JP4253650B2 - スイッチング電源回路及びトランス - Google Patents
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Description
その1つは、スイッチング素子Q21がオンしたときにインダクタンスの大きいコイルL11の電流値は徐々に上昇するため、負荷の急峻な電流の立ち上がりに対応できないことである。すなわち、オン期間において大電流、低電圧及び短時間での電流の立ち上がりを要求する負荷に対する応答性がよくないという問題が生じる。
本発明は、小インダクタンスの二次コイルにおけるオン時のピーク電流値低減等のために大インダクタンスの一次コイルを接続した場合であっても、負荷の急峻な電流立ち上がりに対してオンオフいずれの期間にも必要な電流を直ちに供給できるスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
また本発明は、上記に加えて、オン期間のパルス幅を拡げても小インダクタンスの二次コイルから負荷へ過大電流が流れないスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
また本発明は、高耐圧のスイッチング素子やスナバ回路を用いることなくオフ時に一次コイルに生じるスパイク電圧を解消することができるスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚の各々に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装され、少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップが設けられ、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に前記一対の外側脚の内側に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが該一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が前記磁性体片を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
(1−1)回路構成
本発明によるタップ付きインダクタを用いた降圧型スイッチング電源回路では、例えば、入力直流電圧12Vに対して、出力が1V、100A、立ち上がり1μSという低電圧、大電流、短時間応答が要求される。
また、二次側ダイオードD2のカソードが二次コイルL2の巻き終わりX2に接続され、アノードが接地点に接続されている。ダイオードD2の順方向電圧降下(通常0.6V程度)の分だけ負荷への供給電圧が低下するため、ダイオードD2として電圧降下が0.2V程度のショットキーバリアダイオードを用いることが好適である。
<オン期間の動作>
スイッチング素子Q1のゲートに入力されるパルス電圧信号は、負荷の変動に対して入力直流電圧のオン期間を調整することにより電源回路の出力電圧を一定に保持する帰還制御を行っている。
スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオフとなると、ドレイン・ソース間の電流路が直ちに遮断して直流電圧Vinの一次コイルL1への印加が停止される。印加電圧が急に停止されることで一次コイルL1には、自己誘導に基づく逆起電力(フライバック電圧)が発生する。このとき一次コイルL1は電源として働き、その巻き始め端子X1が負電位、巻き終わり端子(タップX0側)が正電位となる。よって一次側ダイオードD1は順バイアスとなる。この結果、一次コイルL1→負荷及びC→一次側ダイオードD1→一次コイルL1、という閉回路に電流が流れる。これは準短絡状態である。このオフ期間に一次コイルL1を通りタップX0から出力される電流を「第3電流(i3)」と称することとする。
図3〜図5は、図1に示した回路図の各測定点M1〜M5における電流または電圧の計測波形である。横軸は時間軸(s)、縦軸は電流または電圧(AまたはV)である。
図4(B)は、図3(C)と同じ、一次コイルL1のみを流れる電流波形である。
図4(C)は、二次コイルL2の巻き始め端子側の計測点M5での電流波形である。スイッチング素子Q1のオン期間には第2電流i2がゼロから徐々に増加して流れ、オフ期間には第4電流i4が直ちに最大電流で立ち上がり徐々に減少しつつ流れる。
図5(B)は、図4(B)、図4(C)及び図4(D)の電流波形を同じベースライン上に示した図である。
(2−1)回路構成
図2は、本発明による降圧型スイッチング電源回路の第2の実施形態の基本構成回路である。本回路は、上記の第1の実施形態において二次側ダイオードD2に替えて二次側スイッチング素子Q2を接続し、一次側ダイオードD1に替えて一次側スイッチング素子Q3を接続している点が異なる。他の構成要素については第1の実施形態と同様である。
<オン期間の動作>
第2の実施形態の回路動作は、二次側スイッチング素子Q2及び一次側スイッチング素子Q3の動作を除いて、第1の実施形態の回路動作と同じであり、オン期間に流れる第1電流及び第2電流、並びにオフ期間に流れる第3電流及び第4電流の発生原理は同じであるので、簡略的に説明する。
スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオフとなると、ドレイン・ソース間の電流路が直ちに遮断して直流電圧Vinの一次コイルL1への印加が停止される。一次コイルL1には自己誘導に基づく逆起電力が発生する。このとき一次側スイッチング素子Q3はオンとなりドレイン・ソース間が導通するため、一次コイルL1→負荷及びC→一次側スイッチング素子Q3→一次コイルL1、という閉回路に第3電流i3が流れる。
本発明による降圧型スイッチング電源回路の第3の実施形態は、図示しないが、第1の実施形態の回路において二次側ダイオードD2を、第2の実施形態の二次側スイッチング素子Q2に置き換えた形態である。この第3の実施形態における二次側スイッチング素子Q2の接続及び動作は第2の実施形態と同様である。
本発明による降圧型スイッチング電源回路の第4の実施形態は、図示しないが、第1の実施形態の回路において一次側ダイオードD1を、第2の実施形態の一次側スイッチング素子Q3に置き換えた形態である。この第4の実施形態における一次側スイッチング素子Q3の接続及び動作は第2の実施形態と同様である。
(5−1)トランスの構成
図6は、上記のスイッチング電源回路の第1〜第4の実施形態に好適に用いられるトランスTの第1の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
図7及び図8を参照しつつ、磁気回路と電気回路との関係を含めて図6に示したトランスTの動作を説明する。
図7(A)は、中央脚22の磁気回路(以下「中心磁極磁気回路」と称する)の磁束φ1と、外側脚23a、23bの各磁気回路(以下「両脚磁気回路」と称する)に流れ込む磁束φ1aの各々の磁束密度の時間変化を模式的に示した図である。
図7(B)は、図7(A)と時間軸を揃えた二次コイルL2の第2及び第4電流i2、i4の時間変化と、参考のために一次コイルL1のフライバック電流である第3電流i3の時間変化を模式的に示した図である。
図8(A)は、スイッチング素子Q1のソース電圧波形である。図8(B)は、二次側ダイオードD2のカソード電位すなわち二次コイルL2の巻き終わり端子X2の電位波形である。図8(C)は、一次コイルL1のフライバック電流(第3電流)波形である。図8(D)は、二次コイルL2の電流波形(第2及び第4電流)である。
一次コイルL1の巻き始め端子X1に直流電圧が印加されて電流(図1の第1電流i1)が流れると、中心磁極磁気回路に磁束φ1(破線)が発生する。第1電流i1は、図6のトランスTの底面からみて一次コイルL1を時計回りに流れる。
一次コイルL1への直流電圧印加が停止され第1電流i1が遮断されると、通常であれば磁束φ1は瞬時に消失するが、一次コイルL1に生じる逆起電力により即座に外部との閉回路(L1は準短絡状態)に電流が流れる(図7(B)の第3電流i3)。そして第3電流i3が一次コイルL1に流れ始めることで磁束φ1は強固に保持され(かしめられ)、図7(A)の通り、φ1の磁束密度は最大値から比較的緩やかに減少していく。従って、オフ期間になっても、中心磁極磁気回路と両脚磁気回路の磁束密度の不均衡状態は持続し、この不均衡状態が持続する限り、中心磁極磁気回路から両脚磁気回路へ流れ込む磁束φ1aは増加傾向を維持する。
因みに、従来のトランスであれば、オフとなった時点で中心磁極磁気回路と両脚磁気回路に磁束密度の不均衡状態は生じていないため、両脚磁気回路の磁束密度も直ちに減少し、二次コイルL2にフライバック電圧のみが生じてオン期間とは逆方向に電流を流そうとする。本発明では、これと全く逆の動作を実現している。
図9は、トランスTの第2の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、二次コイルL2が片側の外側脚23bにのみ巻装されている点である。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
図10は、トランスTの第3の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、図6との相違点は、二次コイルL2が一次コイルL1と同心状に巻装される点である。図10では二次コイルL2が両外側脚の内壁に密着して巻装されているがこれに限定されず、両外側脚の内側であれば両外側脚から離れていてもよい。本発明のトランスでは二次コイルL2を一次コイルL1に密着させないで、一次コイルL1と二次コイルL2を離隔して巻装し、この離隔空隙に漏洩磁気回路を構成させることが特徴であるので、二次コイルL2を両外側脚の内壁に密着して巻装する必要はない。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
図11は、トランスTの第4の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、二次コイルL2が、一次コイルL1の外側に配置された一対の磁性体片26a、26bを介して一次コイルL1と同心状に巻装されている点である。磁性体片26a、26bはトランスTの底面側から見てそれぞれ円弧状断面を有する。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
本発明のトランスは、一次コイルL1と二次コイルL2との間に漏洩磁気回路を形成するように、空隙または磁性体片を介して両コイルが巻装されている。そして、漏洩磁束の量をどの程度にするかによって、一次コイルL1と二次コイルL2を離隔する距離を決定する。この点において本発明のトランスは、従来のトランスが一次コイルと二次コイルの結合率を限りなく100%(結合度=1)になるように一次コイルと二次コイルを密着して巻装する点と大きく相違する。
Q1 スイッチング素子
Q2 二次側スイッチング素子
Q3 一次側スイッチング素子
D1 一次側ダイオード
D2 二次側ダイオード
L1 一次コイル
L2 二次コイル
Claims (4)
- 一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚の各々に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とするスイッチング電源回路。 - 一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装され、少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップが設けられ、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とするスイッチング電源回路。 - 一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に前記一対の外側脚の内側に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とするスイッチング電源回路。 - 一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
一次側ダイオードまたは一次側スイッチング素子のいずれかと、
二次側ダイオードまたは二次側スイッチング素子のいずれかと、を有し、
前記一次側ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記一次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備するものであり、
前記二次側ダイオードは、前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させるものであり、
前記二次側スイッチング素子は、前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させかつ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるときは該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備するものであり、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードまたは前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力し、
前記トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが該一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が前記磁性体片を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とするスイッチング電源回路。
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