JP7049169B2 - タップドインダクタ方式のスイッチング電源 - Google Patents
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Description
・ 本発明の態様は、入力端と接地端との間に印加される直流電力を変換し出力端と該接地端との間に出力するタップドインダクタ方式のスイッチング電源において、
一次コイルと二次コイルを具備すると共に前記一次コイルの終端と前記二次コイルの始端との接続点に中間タップを具備しかつ前記中間タップが前記出力端に接続されたリアクトルと、
前記入力端と前記一次コイルの始端との間の電流路を導通又は遮断するべくオンオフ制御されるスイッチング素子と、
前記接地端から前記一次コイルの始端へ流れる電流を導通させる第1の整流要素と、
前記接地端から前記二次コイルの終端へ流れる電流を導通させる第2の整流要素と、
前記出力端と前記接地端との間に接続された平滑コンデンサと、
前記接地端と前記二次コイルの終端との間の電流路において前記第2の整流要素と直列接続されておりかつ前記接地端と前記二次コイルの終端との間の電流路を導通又は遮断可能なスイッチ要素と、を有し、
前記スイッチング素子のオンオフ制御におけるデューティ比が所定の値より小さい範囲において前記スイッチ要素が遮断されることを特徴とする。
図1は、本発明のタップドインダクタ方式のスイッチング電源の回路例を概略的に示した図である。
(2-1)スイッチ要素Sのオンモードにおける動作
図2を参照して、図1の回路において、スイッチ要素Sのオンモードにおける動作を説明する。図2(a)は、スイッチング素子Qのオン期間の電流を、(b)はスイッチング素子Qのオフ期間の電流をそれぞれ矢印付き実線で示している。
スイッチング素子Qがオンになると、入力電圧Vinにより入力端1から一次コイルN1に電流i1が流れ、中間タップTから出て出力端2へ出力される。一次コイルN1の始端は正電位となるのでダイオードD1は逆バイアスとなり電流は流れない。電流i1により一次コイルN1は励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
Vin/Vt=(N1+N2)/N2
i1/i2=N2/(N1+N2)
Vo=D・Vt=D・Vin・N2/(N1+N2)
(Dはデューティ比)
スイッチング素子Qがオフになると、入力電圧Vinによる一次コイルN1の電流i1が遮断され、一次コイルN1に逆起電力が発生する。この逆起電力により、一次コイルN1の始端が負電位となるのでダイオードD1は順バイアスとなり、電流i3がダイオードD1から一次コイルN1を通って中間タップTから出て出力端2へ出力される。これによりオン期間に蓄積された磁気エネルギーが放出される。
次に、図3を参照して、中間タップTの位置と、デューティ比と、回路上の各箇所の電圧及び電流との関係を説明する。
図5を参照して、図1の回路において、スイッチ要素Sのオフモードにおける動作を説明する。図5(a)は、スイッチング素子Qのオン期間の電流を、(b)はスイッチング素子Qのオフ期間の電流をそれぞれ矢印付き実線で示している。
スイッチング素子Qがオンになると、入力電圧Vinにより入力端1から一次コイルN1に電流i1が流れ、中間タップTから出て出力端2へ出力される。一次コイルN1の始端は正電位となるのでダイオードD1は逆バイアスとなり電流は流れない。電流i1により一次コイルN1は励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。二次コイルN2は、電流路が遮断されているので電流は流れない。
スイッチング素子Qがオフになると、入力電圧Vinによる一次コイルN1の電流i1が遮断され、一次コイルN1に逆起電力が発生する。この逆起電力により、一次コイルN1の始端が負電位となるのでダイオードD1は順バイアスとなり、電流i3がダイオードD1から一次コイルN1を通って中間タップTから出て出力端2へ出力される。これによりオン期間に蓄積された磁気エネルギーが放出される。二次コイルN2は、電流路が遮断されているので電流は流れない。
2 出力端
e 接地端
Q スイッチング素子(MOSFET)
N リアクトル
N1 一次コイル
N2 二次コイル
D1、D2 整流要素(ダイオード)
C 平滑コンデンサ
S スイッチ要素
Claims (1)
- 入力端と接地端との間に印加される直流電力を変換し出力端と該接地端との間に出力するタップドインダクタ方式のスイッチング電源において、
一次コイルと二次コイルを具備すると共に前記一次コイルの終端と前記二次コイルの始端との接続点に中間タップを具備しかつ前記中間タップが前記出力端に接続されたリアクトルと、
前記入力端と前記一次コイルの始端との間の電流路を導通又は遮断するべくオンオフ制御されるスイッチング素子と、
前記接地端から前記一次コイルの始端へ流れる電流を導通させる第1の整流要素と、
前記接地端から前記二次コイルの終端へ流れる電流を導通させる第2の整流要素と、
前記出力端と前記接地端との間に接続された平滑コンデンサと、
前記接地端と前記二次コイルの終端との間の電流路において前記第2の整流要素と直列接続されておりかつ前記接地端と前記二次コイルの終端との間の電流路を導通又は遮断可能なスイッチ要素と、を有し、
前記スイッチング素子のオンオフ制御におけるデューティ比が所定の値より小さい範囲において前記スイッチ要素が遮断されることを特徴とするタップドインダクタ方式のスイッチング電源。
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- 2019-04-22 WO PCT/JP2019/016953 patent/WO2019208472A1/ja active Application Filing
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