JP3348654B2 - 変成回路 - Google Patents
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- JP3348654B2 JP3348654B2 JP21867398A JP21867398A JP3348654B2 JP 3348654 B2 JP3348654 B2 JP 3348654B2 JP 21867398 A JP21867398 A JP 21867398A JP 21867398 A JP21867398 A JP 21867398A JP 3348654 B2 JP3348654 B2 JP 3348654B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、小型のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ等に使用される変成回路に関する。
Ｃコンバータ等に使用される変成回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、様々な理由からＬＳＩ（Ｌarge
Ｓcale Ｉntegratd circuit：大規模集積回路）の低電
圧化が進められている。これに伴い、直流電源やＤＣ−
ＤＣコンバータ回路の高効率化が要求されている。
Ｓcale Ｉntegratd circuit：大規模集積回路）の低電
圧化が進められている。これに伴い、直流電源やＤＣ−
ＤＣコンバータ回路の高効率化が要求されている。
【０００３】これまで、コンバータにおける変換損失の
ほとんどは整流ダイオードで発生していたため、代わり
にＦＥＴ（Ｆield Ｅffect Ｔransistor：電界効果トラ
ンジスタ）を用いた同期整流回路が注目されている。
ほとんどは整流ダイオードで発生していたため、代わり
にＦＥＴ（Ｆield Ｅffect Ｔransistor：電界効果トラ
ンジスタ）を用いた同期整流回路が注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら同期整流
を用いた場合、整流ダイオードと比較すると軽負荷時の
効率低下が大きく、今後パワーマネージメントが進む
と、重大な問題となり得る。この発明は、このような背
景の下になされたもので、小型で広い負荷範囲にわたっ
て効率の高い変成回路を提供することを目的としてい
る。
を用いた場合、整流ダイオードと比較すると軽負荷時の
効率低下が大きく、今後パワーマネージメントが進む
と、重大な問題となり得る。この発明は、このような背
景の下になされたもので、小型で広い負荷範囲にわたっ
て効率の高い変成回路を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、第１から第
ｎ（ｎは２以上の整数）までの一次巻線（１Ｎa1、１Ｎ
a2、２１Ｎa1、２１Ｎa2、２１Ｎa3・・・）と第１から
第ｎまでの二次巻線（１Ｎa1、１Ｎa2、２１Ｎa1、２１
Ｎa2、２１Ｎa3・・・）とを有する変成器（１、２１）
と、前記第１から第ｎの一次巻線の入力端子（１ａ-1〜
１ａ-3、２１ａ-1〜２１ａ-4）の内の何れかを選択する
第１の選択手段（２、１２、２２）と、前記第１から第
ｎの二次巻線の出力端子（１ｂ-1〜１ｂ-3、２１ｂ-1〜
２１ｂ-4）の内の何れかから前記第１の選択手段によっ
て選択された前記一次巻線の入力端子と変成比が対応す
る出力端子を選択する第２の選択手段（４、１４、２
４）とを具備し、前記第１から第ｎまでの一次巻線と前
記第１から第ｎまでの二次巻線との各々は、順次巻線の
線径が太くなることを特徴とする。また、請求項２に記
載の発明にあっては、請求項１に記載の変成回路では、
前記第１から第ｎまでの一次巻線と前記第１から第ｎま
での二次巻線との各々は、順次直列に接続されることを
特徴とする。また、請求項３に記載の発明にあっては、
請求項１または請求項２に記載の変成回路では、前記第
２の選択手段によって選択された前記第１から第ｎの二
次巻線の出力端子から負荷に流れる電流を検出する電流
検出手段を具備し、前記第１の選択手段ならびに前記第
２の選択手段は、前記電流検出手段によって検出された
電流値に基づいて制御されることを特徴とする。また、
請求項４に記載の発明にあっては、請求項１ないし請求
項３の何れかに記載の変成回路では、前記第２の選択手
段によって選択された前記第１から第ｎの二次巻線の出
力端子から負荷に流れる電流が大きくなるに従って、前
記第１から第ｎまでの一次巻線および前記第１から第ｎ
までの二次巻線における各々より線径の太い巻線に対応
する前記入力端子および前記出力端子を選択することを
特徴とする。また、請求項５に記載の発明にあっては、
請求項３または請求項４の何れかに記載の変成回路で
は、前記第２の選択手段によって選択された前記第１か
ら第ｎの二次巻線の出力端子から出力される交流電力を
整流する整流手段（５、９、３５、３９）と、前記整流
手段の出力される脈流電力の交流成分を阻止する一次側
巻線を有した巻線変成器（６）とを具備し、前記電流検
出手段は、前記巻線変成器が有する二次側巻線に現れる
電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を検出することを
特徴とする。また、請求項６に記載の発明にあっては、
請求項１ないし請求項５の何れかに記載の変成回路で
は、前記変成器は、前記第１の一次巻線の上に前記第２
の一次巻線を巻回し・・・第ｎ−１の一次巻線の径方向
の上に前記第ｎの一次巻線を巻回するとともに、前記第
１の二次巻線の上に前記第２の二次巻線を巻回し・・・
第ｎ−１の二次巻線の径方向の上に前記第ｎの二次巻線
を巻回して成ることを特徴とする。
ために、請求項１に記載の発明にあっては、第１から第
ｎ（ｎは２以上の整数）までの一次巻線（１Ｎa1、１Ｎ
a2、２１Ｎa1、２１Ｎa2、２１Ｎa3・・・）と第１から
第ｎまでの二次巻線（１Ｎa1、１Ｎa2、２１Ｎa1、２１
Ｎa2、２１Ｎa3・・・）とを有する変成器（１、２１）
と、前記第１から第ｎの一次巻線の入力端子（１ａ-1〜
１ａ-3、２１ａ-1〜２１ａ-4）の内の何れかを選択する
第１の選択手段（２、１２、２２）と、前記第１から第
ｎの二次巻線の出力端子（１ｂ-1〜１ｂ-3、２１ｂ-1〜
２１ｂ-4）の内の何れかから前記第１の選択手段によっ
て選択された前記一次巻線の入力端子と変成比が対応す
る出力端子を選択する第２の選択手段（４、１４、２
４）とを具備し、前記第１から第ｎまでの一次巻線と前
記第１から第ｎまでの二次巻線との各々は、順次巻線の
線径が太くなることを特徴とする。また、請求項２に記
載の発明にあっては、請求項１に記載の変成回路では、
前記第１から第ｎまでの一次巻線と前記第１から第ｎま
での二次巻線との各々は、順次直列に接続されることを
特徴とする。また、請求項３に記載の発明にあっては、
請求項１または請求項２に記載の変成回路では、前記第
２の選択手段によって選択された前記第１から第ｎの二
次巻線の出力端子から負荷に流れる電流を検出する電流
検出手段を具備し、前記第１の選択手段ならびに前記第
２の選択手段は、前記電流検出手段によって検出された
電流値に基づいて制御されることを特徴とする。また、
請求項４に記載の発明にあっては、請求項１ないし請求
項３の何れかに記載の変成回路では、前記第２の選択手
段によって選択された前記第１から第ｎの二次巻線の出
力端子から負荷に流れる電流が大きくなるに従って、前
記第１から第ｎまでの一次巻線および前記第１から第ｎ
までの二次巻線における各々より線径の太い巻線に対応
する前記入力端子および前記出力端子を選択することを
特徴とする。また、請求項５に記載の発明にあっては、
請求項３または請求項４の何れかに記載の変成回路で
は、前記第２の選択手段によって選択された前記第１か
ら第ｎの二次巻線の出力端子から出力される交流電力を
整流する整流手段（５、９、３５、３９）と、前記整流
手段の出力される脈流電力の交流成分を阻止する一次側
巻線を有した巻線変成器（６）とを具備し、前記電流検
出手段は、前記巻線変成器が有する二次側巻線に現れる
電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を検出することを
特徴とする。また、請求項６に記載の発明にあっては、
請求項１ないし請求項５の何れかに記載の変成回路で
は、前記変成器は、前記第１の一次巻線の上に前記第２
の一次巻線を巻回し・・・第ｎ−１の一次巻線の径方向
の上に前記第ｎの一次巻線を巻回するとともに、前記第
１の二次巻線の上に前記第２の二次巻線を巻回し・・・
第ｎ−１の二次巻線の径方向の上に前記第ｎの二次巻線
を巻回して成ることを特徴とする。
【０００６】この発明によれば、変成器の二次側から負
荷に供給される電力が大きい場合には変成器の巻線の線
径を太くし、または巻線の巻数を減らし、あるいは線径
が太く巻数の少ない巻線を使用することで巻線抵抗損を
減らし、変成器の二次側から負荷に供給される電力が小
さい場合には変成器の巻線の巻数を増やしてインダクタ
ンスを増やすことでヒステリシス損を減らす。この場
合、巻線の線径の太い既存の変成器に、順次線径の細い
巻線を巻回する。また変成器の二次側から負荷に流れる
電流に基づいて負荷の大きさを判断し、この結果に応じ
て変成器に巻回された各巻線の端子を選択する。この場
合、変成器の二次側電力を整流する整流器の出力に含ま
れる交流成分を一次側巻線によって阻止する巻線変成器
の二次側巻線に現れる電圧に基づいて負荷に流れる電流
を求める。
荷に供給される電力が大きい場合には変成器の巻線の線
径を太くし、または巻線の巻数を減らし、あるいは線径
が太く巻数の少ない巻線を使用することで巻線抵抗損を
減らし、変成器の二次側から負荷に供給される電力が小
さい場合には変成器の巻線の巻数を増やしてインダクタ
ンスを増やすことでヒステリシス損を減らす。この場
合、巻線の線径の太い既存の変成器に、順次線径の細い
巻線を巻回する。また変成器の二次側から負荷に流れる
電流に基づいて負荷の大きさを判断し、この結果に応じ
て変成器に巻回された各巻線の端子を選択する。この場
合、変成器の二次側電力を整流する整流器の出力に含ま
れる交流成分を一次側巻線によって阻止する巻線変成器
の二次側巻線に現れる電圧に基づいて負荷に流れる電流
を求める。
【０００７】
【発明の実施の形態】Ａ．第１の実施の形態 以下に、図面を参照して本発明について説明する。図１
は、本発明の第１の実施の形態にかかる変成回路の構成
を示す接続図である。図１において、１は昇圧用のトラ
ンスである。このトランス１は、軽負荷用で線径が細い
巻き数Ｎa1の一次巻線１Ｎa1と巻き数Ｎb1の二次巻線１
Ｎb1、そして軽負荷／重負荷両用で線径が太いため抵抗
率が低い巻き数Ｎa2の一次巻線１Ｎa2と巻き数Ｎb2の二
次巻線１Ｎb2とから構成されている。
は、本発明の第１の実施の形態にかかる変成回路の構成
を示す接続図である。図１において、１は昇圧用のトラ
ンスである。このトランス１は、軽負荷用で線径が細い
巻き数Ｎa1の一次巻線１Ｎa1と巻き数Ｎb1の二次巻線１
Ｎb1、そして軽負荷／重負荷両用で線径が太いため抵抗
率が低い巻き数Ｎa2の一次巻線１Ｎa2と巻き数Ｎb2の二
次巻線１Ｎb2とから構成されている。
【０００８】このトランス１の構成例として、線径の太
い一次巻き線１ならびに二次巻き線１の上に、線径の細
い一次巻き線１ならびに二次巻き線１を巻き足す方法が
挙げられる。この方法によれば、従来のトランスの上に
一次巻き線２および二次巻き線２を巻き足すだけでよ
い。しかもこの場合、巻き足す巻線は線径が細いため、
トランスの大型化は最小限に抑えられる。
い一次巻き線１ならびに二次巻き線１の上に、線径の細
い一次巻き線１ならびに二次巻き線１を巻き足す方法が
挙げられる。この方法によれば、従来のトランスの上に
一次巻き線２および二次巻き線２を巻き足すだけでよ
い。しかもこの場合、巻き足す巻線は線径が細いため、
トランスの大型化は最小限に抑えられる。
【０００９】本実施の形態に供給される直流電力は、制
御用のスイッチ２のコモン端子２ｃ〜スイッチング用の
トランジスタ３のドレイン電極間に供給される。スイッ
チ２の端子２ａはトランス１の一次側の端子１ａ-1に接
続され、端子２ｂはセンタータップ１ａ-2に接続され
る。そしてトランス１の端子１ａ-3はトランジスタ３の
ソース電極に接続されている。
御用のスイッチ２のコモン端子２ｃ〜スイッチング用の
トランジスタ３のドレイン電極間に供給される。スイッ
チ２の端子２ａはトランス１の一次側の端子１ａ-1に接
続され、端子２ｂはセンタータップ１ａ-2に接続され
る。そしてトランス１の端子１ａ-3はトランジスタ３の
ソース電極に接続されている。
【００１０】トランス１の二次側の端子１ｂ-1は制御用
のスイッチ４の接点４ａに接続され、またセンタータッ
プ１ｂ-2は接点４ｂに接続されている。このスイッチ４
のコモン端子４ｃは、整流用のトランジスタ５のドレイ
ン電極とトランジスタ９のゲート電極、そしてトランス
６の一次側の一方の端子に接続されている。またトラン
ス１の端子１ｂ-3はトランジスタ５のゲート電極とトラ
ンジスタ９のドレイン電極とに接続されている。
のスイッチ４の接点４ａに接続され、またセンタータッ
プ１ｂ-2は接点４ｂに接続されている。このスイッチ４
のコモン端子４ｃは、整流用のトランジスタ５のドレイ
ン電極とトランジスタ９のゲート電極、そしてトランス
６の一次側の一方の端子に接続されている。またトラン
ス１の端子１ｂ-3はトランジスタ５のゲート電極とトラ
ンジスタ９のドレイン電極とに接続されている。
【００１１】トランス６の一次側の他方の端子は、並列
に接続された負荷７と平滑コンデンサ８とを介してトラ
ンジスタ５のソース電極とトランジスタ９のソース電極
とに接続されている。
に接続された負荷７と平滑コンデンサ８とを介してトラ
ンジスタ５のソース電極とトランジスタ９のソース電極
とに接続されている。
【００１２】１０は電流検出回路であり、トランス６の
二次側出力に基づいて負荷７に流れる電流を検出し、こ
の電流値に基づいて制御信号ＳC1と制御信号ＳC2とを出
力する。これら制御信号ＳC1によってスイッチ２を制御
し、制御信号ＳC2によってスイッチ４の接点４ａならび
に接点４ｂを制御する。
二次側出力に基づいて負荷７に流れる電流を検出し、こ
の電流値に基づいて制御信号ＳC1と制御信号ＳC2とを出
力する。これら制御信号ＳC1によってスイッチ２を制御
し、制御信号ＳC2によってスイッチ４の接点４ａならび
に接点４ｂを制御する。
【００１３】図２は、本実施の形態の動作状態を説明す
るための説明図であり、図２（ａ）は負荷電流に対する
トランス１の効率を示しており、図２（ｂ）はトランス
１とスイッチ２ならびにスイッチ４との関係を示す図で
ある。
るための説明図であり、図２（ａ）は負荷電流に対する
トランス１の効率を示しており、図２（ｂ）はトランス
１とスイッチ２ならびにスイッチ４との関係を示す図で
ある。
【００１４】なお、図２（ａ）に示す曲線Ａは一次巻線
１Ｎa1と一次巻線１Ｎa2との直列をトランス１の一次側
とし、二次巻線１Ｎb1と二次巻線１Ｎb2との直列をトラ
ンス１の二次側とした場合のトランス１の効率の変化を
示している。
１Ｎa1と一次巻線１Ｎa2との直列をトランス１の一次側
とし、二次巻線１Ｎb1と二次巻線１Ｎb2との直列をトラ
ンス１の二次側とした場合のトランス１の効率の変化を
示している。
【００１５】また曲線Ｂは、トランス１の一次側を一次
巻線１Ｎa2のみとし、トランス１の二次側を二次巻線１
Ｎb2のみとした場合の、トランス１の効率の変化を示し
ている。
巻線１Ｎa2のみとし、トランス１の二次側を二次巻線１
Ｎb2のみとした場合の、トランス１の効率の変化を示し
ている。
【００１６】図２（ａ）に示すように、曲線Ａは所定値
の電流である閾値電流ＩTh未満では効率が高いとともに
平坦部の幅の広い特性を示しているが、閾値電流ＩTh以
上では効率が低下する。一方曲線Ｂでは、閾値電流ＩTh
未満では効率が低いが、閾値電流ＩTh以上では効率が高
く、平坦な特性を示している。
の電流である閾値電流ＩTh未満では効率が高いとともに
平坦部の幅の広い特性を示しているが、閾値電流ＩTh以
上では効率が低下する。一方曲線Ｂでは、閾値電流ＩTh
未満では効率が低いが、閾値電流ＩTh以上では効率が高
く、平坦な特性を示している。
【００１７】そこで本実施の形態における電流検出回路
１０は、トランス６の二次側巻線に生じる電圧に基づい
て負荷７に流れ込む電流を算出し、この電流値が閾値電
流ＩTh未満である場合には軽負荷であると判断し、制御
信号ＳC1によってスイッチ２は接点２ａとコモン接点２
ｃとを接続状態に制御し、制御信号ＳC2によってスイッ
チ４は接点４ａとコモン接点４ｃとを接続状態に制御す
る。
１０は、トランス６の二次側巻線に生じる電圧に基づい
て負荷７に流れ込む電流を算出し、この電流値が閾値電
流ＩTh未満である場合には軽負荷であると判断し、制御
信号ＳC1によってスイッチ２は接点２ａとコモン接点２
ｃとを接続状態に制御し、制御信号ＳC2によってスイッ
チ４は接点４ａとコモン接点４ｃとを接続状態に制御す
る。
【００１８】一方、電流値が閾値電流ＩTh以上である場
合には重負荷であると判断し、制御信号ＳC1によってス
イッチ２は接点２ｂとコモン接点２ｃとを接続状態に制
御し、制御信号ＳC2によってスイッチ４は接点４ｂとコ
モン接点４ｃとを接続状態に制御する。
合には重負荷であると判断し、制御信号ＳC1によってス
イッチ２は接点２ｂとコモン接点２ｃとを接続状態に制
御し、制御信号ＳC2によってスイッチ４は接点４ｂとコ
モン接点４ｃとを接続状態に制御する。
【００１９】図３は、本実施の形態における重負荷時の
接続状態を示す接続図である。この場合、制御信号ＳC1
によってスイッチ２は接点２ｂとコモン接点２ｃとが接
続状態に制御され、制御信号ＳC2によってスイッチ４は
接点４ｂとコモン接点４ｃとが接続状態に制御される。
接続状態を示す接続図である。この場合、制御信号ＳC1
によってスイッチ２は接点２ｂとコモン接点２ｃとが接
続状態に制御され、制御信号ＳC2によってスイッチ４は
接点４ｂとコモン接点４ｃとが接続状態に制御される。
【００２０】このとき、トランス１の巻き数比はＮb2：
Ｎa2となる。また上述の通りこれらの巻線の線径は太
く、より抵抗率が低い。周知のように、巻線に流れる電
流をＩ、巻線の抵抗をＲとすると、巻線抵抗損（電力の
損失）Ｐは、 Ｐ＝Ｉ2・Ｒ ・・・（１） として計算される。即ち、図３に示すように巻線抵抗が
低い場合は巻線抵抗損も低く、大電力の変圧が可能とな
る。
Ｎa2となる。また上述の通りこれらの巻線の線径は太
く、より抵抗率が低い。周知のように、巻線に流れる電
流をＩ、巻線の抵抗をＲとすると、巻線抵抗損（電力の
損失）Ｐは、 Ｐ＝Ｉ2・Ｒ ・・・（１） として計算される。即ち、図３に示すように巻線抵抗が
低い場合は巻線抵抗損も低く、大電力の変圧が可能とな
る。
【００２１】図４は、本実施の形態における軽負荷時の
接続状態を示す接続図である。この場合、制御信号ＳC1
によってスイッチ２は接点２ａとコモン接点２ｃとが接
続状態に制御され、制御信号ＳC2によってスイッチ４は
接点４ａとコモン接点４ｃとが接続状態に制御される。
接続状態を示す接続図である。この場合、制御信号ＳC1
によってスイッチ２は接点２ａとコモン接点２ｃとが接
続状態に制御され、制御信号ＳC2によってスイッチ４は
接点４ａとコモン接点４ｃとが接続状態に制御される。
【００２２】このとき、トランス１の巻線比は一次側の
巻き数（Ｎa1、Ｎa2）と二次側の巻き数（Ｎb1、Ｎb2）
とによって決定されるが、一次側および二次側の巻線の
インダクタンスも図３に示す場合より大きい。
巻き数（Ｎa1、Ｎa2）と二次側の巻き数（Ｎb1、Ｎb2）
とによって決定されるが、一次側および二次側の巻線の
インダクタンスも図３に示す場合より大きい。
【００２３】通常鉄心トランスにおいては、軽負荷時は
巻線抵抗損に比べヒステリシス損（鉄心の磁性特性に起
因する残留時速密度に基づく損失）の方が大きい。従っ
て、本実施の形態のように巻線数を増やすことで、イン
ダクタンスが大きくなり、この結果ヒステリシス損を小
さくすることができる。
巻線抵抗損に比べヒステリシス損（鉄心の磁性特性に起
因する残留時速密度に基づく損失）の方が大きい。従っ
て、本実施の形態のように巻線数を増やすことで、イン
ダクタンスが大きくなり、この結果ヒステリシス損を小
さくすることができる。
【００２４】Ｂ．第２の実施の形態 図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる変成回路の
構成を示す接続図である。なお図５において、図１ない
し図３、図４に示す各部と対応する部分には同一の符号
を付し、詳細な説明は省略する。
構成を示す接続図である。なお図５において、図１ない
し図３、図４に示す各部と対応する部分には同一の符号
を付し、詳細な説明は省略する。
【００２５】図５に示す構成では、トランジスタ５およ
びトランジスタ９によって整流されたトランスの２次側
電力は、チョークコイル１５と電流検出用抵抗１６とを
介して負荷７と平滑コンデンサ８とに供給される。
びトランジスタ９によって整流されたトランスの２次側
電力は、チョークコイル１５と電流検出用抵抗１６とを
介して負荷７と平滑コンデンサ８とに供給される。
【００２６】電流検出回路１０は、この電流検出用抵抗
１６に現れる電圧に基づいて負荷７に流れる電流を検出
する。この電流に基づいて負荷の大きさを判定し、制御
信号ＳC1および制御信号ＳC2によってスイッチ２ならび
にスイッチ４を制御する。これ以外の構成ならびに動作
は第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略
する。
１６に現れる電圧に基づいて負荷７に流れる電流を検出
する。この電流に基づいて負荷の大きさを判定し、制御
信号ＳC1および制御信号ＳC2によってスイッチ２ならび
にスイッチ４を制御する。これ以外の構成ならびに動作
は第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略
する。
【００２７】Ｃ．第３の実施の形態 図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる変成回路の
構成を示す接続図である。なお図６において、図５に示
す各部と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説
明は省略する。
構成を示す接続図である。なお図６において、図５に示
す各部と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説
明は省略する。
【００２８】図６に示す構成では、トランス１の端子１
ａ-1は端子台１２の端子１２ａに接続され、トランス１
のセンタータップ１ａ-2は端子台１２の端子１２ｂに接
続され、直流電力は端子台１２のコモン端子１２ｃに供
給される。
ａ-1は端子台１２の端子１２ａに接続され、トランス１
のセンタータップ１ａ-2は端子台１２の端子１２ｂに接
続され、直流電力は端子台１２のコモン端子１２ｃに供
給される。
【００２９】一方、トランス１の端子１ｂ-1は端子台１
４の端子１４ａに接続され、トランス１のセンタータッ
プ１ｂ-2は端子台１４の端子１４ｂに接続され、端子台
１４のコモン端子１４ｃにはトランジスタ５のドレイン
電極とトランジスタ９のゲート電極、そしてチョークコ
イル１５の一方の端子に接続されている。
４の端子１４ａに接続され、トランス１のセンタータッ
プ１ｂ-2は端子台１４の端子１４ｂに接続され、端子台
１４のコモン端子１４ｃにはトランジスタ５のドレイン
電極とトランジスタ９のゲート電極、そしてチョークコ
イル１５の一方の端子に接続されている。
【００３０】上述の端子台１２は、同一平面上に端子１
２ａ、１２ｂならびにコモン端子１２ｃが形成され、リ
ード線等を挟み込みまたははんだ付け等によって電気的
に接続する構成となっている。
２ａ、１２ｂならびにコモン端子１２ｃが形成され、リ
ード線等を挟み込みまたははんだ付け等によって電気的
に接続する構成となっている。
【００３１】この端子台上の端子１２ａとコモン端子１
２ｃとを接続するか、端子１２ｂとコモン端子１２ｃと
を接続するかによって、トランス１の一次側を一次巻線
１Ｎa1と一次巻線１Ｎa2との直列にするか、あるいは一
次巻線１Ｎa2のみにするかを選択する。
２ｃとを接続するか、端子１２ｂとコモン端子１２ｃと
を接続するかによって、トランス１の一次側を一次巻線
１Ｎa1と一次巻線１Ｎa2との直列にするか、あるいは一
次巻線１Ｎa2のみにするかを選択する。
【００３２】また端子台１２は、プリント配線板上のパ
ターンの一部として構成し、リード線等によるジャンパ
線の配線によって選択するものであってもよい。なお、
端子台１４についても端子台１２と同様であるので、そ
の説明は省略する。
ターンの一部として構成し、リード線等によるジャンパ
線の配線によって選択するものであってもよい。なお、
端子台１４についても端子台１２と同様であるので、そ
の説明は省略する。
【００３３】本実施の形態では、負荷電力が一定である
が各々異なる複数の機器に内蔵される場合に、予め想定
される負荷電力に対応して端子台１２および端子台１４
上の接続を設定する。これによって、回路設計や部品、
あるいはプリント配線パターンの共通化を図ることがで
きる。
が各々異なる複数の機器に内蔵される場合に、予め想定
される負荷電力に対応して端子台１２および端子台１４
上の接続を設定する。これによって、回路設計や部品、
あるいはプリント配線パターンの共通化を図ることがで
きる。
【００３４】Ｄ．第４の実施の形態 図７は、本発明の第４の実施の形態にかかる変成回路の
構成を示す接続図である。なお図７において、図１ない
し図３、図４に示すの各部と対応する部分には同一の符
号を付し、詳細な説明は省略する。
構成を示す接続図である。なお図７において、図１ない
し図３、図４に示すの各部と対応する部分には同一の符
号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３５】図７において、２１は昇圧用のトランスで
ある。このトランス２１は、線径が細い巻き数Ｎa1の一
次巻線２１Ｎa1と巻き数Ｎb1の二次巻線２１Ｎb1、そし
て線径が太い巻き数Ｎa2の一次巻線２１Ｎa2と巻き数Ｎ
b2の二次巻線２１Ｎb2、さらに線径がより太い巻き数Ｎ
a3の一次巻線２１Ｎa3と巻き数Ｎb3の二次巻線２１Ｎb3
とから構成されている。
ある。このトランス２１は、線径が細い巻き数Ｎa1の一
次巻線２１Ｎa1と巻き数Ｎb1の二次巻線２１Ｎb1、そし
て線径が太い巻き数Ｎa2の一次巻線２１Ｎa2と巻き数Ｎ
b2の二次巻線２１Ｎb2、さらに線径がより太い巻き数Ｎ
a3の一次巻線２１Ｎa3と巻き数Ｎb3の二次巻線２１Ｎb3
とから構成されている。
【００３６】本実施の形態に供給される直流電力は、制
御用のスイッチ２２のコモン端子２２ｄ〜スイッチング
用のトランジスタ３のドレイン電極間に供給される。ス
イッチ２２の端子２２ａはトランス２１の一次側の端子
２１ａ-1に接続され、端子２２ｂは端子２１ａ-2に接続
され、さらに端子２２ｃは端子２１ａ-3に接続されてい
る。そしてトランス２１の端子２１ａ-4はトランジスタ
３のソース電極に接続されている。
御用のスイッチ２２のコモン端子２２ｄ〜スイッチング
用のトランジスタ３のドレイン電極間に供給される。ス
イッチ２２の端子２２ａはトランス２１の一次側の端子
２１ａ-1に接続され、端子２２ｂは端子２１ａ-2に接続
され、さらに端子２２ｃは端子２１ａ-3に接続されてい
る。そしてトランス２１の端子２１ａ-4はトランジスタ
３のソース電極に接続されている。
【００３７】トランス２１の二次側の端子２１ｂ-1は制
御用のスイッチ２４の接点２４ａに接続され、また端子
２１ｂ-2は接点２４ｂに接続され、そして端子２１ｂ-3
は接点２４ｃに接続されている。
御用のスイッチ２４の接点２４ａに接続され、また端子
２１ｂ-2は接点２４ｂに接続され、そして端子２１ｂ-3
は接点２４ｃに接続されている。
【００３８】このスイッチ２４のコモン端子２４ｄは、
整流用のトランジスタ５のドレイン電極とトランジスタ
９のゲート電極、そしてトランス６の一次側の一方の端
子に接続されている。またトランス２１の端子２１ｂ-4
はトランジスタ５のゲート電極とトランジスタ９のドレ
イン電極とに接続されている。
整流用のトランジスタ５のドレイン電極とトランジスタ
９のゲート電極、そしてトランス６の一次側の一方の端
子に接続されている。またトランス２１の端子２１ｂ-4
はトランジスタ５のゲート電極とトランジスタ９のドレ
イン電極とに接続されている。
【００３９】本実施の形態では、電流検出回路１０が検
出する電流値の基づいて判断される負荷の大きさに応じ
て、スイッチ２２およびスイッチ２４の各接点の接続を
選択する。また本実施の形態では、上述の第１の実施の
形態に比べて、多段階での切り換え制御をしている。従
って、より高い効率を得ることができる。
出する電流値の基づいて判断される負荷の大きさに応じ
て、スイッチ２２およびスイッチ２４の各接点の接続を
選択する。また本実施の形態では、上述の第１の実施の
形態に比べて、多段階での切り換え制御をしている。従
って、より高い効率を得ることができる。
【００４０】Ｅ．その他の実施の形態 図８は、本発明のその他の実施の形態にかかる変成回路
の構成を示す接続図である。なお図８において、図１な
いし図３、図４に示すの各部と対応する部分には同一の
符号を付し、詳細な説明は省略する。
の構成を示す接続図である。なお図８において、図１な
いし図３、図４に示すの各部と対応する部分には同一の
符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】図８に示す構成では、ダイオード３５およ
びダイオード３９によって、トランス１の二次側電力を
整流している。このように本発明は、上述の各実施の形
態に示す以外の構成で整流するものであってもよく、ま
た図８に示す構成に、図７に示すような多段階の切り換
え制御を適用してもよい。
びダイオード３９によって、トランス１の二次側電力を
整流している。このように本発明は、上述の各実施の形
態に示す以外の構成で整流するものであってもよく、ま
た図８に示す構成に、図７に示すような多段階の切り換
え制御を適用してもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、変成器の二次側から負荷に供給される電力が大きい
場合には変成器の巻線の線径を太くし、または巻線の巻
数を減らし、あるいは線径が太く巻数の少ない巻線を使
用することで巻線抵抗損を減らし、変成器の二次側から
負荷に供給される電力が小さい場合には変成器の巻線の
巻数を増やしてインダクタンスを増やすことでヒステリ
シス損を減らす。この場合、巻線の線径の太い既存の変
成器に、順次線径の細い巻線を巻回する。また変成器の
二次側から負荷に流れる電流に基づいて負荷の大きさを
判断し、この結果に応じて変成器に巻回された各巻線の
端子を選択する。この場合、変成器の二次側電力を整流
する整流器の出力に含まれる交流成分を一次側巻線によ
って阻止する巻線変成器の二次側巻線に現れる電圧に基
づいて負荷に流れる電流を求めるので、小型で広い負荷
範囲にわたって効率の高い変成回路が実現可能であると
いう効果が得られる。
ば、変成器の二次側から負荷に供給される電力が大きい
場合には変成器の巻線の線径を太くし、または巻線の巻
数を減らし、あるいは線径が太く巻数の少ない巻線を使
用することで巻線抵抗損を減らし、変成器の二次側から
負荷に供給される電力が小さい場合には変成器の巻線の
巻数を増やしてインダクタンスを増やすことでヒステリ
シス損を減らす。この場合、巻線の線径の太い既存の変
成器に、順次線径の細い巻線を巻回する。また変成器の
二次側から負荷に流れる電流に基づいて負荷の大きさを
判断し、この結果に応じて変成器に巻回された各巻線の
端子を選択する。この場合、変成器の二次側電力を整流
する整流器の出力に含まれる交流成分を一次側巻線によ
って阻止する巻線変成器の二次側巻線に現れる電圧に基
づいて負荷に流れる電流を求めるので、小型で広い負荷
範囲にわたって効率の高い変成回路が実現可能であると
いう効果が得られる。
【００４３】即ち本発明によれば、各々高効率が得られ
る負荷範囲が異なるように設計されているため、負荷に
応じて使用するトランスを切り換えることで、広範囲に
おいて高効率が達成できる。
る負荷範囲が異なるように設計されているため、負荷に
応じて使用するトランスを切り換えることで、広範囲に
おいて高効率が達成できる。
【００４４】また、巻足す銅線は細くて良いので、トラ
ンスの大きさはほとんど変わらない。さらに、回路構成
も簡単で付加部品も少なく、特に１つのトランスで２つ
分以上の働きをするので、小型化に適している。
ンスの大きさはほとんど変わらない。さらに、回路構成
も簡単で付加部品も少なく、特に１つのトランスで２つ
分以上の働きをするので、小型化に適している。
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる変成回路
の構成を示す接続図である。
の構成を示す接続図である。
【図２】 同実施の形態の動作状態を説明するための説
明図である。
明図である。
【図３】 同実施の形態における重負荷時の接続状態を
示す接続図である。
示す接続図である。
【図４】 同実施の形態における軽負荷時の接続状態を
示す接続図である。
示す接続図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態にかかる変成回路
の構成を示す接続図である。
の構成を示す接続図である。
【図６】 本発明の第３の実施の形態にかかる変成回路
の構成を示す接続図である。
の構成を示す接続図である。
【図７】 本発明の第４の実施の形態にかかる変成回路
の構成を示す接続図である。
の構成を示す接続図である。
【図８】 本発明のその他の実施の形態にかかる変成回
路の構成を示す接続図である。
路の構成を示す接続図である。
１ トランス（変成器） １ａ-1、１ａ-3 端子（入力端子） １ａ-2 センタータップ（入力端子） １ｂ-1、１ｂ-3 端子（出力端子） １ｂ-2 センタータップ（出力端子） １Ｎa1、１Ｎa2 一次巻線（第１から第ｎまでの一次巻
線） １Ｎb1、１Ｎb2 二次巻線（第１から第ｎまでの二次巻
線） ２ スイッチ（第１の選択手段） ２ａ、２ｂ 接点 ２ｃ コモン接点 ３ トランジスタ ４ スイッチ（第２の選択手段） ４ａ、４ｂ 接点 ４ｃ コモン接点 ５、９ トランジスタ（整流手段） ６ トランス（巻線変成器） ７ 負荷 ８ 平滑コンデンサ １０ 電流検出回路（電流検出手段） １２ 端子台（第１の選択手段） １２ａ、１２ｂ 端子 １２ｃ コモン端子 １４ 端子台（第２の選択手段） １４ａ、１４ｂ 端子 １４ｃ コモン端子 １５ チョークコイル １６ 電流検出抵抗 ２１ トランス（変成器） ２１ａ-1〜２１ａ-4 端子（入力端子） ２１ｂ-1〜２１ｂ-4 端子（出力端子） ２１Ｎa1〜２１Ｎa3 一次巻線（第１から第ｎまでの一
次巻線） ２１Ｎb1〜２１Ｎb3 二次巻線（第１から第ｎまでの二
次巻線） ２２ スイッチ（第１の選択手段） ２２ａ〜２２ｃ 接点 ２２ｄ コモン接点 ２４ スイッチ（第２の選択手段） ２４ａ〜２４ｃ 接点 ２４ｄ コモン接点 ３５、３９ ダイオード（整流手段） ＳC1、ＳC2 制御信号
線） １Ｎb1、１Ｎb2 二次巻線（第１から第ｎまでの二次巻
線） ２ スイッチ（第１の選択手段） ２ａ、２ｂ 接点 ２ｃ コモン接点 ３ トランジスタ ４ スイッチ（第２の選択手段） ４ａ、４ｂ 接点 ４ｃ コモン接点 ５、９ トランジスタ（整流手段） ６ トランス（巻線変成器） ７ 負荷 ８ 平滑コンデンサ １０ 電流検出回路（電流検出手段） １２ 端子台（第１の選択手段） １２ａ、１２ｂ 端子 １２ｃ コモン端子 １４ 端子台（第２の選択手段） １４ａ、１４ｂ 端子 １４ｃ コモン端子 １５ チョークコイル １６ 電流検出抵抗 ２１ トランス（変成器） ２１ａ-1〜２１ａ-4 端子（入力端子） ２１ｂ-1〜２１ｂ-4 端子（出力端子） ２１Ｎa1〜２１Ｎa3 一次巻線（第１から第ｎまでの一
次巻線） ２１Ｎb1〜２１Ｎb3 二次巻線（第１から第ｎまでの二
次巻線） ２２ スイッチ（第１の選択手段） ２２ａ〜２２ｃ 接点 ２２ｄ コモン接点 ２４ スイッチ（第２の選択手段） ２４ａ〜２４ｃ 接点 ２４ｄ コモン接点 ３５、３９ ダイオード（整流手段） ＳC1、ＳC2 制御信号
Claims (6)
- 【請求項１】 第１から第ｎ（ｎは２以上の整数）まで
の一次巻線（１Ｎa1、１Ｎa2、２１Ｎa1、２１Ｎa2、２
１Ｎa3・・・）と第１から第ｎまでの二次巻線（１
Ｎa1、１Ｎa2、２１Ｎa1、２１Ｎa2、２１Ｎa3・・・）
とを有する変成器（１、２１）と、 前記第１から第ｎの一次巻線の入力端子（１ａ-1〜１ａ
-3、２１ａ-1〜２１ａ-4）の内の何れかを選択する第１
の選択手段（２、１２、２２）と、 前記第１から第ｎの二次巻線の出力端子（１ｂ-1〜１ｂ
-3、２１ｂ-1〜２１ｂ-4）の内の何れかから前記第１の
選択手段によって選択された前記一次巻線の入力端子と
変成比が対応する出力端子を選択する第２の選択手段
（４、１４、２４）とを具備し、前記第１から第ｎまで
の一次巻線と前記第１から第ｎまでの二次巻線との各々
は、順次巻線の線径が太くなることを特徴とする変成回
路。 - 【請求項２】 前記第１から第ｎまでの一次巻線と前記
第１から第ｎまでの二次巻線との各々は、 順次直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載
の変成回路。 - 【請求項３】 前記第２の選択手段によって選択された
前記第１から第ｎの二次巻線の出力端子から負荷（７）
に流れる電流を検出する電流検出手段（１０）を具備
し、 前記第１の選択手段ならびに前記第２の選択手段は、 前記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて
制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の変成回路。 - 【請求項４】 前記第２の選択手段によって選択された
前記第１から第ｎの二次巻線の出力端子から負荷に流れ
る電流が大きくなるに従って、 前記第１から第ｎまでの一次巻線および前記第１から第
ｎまでの二次巻線における各々より線径の太い巻線に対
応する前記入力端子および前記出力端子を選択すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の
変成回路。 - 【請求項５】 前記第２の選択手段によって選択された
前記第１から第ｎの二次巻線の出力端子から出力される
交流電力を整流する整流手段（５、９、３５、３９）
と、 前記整流手段の出力される脈流電力の交流成分を阻止す
る一次側巻線を有した巻線変成器（６）とを具備し、前
記電流検出手段は、 前記巻線変成器が有する二次側巻線に現れる電圧に基づ
いて前記負荷に流れる電流を検出することを特徴とする
請求項３または請求項４の何れかに記載の変成回路。 - 【請求項６】 前記変成器は、 前記第１の一次巻線の上に前記第２の一次巻線を巻回し
・・・第ｎ−１の一次巻線の径方向の上に前記第ｎの一
次巻線を巻回するとともに、 前記第１の二次巻線の上に前記第２の二次巻線を巻回し
・・・第ｎ−１の二次巻線の径方向の上に前記第ｎの二
次巻線を巻回して成ることを特徴とする請求項１ないし
請求項５の何れかに記載の変成回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21867398A JP3348654B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 変成回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21867398A JP3348654B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 変成回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036420A JP2000036420A (ja) | 2000-02-02 |
| JP3348654B2 true JP3348654B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=16723636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21867398A Expired - Fee Related JP3348654B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 変成回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3348654B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9252671B2 (en) * | 2013-04-24 | 2016-02-02 | Western Digital Technologies, Inc. | Power supply with voltage output responsive to load demand |
| DE102015106335A1 (de) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Gleichstromwandlers |
| JP2018107866A (ja) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | 富士ゼロックス株式会社 | 電源装置、画像形成装置及びトランス |
| CN110231848B (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-02 | 明珠电气股份有限公司 | 组合式高稳压精度的无触点稳压器主电路及无触点稳压器 |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP21867398A patent/JP3348654B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2000036420A (ja) | 2000-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |