JP6945429B2 - 絶縁型スイッチング電源 - Google Patents
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Description
(a)一次コイルと二次コイルを具備する第1のトランスと、
(b)前記第1のトランスの一次コイルと直列接続されかつ制御信号によりオンオフ制御されるスイッチング素子と、
(c)一次コイルと二次コイルを具備する第2のトランスであって、前記第1のトランスの二次コイルと該第2のトランスの一次コイルが第1の接続点及び第2の接続点により並列接続され、該第2の接続点が該第2のトランスの二次コイルの一端であると共に第1の出力端でもある、前記第2のトランスと、
(d)第2の出力端から前記並列接続における第1の接続点へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第1の整流要素と、
(e)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの他端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第2の整流要素と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明の絶縁型スイッチング電源の第2の態様は、以下の通りである。
(a)一次コイルと二次コイルを具備する第1のトランスと、
(b)前記第1のトランスの一次コイルと直列接続されかつ制御信号によりオンオフ制御されるスイッチング素子と、
(c)一次コイルと二次コイルを具備する第2のトランスであって、前記第1のトランスの二次コイルと該第2のトランスの一次コイルが第1の接続点及び第2の接続点により並列接続され、該第2の接続点が第1の出力端である、前記第2のトランスと、
(d)前記第2のトランスの二次コイルの一端と前記第1の出力端の間に接続されたインダクタと、
(e)第2の出力端から前記並列接続における第1の接続点へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第1の整流要素と、
(f)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの他端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第2の整流要素と、
(g)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの一端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第3の整流要素と、を有することを特徴とする。
(1−1)第1の実施形態の回路構成
図1は、本発明の絶縁型スイッチング電源の第1の実施形態の回路構成例を概略的に示した図である。
図2及び図3を参照して図1に示した回路の動作を説明する。図2(a)及び(b)は、それぞれオン期間及びオフ期間における電流の流れを概略的に示している(矢印は電流の向きを示す)。図3(a)及び(b)は、それぞれオン期間及びオフ期間におけるトランスT1の二次側の各構成要素の電位関係の一例を模式的に示す図である。
[オン期間:一次側]
トランスT1の一次側では、オン期間に制御信号Vgがオンになると、FETQがオンとなり電流路が導通する。図2(a)に示すように、トランスT1の一次コイル1Npには、入力電圧による入力電流i1が以下の経路で流れる。
・入力電流i1:入力端1→トランスT1の一次コイル1Np→FETQ→入力端2
図2(a)に示すように、トランスT1の一次コイル1Npに入力電流i1が流れることにより、二次コイル1Nsに起電力が生じ、短絡電流である電流i2が以下の経路で流れる。ダイオードD1は、逆バイアスとなるため遮断されている。
・電流i2:トランスT1の二次コイル1Ns→トランスT2の一次コイル2Np
・電流i3:負極出力端n→ダイオードD2→トランスT2の二次コイル2Ns→正極出力端p
[オフ期間:一次側]
図2(b)に示すように、トランスT1の一次側では、制御信号Vgがオフになると、FETQもオフとなる。これにより、トランスT1の一次コイル1Npの電流路は遮断され、電流が零となる。その結果、トランスT1の一次コイル1Np及び二次コイル1Nsにそれぞれ逆起電力が生じる。
図3(b)の電位関係図に示すように、オフ期間になると、トランスT1の二次コイル1Ns、トランスT2の一次コイル2Np及び二次コイル2Nsの各々の両端の電位関係が反転する。ダイオードD2は、逆バイアスとなり遮断される。一方、ダイオードD1が順バイアスとなり導通し、図2(b)に示すように電流i4及び電流i5が以下の経路で流れる。
・電流i4:負極出力端n→ダイオードD1→トランスT2の一次コイル2Np→正極出力端p
・電流i5:負極出力端n→ダイオードD1→トランスT1の二次コイル1Ns→正極出力端p
(2−1)第2の実施形態の回路構成
本発明の絶縁型スイッチング電源の第2の実施形態は、第1の実施形態の変形形態である。図4は、第2の実施形態の回路構成例を概略的に示した図である。図5(a)及び(b)は、それぞれオン期間及びオフ期間の電流の流れを概略的に示している。
図5及び図6を参照して、第2の実施形態の動作について、主に第1の実施形態とは異なる点を説明する。図5(a)及び(b)は、それぞれオン期間及びオフ期間における電流の流れを概略的に示している(矢印は電流の向きを示す)。図6(a)及び(b)は、それぞれオン期間及びオフ期間におけるトランスT1の二次側の各構成要素の電位関係の一例を模式的に示す図である。
[オン期間:一次側]
トランスT1の一次側では、オン期間に制御信号Vgがオンになると、FETQがオンとなり電流路が導通する。トランスT1の一次コイル1Npには、図5(a)に示すように入力電圧による入力電流i1が以下の経路で流れる。
・入力電流i1:入力端1→トランスT1の一次コイル1Np→FETQ→入力端2
図5(a)に示すように、トランスT1の一次コイル1Npに入力電流i1が流れることにより、二次コイル1Nsに起電力が生じ、短絡電流である電流i2が以下の経路で流れる。ダイオードD1は、逆バイアスであるため遮断されている。
・電流i2:トランスT1の二次コイル1Ns→トランスT2の一次コイル2Np
・電流i3:負極出力端n→ダイオードD2→トランスT2の二次コイル2Ns→インダクタL→正極出力端p
[オフ期間:一次側]
トランスT1の一次側では、制御信号Vgがオフになると、FETQもオフとなりスイッチが開く。トランスT1の一次コイル1Npの電流路は遮断され、電流が零となる。これによりトランスT1の一次コイル1Np及び二次コイル1Nsにそれぞれ逆起電力が生じる。
図6(b)に示すように、オフ期間になると、トランスT1の二次コイル1Ns、トランスT2の一次コイル2Np及び二次コイル2Ns、並びにインダクタLの各々の両端の電位関係が反転する。第1の実施形態と同様に、ダイオードD2が逆バイアスとなり遮断される一方、ダイオードD1が順バイアスとなり導通し、図5(b)に示すように電流i4及び電流i5が以下の経路で流れる。
・電流i4:負極出力端n→ダイオードD1→トランスT2の一次コイル2Np→正極出力端p
・電流i5:負極出力端n→ダイオードD1→トランスT1の二次コイル1Ns→正極出力端p
・電流i6:負極出力端n→ダイオードD3→インダクタL→正極出力端p
2 入力端
p 第1の出力端(正極出力端)
n 第2の出力端(負極出力端)
T1、T2 トランス
1Np、2Np 一次コイル
1Ns 2Ns 二次コイル
Q スイッチング素子(FET)
D1、D2、D3 整流要素(ダイオード)
C コンデンサ
L インダクタ
Claims (2)
- (a)一次コイルと二次コイルを具備する第1のトランスと、
(b)前記第1のトランスの一次コイルと直列接続されかつ制御信号によりオンオフ制御されるスイッチング素子と、
(c)一次コイルと二次コイルを具備する第2のトランスであって、前記第1のトランスの二次コイルと該第2のトランスの一次コイルが第1の接続点及び第2の接続点により並列接続され、該第2の接続点が該第2のトランスの二次コイルの一端であると共に第1の出力端でもある、前記第2のトランスと、
(d)第2の出力端から前記並列接続における第1の接続点へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第1の整流要素と、
(e)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの他端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第2の整流要素と、を有することを特徴とする
絶縁型スイッチング電源。 - (a)一次コイルと二次コイルを具備する第1のトランスと、
(b)前記第1のトランスの一次コイルと直列接続されかつ制御信号によりオンオフ制御されるスイッチング素子と、
(c)一次コイルと二次コイルを具備する第2のトランスであって、前記第1のトランスの二次コイルと該第2のトランスの一次コイルが第1の接続点及び第2の接続点により並列接続され、該第2の接続点が第1の出力端である、前記第2のトランスと、
(d)前記第2のトランスの二次コイルの一端と前記第1の出力端の間に接続されたインダクタと、
(e)第2の出力端から前記並列接続における第1の接続点へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第1の整流要素と、
(f)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの他端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第2の整流要素と、
(g)第2の出力端から前記第2のトランスの二次コイルの一端へ流れる電流を導通させかつその逆向きの電流を遮断するように接続された第3の整流要素と、を有することを特徴とする
絶縁型スイッチング電源。
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| JP2017238578A JP6945429B2 (ja) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 絶縁型スイッチング電源 |
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