JP5450212B2 - Multi-output switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、多出力スイッチング電源に関する。 The present invention relates to a multi-output switching power supply.
従来より、複数の出力を有する多出力スイッチング電源が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a multi-output switching power supply having a plurality of outputs has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[多出力スイッチング電源100の構成]
図15は、従来例に係る多出力スイッチング電源100の回路図である。多出力スイッチング電源100は、直流電源VINと、負荷Load1、Load2と、に接続されており、直流電源VINから供給される直流電力を用いて、負荷Load1、Load2のそれぞれに直流電力を供給する。
[Configuration of Multi-Output Switching Power Supply 100]
FIG. 15 is a circuit diagram of a multi-output
多出力スイッチング電源100は、直流電源VINと負荷Load1、Load2とを絶縁するトランスT100と、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q100と、ダイオードD111、D112、D121、D122と、キャパシタC110、C120と、出力チョークとしてのインダクタL110、L120と、制御部120と、を備える。トランスT100は、1次巻線NP100と、第1の2次巻線NS110と、第2の2次巻線NS120と、これら1次巻線NP100と第1の2次巻線NS110と第2の2次巻線NS120とが巻回されるコア(図示省略)と、を備える。
The multi-output
1次巻線NP100の一端には、直流電源VINの正極が接続され、1次巻線NP100の他端には、スイッチ素子Q100のドレインが接続される。スイッチ素子Q100のソースには、直流電源VINの負極が接続される。 One end of the primary winding NP100 is connected to the positive electrode of the DC power source VIN, and the other end of the primary winding NP100 is connected to the drain of the switch element Q100. The negative electrode of the DC power source VIN is connected to the source of the switch element Q100.
第1の2次巻線NS110には、ダイオードD111、D112とインダクタL110とキャパシタC110とで形成される整流回路が接続される。具体的には、第1の2次巻線NS110の一端には、ダイオードD111のアノードが接続され、ダイオードD111のカソードには、ダイオードD112のカソードと、インダクタL110の一端と、が接続される。このインダクタL110は、インダクタL120と磁気的に結合している。インダクタL110の他端には、キャパシタC110の一方の電極と、負荷Load1の一端と、が接続される。第1の2次巻線NS110の他端には、ダイオードD112のアノードと、キャパシタC110の他方の電極と、負荷Load1の他端と、が接続される。 A rectifier circuit formed by diodes D111 and D112, an inductor L110, and a capacitor C110 is connected to the first secondary winding NS110. Specifically, the anode of the diode D111 is connected to one end of the first secondary winding NS110, and the cathode of the diode D112 and one end of the inductor L110 are connected to the cathode of the diode D111. The inductor L110 is magnetically coupled to the inductor L120. One end of the capacitor C110 and one end of the load Load1 are connected to the other end of the inductor L110. The other end of the first secondary winding NS110 is connected to the anode of the diode D112, the other electrode of the capacitor C110, and the other end of the load Load1.
第2の2次巻線NS120には、ダイオードD121、D122とインダクタL120とキャパシタC120とで形成される整流回路が接続される。具体的には、第2の2次巻線NS120の一端には、ダイオードD121のアノードが接続され、ダイオードD121のカソードには、ダイオードD122のカソードと、インダクタL120の一端と、が接続される。インダクタL120の他端には、キャパシタC120の一方の電極と、負荷Load2の一端と、が接続される。第2の2次巻線NS120の他端には、ダイオードD122のアノードと、キャパシタC120の他方の電極と、負荷Load2の他端と、が接続される。 A rectifier circuit formed of diodes D121 and D122, an inductor L120, and a capacitor C120 is connected to the second secondary winding NS120. Specifically, the anode of the diode D121 is connected to one end of the second secondary winding NS120, and the cathode of the diode D122 and one end of the inductor L120 are connected to the cathode of the diode D121. One end of the capacitor C120 and one end of the load Load2 are connected to the other end of the inductor L120. The other end of the second secondary winding NS120 is connected to the anode of the diode D122, the other electrode of the capacitor C120, and the other end of the load Load2.
負荷Load1の一端には、スイッチ素子Q100のゲートに接続された制御部120が接続される。
A
[多出力スイッチング電源100の動作]
以上の構成を備える多出力スイッチング電源100は、制御部120により、ダイオードD111、D112とインダクタL110とキャパシタC110とで形成される整流回路の出力電圧、すなわち負荷Load1に発生する電圧に基づいてスイッチ素子Q100をPWM制御して、負荷Load1に供給する直流電力を安定させることで、負荷Load2に供給する直流電力も安定させようとする。
[Operation of Multi-Output Switching Power Supply 100]
The multi-output
ここで、仮に、インダクタL110とインダクタL120とが磁気的に結合していない場合について、検討する。インダクタL110を流れる電流には、自身のインダクタンスに応じて定まるリプルが含まれる。そして、インダクタL110の平均電流は、負荷Load1の負荷が軽くなるに従って減少する。このため、負荷Load1が軽負荷になると、インダクタL110を流れる電流が「0」となる期間が生じ、不連続となる場合がある。 Here, suppose that the inductor L110 and the inductor L120 are not magnetically coupled. The current flowing through the inductor L110 includes a ripple that is determined according to its own inductance. Then, the average current of the inductor L110 decreases as the load of the load Load1 becomes lighter. For this reason, when the load Load1 becomes a light load, a period in which the current flowing through the inductor L110 is “0” occurs, which may be discontinuous.
インダクタL110を流れる電流が不連続になると、制御部120は、インダクタL110を流れる電流が連続している場合よりも、スイッチ素子Q100のオン幅を狭くして、負荷Load1に発生する電圧を予め定めた値にする。スイッチ素子Q100のオン幅が狭くなると、インダクタL120にエネルギーを蓄える時間が短くなるので、その結果、負荷Load2に発生する電圧が低下してしまう。
When the current flowing through the inductor L110 becomes discontinuous, the
これに対して、上述の多出力スイッチング電源100では、インダクタL110とインダクタL120とが磁気的に結合している。このため、第2の2次巻線NS120およびインダクタL120のそれぞれの電圧と、ダイオードD121の順電圧と、の合計が、負荷Load2に発生する電圧と等しくなる。このため、負荷Load1に発生する電圧が一定であれば、負荷Load1を流れる電流に関わらず、負荷Load2に発生する電圧が一定になる。
On the other hand, in the multi-output
上述の多出力スイッチング電源100では、インダクタL110とインダクタL120とを磁気的に結合させる必要があるため、部品実装面積の増大やコストアップが生じる場合があった。
In the above-described multi-output
そこで、インダクタL110とインダクタL120とを磁気的に結合させる代わりとして、負荷Load1と並列に抵抗を接続する手法と、インダクタL110のインダクタンスを大きくする手法と、が考えられる。 Thus, instead of magnetically coupling the inductor L110 and the inductor L120, a method of connecting a resistor in parallel with the load Load1 and a method of increasing the inductance of the inductor L110 are conceivable.
上述の負荷Load1と並列に抵抗を接続する手法によれば、インダクタL110の平均電流は、負荷Load1を流れる電流と、抵抗を流れる電流と、の和に等しい。このため、電源仕様で定まる負荷Load1の最小負荷においても、インダクタL110を流れる電流が連続となるように抵抗に電流を流すことにより、負荷Load2を流れる電流の低下を抑制できる。ところが、上述のように抵抗を設けると、抵抗で電力が常に消費されるので、電源の効率が低下してしまう。 According to the method of connecting a resistor in parallel with the load Load1, the average current of the inductor L110 is equal to the sum of the current flowing through the load Load1 and the current flowing through the resistor. For this reason, even at the minimum load of the load Load1 determined by the power supply specifications, it is possible to suppress a decrease in the current flowing through the load Load2 by flowing the current through the resistor so that the current flowing through the inductor L110 is continuous. However, if a resistor is provided as described above, power is always consumed by the resistor, so that the efficiency of the power supply decreases.
また、上述のインダクタL110のインダクタンスを大きくする手法によれば、インダクタL110を流れる電流に含まれるリプルを小さくすることができる。このため、電源仕様で定まる負荷Load1の最小負荷においてもインダクタL110を流れる電流が連続となるように、インダクタL110のインダクタンスを設計することにより、負荷Load2を流れる電流の低下を抑制できる。ところが、インダクタL110のインダクタンスを大きくすると、インダクタL110の外形寸法が大きくなってしまう。 In addition, according to the above-described method for increasing the inductance of the inductor L110, the ripple included in the current flowing through the inductor L110 can be reduced. For this reason, a decrease in the current flowing through the load Load2 can be suppressed by designing the inductance of the inductor L110 so that the current flowing through the inductor L110 is continuous even at the minimum load of the load Load1 determined by the power supply specifications. However, when the inductance of the inductor L110 is increased, the outer dimension of the inductor L110 is increased.
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、小型化と、低コスト化と、効率の低下の抑制と、を実現できる多出力スイッチング電源を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multi-output switching power supply that can realize downsizing, cost reduction, and suppression of reduction in efficiency.
本発明者は、上述の目的を達成すべく鋭意検討を行った。ここで、トランスが備える複数の2次巻線のうち、図15の第1の2次巻線NS110のように、接続される整流回路の出力電圧を検出するものを、第1の2次巻線と呼ぶこととし、図15の第2の2次巻線NS120のように、接続される整流回路の出力電圧を検出しないものを、第2の2次巻線と呼ぶこととする。すると、本発明者は、トランスのコアに複数の脚を設けるとともに、第1の2次巻線にセンタータップを設け、2次巻線を巻回す全ての脚を囲むように1次巻線を巻回し、第1の2次巻線のセンタータップを、負荷の一端に接続するとともに、第1の2次巻線の両端を、整流回路が有する整流素子を介して負荷の他端に接続すると、第1の2次巻線に接続される負荷が軽負荷になっても、第2の2次巻線に接続された負荷に発生する電圧の低下を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. Here, among the plurality of secondary windings provided in the transformer, the one that detects the output voltage of the connected rectifier circuit, such as the first secondary winding NS110 in FIG. A line that does not detect the output voltage of the connected rectifier circuit, such as the second secondary winding NS120 in FIG. 15, is referred to as a second secondary winding. Then, the present inventor provides a plurality of legs on the core of the transformer, a center tap on the first secondary winding, and the primary winding so as to surround all the legs around which the secondary winding is wound. When winding, connecting the center tap of the first secondary winding to one end of the load, and connecting both ends of the first secondary winding to the other end of the load via the rectifying element of the rectifier circuit The present invention is completed by finding that even if the load connected to the first secondary winding becomes a light load, the voltage drop generated in the load connected to the second secondary winding can be suppressed. It came to.
(1) 本発明は、直流電源から供給される電力を用いて、複数の負荷のそれぞれに電力を供給する多出力スイッチング電源であって、1次巻線と、複数の2次巻線と、当該1次巻線および当該複数の2次巻線を巻回すコアと、を有するトランスと、前記直流電源の出力電流をオンオフする第1のスイッチ素子と、前記トランスの励磁エネルギーの解放に用いる第2のスイッチ素子と、前記第2のスイッチ素子と直列に接続したキャパシタと、前記複数の2次巻線のそれぞれに接続した複数の整流回路と、前記複数の整流回路のうちの1つの出力電圧を検出し、検出結果に応じて前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子のそれぞれの導通時間を制御する制御手段と、を備え、前記コアは、複数の脚を備え、前記1次巻線を、前記複数の脚のうち前記2次巻線を巻回したものの全てを囲むように巻回し、前記複数の2次巻線のうち、少なくとも前記制御手段により電圧を検出する整流回路に接続したものは、センタータップを備え、前記センタータップを、前記負荷の一端に接続し、当該センタータップを備える2次巻線の両端を、前記整流回路が有する整流素子を介して当該負荷の他端に接続したことを特徴とする多出力スイッチング電源を提案している。 (1) The present invention is a multi-output switching power supply that supplies power to each of a plurality of loads using power supplied from a DC power supply, and includes a primary winding, a plurality of secondary windings, A transformer having a primary winding and a core around which the plurality of secondary windings are wound, a first switch element for turning on and off an output current of the DC power supply, and a first switch element used for releasing excitation energy of the transformer. Two switch elements, a capacitor connected in series with the second switch element, a plurality of rectifier circuits connected to each of the plurality of secondary windings, and an output voltage of one of the plurality of rectifier circuits And control means for controlling respective conduction times of the first switch element and the second switch element according to a detection result, and the core includes a plurality of legs, and the primary Winding the front The plurality of legs are wound so as to surround all of the windings of the secondary winding, and the plurality of secondary windings connected to a rectifier circuit that detects voltage by at least the control means, A center tap is provided, the center tap is connected to one end of the load, and both ends of the secondary winding provided with the center tap are connected to the other end of the load via a rectifier element included in the rectifier circuit. We propose a multi-output switching power supply characterized by
この発明によれば、直流電源から供給される電力を用いて複数の負荷のそれぞれに電力を供給する多出力スイッチング電源に、トランス、第1のスイッチ素子、第2のスイッチ素子、キャパシタ、複数の整流回路、および制御手段を設け、トランスには、1次巻線と、複数の2次巻線と、1次巻線および複数の2次巻線を巻回すコアと、を設けた。そして、第1のスイッチ素子により直流電源の出力電流をオンオフし、第2のスイッチ素子をトランスの励磁エネルギーの解放に用いることとした。また、キャパシタを、第2のスイッチ素子と直列に接続した。また、複数の整流回路のそれぞれを、複数の2次巻線のそれぞれに接続した。また、制御手段により、複数の整流回路のうちの1つの出力電圧を検出し、検出結果に応じて第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子のそれぞれの導通時間を制御することとした。さらに、コアに複数の脚を設け、1次巻線を、複数の脚のうち2次巻線を巻回したものの全てを囲むように巻回した。また、複数の2次巻線のうち、少なくとも制御手段により出力電圧を検出する整流回路に接続したものに、センタータップを設けた。そして、センタータップを、負荷の一端に接続し、センタータップを備える2次巻線の両端を、整流回路が有する整流素子を介して負荷の他端に接続した。 According to the present invention, a multi-output switching power supply that supplies power to each of a plurality of loads using power supplied from a DC power supply includes a transformer, a first switch element, a second switch element, a capacitor, a plurality of A rectifier circuit and control means were provided, and the transformer was provided with a primary winding, a plurality of secondary windings, and a core for winding the primary winding and the plurality of secondary windings. Then, the output current of the DC power source is turned on / off by the first switch element, and the second switch element is used for releasing the excitation energy of the transformer. A capacitor was connected in series with the second switch element. Each of the plurality of rectifier circuits was connected to each of the plurality of secondary windings. Further, the control means detects one output voltage of the plurality of rectifier circuits, and controls the conduction times of the first switch element and the second switch element according to the detection result. Furthermore, the core was provided with a plurality of legs, and the primary winding was wound so as to surround all of the plurality of legs around which the secondary winding was wound. A center tap is provided on at least one of the secondary windings connected to a rectifier circuit that detects the output voltage by the control means. Then, the center tap was connected to one end of the load, and both ends of the secondary winding provided with the center tap were connected to the other end of the load via a rectifier element included in the rectifier circuit.
このため、トランスが備える2次巻線のうち、接続される整流回路の出力電圧を制御手段により検出するものを、第1の2次巻線と呼ぶこととし、接続される整流回路の出力電圧を制御手段により検出しないものを、第2の2次巻線と呼ぶこととすると、第1の2次巻線に接続される負荷が軽負荷になっても、第2の2次巻線に接続された負荷に発生する電圧の低下を抑制できる。 For this reason, among the secondary windings provided in the transformer, the one that detects the output voltage of the connected rectifier circuit by the control means is called the first secondary winding, and the output voltage of the connected rectifier circuit If the load that is not detected by the control means is called the second secondary winding, even if the load connected to the first secondary winding becomes a light load, the second secondary winding It is possible to suppress a decrease in voltage generated in the connected load.
ここで、(1)の多出力スイッチング電源は、図15に示したような磁気的に結合させたインダクタ(例えば、図15のインダクタL110、L120に相当)を備えることなく、上述のように電圧の低下を抑制できる。このため、複数のインダクタを磁気的に結合させる必要がないので、部品実装面積の増大を抑制して多出力スイッチング電源を小型化できるとともに、多出力スイッチング電源のコストを低減できる。 Here, the multi-output switching power source of (1) does not include magnetically coupled inductors (for example, equivalent to the inductors L110 and L120 of FIG. 15) as shown in FIG. Can be suppressed. For this reason, since it is not necessary to magnetically couple a plurality of inductors, it is possible to reduce the size of the multi-output switching power supply by suppressing an increase in the component mounting area, and to reduce the cost of the multi-output switching power supply.
また、(1)の多出力スイッチング電源は、上述のように負荷Load1と並列に抵抗を接続することなく、上述のように電圧の低下を抑制できる。このため、抵抗で電力が消費されることがないので、消費電力が増加せず、多出力スイッチング電源の効率の低下を抑制できる。 Moreover, the multi-output switching power source of (1) can suppress the voltage drop as described above without connecting a resistor in parallel with the load Load1 as described above. For this reason, since no power is consumed by the resistor, power consumption does not increase, and a decrease in efficiency of the multi-output switching power supply can be suppressed.
また、(1)の多出力スイッチング電源は、上述のように出力チョーク(例えば、図15のインダクタL110、L120に相当)のインダクタンスを大きくすることなく、上述のように電圧の低下を抑制できる。このため、多出力スイッチング電源の大型化を避けることができる。 Further, the multi-output switching power source of (1) can suppress the voltage drop as described above without increasing the inductance of the output choke (for example, equivalent to the inductors L110 and L120 in FIG. 15). For this reason, the enlargement of a multi-output switching power supply can be avoided.
さらに、(1)の多出力スイッチング電源は、トランスにより、出力チョーク(例えば、図15のインダクタL110、L120に相当)の機能を果たすことができる。このため、出力チョークを設ける必要がないので、さらに小型化できるとともに、コストを低減できる。 Furthermore, the multi-output switching power source of (1) can function as an output choke (for example, equivalent to the inductors L110 and L120 in FIG. 15) by a transformer. For this reason, since it is not necessary to provide an output choke, the size can be further reduced and the cost can be reduced.
(2) 本発明は、(1)の多出力スイッチング電源について、前記複数の2次巻線のうち、前記センタータップを備える2次巻線を除くものについて、一端を、前記整流回路が有する整流素子を介して前記負荷の一端に接続し、他端を、当該負荷の他端に接続したことを特徴とする多出力スイッチング電源を提案している。 (2) In the multi-output switching power source according to (1), the rectifier circuit has one end of the plurality of secondary windings excluding the secondary winding provided with the center tap. A multi-output switching power supply is proposed in which one end of the load is connected via an element and the other end is connected to the other end of the load.
この発明によれば、(1)の多出力スイッチング電源において、複数の2次巻線のうち、センタータップを備える2次巻線を除くものについて、一端を、整流回路が有する整流素子を介して負荷の一端に接続し、他端を、負荷の他端に接続した。このため、複数の2次巻線のうち、センタータップを備える2次巻線を除くものについて、センタータップを備える2次巻線と比べて、構成を簡易にすることができる。したがって、さらに小型化できるとともに、コストをさらに低減できる。 According to the present invention, in the multi-output switching power source of (1), one of the plurality of secondary windings excluding the secondary winding having a center tap is connected to one end via the rectifying element of the rectifying circuit. One end of the load was connected and the other end was connected to the other end of the load. For this reason, about the thing except a secondary winding provided with a center tap among several secondary windings, a structure can be simplified compared with the secondary winding provided with a center tap. Therefore, the size can be further reduced and the cost can be further reduced.
(3) 本発明は、(1)または(2)の多出力スイッチング電源について、前記センタータップを備える2次巻線は、第1巻線部と、前記センタータップを介して前記第1巻線部に接続した第2巻線部と、を備え、前記第1巻線部を、前記複数の脚のいずれかに巻回し、前記第2巻線部を、前記複数の脚のうち前記第1巻線部を巻回したものを除くもののいずれかに巻回したことを特徴とする多出力スイッチング電源を提案している。 (3) In the multi-output switching power source according to (1) or (2), the secondary winding including the center tap includes a first winding portion and the first winding via the center tap. A second winding portion connected to a portion, wherein the first winding portion is wound around any of the plurality of legs, and the second winding portion is connected to the first of the plurality of legs. A multi-output switching power supply has been proposed in which the winding portion is wound around any one except the one wound.
この発明によれば、(1)または(2)の多出力スイッチング電源において、センタータップを備える2次巻線に、第1巻線部と、センタータップを介して第1巻線部に接続した第2巻線部と、を設けた。そして、第1巻線部を、複数の脚のいずれかに巻回し、第2巻線部を、複数の脚のうち第1巻線部を巻回したものを除くもののいずれかに巻回した。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, in the multi-output switching power source of (1) or (2), the secondary winding including the center tap is connected to the first winding portion and the first winding portion via the center tap. And a second winding part. Then, the first winding part is wound around any of the plurality of legs, and the second winding part is wound around any one of the plurality of legs excluding the one wound with the first winding part. . According to this, an effect similar to the effect mentioned above can be produced.
(4) 本発明は、(1)〜(3)のいずれかの多出力スイッチング電源について、前記コアは、少なくとも3つの脚を備え、前記少なくとも3つの脚のうち少なくとも2つには、エアギャップを形成したことを特徴とする多出力スイッチング電源を提案している。 (4) In the multi-output switching power supply according to any one of (1) to (3), the core includes at least three legs, and at least two of the at least three legs include an air gap. We propose a multi-output switching power supply characterized by
この発明によれば、(1)〜(3)のいずれかの多出力スイッチング電源において、コアに、少なくとも3つの脚を設け、少なくとも3つの脚のうち少なくとも2つには、エアギャップを形成した。このため、エアギャップの距離に応じて励磁インダクタンス値を変更することができる。 According to the present invention, in the multi-output switching power supply of any one of (1) to (3), the core is provided with at least three legs, and at least two of the at least three legs are provided with an air gap. . For this reason, the excitation inductance value can be changed according to the distance of the air gap.
本発明によれば、小型化と、低コスト化と、効率の低下の抑制と、を実現できる多出力スイッチング電源を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multi-output switching power supply which can implement | achieve size reduction, cost reduction, and suppression of the fall of efficiency can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the constituent elements in the following embodiments can be appropriately replaced with existing constituent elements, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Accordingly, the description of the following embodiments does not limit the contents of the invention described in the claims.
<第1実施形態>
[多出力スイッチング電源1の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る多出力スイッチング電源1の回路図である。多出力スイッチング電源1は、直流電源VINと、負荷Load1、Load2と、に接続されており、直流電源VINから供給される直流電力を用いて、負荷Load1、Load2のそれぞれに直流電力を供給する。
<First Embodiment>
[Configuration of multi-output switching power supply 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a multi-output
多出力スイッチング電源1は、トランスTと、第1のスイッチ素子としてのスイッチ素子Q1と、第2のスイッチ素子としてのスイッチ素子Q2と、キャパシタC1と、整流回路REC1、REC2と、制御手段としての制御部20と、を備える。スイッチ素子Q1、Q2は、NチャネルMOSFETで構成される。整流回路REC1は、ダイオードD11、D12と、キャパシタC11と、を備え、整流回路REC2は、ダイオードD21、D22と、キャパシタC21と、を備える。
The multi-output
[トランスTの構成]
トランスTは、コア10、1次巻線NP、第1の2次巻線NS1(図2参照)、および第2の2次巻線NS2(図2参照)を備える。コア10は、第1外脚11、第1中脚12、第2中脚13、および第2外脚14を備える。第1中脚12および第2中脚13は、それぞれ、エアギャップを有する。このトランスTについて、図2および図3を用いて以下に説明する。
[Configuration of transformer T]
The transformer T includes a core 10, a primary winding NP, a first secondary winding NS1 (see FIG. 2), and a second secondary winding NS2 (see FIG. 2). The
図2は、トランスTの模式図である。図3は、図2中のA−AにおけるトランスTの断面図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of the transformer T. 3 is a cross-sectional view of the transformer T at AA in FIG.
第1の2次巻線NS1は、第1巻線部NS11と、第2巻線部NS12と、これら第1巻線部NS11と第2巻線部NS12との間に設けられたセンタータップと、で構成される。第2の2次巻線NS2は、第1巻線部NS21と、第2巻線部NS22と、これら第1巻線部NS21と第2巻線部NS22との間に設けられたセンタータップと、で構成される。 The first secondary winding NS1 includes a first winding portion NS11, a second winding portion NS12, and a center tap provided between the first winding portion NS11 and the second winding portion NS12. , Composed of. The second secondary winding NS2 includes a first winding portion NS21, a second winding portion NS22, and a center tap provided between the first winding portion NS21 and the second winding portion NS22. , Composed of.
第1の2次巻線NS1は、第1中脚12および第2中脚13に巻回されている。具体的には、第1の2次巻線NS1のうち、第1巻線部NS11は、第1中脚12の上部に巻回され、第2巻線部NS12は、第2中脚13に巻回されている。
The first secondary winding NS <b> 1 is wound around the first
第2の2次巻線NS2は、第1中脚12および第2中脚13に巻回されている。具体的には、第2の2次巻線NS2のうち、第1巻線部NS21は、第1中脚12の下部であって第1巻線部NS11が巻回されていない領域に巻回され、第2巻線部NS22は、第2中脚13の下部であって第2巻線部NS12が巻回されていない領域に巻回されている。
The second secondary winding NS <b> 2 is wound around the first
1次巻線NPは、第1外脚11、第1中脚12、第2中脚13、および第2外脚14のうち第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2の少なくともいずれかが巻回されたものの全てを囲むように、すなわち第1中脚12および第2中脚13を囲むように、巻回されている。具体的には、1次巻線NPは、第1中脚12のうち第1巻線部NS11および第1巻線部NS21が巻回されている領域と、第2中脚13のうち第2巻線部NS12および第2巻線部NS22が巻回されている領域とに、第1中脚12と第2中脚13との間を通ることなく、巻回されている。このため、図3に示すように、1次巻線NPのうち第1中脚12および第2中脚13に巻回されている部分は、1つの環状の巻回し部を形成し、この1つの巻回し部の内部には、第1中脚12および第2中脚13が存在することとなる。なお、環状とは、真円の形状だけでなく、楕円の形状や、図3に示すような略矩形状の形状なども含むものとする。
The primary winding NP includes a first secondary winding NS1 and a second secondary winding NS2 among the first
図1に戻って、1次巻線NPの一端には、直流電源VINの正極と、キャパシタC1の一方の電極と、が接続される。キャパシタC1の他方の電極には、スイッチ素子Q2のドレインが接続され、キャパシタC1とスイッチ素子Q2とが直列に接続されている。また、スイッチ素子Q2のソースには、1次巻線NPの他端と、スイッチ素子Q1のドレインと、が接続され、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが直列に接続されている。スイッチ素子Q1のソースには、直流電源VINの負極が接続される。 Returning to FIG. 1, one end of the primary winding NP is connected to the positive electrode of the DC power source VIN and one electrode of the capacitor C1. The drain of the switch element Q2 is connected to the other electrode of the capacitor C1, and the capacitor C1 and the switch element Q2 are connected in series. Further, the other end of the primary winding NP and the drain of the switch element Q1 are connected to the source of the switch element Q2, and the switch element Q1 and the switch element Q2 are connected in series. The negative electrode of the DC power source VIN is connected to the source of the switch element Q1.
第1の2次巻線NS1のセンタータップには、負荷Load1の一端が接続され、第1の2次巻線NS1の両端には、整流回路REC1が有する整流素子としてのダイオードD11またはダイオードD12を介して、負荷Load1の他端が接続される。具体的には、第1の2次巻線NS1のうち、第1巻線部NS11の一端と、第2巻線部NS12の一端とには、上述のセンタータップを介して、キャパシタC11の一方の電極と、負荷Load1の一端と、が接続される。第1巻線部NS11の他端には、ダイオードD11のカソードが接続され、第2巻線部NS12の他端には、ダイオードD12のカソードが接続される。ダイオードD11のアノードと、ダイオードD12のアノードとには、キャパシタC11の他方の電極と、負荷Load1の他端と、が接続される。 One end of a load Load1 is connected to the center tap of the first secondary winding NS1, and a diode D11 or a diode D12 as a rectifying element included in the rectifier circuit REC1 is connected to both ends of the first secondary winding NS1. The other end of the load Load1 is connected. Specifically, in the first secondary winding NS1, one end of the capacitor C11 is connected to one end of the first winding portion NS11 and one end of the second winding portion NS12 via the center tap described above. Are connected to one end of the load Load1. The other end of the first winding part NS11 is connected to the cathode of the diode D11, and the other end of the second winding part NS12 is connected to the cathode of the diode D12. The other electrode of the capacitor C11 and the other end of the load Load1 are connected to the anode of the diode D11 and the anode of the diode D12.
第2の2次巻線NS2のセンタータップには、負荷Load2の一端が接続され、第2の2次巻線NS2の両端には、整流回路REC2が有する整流素子としてのダイオードD21またはダイオードD22を介して、負荷Load2の他端が接続される。具体的には、第2の2次巻線NS2のうち、第1巻線部NS21の一端と、第2巻線部NS22の一端とには、上述のセンタータップを介して、キャパシタC21の一方の電極と、負荷Load2の一端と、が接続される。第1巻線部NS21の他端には、ダイオードD21のカソードが接続され、第2巻線部NS22の他端には、ダイオードD22のカソードが接続される。ダイオードD21のアノードと、ダイオードD22のアノードとには、キャパシタC21の他方の電極と、負荷Load2の他端と、が接続される。 One end of a load Load2 is connected to the center tap of the second secondary winding NS2, and a diode D21 or a diode D22 as a rectifying element included in the rectifier circuit REC2 is connected to both ends of the second secondary winding NS2. And the other end of the load Load2 is connected. Specifically, of the second secondary winding NS2, one end of the first winding portion NS21 and one end of the second winding portion NS22 are connected to one end of the capacitor C21 via the center tap described above. Are connected to one end of the load Load2. The other end of the first winding part NS21 is connected to the cathode of the diode D21, and the other end of the second winding part NS22 is connected to the cathode of the diode D22. The other electrode of the capacitor C21 and the other end of the load Load2 are connected to the anode of the diode D21 and the anode of the diode D22.
負荷Load1の一端には、スイッチ素子Q1のゲートと、スイッチ素子Q2のゲートと、に接続された制御部20が接続される。
One end of the load Load1 is connected to the
[多出力スイッチング電源1の動作]
以上の構成を備える多出力スイッチング電源1は、制御部20により、整流回路REC1の出力電圧、すなわち負荷Load1に発生する電圧に基づいてスイッチ素子Q1、Q2をPWM制御して、負荷Load1に供給する直流電力を安定させることで、負荷Load2に供給する直流電力も安定させようとする。
[Operation of multi-output switching power supply 1]
In the multi-output
スイッチ素子Q2をオフさせている状態でスイッチ素子Q1をオンさせると、直流電源VINの出力電流が1次巻線NPを流れ、直流電源VINの出力電圧が1次巻線NPに印加され、第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2のそれぞれに電圧が生じる。また、トランスTに励磁エネルギーが蓄積される。直流電源VINからの電流が、第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2のそれぞれを流れる。第1の2次巻線NS1を流れる電流は、ダイオードD11、D12で整流され、キャパシタC11で平滑され、負荷Load1の一端に供給される。また、第2の2次巻線NS2を流れる電流は、ダイオードD21、D22で整流され、キャパシタC21で平滑され、負荷Load2の一端に供給される。 When the switch element Q1 is turned on while the switch element Q2 is turned off, the output current of the DC power supply VIN flows through the primary winding NP, the output voltage of the DC power supply VIN is applied to the primary winding NP, A voltage is generated in each of the first secondary winding NS1 and the second secondary winding NS2. Further, excitation energy is accumulated in the transformer T. A current from the DC power source VIN flows through each of the first secondary winding NS1 and the second secondary winding NS2. The current flowing through the first secondary winding NS1 is rectified by the diodes D11 and D12, smoothed by the capacitor C11, and supplied to one end of the load Load1. The current flowing through the second secondary winding NS2 is rectified by the diodes D21 and D22, smoothed by the capacitor C21, and supplied to one end of the load Load2.
その後、スイッチ素子Q1をオフさせると、直流電源VINの出力電流は遮断される。キャパシタC1の端子間電圧が1次巻線NPに印加され、第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2のそれぞれに電圧が生じる。トランスTに蓄積された励磁エネルギーが解放されることによる電流により、スイッチ素子Q2に寄生するソース・ドレイン間ダイオードを介してキャパシタC1が充電される。この電流が流れている状態でスイッチ素子Q2をオンさせる。また、トランスTに蓄積された励磁エネルギーによる電流は、1次巻線NPを介して第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2を流れる。第1の2次巻線NS1を流れる電流は、ダイオードD11、D12で整流され、キャパシタC11で平滑され、負荷Load1の一端に供給される。また、第2の2次巻線NS2を流れる電流は、ダイオードD21、D22で整流され、キャパシタC21で平滑され、負荷Load2の一端に供給される。 Thereafter, when the switch element Q1 is turned off, the output current of the DC power source VIN is cut off. A voltage between terminals of the capacitor C1 is applied to the primary winding NP, and a voltage is generated in each of the first secondary winding NS1 and the second secondary winding NS2. The capacitor C1 is charged through the source-drain diode parasitic on the switch element Q2 by the current generated by releasing the excitation energy accumulated in the transformer T. The switch element Q2 is turned on with this current flowing. Further, the current due to the excitation energy accumulated in the transformer T flows through the first secondary winding NS1 and the second secondary winding NS2 via the primary winding NP. The current flowing through the first secondary winding NS1 is rectified by the diodes D11 and D12, smoothed by the capacitor C11, and supplied to one end of the load Load1. The current flowing through the second secondary winding NS2 is rectified by the diodes D21 and D22, smoothed by the capacitor C21, and supplied to one end of the load Load2.
図4は、多出力スイッチング電源1の電流電圧特性を示す図である。横軸は、負荷Load1を流れる電流Ioutを示し、縦軸は、負荷Load2に発生する電圧Voutを示す。
FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of the multi-output
実線は、直流電源VINの正極の電圧Vinが電源仕様で定まる下限値に等しい場合において、電流Ioutを変化させたときの電圧Voutを示している。破線は、直流電源VINの正極の電圧Vinが電源仕様で定まる範囲の中間値に等しい場合において、電流Ioutを変化させたときの電圧Voutを示している。一点鎖線は、直流電源VINの正極の電圧Vinが電源仕様で定まる上限値に等しい場合において、電流Ioutを変化させたときの電圧Voutを示している。 The solid line indicates the voltage Vout when the current Iout is changed when the positive voltage Vin of the DC power supply VIN is equal to the lower limit value determined by the power supply specifications. The broken line indicates the voltage Vout when the current Iout is changed in the case where the positive voltage Vin of the DC power supply VIN is equal to the intermediate value in the range determined by the power supply specifications. The alternate long and short dash line indicates the voltage Vout when the current Iout is changed when the positive voltage Vin of the DC power supply VIN is equal to the upper limit value determined by the power supply specifications.
以上の多出力スイッチング電源1によれば、以下の効果を奏することができる。
According to the above multi-output switching
多出力スイッチング電源1は、トランスTのコア10に、第1外脚11、第1中脚12、第2中脚13、および第2外脚14の4つの脚が設けられ、第1の2次巻線NS1に、センタータップが設けられている。そして、第1の2次巻線NS1および第2の2次巻線NS2が巻回されている第1中脚12および第2中脚13に、1次巻線NPが巻回されている。また、第1の2次巻線NS1のセンタータップが、負荷Load1の一端に接続され、第1の2次巻線NS1の両端が、整流回路REC1が有するダイオードD11またはD12を介して、負荷Load1の他端に接続されている。このため、負荷Load1が軽負荷になっても、負荷Load2に発生する電圧Voutの低下を抑制できる。
In the multi-output
また、多出力スイッチング電源1は、図15に示したような磁気的に結合させたインダクタ(例えば、図15のインダクタL110、L120に相当)を備えることなく、負荷Load2に発生する電圧Voutが負荷Load1の軽負荷時に低下してしまうのを抑制できる。このため、複数のインダクタを磁気的に結合させる必要がないので、多出力スイッチング電源1の回路を構成する上で、部品実装面積の増大やコストアップを避けることができる。
Further, the multi-output
また、多出力スイッチング電源1は、上述のように負荷Load1と並列に抵抗を接続することなく、負荷Load2に発生する電圧Voutが負荷Load1の軽負荷時に低下してしまうのを抑制できる。このため、抵抗で電力が消費されることがないので、消費電力が増加せず、効率の低下を抑制できる。
Further, the multi-output
また、多出力スイッチング電源1は、上述のように出力チョーク(例えば、図15のインダクタL110、L120に相当)のインダクタを大きくすることなく、負荷Load2に発生する電圧Voutが負荷Load1の軽負荷時に低下してしまうのを抑制できる。このため、多出力スイッチング電源1を小型化できる。
Further, the multi-output
ここで、図15に示した従来例に係る多出力スイッチング電源100は、トランスT100により、直流電源VINと負荷Load1、Load2とを絶縁し、インダクタL110、L120により、出力チョークを構成していた。これに対して、多出力スイッチング電源1は、トランスTにより、直流電源VINと負荷Load1、Load2とを絶縁するとともに、出力チョークを構成する。このため、多出力スイッチング電源1は、直流電源VINと負荷Load1、Load2とを絶縁するための構成と、出力チョークとしての構成と、を別個に設ける必要がないので、さらに小型化できるとともに、コストを低減できる。
Here, in the multi-output
<第2実施形態>
[トランスTAの構成]
図5は、本発明の第2実施形態に係るトランスTAの模式図である。トランスTAは、図2に示した本発明の第1実施形態に係るトランスTとは、1次巻線NPの巻回し方が異なる。なお、トランスTAにおいて、トランスTと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
[Configuration of Trans TA]
FIG. 5 is a schematic diagram of a transformer TA according to the second embodiment of the present invention. The transformer TA differs from the transformer T according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 in the manner of winding the primary winding NP. In the transformer TA, the same components as those of the transformer T are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
トランスTでは、1次巻線NPは、第1中脚12のうち第1巻線部NS11および第1巻線部NS21が巻回されている領域と、第2中脚13のうち第2巻線部NS12および第2巻線部NS22が巻回されている領域とに、第1中脚12と第2中脚13との間を通ることなく、巻回されていた。これに対して、トランスTAでは、1次巻線NPは、第1中脚12のうち第1巻線部NS11および第1巻線部NS21が巻回されていない領域と、第2中脚13のうち第2巻線部NS12および第2巻線部NS22が巻回されていない領域とに、第1中脚12と第2中脚13との間を通ることなく、巻回されている。
In the transformer T, the primary winding NP includes a first winding portion NS11 and a first winding portion NS21 in the first
具体的には、第1中脚12のうち、上部には、1次巻線NPが巻回され、1次巻線NPが巻回されている領域の下方には、第1巻線部NS11が巻回され、第1巻線部NS11が巻回されている領域の下方には、第1巻線部NS21が巻回されている。また、第2中脚13のうち、上部には、1次巻線NPが巻回され、1次巻線NPが巻回されている領域の下方には、第2巻線部NS12が巻回され、第2巻線部NS12が巻回されている領域の下方には、第2巻線部NS22が巻回されている。
Specifically, the primary winding NP is wound on the upper portion of the first
以上のトランスTAを、トランスTの代わりに、図1に示した多出力スイッチング電源1に設けた場合、トランスTを備える多出力スイッチング電源1と同様の効果を奏することができる。
When the above transformer TA is provided in the multi-output
<第3実施形態>
[トランスTBの構成]
図6は、本発明の第3実施形態に係るトランスTBの模式図である。トランスTBは、図5に示した本発明の第2実施形態に係るトランスTAとは、1次巻線NPの巻回し方が異なる。なお、トランスTBにおいて、トランスTAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
[Configuration of transformer TB]
FIG. 6 is a schematic diagram of a transformer TB according to the third embodiment of the present invention. The transformer TB differs from the transformer TA according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 in the manner of winding the primary winding NP. In the transformer TB, the same constituent elements as those of the transformer TA are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
トランスTAでは、1次巻線NPは、第1中脚12の上部と、第2中脚13の上部と、に巻回されていた。これに対して、トランスTBでは、1次巻線NPは、第1中脚12の上部および下部と、第2中脚13の上部および下部と、に巻回されている。
In the transformer TA, the primary winding NP is wound around the upper part of the first
以上のトランスTBを、トランスTの代わりに、図1に示した多出力スイッチング電源1に設けた場合、トランスTを備える多出力スイッチング電源1と同様の効果を奏することができる。
When the above transformer TB is provided in the multi-output
<第4実施形態>
[トランスTCの構成]
図7は、本発明の第4実施形態に係るトランスTCの模式図である。また、図8は、図7中のB−BにおけるトランスTCの断面図である。トランスTCは、図2に示した本発明の第1実施形態に係るトランスTとは、コア10の代わりにコア10Aを備える点が異なる。なお、トランスTCにおいて、トランスTと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
[Configuration of transformer TC]
FIG. 7 is a schematic diagram of a transformer TC according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the transformer TC at BB in FIG. The transformer TC is different from the transformer T according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 in that a
コア10Aは、コア10とは、第1外脚11および第2外脚14の代わりに、第2外脚14Aを備える点が異なる。第2外脚14Aの断面積は、コア10に設けられていた第1外脚11の断面積と、コア10に設けられていた第2外脚14の断面積と、の総和に等しい。
The core 10 </ b> A is different from the core 10 in that a second
以上のトランスTCを、トランスTの代わりに、図1に示した多出力スイッチング電源1に設けた場合、トランスTを備える多出力スイッチング電源1と同様の効果を奏することができる。
When the above transformer TC is provided in the multi-output
<第5実施形態>
[トランスTDの構成]
図9は、本発明の第5実施形態に係るトランスTDの断面図である。トランスTDは、図3に示した本発明の第1実施形態に係るトランスTとは、コア10の代わりにコア10Bを備える点が異なる。なお、トランスTDにおいて、トランスTと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
[Configuration of transformer TD]
FIG. 9 is a cross-sectional view of a transformer TD according to the fifth embodiment of the present invention. The transformer TD is different from the transformer T according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 in that a core 10B is provided instead of the
コア10Bは、コア10とは、第3中脚15を備える点が異なる。第3中脚15は、1次巻線NPで形成される1つの環状の巻回し部の内部に存在する。すなわち、1次巻線NPは、第1中脚12と第2中脚13と第3中脚15とに、これら第1中脚12と第2中脚13と第3中脚15とのそれぞれの間を通ることなく、巻回されている。
The core 10B is different from the core 10 in that the third
以上のトランスTDを、トランスTの代わりに、図1に示した多出力スイッチング電源1に設けた場合、トランスTを備える多出力スイッチング電源1と同様の効果を奏することができる。
When the above transformer TD is provided in the multi-output
<第6実施形態>
[トランスTEの構成]
図10は、本発明の第6実施形態に係るトランスTEの断面図である。トランスTEは、図3に示した本発明の第1実施形態に係るトランスTとは、コア10の代わりにコア10Cを備える点が異なる。なお、トランスTEにおいて、トランスTと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
[Configuration of transformer TE]
FIG. 10 is a cross-sectional view of a transformer TE according to the sixth embodiment of the present invention. The transformer TE is different from the transformer T according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 in that a core 10C is provided instead of the
コア10Cは、コア10とは、第3中脚16および第4中脚17を備える点が異なる。
The core 10 </ b> C is different from the core 10 in that the third
第3中脚16および第4中脚17は、1次巻線NPで形成される1つの環状の巻回し部の内部に存在する。すなわち、1次巻線NPは、第1中脚12と第2中脚13と第3中脚16と第4中脚17とに、これら第1中脚12と第2中脚13と第3中脚16と第4中脚17とのそれぞれの間を通ることなく、巻回されている。
The third
また、第1中脚12には、第1巻線部NS11が巻回され、第2中脚13には、第2巻線部NS12が巻回され、第3中脚16には、第1巻線部NS21が巻回され、第4中脚17には、第2巻線部NS22が巻回されている。
Further, the first winding leg NS11 is wound around the first
以上のトランスTEを、トランスTの代わりに、図1に示した多出力スイッチング電源1に設けた場合、トランスTを備える多出力スイッチング電源1と同様の効果を奏することができる。
When the above-described transformer TE is provided in the multi-output
<第7実施形態>
[多出力スイッチング電源1Aの構成]
図11は、本発明の第7実施形態に係る多出力スイッチング電源1Aの回路図である。多出力スイッチング電源1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る多出力スイッチング電源1とは、整流回路REC2の代わりに整流回路REC2Aを備える点と、第2の2次巻線NS2の構成と、が異なる。なお、多出力スイッチング電源1Aにおいて、多出力スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Seventh embodiment>
[Configuration of Multiple Output
FIG. 11 is a circuit diagram of a multi-output
多出力スイッチング電源1では、第2の2次巻線NS2は、第1巻線部NS21と、第2巻線部NS22と、これら第1巻線部NS21と第2巻線部NS22との間に設けられたセンタータップと、で構成されていた。これに対して、多出力スイッチング電源1Aでは、第2の2次巻線NS2は、第2巻線部NS22で構成される。
In the multi-output
整流回路REC2Aは、ダイオードD23と、キャパシタC21と、を備える。ダイオードD23のカソードには、キャパシタC21の一方の電極と、負荷Load2の一端と、が接続される。キャパシタC21の他方の電極と、負荷Load2の他端とには、第2巻線部NS22の他端が接続され、ダイオードD23のアノードには、第2巻線部NS22の一端が接続される。 The rectifier circuit REC2A includes a diode D23 and a capacitor C21. One electrode of the capacitor C21 and one end of the load Load2 are connected to the cathode of the diode D23. The other end of the second winding part NS22 is connected to the other electrode of the capacitor C21 and the other end of the load Load2, and one end of the second winding part NS22 is connected to the anode of the diode D23.
以上の多出力スイッチング電源1Aによれば、多出力スイッチング電源1と同様の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
According to the above multi-output switching
多出力スイッチング電源1Aが備える整流回路REC2Aは、多出力スイッチング電源1が備える整流回路REC2と比べて、簡易な構成である。また、多出力スイッチング電源1Aが備える第2の2次巻線NS2は、多出力スイッチング電源1が備える第2の2次巻線NS2と比べて、簡易な構成である。以上によれば、多出力スイッチング電源1Aは、多出力スイッチング電源1と比べて、さらに小型化できるとともに、コストをさらに低減できる。
The rectifier circuit REC2A included in the multi-output
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の第1実施形態では、多出力スイッチング電源1において、キャパシタC1の一方の電極と、直流電源VINの正極と、が接続され、キャパシタC1の他方の電極と、スイッチ素子Q2のドレインと、が接続されるとともに、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが直列に接続されるものとしたが、これに限らない。例えば、図12に示す多出力スイッチング電源1Bや、図13に示す多出力スイッチング電源1Cのように、接続してもよい。
For example, in the first embodiment described above, in the multi-output
図12に示す多出力スイッチング電源1Bでは、キャパシタC1の一方の電極には、直流電源VINの正極の代わりに、直流電源VINの負極が接続される。なお、多出力スイッチング電源1Bにおいて、多出力スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
In the multi-output
図13に示す多出力スイッチング電源1Cでは、スイッチ素子Q2がPチャネルMOSFETで構成される。キャパシタC1の一方の電極には、1次巻線NPの他端と、スイッチ素子Q1のドレインと、が接続される。キャパシタC1の他方の電極には、スイッチ素子Q2のドレインが接続される。スイッチ素子Q1のソースと、スイッチ素子Q2のソースとには、直流電源VINの負極が接続される。なお、多出力スイッチング電源1Cにおいて、多出力スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
In the multi-output
また、上述の第1実施形態では、多出力スイッチング電源1において、スイッチ素子Q1、Q2として、NチャネルMOSFETを用いたが、これに限らない。例えば、スイッチ素子Q1、Q2として、図14に示す多出力スイッチング電源1Dのように、NPN型BJT(Bipolar Junction Transistor)を用いてもよい。また、図14に示す多出力スイッチング電源1Dにおいて、スイッチ素子Q1、Q2として、NPN型BJTの代わりにIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いてもよい。
In the first embodiment described above, the N-channel MOSFET is used as the switching elements Q1 and Q2 in the multi-output
図14に示す多出力スイッチング電源1Dでは、スイッチ素子Q1のコレクタには、ダイオードD1のカソードが接続され、スイッチ素子Q1のエミッタには、ダイオードD1のアノードが接続され、スイッチ素子Q1にダイオードD1が並列に接続される。また、スイッチ素子Q2のコレクタには、ダイオードD2のカソードが接続され、スイッチ素子Q2のエミッタには、ダイオードD2のアノードが接続され、スイッチ素子Q2にダイオードD2が並列に接続される。なお、多出力スイッチング電源1Dにおいて、多出力スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
In the multi-output
また、上述の第1実施形態では、多出力スイッチング電源1は、負荷Load1、Load2の2つの負荷に、直流電力を供給するものとしたが、これに限らず、3つの負荷や4つの負荷に、直流電力を供給するものとしてもよい。例えば、4つの負荷に直流電力を供給する場合には、多出力スイッチング電源1に対して、第1の2次巻線NS1および整流回路REC1をそれぞれ2つ追加すればよい。
In the first embodiment described above, the multi-output
また、上述の各実施形態では、整流回路REC1にダイオードD11、D12を設けるとともに、整流回路REC2にダイオードD21、D22を設けたが、これに限らない。例えば、ダイオードD11、D12、D21、D22の代わりに、ダイオードとは異なる整流素子や、MOSFETやバイポーラトランジスタを代表とするスイッチ素子を設けてもよい。 In each of the above embodiments, the diodes D11 and D12 are provided in the rectifier circuit REC1, and the diodes D21 and D22 are provided in the rectifier circuit REC2. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of the diodes D11, D12, D21, and D22, a rectifying element different from the diode, or a switching element represented by a MOSFET or a bipolar transistor may be provided.
1、1A、1B、1C、1D、100;多出力スイッチング電源
10、10A、10B、10C;コア
11;第1外脚
12;第1中脚
13;第2中脚
14、14A;第2外脚
15、16;第3中脚
17;第4中脚
20;制御部
C1、C11、C21、C110、C120;キャパシタ
D1、D2、D11、D12、D21〜D23
Load1、Load2;負荷
NP、NP100;1次巻線
NS1、NS110;第1の2次巻線
NS2、NS120;第2の2次巻線
NS11、NS21;第1巻線部
NS12、NS22;第2巻線部
REC1、REC2、REC2A;整流回路
Q1、Q2、Q100;スイッチ素子
T、TA、TB、TC、TD、TE、T100;トランス
VIN;直流電源
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 100; multi-output
Load1, Load2; Load NP, NP100; Primary winding NS1, NS110; First secondary winding NS2, NS120; Second secondary winding NS11, NS21; First winding section NS12, NS22; Second Winding part REC1, REC2, REC2A; Rectifier circuit Q1, Q2, Q100; Switch element T, TA, TB, TC, TD, TE, T100; Transformer VIN; DC power supply
Claims (4)
1次巻線と、複数の2次巻線と、当該1次巻線および当該複数の2次巻線を巻回すコアと、を有するトランスと、
前記直流電源の出力電流をオンオフする第1のスイッチ素子と、
前記トランスの励磁エネルギーの解放に用いる第2のスイッチ素子と、
前記第2のスイッチ素子と直列に接続したキャパシタと、
前記複数の2次巻線のそれぞれに接続した複数の整流回路と、
前記複数の整流回路のうちの1つの出力電圧を検出し、検出結果に応じて前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子のそれぞれの導通時間を制御する制御手段と、を備え、
前記コアは、複数の脚を備え、
前記1次巻線を、前記複数の脚のうち前記2次巻線を巻回したものの全てを囲むように巻回し、
前記複数の2次巻線のうち、少なくとも前記制御手段により出力電圧を検出する整流回路に接続したものは、センタータップを備え、
前記センタータップを、前記負荷の一端に接続し、当該センタータップを備える2次巻線の両端を、前記整流回路が有する整流素子を介して当該負荷の他端に接続したことを特徴とする多出力スイッチング電源。 A multi-output switching power supply that supplies power to each of a plurality of loads using power supplied from a DC power supply,
A transformer having a primary winding, a plurality of secondary windings, and a core around which the primary winding and the plurality of secondary windings are wound;
A first switch element for turning on and off an output current of the DC power supply;
A second switch element used to release the excitation energy of the transformer;
A capacitor connected in series with the second switch element;
A plurality of rectifier circuits connected to each of the plurality of secondary windings;
Control means for detecting an output voltage of one of the plurality of rectifier circuits and controlling respective conduction times of the first switch element and the second switch element according to a detection result;
The core includes a plurality of legs,
The primary winding is wound so as to surround all of the plurality of legs around which the secondary winding is wound,
Of the plurality of secondary windings, at least the control means connected to a rectifier circuit that detects an output voltage includes a center tap,
The center tap is connected to one end of the load, and both ends of a secondary winding provided with the center tap are connected to the other end of the load via a rectifier element included in the rectifier circuit. Output switching power supply.
第1巻線部と、
前記センタータップを介して前記第1巻線部に接続した第2巻線部と、を備え、
前記第1巻線部を、前記複数の脚のいずれかに巻回し、
前記第2巻線部を、前記複数の脚のうち前記第1巻線部を巻回したものを除くもののいずれかに巻回したことを特徴とする請求項1または2に記載の多出力スイッチング電源。 The secondary winding with the center tap is
A first winding part;
A second winding part connected to the first winding part via the center tap, and
Winding the first winding part around any of the plurality of legs,
3. The multi-output switching according to claim 1, wherein the second winding portion is wound around any one of the plurality of legs excluding the one wound around the first winding portion. Power supply.
前記少なくとも3つの脚のうち少なくとも2つには、エアギャップを形成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の多出力スイッチング電源。 The core comprises at least three legs;
The multi-output switching power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein an air gap is formed in at least two of the at least three legs.
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