JP3103926B2 - 交直両用形電源装置用絶縁トランス - Google Patents
交直両用形電源装置用絶縁トランスInfo
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Description
C電源と、車両用のバッテリのようなDC電源との双方
によって作動させることができる交直両用形電源装置用
絶縁トランスに関する。
は、車両に搭載してバッテリ電源によって使用するばか
りでなく、家庭用の商用電源によっても作動可能にすべ
きとの要請が強い。そこで、これらの機器には、AC電
源とDC電源との双方によって作動する交直両用電源装
置を組み込むことが少なくない。
AC/DCコンバータとDC/DCコンバータとを縦続
する形式である。このものは、AC電源を使用するとき
は、この両者を作動させる一方、DC電源を使用すると
きは、後者のみを作動させる。すなわち、AC電源を使
用するときは、整流平滑回路を経てAC/DCコンバー
タを作動させ、その出力側の直流電圧をDC/DCコン
バータに導き、最終的に、所要の直流電圧を作るが、D
C電源を使用するときは、DC/DCコンバータの入力
側に、DC電源を接続するものである。なお、このよう
な用途に用いるAC/DCコンバータ、DC/DCコン
バータは、そのいずれもトランスを使用し、出力電圧を
最適に設定するのが普通である。
ときは、AC電源に対しては、AC/DCコンバータと
DC/DCコンバータとを縦続して作動させるために、
全体としての作動効率が低く、発熱損失が大きい上、そ
れぞれのコンバータに個別にトランスを必要とするか
ら、重量が過大となり、小形化するときに制約になりが
ちであるという問題が避けられなかった。
術の問題に鑑み、AC側入力巻線とDC側入力巻線とを
共通のボビンに巻回することによって、AC/DCコン
バータとDC/DCコンバータとの双方に兼用すること
ができ、したがって、全体としての作動効率、重量軽
減、小形化の点で大幅な改善を図ることができる交直両
用形電源装置用絶縁トランスを提供することにある。
めのこの発明の構成は、整流平滑回路と第1のスイッチ
ング回路とを介してAC電源に接続するAC側入力巻線
と、平滑回路と第2のスイッチング回路とを介してDC
電源に接続するDC側入力巻線と、整流平滑回路に接続
する出力巻線とを備え、AC側入力巻線、DC側入力巻
線、出力巻線は、フェライトからなる共通のボビンに巻
回することをその要旨とする。
少なくともいずれか一方、または双方は、分割して出力
巻線を巻き込むようにしてもよい。
線は、AC電源を供給することにより、整流平滑回路
と、第1のスイッチング回路と、出力巻線と、出力巻線
に接続する整流平滑回路とともに、AC/DCコンバー
タを形成するから、全体をAC電源によって作動させる
ことができる。一方、DC側入力巻線は、DC電源を供
給することにより、平滑回路と、第2のスイッチング回
路と、出力巻線と、出力巻線に接続する整流平滑回路と
ともに、DC/DCコンバータを形成するから、このと
きは、全体をDC電源によって作動させることが可能で
ある。すなわち、絶縁トランスは、AC/DCコンバー
タとして作動させるとき、DC/DCコンバータとして
作動させるときの双方に対し、有効に兼用使用すること
ができる。
たは双方を分割して出力巻線を巻き込めば、AC側入力
巻線、DC側入力巻線と、出力巻線との間におけるリー
ケージリアクタンスを最少に抑え、出力波形の改善を図
ることができる。
グ回路11と、第2のスイッチング回路12と、AC側
入力巻線Na 、DC側入力巻線Nd 、出力巻線Nc を備
える絶縁トランスTとを主要部材としてなる(図1)。
は、逆流防止用のダイオードD1 、整流平滑回路13を
介してAC電源Va が接続され、第1のスイッチング回
路11は、整流平滑回路13とAC側入力巻線Na との
間に挿入されている。また、AC側入力巻線Na に対し
ては、ダイオードD1 の入力側に、たとえばスナバ回路
のようなノイズ抑制回路14が接続されている。
ッチング素子K1 と、図示しないゲート制御回路とが含
まれるものとし、ゲート制御回路には、絶縁トランスT
の補助巻線Nb が接続されている。
平滑回路15が接続され、整流平滑回路15の出力側か
らは、出力電圧Vo が外部に出力されている。
は、逆流防止用のダイオードD2 、平滑回路16を介し
てDC電源Vd が接続され、平滑回路16とDC側入力
巻線Nd との間には、第2のスイッチング回路12が挿
入されている。第2のスイッチング回路12には、主ス
イッチング素子K2 と、図示しないゲート制御回路とが
含まれるものとする。
を介して、第1のスイッチング回路11に接続されてい
る。また、出力電圧Vo は、別のフォトカプラ18を介
して第1のスイッチング回路11にフィードバックされ
る他、第2のスイッチング回路12にもフィードバック
されている。
ブリッジ整流回路RFと、平滑コンデンサC1 とを備え
てなり(図2)、ブリッジ整流回路RFの入力側には、
ノイズ抑制用のコンデンサCo 、Co が接続され、出力
側には、突入電流制限用の低抵抗R1 が挿入されてい
る。平滑コンデンサC1 は、耐圧が十分であるととも
に、十分大きなリップル電流容量を有する電解コンデン
サを使用するものとする。
整流平滑回路13、絶縁トランスT、出力側の整流平滑
回路15とともに、作動周波数が約100kHz程度の
リンギングチョークコンバータ形のAC/DCコンバー
タを形成する(図1)。そこで、主スイッチング素子K
1 としては、高速の電界効果形トランジスタ(FET)
が好適であるが、このものは、高速のパワートランジス
タであってもよい。出力側の整流平滑回路15は、半波
整流回路と平滑コンデンサとの組合せでよいが、整流用
のダイオードは、スイッチング損を少なくするために、
順電圧降下が低く、逆回復時間の短い低圧大電流ショッ
トキーダイオードを選定することが好ましい。また、平
滑コンデンサは、リップル電流容量が十分大きな低イン
ピーダンスの電解コンデンサを使用するものとする。
16、絶縁トランスT、整流平滑回路15とともに、作
動周波数が10数kHz程度のDC/DCコンバータを
形成する。平滑回路16は、たとえば、小インダクタン
ス大電流のチョークコイルと大容量の電解コンデンサと
の組合せでよい。
ビンT1 上に、AC側入力巻線Naの半巻線Na1、DC
側入力巻線Nd の全巻線Nd1、補助巻線Nb 、出力巻線
Nc、DC側入力巻線Nd の別の全巻線Nd2、AC側入
力巻線Na の別の半巻線Na2を、この順に多層巻きにし
て構成する(図3)。ただし、ここで、半巻線Na1、N
a2は、それぞれAC側入力巻線Na の所要巻数の1/2
の巻数からなる巻線であって、両者は、同方向に直列接
続することにより、AC側入力巻線Na を形成するもの
とし、また、全巻線Nd1、Nd2は、それぞれDC側入力
巻線Nd の所要巻数と同数の巻数からなる巻線であっ
て、両者は、同方向に並列接続することにより、DC側
入力巻線Nd を形成するものとする。なお、各巻線間に
は、図示しない絶縁フィルムを介装し、また、各巻線の
端面には、絶縁スペーサT2 、T2…を配設することに
より、巻線間の所定の耐圧を確保するものとする。
作動周波数におけるパワー損失が小さいこと、飽和磁束
密度が大きく、残留磁束密度が小さいこと、透磁率が高
いこと、パワー損失係数が負であって、損失発熱による
熱暴走がないこと、キューリー温度が高いことなどの諸
特性を有するものが好ましく、Mn−Zn系のソフトフ
ェライトが好適である。
し、DC電源Vd を供給しないときを考えると、このと
きは、第1のスイッチング回路11が作動し、全体は、
AC/DCコンバータとして動作する。ここで、出力電
圧Vo は、フォトカプラ18を介して第1のスイッチン
グ回路11にフィードバックされているから、第1のス
イッチング回路11は、負荷の変動に拘らず、出力電圧
Vo が一定となるように動作することができ、また、全
体は、補助巻線Nb を有するリンギングチョークコンバ
ータであるから、その立上り特性も極めて良好である。
路12は休止しており、DC側入力巻線Nd も休止して
いる。このときの主スイッチング素子K1 の両端の電圧
波形は、立上りにおいて単一のスパイクを有する単純な
波形となり(図4(A))、リンギングチョークコンバ
ータにおいて普通にみられる振動波形(同図(B))の
ようにならないことが認められ、したがって、ノイズ抑
制回路14は、極く簡素なもので済み、内部における発
熱も少ない。これは、第2のスイッチング回路12が休
止しているために、DC側入力巻線Nd によるダンピン
グ効果が付加されるためであると推測される。
d を供給すると、第2のスイッチング回路12が作動
し、全体は、DC/DCコンバータとして動作する。こ
のとき、フォトカプラ17は、DC電源Vd が確立した
ことにより第1のスイッチング回路11を積極的に停止
させ、万一AC電源Va が同時に供給されても、第1の
スイッチング回路11が誤って作動することがないよう
に、一種のインタロック回路を形成している。ただし、
フォトカプラ17は、平滑回路16の入力側に代え、出
力側に接続してもよいものとする。また、出力電圧Vo
は、第2のスイッチング回路12にも導かれているか
ら、このときの第2のスイッチング回路12も、出力電
圧Vo の変動を最少に抑えることができる。
の両端の電圧波形も、図4(A)と同様な単純な波形と
なり、振動波形にはならない。第1のスイッチング回路
11が休止しているために、絶縁トランスTのAC側入
力巻線Na によるダンピング効果が付加されているから
である。
必要であるときは、出力巻線Nc 、整流平滑回路15を
複数組装備すればよい。なお、このとき、すべての出力
巻線Nc 、Nc …は、補助巻線Nb とDC側入力巻線N
d の全巻線Nd2との間に介装するのがよい。
a を半巻線Na1、Na2に分割し、DC側入力巻線Nd を
全巻線Nd1、Nd2に分割した上、これらの間に補助巻線
Nb、出力巻線Nc を巻き込むのは、絶縁トランスTの
リーケージリアクタンスを最少にするためである。一般
に、AC電源Va の電圧は、DC電源Vd の電圧より相
当に大きいのが普通であるから、AC側入力巻線Na
は、DC側入力巻線Ndより所要巻数が多くなり、した
がって、前者は半巻線Na1、Na2に分割し、後者は全巻
線Nd1、Nd2に分割するのが容易である。しかしなが
ら、これらは、それぞれの所要巻数の大小により、全巻
線、半巻線のいずれに分割してもよいものである。
線Nd は、その一方のみを分割し、他方を分割しないよ
うにしてもよい。殊に、AC側入力巻線Na は、それを
AC/DCコンバータとして使用するときの作動周波数
が高いために、全巻線または半巻線に分割した上、他の
各巻線を挾み込むようにして配設することにより、リー
ケージリアクタンスを最小にすることができる。
の電源としてセットに組み込む場合には、第2のスイッ
チング回路12は、フライバックトランスの作動周波数
である15.75kHzに合わせた作動周波数で動作さ
せるのがよい。ノイズ対策用の素子定数を共通にするこ
とができ、設計を単純化することができるからである。
なお、第1のスイッチング回路11は、一般に、第2の
スイッチング回路12より格段に高い作動周波数で動作
させるから、かかる配慮は必要でない。
回路13の出力側を第2のスイッチング回路12に接続
すれば(図5)、AC電源Va があるときに第2のスイ
ッチング回路12の作動を停止させ、DC優先形に代え
てAC優先形の動作形態を実現することができる。
ば、共通のボビンに対し、AC側入力巻線とDC側入力
巻線と出力巻線とを巻回することによって、AC側入力
巻線、DC側入力巻線は、前者が第1のスイッチング回
路とともにAC/DCコンバータとして作動するとき、
後者が休止し、後者が第2のスイッチング回路とともに
DC/DCコンバータとして作動するとき、前者が休止
し、全体として、AC/DCコンバータ、DC/DCコ
ンバータの双方に対し、共通に兼用することができるか
ら、それぞれの場合に個別のトランスを使用する従来技
術に比し、全体として大幅な重量軽減と小形化とを実現
することができる上、AC/DCコンバータとして作動
させるときも、2種のコンバータを縦続させる必要がな
いから、全体としての作動効率を大きく向上させること
ができるという優れた効果がある。
Claims (3)
- 【請求項1】 整流平滑回路と第1のスイッチング回路
とを介してAC電源に接続するAC側入力巻線と、平滑
回路と第2のスイッチング回路とを介してDC電源に接
続するDC側入力巻線と、整流平滑回路に接続する出力
巻線とを備え、前記AC側入力巻線、DC側入力巻線、
出力巻線は、フェライトからなる共通のボビンに巻回す
ることを特徴とする交直両用形電源装置用絶縁トラン
ス。 - 【請求項2】 前記AC側入力巻線、DC側入力巻線の
少なくともいずれか一方は、分割して前記出力巻線を巻
き込むことを特徴とする請求項1記載の交直両用形電源
装置用絶縁トランス。 - 【請求項3】 前記AC側入力巻線、DC側入力巻線
は、それぞれ分割して前記出力巻線を巻き込むことを特
徴とする請求項1記載の交直両用形電源装置用絶縁トラ
ンス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03320706A JP3103926B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 交直両用形電源装置用絶縁トランス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03320706A JP3103926B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 交直両用形電源装置用絶縁トランス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05159950A JPH05159950A (ja) | 1993-06-25 |
JP3103926B2 true JP3103926B2 (ja) | 2000-10-30 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03320706A Expired - Fee Related JP3103926B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 交直両用形電源装置用絶縁トランス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3103926B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100659364B1 (ko) | 2004-06-19 | 2006-12-19 | (주)에스피에스 | 교류 및 직류 겸용 전원 장치 |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP03320706A patent/JP3103926B2/ja not_active Expired - Fee Related
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