JP5627725B2 - DC / DC converter - Google Patents
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Description
この発明は、トランスを備えたＤＣ／ＤＣコンバータに関する。 The present invention relates to a DC / DC converter including a transformer.
従来から、高電圧の直流電圧を所望の直流電圧に降下させるスイッチング電源として、直流入力電圧をスイッチング素子により矩形波電圧に変換し、変換した矩形波電圧をトランスの１次巻線に印加し、トランスの２次巻線から取り出された矩形波電圧を整流素子、平滑コイル、コンデンサなどで構成される回路にて整流、平滑することにより、所望の直流電圧を得る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータがある。 Conventionally, as a switching power supply for dropping a high DC voltage to a desired DC voltage, a DC input voltage is converted into a rectangular wave voltage by a switching element, and the converted rectangular wave voltage is applied to a primary winding of a transformer. There is an insulated DC / DC converter that obtains a desired DC voltage by rectifying and smoothing a rectangular wave voltage extracted from a secondary winding of a transformer by a circuit composed of a rectifying element, a smoothing coil, a capacitor, and the like. .
特に、近年普及が進むハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載される絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、モータ駆動用の高電圧バッテリの電圧を、従来車の電源系電圧として採用されている１４Ｖに降圧し、鉛バッテリや多くの電気負荷に電力を供給する。 In particular, an insulation type DC / DC converter mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, which has been spreading in recent years, uses the voltage of a high-voltage battery for driving a motor as 14 V, which has been adopted as a power system voltage of a conventional vehicle. Step down to supply power to lead-acid batteries and many electrical loads.
前述の高電圧バッテリは、モータ・インバータの高出力化に伴って高電圧となることが多く、従来車の電源系電圧である１４Ｖとの電圧比が大きい。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、この電圧降圧機能の大半をトランスが担っているため、トランスの高電圧側巻線（以下、１次巻線と称する）の巻数と、トランスの低電圧側巻線（以下、２次巻線と称する）の巻数との比、即ち巻数比が大きくなる。 The above-mentioned high voltage battery often becomes high voltage as the output of the motor / inverter increases, and has a large voltage ratio with 14V which is the power supply system voltage of the conventional vehicle. In the isolated DC / DC converter, since the transformer bears most of the voltage step-down function, the number of turns of the high-voltage side winding (hereinafter referred to as the primary winding) of the transformer and the low-voltage side winding of the transformer The ratio with the number of turns (hereinafter referred to as secondary winding), that is, the turn ratio becomes large.
トランスの巻数比が大きい場合、特に１次巻線の巻数が多くなり、１次巻線を構成しにくくなる。この問題を解決するため、複数のトランスの１次巻線を直列に接続することで、トランス１個あたりの巻数比を抑え、所望の電圧比を得る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成として、例えば特許文献１に示す装置が提案されている。この場合、複数のトランスは、例えば横並びに配置され、金属製筐体上に実装される。
When the turns ratio of the transformer is large, the number of turns of the primary winding is particularly large, making it difficult to configure the primary winding. In order to solve this problem, by connecting the primary windings of a plurality of transformers in series, the ratio of the number of turns per transformer is suppressed, and the configuration of an insulated DC / DC converter that obtains a desired voltage ratio is An apparatus shown in
しかしながら、複数のトランスを横並びに配置して金属の筐体上に実装する場合、トランスが２つ存在するため、磁性体コア、バネ部材の部品点数が増加し、組立工数が増加するという課題があった。又、２つの磁性体コアを横並びで配置する場合、磁性体コアの寸法公差や、磁性体コアを固定する筐体の寸法公差を考慮する必要があるため、２つの磁性体コアの間に無駄スペースができてしまう。更に、磁性体コアを固定するためのバネ部材を金属製筐体に実装するための支柱のスペースを、磁性体コアの周辺に設ける必要があるため、トータルの実装面積が増加し、装置の小型化を阻害するという課題があった。又、磁性体コアの透磁率、寸法の公差によって２つのトランスのインダクタンスがばらつくことにより、回路の動作が不平衡となる場合がある。 However, when a plurality of transformers are arranged side by side and mounted on a metal housing, there are two transformers, which increases the number of magnetic cores and spring members and increases the number of assembly steps. there were. In addition, when two magnetic cores are arranged side by side, it is necessary to consider the dimensional tolerance of the magnetic core and the dimensional tolerance of the housing to which the magnetic core is fixed. Space is created. Furthermore, since it is necessary to provide a space for the support for mounting the spring member for fixing the magnetic core on the metal casing around the magnetic core, the total mounting area is increased and the device is compact. There was a problem of inhibiting the conversion. Also, the inductance of the two transformers varies due to the magnetic core permeability and dimensional tolerances, which may result in an unbalanced circuit operation.
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、装置の床面積の低減、部品点数の低減、組立性の向上が可能なＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the conventional apparatus, and provides a DC / DC converter capable of reducing the floor area of the apparatus, reducing the number of parts, and improving the assemblability. It is intended to provide.
この発明によるＤＣ／ＤＣコンバータは、
直流電圧が入力され、前記直流電圧を交流電気量に変換して出力するインバータ回路と、
１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第１のトランスと、
前記第１のトランスの前記１次巻線に直列接続された１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第２のトランスと、
前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、
前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路と、
を備え、
前記直列接続された前記第１のトランスの１次巻線と前記第２のトランスの１次巻線は、１次巻線直列回路を構成し、
前記インバータ回路の出力は、前記１次巻線直列回路に供給され、
前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、
前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、
前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されている、
ことを特徴とするものである。
The DC / DC converter according to the present invention is:
An inverter circuit that receives a DC voltage, converts the DC voltage into an AC electrical quantity, and outputs the AC circuit;
A first transformer having a primary winding and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A second transformer having a primary winding connected in series to the primary winding of the first transformer, and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer;
A second rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the second transformer;
With
The primary winding of the first transformer and the primary winding of the second transformer connected in series constitute a primary winding series circuit,
The output of the inverter circuit is supplied to the primary winding series circuit,
The magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer have at least a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit,
The primary winding and the secondary winding of the first transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axes extend.
The primary winding and the secondary winding of the second transformer are arranged so as to overlap each other in the direction in which their axis extends.
The first transformer and the second transformer are juxtaposed so that their axes are parallel,
The common magnetic path portion is disposed between the juxtaposed first transformer and the second transformer,
It is characterized by this.
又、この発明によるＤＣ／ＤＣコンバータは、
直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第１のインバータ回路と、
前記直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第１のトランスと、
前記第２のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第２のトランスと、
前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、
前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路と、
を備え、
前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、
前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、
前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されている、
ことを特徴とするものである。
The DC / DC converter according to the present invention is
A first inverter circuit that receives a DC voltage, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage;
A second inverter circuit that receives the DC voltage, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage;
A primary winding to which the output of the first inverter circuit is input, and a first transformer having a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A primary winding to which an output of the second inverter circuit is input, and a second transformer having a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer;
A second rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the second transformer;
With
The magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer have at least a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit,
The primary winding and the secondary winding of the first transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axes extend.
The primary winding and the secondary winding of the second transformer are arranged so as to overlap each other in the direction in which their axis extends.
The first transformer and the second transformer are juxtaposed so that their axes are parallel,
The common magnetic path portion is disposed between the juxtaposed first transformer and the second transformer,
It is characterized by this .
この発明によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、直流電圧が入力され、前記直流電圧を交流電気量に変換して出力するインバータ回路と、１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第１のトランスと、前記第１のトランスの前記１次巻線に直列接続された１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第２のトランスと、前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路とを備え、前記直列接続された前記第１のトランスの１次巻線と前記第２のトランスの１次巻線は、１次巻線直列回路を構成し、前記インバータ回路の出力は、前記１次巻線直列回路に供給され、前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されているので、２つのトランス間に設けるスペースの低減が可能となる。又、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現することができる。更に、２つのトランスのコア構成体を一体に構成することができるので、インダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。
According to the DC / DC converter of the present invention, a DC voltage is input, the inverter circuit that converts the DC voltage into an AC electric quantity and outputs it, a primary winding, and the primary winding via a magnetic path. A first transformer having a secondary winding coupled in series, a primary winding connected in series to the primary winding of the first transformer, and a magnetic path connected to the primary winding. A second transformer having a coupled secondary winding, a first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer, and the second transformer A second rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the transformer of the first transformer, the primary winding of the first transformer and the second transformer connected in series The primary winding constitutes a primary winding series circuit, and the output of the inverter circuit is the primary winding. It is supplied to a series circuit, wherein the first transformer of the magnetic path second transformer flux path, have a common magnetic path part that is shared by the first and second transformers to at least a portion, A DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on an output of the first rectifier circuit and an output of the second rectifier circuit, the primary winding of the first transformer The wire and the secondary winding are arranged so as to overlap in the direction in which their axes extend,
The primary winding and the secondary winding of the second transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axis extends, and the first transformer and the second transformer have their axes parallel to each other. The common magnetic path section is arranged between the juxtaposed first transformer and the second transformer, so that the space provided between the two transformers can be reduced. Further, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Furthermore, since the core structure of the two transformers can be integrally formed, the variation in inductance can be reduced, and thus the circuit unbalanced operation can be prevented.
又、この発明によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第１のインバータ回路と、前記直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２のインバータ回路と、前記第１のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第１のトランスと、前記第２のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第２のトランスと、前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路とを備え、前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されているので、２つのトランス間に設けるスペースの低減が可能となる。又、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現することができる。更に、２つのトランスのコア構成体を一体に構成することができるので、インダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。 According to the DC / DC converter of the present invention, a DC voltage is input, a first inverter circuit that converts the input DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage, and the DC voltage is input and the input A second inverter circuit that converts the converted DC voltage into an AC voltage and outputs the primary voltage; a primary winding to which the output of the first inverter circuit is input; and a coupling to the primary winding via a magnetic path A first transformer having a secondary winding, a primary winding to which the output of the second inverter circuit is input, and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path A first transformer that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer, and is output from the secondary winding of the second transformer. and a second rectifier circuit for rectifying and outputting an AC voltage, The magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer have a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer at least partially, and the first rectifier circuit And a DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the second rectifier circuit, the primary winding and the secondary winding of the first transformer Are arranged in the direction in which their axes extend, and the primary and secondary windings of the second transformer are arranged in the direction in which their axes extend, and the first transformer and the The second transformers are juxtaposed so that their axes are parallel, and the common magnetic path portion is disposed between the juxtaposed first transformer and the second transformer . The space provided between the two transformers can be reduced. Further, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Furthermore, since the core structure of the two transformers can be integrally formed, the variation in inductance can be reduced, and thus the circuit unbalanced operation can be prevented.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータについて、図面を参照して説明する。以下に述べるこの発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁型スイッチング電源の一般的な回路方式であるフルブリッジ・センタータップ式同期整流方式として構成されている。フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式は、一般的な全波整流回路と同等の整流波形を得ることができる整流回路の一種である。
A DC / DC converter according to
図１は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータの主回路構成を示す回路図であって、フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式の回路図を示している。図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータは、所謂、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、トランスの１次巻線が直列に接続されており、巻数比が大きい絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであっても、トランス１個あたりの１次巻線の巻数を抑えることができる。尚、以下の説明では、ＤＣ／ＤＣコンバータを、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと称する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main circuit configuration of a DC / DC converter according to
図１に於いて、直流電圧が印加される入力端子１、２は、インバータ回路３の出力電圧よりも高い電圧が印加される。入力端子１、２間に入力された直流電圧を交流電圧に変換するためのインバータ回路３は、スイッチング素子４、５、６、及び７により構成されている。これ等のスイッチング素子４〜７は、一般的には、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子により構成される。
In FIG. 1, a voltage higher than the output voltage of the
インバータ回路３の一方の出力端子に直列接続された共振インダクタ８は、インバータ回路３のスイッチング素子４〜７をゼロボルトスイッチング動作（ＺＶＳ動作）させて発生するスイッチング損失の低減を実現するために設けられている。第１のトランス９は、１次巻線１０と、２次巻線１１と、磁性体コア１２とにより構成されている。第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、磁性体コア１２により磁気的に結合されている。例えば、第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、後述するように磁性体コア１２の中央脚部の周囲に配置される。
The resonant inductor 8 connected in series to one output terminal of the
第２のトランス１３は、１次巻線１４と、２次巻線１５と、磁性体コア１３とにより構成されている。第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、磁性体コア１６により磁気的に結合されている。例えば、第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、後述するように磁性体コア１６の中央脚部の周囲に配置される。第１のトランス９の磁性体コア１２の少なくとも一部と、第２のトランス１３の磁性体コア１６の少なくとも一部は、後述するように第１のトランス９と第２のトランス１３に共通の磁路となる共通磁路部を構成している。
The
第１のトランス９の１次巻線１０と第２のトランス１３の１次巻線１４は、相互に直列に接続され、１次巻線直列回路を構成する。この１次巻線直列接続回路１７の一端は、前述の共振インダクタ８を介してインバータ回路３の一方の出力端子に接続され、他端はインバータ回路３の他方の出力端子に接続されている。
The primary winding 10 of the
第１の整流回路１７は、第１のトランス９の２次巻線１１の一端に接続された整流素子１８と、第１のトランス９の２次巻線１１の他端に接続された整流素子１９により構成され、第１のトランス９の２次巻線１１から出力される交流電圧を直流電圧に整流する。整流素子１８、１９は、この実施の形態１では、同期整流を実現するためのＭＯＳＦＥＴが用いられているが、ダイオード等のその他の整流素子であってもよい。
The
第２の整流回路２０は、第２のトランス１３の２次巻線１５の一端に接続された整流素子２１と、第２のトランス１３の２次巻線１５の他端に接続された整流素子２２により構成され、第２のトランス１３の２次巻線１５から出力される交流電圧を直流電圧に整流する。整流素子２１、２２は、この実施の形態１では、同期整流を実現するためのＭＯＳＦＥＴが用いられているが、ダイオード等のその他の整流素子であってもよい。
The
第１の平滑コイル２３と第１のコンデンサ２４とからなる第１の直流平滑回路は、第１のトランス９の２次巻線１１の中間端子に接続されており、第１の整流回路１７から出力された直流電圧のリップル波形を平滑化する。第２の平滑コイル２５と第２のコンデンサ２６とからなる第２の直流平滑回路は、第２のトランス１３の２次巻線１５の中間端子に接続されており、第２の整流回路２０から出力された直流電圧のリップル波形を平滑化する。
The first DC smoothing circuit including the
第１の平滑コイル２３と第１のコンデンサ２４との接続点２７と、第２の平滑コイル２５と第２のコンデンサ２６との接続点２８とは、共通接続されて出力端子２９となる。第１のコンデンサ２４と第２のコンデンサ２６との接続点３０は、グランド端子ＧＮＤに接続される。グランド端子ＧＮＤは、この実施の形態１では絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの後述する金属製筐体により構成されている。従って、この実施の形態１による絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、出力端子２９と金属製筐体との間に出力される。
A
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータに於いて、入力端子１、２間に印加された直流電圧は、インバータ回路３により交流電圧に変換される。このインバータ回路３から出力される交流電圧は、スイッチング素子４〜６のスイッチング動作により生成された矩形波交流電圧である。インバータ回路３から出力された矩形波交流電圧は共振インダクタ８を介して増幅され、その増幅された電圧の１／２が第１のトランス９の１次巻線１０と第２のトランス１３の１次巻線１４に夫々印加される。
In the DC / DC converter according to
第１のトランス９の１次巻線１０に印加された矩形波交流電圧は、第１のトランス９の巻数比に対応して降圧され、２次巻線１１から矩形波交流電圧として出力される。この２次巻線１１から出力された矩形波交流電圧は、第１の整流回路１７により全波整流され、第１の平滑コイル２３及び第１のコンデンサ２４により平滑化される。又、第２のトランス１３の１次巻線１４に印加された矩形波交流電圧は、第２のトランス１３の巻数比に対応して降圧され、２次巻線１５から矩形波交流電圧として出力される。この２次巻線１４から出力された矩形波交流電圧は、第２の整流回路２０により全波整流され、第２の平滑コイル２５及び第２のコンデンサ２６により平滑化される。
The rectangular wave AC voltage applied to the primary winding 10 of the
出力端子２９とグランド端子ＧＮＤとの間に出力される直流電圧は、第１の整流回路１７の平滑化された直流電圧と、第２の整流回路２０の平滑化された直流電圧との合計値である。
The DC voltage output between the
次に、以上のように構成された主回路を有するこの発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータの構造について説明する。図２は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータの断面図であり、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面を示している。図３は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図２のＡ１−Ａ１線に沿う断面で示す断面図である。図４は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図２のＡ２−Ａ２線に沿う断面で示す断面図である。図５は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図２のＡ３―Ａ３線に沿う断面で示す断面図である。
Next, the structure of the DC / DC converter according to
図２〜図５に於いて、第１のトランス９と第２のトランス１３は、共通の金属製筐体３０に並置されて固定されている。図２及び図４によく示されているように、第１のトランス９の磁性体コア１２は、外側脚部３１と、中央脚部３２と、内側脚部３３と、外側脚部３１と中央脚部３２と内側脚部３３とを橋絡する第１の橋絡部３４と第２の橋絡部３５とを備えている。同様に、第２のトランス１３の磁性体コア１６は、外側脚部３６と、中央脚部３７と、内側脚部３８と、外側脚部３６と中央脚部３７と内側脚部３８とを橋絡する第１の橋絡部３９と第２の橋絡部４０とを備えている。
2 to 5, the
第１のトランス９の磁性体コア１２に於ける内側脚部３３と、第２のトランス１３の磁性体コア１６に於ける内側脚部３８は、一体に形成されて第１のトランス９と第２のトランス１３に供用される共通磁路部を構成している。又、第１のトランス９の第１の橋絡部３４と第２のトランス１３の第１の橋絡部３９は一体に構成され、第１のトランス９の第２の橋絡部３５と第２のトランス１３の第２の橋絡部４０は一体に構成されている。
The
第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、磁性体コア１２の中央脚部３２に中央空間部が貫通されて装着されている。第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１との間には環状の第１の絶縁板４１が挿入されている。同様に、第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、磁性体コア１６の中央脚部３７に中央空間部が貫通されて装着されている。第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５との間には環状の第２の絶縁板４２が挿入されている。
The primary winding 10 and the secondary winding 11 of the
図２によく示されているように、第１のトランス９の内側脚部３３と第２のトランス１３の内側脚部３８により構成された共通磁路部の一方の側面には、各巻線１０、１１、１４、１５の軸心の伸びる方向に延びる凹溝状の第１の切欠き部４３が設けられている。この第１の切欠き部４３に於ける磁束密度が小さいため、第１の切欠き部４３を設けることによって共通磁路部の磁束の流れに大きく影響することはない。又、その共通磁路部の他方の側面には、各巻線１０、１１、１４、１５の軸心の伸びる方向に延びる凹溝状の第２の切欠き部４４が設けられている。この第２の切欠き部４４に於ける磁束密度が小さいため、第２の切欠き部４４を設けることによって共通磁路部の磁束の流れに大きく影響することはない。
As well shown in FIG. 2, each winding 10 is provided on one side surface of the common magnetic path formed by the
図３によく示されているように、金属製筐体３０に設けられた突起４５は、前述の第１の切欠き部４３の一部分に嵌合されている。又、金属製筐体３０に設けられた支柱４６は、各巻線１０、１１、１４、１５の軸心の伸びる方向に延び、前述の第２の切欠き部４４の全体に嵌合されている。突起４５と支柱４６は、夫々第１の切欠き部４３と第２の切欠き部４４に嵌合することにより、第１のトランス９と第２のトランス１３の金属製筐体３０に対する載置位置を確定させている。
As well shown in FIG. 3, the protrusion 45 provided on the
第１のトランス９と第２のトランス１３による磁束の流れは、図４に示される。即ち、図４に於いて、第１のトランス９により発生する磁束は、第１のトランスの磁性体コア１２の外側脚部３１を矢印の方向に流れる磁束Φ１１と内側脚部３３を→ン方向に流れる磁束Φ１２とに分流する。又、第２のトランス１３により発生する磁束は、第２のトランスの磁性体コア１６の外側脚部３６を矢印の方向に流れる磁束Φ２１と内側脚部３８を矢印の方向に流れる磁束Φ２２とに分流する。従って、各内側脚部３３、３８が一体に形成されてなる共通磁路部には、同一方向の磁束Φ１２、Φ２２が共通に流れることになる。
The flow of magnetic flux by the
図６は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータの上面図、図７は、この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータを、押えばねを取り外して示す上面図である。図５及び図６によく示されているように、支柱４６の端部には、押さえばね４７がネジ４８により固定されている。押さえばね４７は、ネジ４８により支柱４６に固定される固定部４９と、この固定部４９の一方の端部に一体に形成された第１の押さえ部５０と、固定部４９の他方の端部に一体に形成された第２の押さえ部５１とを備えている。
FIG. 6 is a top view of the DC / DC converter according to
図５に示すように、押さえばね４７の固定部４９は、第１のトランス９の磁性体コア１２と第２のトランス１３の磁性体コア１６に対して離間して配置されている。押さえばね４７の第１の押さえ部５０は、固定部４９から延びて第１のトランス９の磁性体コア１２に当接し、この磁性体コア１２を筐体３０に押圧している。押さえばね４７の第２の押さえ部５１は、固定部４９から延びて第２のトランス１３の磁性体コア１６に当接し、この磁性体コア１６を筐体３０に押圧している。尚、押さえばね４７を取り外すと、図７に示す状態となる。
As shown in FIG. 5, the fixing
尚、以上述べたこの発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、磁性体コアの巻装コア部の上部を押えバネで押さえる構造を示しているが、その他の非巻装コア部の上部を押えバネで押える構造を採用してもよい。又、この実施の形態１では、位置決め用の機能を持った突起と、位置決め兼固定用バネ部材を実装可能な支柱を設けた例を示しているが、位置決め用の機能を持った複数の突起のみを設けてもよい。
In addition, according to the DC / DC converter by
図８は、従来のＤＣ／ＤＣコンバータの上面図である。図８に示すように、２つのトランスの磁性体コア５２、５３をそれぞれ別々に設ける場合、２つの磁性体コア５２、５３間に磁性体コアの寸法公差や、金属製筐体の寸法公差を考慮したスペースが必要となる。又、２つの押さえバネ５４、５５を夫々金属製筐体に固定するための２つの支柱、及び夫々の磁性体コア５２、５３を金属製筐体に位置決めするための突起部５６を例えば４個、磁性体コア周辺の金属製筐体に設ける必要があるため、実装面積が増加することになる。
FIG. 8 is a top view of a conventional DC / DC converter. As shown in FIG. 8, when the
これに対してこの発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、少なくとも２つのトランスを使用する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに於いて、各トランスの磁性体コア間に設けるスペースがなくなり、全体として小型にすることができる。通常は、磁性体コアの寸法公差を考慮し、必要なスペースを設ける必要があるが、前述のように各トランスの磁性体コアを一体的に構成することにより、この問題を解決することができる。 On the other hand, according to the DC / DC converter according to the first embodiment of the present invention, in the insulated DC / DC converter using at least two transformers, there is no space provided between the magnetic cores of each transformer, The overall size can be reduced. Normally, it is necessary to provide a necessary space in consideration of the dimensional tolerance of the magnetic core, but this problem can be solved by integrally configuring the magnetic core of each transformer as described above. .
又、この実施の形態１では、支柱及び位置決め用の突起を、磁性体コアの共通磁路部に設けた第１及び第２の切欠き部に嵌合させるようにしているので、実装面積の低減が可能となる。更に、図１に示す回路構成では、磁性体コアの透磁率、寸法の公差によって２つのトランスのインダクタンスがばらつくことにより、回路の動作が不平衡となる場合があるが、この実施の形態１のように２つのトランスの磁性体コアを一体に構成することでインダクタンスのばらつきを低減できるため、不平衡動作を防ぐことができる。又、磁性体コア、押さえばね、ネジの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。 In the first embodiment, since the support pillar and the positioning projection are fitted to the first and second cutout portions provided in the common magnetic path portion of the magnetic core, the mounting area is reduced. Reduction is possible. Furthermore, in the circuit configuration shown in FIG. 1, the inductance of the two transformers varies due to the magnetic core permeability and dimensional tolerances, and the circuit operation may become unbalanced. As described above, since the magnetic cores of the two transformers are integrally configured, the variation in inductance can be reduced, so that an unbalanced operation can be prevented. Further, since the number of magnetic cores, holding springs, and screws can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved.
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。以下に述べるこの発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁型スイッチング電源の一般的な回路方式であるフルブリッジ・センタータップ式同期整流方式を例に挙げる。フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式は、一般的な全波整流回路と同等の整流波形を得ることができる整流回路の一種である。図９は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータの主回路構成を示す回路図であって、フルブリッジ・センタータップ式同期整流方式の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ２つを並列に接続した場合の回路図を示す。この方式は、高出力の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを実現する手段として一般的に用いられるものである。
Next, a DC / DC converter according to
図９に示すＤＣ／ＤＣコンバータは、所謂、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、トランスの１次巻線が直列に接続されており、巻数比が大きい絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであっても、トランス１個あたりの１次巻線の巻数を抑えることができる。 The DC / DC converter shown in FIG. 9 is a so-called insulation type DC / DC converter, in which the primary winding of the transformer is connected in series, and the insulation type DC / DC converter has a large turn ratio. The number of primary windings per transformer can be suppressed.
図９に於いて、直流電圧が印加される入力端子１、２は、第１のインバータ回路３１１及び第２のインバータ回路３１２の出力電圧よりも高い電圧が印加される。入力端子１、２間に入力された直流電圧を交流電圧に変換するための第１及び第２のインバータ回路３１１、３１２は、夫々スイッチング素子４１１、５１１、６１１、及び７１１、及びスイッチング素子４１２、５１２、６１２、及び７１２により構成されている。これ等のスイッチング素子４１１〜７１１、４１２〜７１２は、一般的には、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子により構成される。
In FIG. 9, a voltage higher than the output voltage of the
第１及び第２のインバータ回路３１１、３１２の夫々の一方の出力端子に直列接続された第１及び第２の共振インダクタ８１、８２は、夫々第１及び第２のインバータ回路３１１、３１２のスイッチング素子４１１〜７１１、４１２〜７１２をゼロボルトスイッチング動作（ＺＶＳ動作）させて発生するスイッチング損失の低減を実現するために設けられている。第１のトランス９は、１次巻線１０と、２次巻線１１と、磁性体コア１２とにより構成されている。第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、磁性体コア１２により磁気的に結合されている。例えば、第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、後述するように磁性体コア１２の中央脚部の周囲に配置される。
The first and second
第２のトランス１３は、１次巻線１４と、２次巻線１５と、磁性体コア１３とにより構成されている。第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、磁性体コア１６により磁気的に結合されている。例えば、第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、後述するように磁性体コア１６の中央脚部の周囲に配置される。第１のトランス９の磁性体コア１２の少なくとも一部と、第２のトランス１３の磁性体コア１６の少なくとも一部は、後述するように第１のトランス９と第２のトランス１３に共通の磁路となる共通磁路部を構成している。
The
第１のトランス９の１次巻線１０の一端は、第１の共振インダクタ８１を介して第１のインバータ回路３１１の一方の出力端子に接続され、他端は第１のインバータ回路３１１の他方の出力端子に接続されている。第２のトランス１３の１次巻線１３の一端は、第２の共振インダクタ８２を介して第２のインバータ回路３１２の一方の出力端子に接続され、他端は第１のインバータ回路３１２の他方の出力端子に接続されている。
One end of the primary winding 10 of the
第１の整流回路１７は、第１のトランス９の２次巻線１１の一端に接続された整流素子１８と、第１のトランス９の２次巻線１１の他端に接続された整流素子１９により構成され、第１のトランス９の２次巻線１１から出力される交流電圧を直流電圧に整流する。整流素子１８、１９は、この実施の形態１では、同期整流を実現するためのＭＯＳＦＥＴが用いられているが、ダイオード等のその他の整流素子であってもよい。
The
第２の整流回路２０は、第２のトランス１３の２次巻線１５の一端に接続された整流素子２１と、第２のトランス１３の２次巻線１５の他端に接続された整流素子２２により構成され、第２のトランス１３の２次巻線１５から出力される交流電圧を直流電圧に整流する。整流素子２１、２２は、この実施の形態１では、同期整流を実現するためのＭＯＳＦＥＴが用いられているが、ダイオード等のその他の整流素子であってもよい。
The
第１の平滑コイル２３と第１のコンデンサ２４とからなる第１の直流平滑回路は、第１のトランス９の２次巻線１１の中間端子に接続されており、第１の整流回路１７から出力された直流電圧のリップル波形を平滑化する。第２の平滑コイル２５と第２のコンデンサ２６とからなる第２の直流平滑回路は、第２のトランス１３の２次巻線１５の中間端子に接続されており、第２の整流回路２０から出力された直流電圧のリップル波形を平滑化する。
The first DC smoothing circuit including the
第１の平滑コイル２３と第１のコンデンサ２４の一端との接続点と、第２の平滑コイル２５と第２のコンデンサ２６の一端との接続点とは、共通接続されて出力端子２９となる。第１のコンデンサ２４の他端と第２のコンデンサ２６の他端との接続点は、共通接続されてグランド端子ＧＮＤに接続される。グランド端子ＧＮＤは、この実施の形態２では絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの後述する金属製筐体により構成されている。従って、この実施の形態２による絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、出力端子２９と金属製筐体との間に出力される。
The connection point between the
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータに於いて、入力端子１、２間に印加された直流電圧は、第１及び第２のインバータ回路３１１、３１２により交流電圧に変換される。第１のインバータ回路３１１から出力される交流電圧は、スイッチング素子４１１〜７１１のスイッチング動作により生成された矩形波交流電圧である。第１のインバータ回路３１１から出力された矩形波交流電圧は第１の共振インダクタ８１を介して増幅され、その増幅された電圧が第１のトランス９の１次巻線１０に印加される。
In the DC / DC converter according to
第２のインバータ回路３１２から出力される交流電圧は、スイッチング素子４１２〜７１１のスイッチング動作により生成された矩形波交流電圧である。第２のインバータ回路３１２から出力された矩形波交流電圧は第２の共振インダクタ８２を介して増幅され、その増幅された電圧の１／２が第２のトランス１３の１次巻線１４と第２のトランス１３の１次巻線１４に夫々印加される。
The AC voltage output from the
第１のトランス９の１次巻線１０に印加された矩形波交流電圧は、第１のトランス９の巻数比に対応して降圧され、２次巻線１１から矩形波交流電圧として出力される。この２次巻線１１から出力された矩形波交流電圧は、第１の整流回路１７により全波整流され、第１の平滑コイル２３及び第１のコンデンサ２４により平滑化される。又、第２のトランス１３の１次巻線１４に印加された矩形波交流電圧は、第２のトランス１３の巻数比に対応して降圧され、２次巻線１５から矩形波交流電圧として出力される。この２次巻線１４から出力された矩形波交流電圧は、第２の整流回路２０により全波整流され、第２の平滑コイル２５及び第２のコンデンサ２６により平滑化される。
The rectangular wave AC voltage applied to the primary winding 10 of the
出力端子２９とグランド端子ＧＮＤとの間に出力される直流電圧は、第１の整流回路１７の平滑化された直流電圧と、第２の整流回路２０の平滑化された直流電圧との合計値である。
The DC voltage output between the
次に、以上のように構成された主回路を有するこの発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータの構造について説明する。図１０は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面で示す断面図である。図１１は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図１０のＣ１−Ｃ１線に沿う断面で示す断面図である。図１２は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータを、図１０のＣ２−Ｃ２線に沿う断面で示す断面図である。
Next, the structure of the DC / DC converter according to
図１０〜図１２に於いて、第１のトランス９と第２のトランス１３は、共通の金属製筐体３０に並置されて固定されている。図１０〜図１２に示されているように、第１のトランス９の磁性体コア１２は、外側脚部３１１と、内側脚部３３１と、外側脚部３１１と内側脚部３３１とを橋絡する第１の橋絡部３４１と第２の橋絡部３５１とを備えている。同様に、第２のトランス１３の磁性体コア１６は、外側脚部３６１と、内側脚部３８１と、外側脚部３６１内側脚部３８１とを橋絡する第１の橋絡部３９１と第２の橋絡部４０１とを備えている。
10 to 12, the
第１のトランス９の磁性体コア１２に於ける内側脚部３３１と、第２のトランス１３の磁性体コア１６に於ける内側脚部３８１は、一体に形成されて第１のトランス９と第２のトランス１３に供用される共通磁路部を構成している。又、第１のトランス９の第１の橋絡部３４１と第２のトランス１３の第１の橋絡部３９１は一体に構成され、第１のトランス９の第２の橋絡部３５１と第２のトランス１３の第２の橋絡部４０１は一体に構成されている。
The
第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１は、磁性体コア１２の外側脚部３１１部に中央空間部が貫通されて装着されている。第１のトランス９の１次巻線１０と２次巻線１１との間には環状の第１の絶縁板４１が挿入されている。同様に、第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５は、磁性体コア１６の外側脚部３６１に中央空間部が貫通されて装着されている。第２のトランス１３の１次巻線１４と２次巻線１５との間には環状の第２の絶縁板４２が挿入されている。
The primary winding 10 and the secondary winding 11 of the
図１０及び図１１によく示されているように、第１のトランス９の内側脚部３３１と第２のトランス１３の内側脚部３８１により構成された共通磁路部の中央部には、各巻線１０、１１、１４、１５の軸心の伸びる方向に延びる貫通孔４００が設けられている。
As well shown in FIGS. 10 and 11, the central portion of the common magnetic path portion constituted by the
金属製筐体３０に設けられた支柱４６は、各巻線１０、１１、１４、１５の軸心の伸びる方向に延び、前述の貫通孔４００を貫通している。支柱４６は、貫通孔４００を貫通することにより、第１のトランス９と第２のトランス１３の筐体３０に対する載置位置を確定させている。
The
第１のトランス９と第２のトランス１３による磁束の流れは、図１２に示される。即ち、図１２に於いて、第１のトランス９により発生する磁束Φ１３は、第１のトランスの磁性体コア１２の外側脚部３１１と内側脚部３３１を矢印の方向に流れる。又、第２のトランス１３により発生する磁束Φ２３は、第２のトランスの磁性体コア１６の外側脚部３６１と内側脚部３８１を矢印の方向に流れる。従って、各内側脚部３３１、３８１が一体に形成されてなる共通磁路部には、同一方向の磁束Φ１３、Φ２３が共通に流れることになる。
The flow of magnetic flux by the
図１３は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータの上面図、図１４は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータを、押えばねを取り外して示す上面図である。図１１及び図１３によく示されているように、支柱４６の端部には、押さえばね４７１がネジ４８により固定されている。押さえばね４７１は、ネジ４８により支柱４６に固定される固定部４９１と、この固定部４９の一方の端部に一体に形成された第１の押さえ部５０１と、固定部４９の他方の端部に一体に形成された第２の押さえ部５１１とを備えている。
FIG. 13 is a top view of a DC / DC converter according to
図１１に示すように、押さえばね４７１の固定部４９１は、第１のトランス９の磁性体コア１２と第２のトランス１３の磁性体コア１６に対して離間して配置されている。押さえばね４７１の第１の押さえ部５０１は、固定部４９から延びて第１のトランス９の磁性体コア１２に当接し、この磁性体コア１２を筐体３０に押圧している。押さえばね４７１の第２の押さえ部５１１は、固定部４９から延びて第２のトランス１３の磁性体コア１６に当接し、この磁性体コア１６を筐体３０に押圧している。尚、押さえばね４７を取り外すと、図１４に示す状態となる。
As shown in FIG. 11, the fixing
尚、以上述べたこの発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、磁性体コアの巻装コア部の上部を押えバネで押さえる構造を示しているが、その他の非巻装コア部の上部を押えバネで押える構造を採用してもよい。又、この実施の形態２では、位置決め用の機能を持った突起と、位置決め兼固定用バネ部材を実装可能な支柱を設けた例を示しているが、位置決め用の機能を持った複数の突起のみを設けてもよい。 The DC / DC converter according to the second embodiment of the present invention described above shows a structure in which the upper portion of the winding core portion of the magnetic core is pressed by a presser spring. A structure may be adopted in which the upper part of the garment is pressed with a presser spring. Further, in the second embodiment, an example in which a protrusion having a positioning function and a column on which a positioning / fixing spring member can be mounted is shown, but a plurality of protrusions having a positioning function are provided. You may provide only.
この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣコンバータによれば、少なくとも２つのトランスを使用する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに於いて、各トランスの磁性体コア間に設けるスペースがなくなり、全体として小型にすることができる。通常は、磁性体コアの寸法公差を考慮し、必要なスペースを設ける必要があるが、前述のように各トランスの磁性体コアを一体的に構成することにより、この問題を解決することができる。 According to the DC / DC converter according to the second embodiment of the present invention, in an insulated DC / DC converter using at least two transformers, there is no space provided between the magnetic cores of each transformer, and the overall size is reduced. can do. Normally, it is necessary to provide a necessary space in consideration of the dimensional tolerance of the magnetic core, but this problem can be solved by integrally configuring the magnetic core of each transformer as described above. .
又、この実施の形態２では、支柱を貫通穴に貫通させるようにしているので、実装面積の低減が可能となる。更に、図９に示す回路構成では、磁性体コアの透磁率、寸法の公差によって２つのトランスのインダクタンスがばらつくことにより、回路の動作が不平衡となる場合があるが、この実施の形態２のように２つのトランスの磁性体コアを一体に構成することでインダクタンスのばらつきを低減できるため、不平衡動作を防ぐことができる。又、磁性体コア、押さえばね、ネジの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。 In the second embodiment, since the support pillars are passed through the through holes, the mounting area can be reduced. Furthermore, in the circuit configuration shown in FIG. 9, the inductance of the two transformers varies due to the magnetic core permeability and dimensional tolerances, and the circuit operation may become unbalanced. As described above, since the magnetic cores of the two transformers are integrally configured, the variation in inductance can be reduced, so that an unbalanced operation can be prevented. Further, since the number of magnetic cores, holding springs, and screws can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved.
本願発明によるＤＣ／ＤＣコンバータは、以下の特徴を備える。
（１）直流電圧が入力され、前記直流電圧を交流電気量に変換して出力するインバータ回路と、１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第１のトランスと、前記第１のトランスの前記１次巻線に直列接続された１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第２のトランスと、前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路とを備え、前記直列接続された前記第１のトランスの１次巻線と前記第２のトランスの１次巻線は、１次巻線直列回路を構成し、前記インバータ回路の出力は、前記１次巻線直列回路に供給され、前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を備えていることを特徴とする。
従って、前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を備えているので、２つのトランス間に設けるスペースの低減が可能となる。又、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現することができる。更に、２つのトランスのコア構成体を一体に構成することができるので、インダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。
The DC / DC converter according to the present invention has the following features.
(1) An inverter circuit that receives a DC voltage, converts the DC voltage into an AC electric quantity, and outputs it; a primary winding; and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path A primary winding connected in series to the primary winding of the first transformer, and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path A first transformer that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer, and a secondary winding of the second transformer. A second rectifier circuit that rectifies and outputs the output AC voltage, and the primary winding of the first transformer and the primary winding of the second transformer connected in series are primary A winding series circuit is configured, and an output of the inverter circuit is supplied to the primary winding series circuit, and the first rectification circuit is provided. And a DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the second rectifier circuit, the magnetic path of the first transformer and the second transformer The magnetic path is characterized in that a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer is provided at least in part.
Therefore, the magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer are provided with a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer at least partially, so that two The space provided between the transformers can be reduced. Further, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Furthermore, since the core structure of the two transformers can be integrally formed, the variation in inductance can be reduced, and thus the circuit unbalanced operation can be prevented.
（２）直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第１のインバータ回路と、前記直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２のインバータ回路と、前記第１のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第１のトランスと、前記第２のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第２のトランスと、前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路とを備え、前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を備えていることを特徴とする。
従って、２つのトランスコア間に設けるスペースの低減が可能となる。また、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。また、トランスの磁性体コアを一体に構成することでインダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。
(2) A first inverter circuit that receives a DC voltage, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage; and receives the DC voltage and converts the input DC voltage into an AC voltage. A first inverter having a second winding coupled to the primary winding via a magnetic path, a primary winding to which the output of the first inverter circuit is input, A second winding having a primary winding to which an output of the second inverter circuit is input, a secondary winding coupled to the primary winding through a magnetic path, and the first transformer A first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer, and a first rectifier circuit that rectifies and outputs the AC voltage output from the secondary winding of the second transformer. Two rectifier circuits, the output of the first rectifier circuit and the second rectifier circuit The DC / DC converter is configured to output a desired DC voltage based on the output of the first transformer, wherein the magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer are at least partially in the first path. A common magnetic path section shared by the first transformer and the second transformer is provided.
Accordingly, the space provided between the two transformer cores can be reduced. Moreover, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Moreover, since the variation in inductance can be reduced by integrally configuring the magnetic core of the transformer, unbalanced operation of the circuit can be prevented.
（３）前記（１）又は（２）に於いて、前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されていることを特徴とする。
従って、２つのトランスコア間に設けるスペースの低減が可能となる。また、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。また、トランスの磁性体コアを一体に構成することでインダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。
(3) In the above (1) or (2), the primary winding and the secondary winding of the first transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axial lines extend, and the second transformer The primary winding and the secondary winding are disposed so as to overlap in the direction in which their axes extend, and the first transformer and the second transformer are juxtaposed so that their axes are parallel to each other, and the common The magnetic path part is arranged between the juxtaposed first transformer and the second transformer.
Accordingly, the space provided between the two transformer cores can be reduced. Moreover, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Moreover, since the variation in inductance can be reduced by integrally configuring the magnetic core of the transformer, unbalanced operation of the circuit can be prevented.
（４）前記（１）乃至（３）に於いて、前記第１のトランスは、前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線とが巻装された第１のコア部と、前記第１のコア部に磁気的に接続されて閉磁路を構成する第２のコア部とを有する第１のコア構成体を備え、前記第２のトランスは、前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線とが巻装された第１のコア部と、前記第１のコア部に磁気的に接続されて閉磁路を構成する第２のコア部とを有する第２のコア構成体を備え、前記第１のコア構成体に於ける前記第２のコア部の少なくとも一部と、前記第２のコア構成体に於ける前記第２のコア部の少なくとも一部は、磁気的に一体に形成されて前記共通磁路部を構成することを特徴とする。
従って、２つのトランスコア間に設けるスペースの低減が可能となる。又、磁性体コアの数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。又、トランスの磁性体コアを一体に構成することでインダクタンスのばらつきを低減できるため、回路の不平衡動作を防ぐことができる。
(4) In the above (1) to (3), the first transformer includes a first core portion around which a primary winding and a secondary winding of the first transformer are wound, A first core structure having a second core portion magnetically connected to the first core portion to form a closed magnetic circuit, wherein the second transformer is a primary of the second transformer A second core having a first core portion in which a winding and a secondary winding are wound, and a second core portion that is magnetically connected to the first core portion to form a closed magnetic circuit At least a part of the second core part in the first core structure and at least a part of the second core part in the second core structure are magnetic The common magnetic path is formed integrally with each other.
Accordingly, the space provided between the two transformer cores can be reduced. Moreover, since the number of magnetic cores can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved. Further, since the variation in inductance can be reduced by integrally configuring the magnetic core of the transformer, unbalanced operation of the circuit can be prevented.
（５）前記（４）に於いて、前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体を固定する筐体を備え、前記共通磁路部は、第１の嵌合部を備え、前記筐体は、第２の嵌合部を備え、前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体は、前記第１の嵌合部と前記第２の嵌合部とが嵌合されることにより前記筐体に対する位置決めが行なわれることを特徴とする。
従って、実装面積の低減が可能となる。
(5) In the above (4), a housing for fixing the first core structure and the second core structure is provided, and the common magnetic path portion includes a first fitting portion, The housing includes a second fitting portion, and the first core constituting body and the second core constituting body are fitted with the first fitting portion and the second fitting portion. Thus, positioning with respect to the casing is performed.
Therefore, the mounting area can be reduced.
（６）前記（５）に於いて、前記筐体は、支柱を備え、前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体は、前記支柱に固定されたバネ部材により押圧されることにより前記筐体に固定されることを特徴とする。
従って、実装面積の低減が可能となる。
(6) In the above (5), the casing includes a support, and the first core structure and the second core structure are pressed by a spring member fixed to the support. It is fixed to the case by the above.
Therefore, the mounting area can be reduced.
（７）前記（６）に於いて、前記共通磁路部は、貫通穴を有し、前記支柱は、前記貫通穴を貫通していることを特徴とする。
従って、実装面積の低減が可能となる。
(7) In the above (6), the common magnetic path section has a through hole, and the support column passes through the through hole.
Therefore, the mounting area can be reduced.
（８）前記（６）又は（７）に於いて、前記バネ部材は、前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体を同時に押圧する一つのバネにより構成されていることを特徴とする。
従って、バネ部材、ねじ部材の数を削減できるため、部品点数の低減、組立性の向上を実現できる。
(8) In the above (6) or (7), the spring member is constituted by a single spring that presses the first core constituent body and the second core constituent body simultaneously. And
Therefore, since the number of spring members and screw members can be reduced, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved.
（９）前記（６）乃至（８）のうちの何れかに於いて、前記バネ部材は、前記支柱の頂部に着脱自在に固定されていることを特徴とする。
従って、組立て、分解が容易になる。
(9) In any one of (6) to (8), the spring member is detachably fixed to the top of the support column.
Therefore, assembly and disassembly are facilitated.
（１０）前記（５）乃至（７）のうちの何れかに於いて、前記第１の嵌合部は、前記共通磁路部に形成された凹部により構成され、前記第２の嵌合部は、前記凹部に嵌合し得る凸部により構成されていることを特徴とする。
従って、実装面積の低減が可能となり、且つ組立て、分解が容易になる。
(10) In any one of (5) to (7), the first fitting portion is configured by a recess formed in the common magnetic path portion, and the second fitting portion. Is constituted by a convex part that can be fitted into the concave part.
Therefore, the mounting area can be reduced, and assembly and disassembly are facilitated.
１、２ 入力端子、３ インバータ回路、４、５、６、７、４１１、５１１、６１１、７１１、４１２、５１２、６１２、７１２ スイッチング素子、８ 共振インダクタ、９ 第１のトランス、１０ 第１のトランスの１次巻線、１１ 第１のトランスの２次巻線、１２ 第１のトランスの磁性体コア、１３ 第２のトランス、１４ 第２のトランスの１次巻線、１５ 第２のトランスの２次巻線、１６ 第２のトランスの磁性体コア、１７ 第１の整流回路、１８、１９ 第１の整流回路の整流素子、２０ 第２の整流回路、２１、２２ 第２の整流回路の整流素子、２３ 第１の平滑コイル、２４ 第１のコンデンサ、２５ 第２の平滑コイル、２６ 第２のコンデンサ、２９ 出力端子、ＧＮＤ グランド端子、３０ 金属製筐体、３１、３６、３１１、３６１ 外側脚部、３２、３７ 中央脚部、３３、３８、３３１、３８１ 内側脚部、３４、３９、３４１、３９１ 第１の橋絡部、３５、４０、３５１、４０１ 第２の橋絡部、４１ 第１の絶縁板、４２ 第２の絶縁板、４３ 第１の切欠き部、４４ 第２の切欠き部、４５ 突起、４６ 支柱、４７、４７１ 押さえばね、４８ ネジ、４９、４９１ 押さえばねの固定部、５０１ 押さえばねの第１の押さえ部、５１１ 押さえばねの第２の押さえ部、３１１ 第１のインバータ回路、３１２ 第２のインバータ回路、８１ 第１の共振インダクタ、８２ 第２の共振インダクタ、Φ１１、Φ１２、Φ１３、Φ２１、Φ２２、Φ２３ 磁束、４００ 貫通孔。
1, 2, input terminal, 3 inverter circuit, 4, 5, 6, 7, 411, 511, 611, 711, 412, 512, 612, 712 switching element, 8 resonant inductor, 9 first transformer, 10 1st transformer Primary winding of the transformer, 11 Secondary winding of the first transformer, 12 Magnetic core of the first transformer, 13 Second transformer, 14 Primary winding of the second transformer, 15 Second transformer Secondary winding, 16 magnetic core of second transformer, 17 first rectifier circuit, 18, 19 rectifier element of first rectifier circuit, 20 second rectifier circuit, 21, 22 second rectifier circuit Rectifier element, 23 first smoothing coil, 24 first capacitor, 25 second smoothing coil, 26 second capacitor, 29 output terminal, GND ground terminal, 30 metal housing, 31, 36, 311 361 outside Part, 32, 37 central leg part, 33, 38, 331, 381 inner leg part, 34, 39, 341, 391 first bridging part, 35, 40, 351, 401 second bridging part, 41st 1 insulation plate, 42 2nd insulation plate, 43 1st notch, 44 2nd notch, 45 protrusion, 46 strut, 47, 471 holding spring, 48 screw, 49, 491 Fixing holding spring 501, first holding part of the holding spring, 511 second holding part of the holding spring, 311 first inverter circuit, 312 second inverter circuit, 81 first resonance inductor, 82 second resonance inductor, Φ11, Φ12, Φ13, Φ21, Φ22, Φ23 magnetic flux, 400 through hole.
Claims (9)
１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第１のトランスと、
前記第１のトランスの前記１次巻線に直列接続された１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線と、を有する第２のトランスと、
前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、
前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路と、
を備え、
前記直列接続された前記第１のトランスの１次巻線と前記第２のトランスの１次巻線は、１次巻線直列回路を構成し、
前記インバータ回路の出力は、前記１次巻線直列回路に供給され、
前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、
前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、
前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されている、
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 An inverter circuit that receives a DC voltage, converts the DC voltage into an AC electrical quantity, and outputs the AC circuit;
A first transformer having a primary winding and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A second transformer having a primary winding connected in series to the primary winding of the first transformer, and a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer;
A second rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the second transformer;
With
The primary winding of the first transformer and the primary winding of the second transformer connected in series constitute a primary winding series circuit,
The output of the inverter circuit is supplied to the primary winding series circuit,
The magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer have at least a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit,
The primary winding and the secondary winding of the first transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axes extend.
The primary winding and the secondary winding of the second transformer are arranged so as to overlap each other in the direction in which their axis extends.
The first transformer and the second transformer are juxtaposed so that their axes are parallel,
The common magnetic path portion is disposed between the juxtaposed first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter characterized by the above.
前記直流電圧が入力され、前記入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第１のトランスと、
前記第２のインバータ回路の出力が入力される１次巻線と、この１次巻線に磁路を介して結合された２次巻線を有する第２のトランスと、
前記第１のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第１の整流回路と、
前記第２のトランスの２次巻線から出力された交流電圧を整流して出力する第２の整流回路と、
を備え、
前記第１のトランスの磁路と前記第２のトランスの磁路は、少なくとも一部分に前記第１のトランスと第２のトランスに共用される共通磁路部を有し、
前記第１の整流回路の出力と前記第２の整流回路の出力に基づいて、所望の直流電圧を出力するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記第１のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線は、それらの軸線の延びる方向に重ねて配置され、
前記第１のトランスと前記第２のトランスは、それらの軸線が平行となるように並置され、
前記共通磁路部は、前記並置された前記第１のトランスと前記第２のトランスとの間に配置されている、
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 A first inverter circuit that receives a DC voltage, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage;
A second inverter circuit that receives the DC voltage, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage;
A primary winding to which the output of the first inverter circuit is input, and a first transformer having a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A primary winding to which an output of the second inverter circuit is input, and a second transformer having a secondary winding coupled to the primary winding via a magnetic path;
A first rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the first transformer;
A second rectifier circuit that rectifies and outputs an AC voltage output from the secondary winding of the second transformer;
With
The magnetic path of the first transformer and the magnetic path of the second transformer have at least a common magnetic path portion shared by the first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter configured to output a desired DC voltage based on the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit,
The primary winding and the secondary winding of the first transformer are arranged so as to overlap in the direction in which their axes extend.
The primary winding and the secondary winding of the second transformer are arranged so as to overlap each other in the direction in which their axis extends.
The first transformer and the second transformer are juxtaposed so that their axes are parallel,
The common magnetic path portion is disposed between the juxtaposed first transformer and the second transformer,
A DC / DC converter characterized by the above.
を有する第１のコア構成体を備え、
前記第２のトランスは、前記第２のトランスの１次巻線と２次巻線とが巻装された第１のコア部と、前記第１のコア部に磁気的に接続されて閉磁路を構成する第２のコア部と、
を有する第２のコア構成体を備え、
前記第１のコア構成体に於ける前記第２のコア部の少なくとも一部と、前記第２のコア構成体に於ける前記第２のコア部の少なくとも一部は、磁気的に一体に形成されて前記共通磁路部を構成する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The first transformer includes a first core portion in which a primary winding and a secondary winding of the first transformer are wound, and a magnetically connected to the first core portion to form a closed magnetic circuit A second core part comprising:
Comprising a first core structure having
The second transformer includes a first core portion in which a primary winding and a secondary winding of the second transformer are wound, and a magnetically connected to the first core portion to form a closed magnetic circuit A second core part comprising:
A second core structure having
At least a part of the second core part in the first core structure and at least a part of the second core part in the second core structure are integrally formed magnetically. And constituting the common magnetic path part,
The DC / DC converter according to claim 1 or 2 , characterized in that.
前記共通磁路部は、第１の嵌合部を備え、
前記筐体は、第２の嵌合部を備え、
前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体は、前記第１の嵌合部と前記第２の嵌合部とが嵌合されることにより前記筐体に対する位置決めが行なわれる、
ことを特徴とする請求項３に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 A housing for fixing the first core structure and the second core structure;
The common magnetic path portion includes a first fitting portion,
The housing includes a second fitting portion,
The first core structure and the second core structure are positioned with respect to the housing by fitting the first fitting part and the second fitting part.
The DC / DC converter according to claim 3 .
前記第１のコア構成体と前記第２のコア構成体は、前記支柱に固定されたバネ部材により押圧されることにより前記筐体に固定される、
ことを特徴とする請求項４に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The housing includes a support column,
The first core structure and the second core structure are fixed to the casing by being pressed by a spring member fixed to the support column.
The DC / DC converter according to claim 4 .
前記支柱は、前記貫通穴を貫通している、
ことを特徴とする請求項５に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The common magnetic path portion has a through hole,
The support column passes through the through hole.
The DC / DC converter according to claim 5 .
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The spring member is constituted by a single spring that presses the first core structure and the second core structure simultaneously.
The DC / DC converter according to claim 5 or 6 , wherein
ことを特徴とする請求項５から７のうちの何れか一項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The spring member is detachably fixed to the top of the column.
The DC / DC converter according to any one of claims 5 to 7 , wherein the DC / DC converter is characterized in that
前記第２の嵌合部は、前記凹部に嵌合し得る凸部により構成されている、
ことを特徴とする請求項４から６のうちの何れか一項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 The first fitting portion is constituted by a recess formed in the common magnetic path portion,
The second fitting part is constituted by a convex part that can be fitted into the concave part,
The DC / DC converter according to any one of claims 4 to 6 , wherein
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