように、常に電力を消費
する一次巻線P3を、一次励磁巻線P1と一次補助巻線
P2の他に設けてその一次巻線P3を一次補助巻線P2
の巻枠3aと一次励磁巻線P1−1の巻枠3cとの間の
巻枠3bに設けてもよく、また、一次励磁巻線P1−1
またはP1と一次補助巻線P2との間の巻枠を複数とし
てその複数の巻枠に常に電力を消費する一次巻線または
二次巻線を設けてもよい。
いて、図5に示すように、各巻枠3a〜3eはそれぞれ
個々の巻枠3a〜3eを結合面a〜dにおいて接着ある
いは嵌合もしくは結合具により結合するようにしてもよ
い。このように、複数のボビンを結合することによりト
ランスを構成すれば、個々のボビンに別々に巻線を巻く
ことができ、生産性、作業性が向上する。また、各実施
例で示した巻線P1(またはP1−1、P1−2)、P
2、P3、S1(またはS1−1、S1−2)、S2
(またはS2−1、S2−2)の線径を1種類とするこ
とにより、巻線の線材が1種類ですみ、管理および製造
コストの面で有利となる。
一次励磁巻線に重ねて巻かず、一次励磁巻線を巻いた巻
枠と一次補助巻線を巻いた巻枠との間に少なくとも1つ
の巻枠を介在させることにより、一次励磁巻線と一次補
助巻線との磁気的結合が弱くし、また、この介在させた
巻枠に、常に電力を消費している二次巻線または一次巻
線を巻いているため、この一次補助巻線と介在する巻枠
に巻いた巻線との磁気的結合が強くなり、かつこの常時
電力を消費する巻線の介在により、一次励磁巻線と一次
補助巻線との磁気的結合がさらに弱まり、一次補助巻線
に発生するスパイク電圧を小さくすることができる。
きるため、フライバックコンバータ回路の制御を容易に
することができ、また、一次補助巻線のスパイク電圧に
より誤って過電圧保護回路を動作させることがなくな
る。そのため、一次補助巻線のスパイク電圧を抑制する
ための回路部品を削除あるいは軽減することができ、そ
の結果、部品点数の低減または使用部品の小型化がで
き、コストダウンが図れる。
る巻枠に巻いたため、一次補助巻線と一次励磁巻線との
電気絶縁が飛躍的に向上し、その結果、信頼性が向上す
る。
次励磁巻線の間の巻枠に、2つ以上に分割した二次巻線
の分割巻線の1つを巻き、該分割巻線と対をなしかつ他
の巻枠に巻かれた分割巻線を互いに並列に接続したの
で、負荷電流がゼロあるいは小さい状態におけるスパイ
ク電圧も大幅に低減できる。
実施例を示す断面図、(B)はその回路図である。
の実施例を示す断面図、(B)はその回路図である。
の実施例を示す断面図、(B)はその回路図である。
荷電流対応に比較して示す図である。
の実施例を示す断面図、(B)はその回路図である。
す図である。
断面図、(B)はその回路図である。
示す断面図、(B)はその回路図である。
素子のオン/オフのタイミング波形と、一次補助巻線の
動作波形図である。
e:巻枠、P1、P1−1、P1−2:一次励磁巻線、
P2:一次補助巻線、P3:常に電力を消費する一次巻
線、S1、S1−1、S1−2:主動作電圧を発生させ
る二次巻線、S2、S2−1、S2−2:別の動作電圧
を発生させる二次巻線
Claims (3)
- 【請求項1】樹脂製ボビンに複数の鍔により仕切られた
3つ以上の巻枠を有し、一次側巻線と二次側巻線とを異
なる巻枠に分割配置してなるコンバータトランスにおい
て、 駆動制御および過電圧保護回路に電源を供給する一次補
助巻線を1つの巻枠に独立して巻装し、該巻枠との間に
1つ以上の巻枠を隔てて設けられた巻枠に一次励磁巻線
を巻装し、 該一次励磁巻線と前記一次補助巻線をそれぞれ巻装した
巻枠の間に位置する巻枠に、常に電力を消費する二次巻
線を少なくとも1つ施したことを特徴とするコンバータ
トランス。 - 【請求項2】請求項1において、 該一次励磁巻線と前記一次補助巻線をそれぞれ巻装した
巻枠の間に位置する巻枠に、常に電力を消費する二次巻
線の代わりに前記一次巻線とは別の常に電力を消費する
一次巻線を少なくとも1つ施したことを特徴とするコン
バータトランス。 - 【請求項3】請求項1において、 前記一次補助巻線と一次励磁巻線の間の巻枠に、2つ以
上に分割した二次巻線の分割巻線の1つを巻き、該分割
巻線と対をなしかつ他の巻枠に巻かれた分割巻線の少な
くとも1つの巻線と並列に接続したことを特徴とするコ
ンバータトランス。
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