JPH0119381Y2 - - Google Patents

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JPH0119381Y2
JPH0119381Y2 JP1981025481U JP2548181U JPH0119381Y2 JP H0119381 Y2 JPH0119381 Y2 JP H0119381Y2 JP 1981025481 U JP1981025481 U JP 1981025481U JP 2548181 U JP2548181 U JP 2548181U JP H0119381 Y2 JPH0119381 Y2 JP H0119381Y2
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winding
saturable reactor
output
converter
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、可飽和リアクトルを電圧安定化用ま
たは過電流保護用の制御素子として使用したDC
−DCコンバータに関する。
[Detailed description of the invention] This invention is a DC
-Regarding DC converters.

可飽和リアクトルは磁気増幅器の主要構成要素
として、従来より広く利用されているが、最近、
可飽和リアクトルを電圧安定化用または過電流保
護用の制御素子として使用したDC−DCコンバー
タが提案されている。第1図は先に提案されたこ
の種のDC−DCコンバータの一例を示し、メイン
の変圧器T1の入力巻線N1にコレクタを接続した
トランジスタQ1を、入力端子bに供給される矩
形波信号により強制的にオン、オフさせ、直流電
源E1より入力端子a,c間に入力される直流入
力をスイツチングし、スイツチング出力を変圧器
T1の出力巻線N2側に取り出し、これを出力回路
1によつて直流に変換し、出力端子d,eを介し
て負荷RLに直流出力E0を供給するようになつて
いる。
Saturable reactors have been widely used as a main component of magnetic amplifiers, but recently,
A DC-DC converter using a saturable reactor as a control element for voltage stabilization or overcurrent protection has been proposed. Figure 1 shows an example of this type of DC-DC converter proposed earlier, in which a transistor Q 1 with its collector connected to the input winding N 1 of the main transformer T 1 is connected to the input terminal b. It is forcibly turned on and off by a square wave signal, and the DC input input from DC power supply E 1 between input terminals a and c is switched, and the switching output is connected to the transformer.
It is taken out to the output winding N2 side of T1 , converted to direct current by the output circuit 1, and supplied to the load RL as a direct current output E0 via output terminals d and e.

また、出力回路1とトランジスタQ1との間に
は、出力電圧安定化または過電流保護を行なうた
めの出力制御回路2を接続してある。出力制御回
路2は可飽和リアクトルT2と出力検出回路3と
を備えて構成されている。可飽和リアクトルT2
は少なくとも2つの巻線N3,N4を備え、巻線N3
はトランジスタQ1のベース回路を構成する抵抗
R1と抵抗R2の接続点と、トランジスタQ1のエミ
ツタ側との間に接続し、また巻線N4はダイオー
ドD1を介して検出回路3の出力側に接続してあ
る。
Furthermore, an output control circuit 2 is connected between the output circuit 1 and the transistor Q1 for stabilizing the output voltage or protecting against overcurrent. The output control circuit 2 includes a saturable reactor T 2 and an output detection circuit 3. Saturable reactor T 2
has at least two windings N 3 , N 4 , winding N 3
is the resistor that forms the base circuit of transistor Q1
It is connected between the connection point of R 1 and the resistor R 2 and the emitter side of the transistor Q 1 , and the winding N 4 is connected to the output side of the detection circuit 3 via the diode D 1 .

上記の回路において、入力端子bにオン時間
〓、周期Tの矩形波信号が入力された場合、可飽
和リアクトルT2の飽和時期によつてトランジス
タQ1のオン時間が定まり、出力端子d,eに現
われる出力電圧E0が制御される。そこで、可飽
和リアクトルT2にバイアス用の巻線N4を設け、
該巻線N4に流れる電流Ifを、検出回路3による
出力電圧E0の昇降に応じて増減させ、これによ
り可飽和リアクトルT2の飽和時期をコントロー
ルし、出力電圧E0を一定値に安定させるもので
ある。
In the above circuit, when a rectangular wave signal with on time = period T is input to the input terminal b, the on time of the transistor Q1 is determined by the saturation time of the saturable reactor T2, and the on time of the transistor Q1 is determined by the saturation time of the saturable reactor T2. The output voltage E 0 appearing at is controlled. Therefore, a bias winding N 4 is provided in the saturable reactor T 2 ,
The current If flowing through the winding N 4 is increased or decreased according to the rise and fall of the output voltage E 0 by the detection circuit 3, thereby controlling the saturation timing of the saturable reactor T 2 and stabilizing the output voltage E 0 at a constant value. It is something that makes you

前記可飽和リアクトルT2は、第2図に示すよ
うな環状コア4に、巻線N3,N4を巻装して構成
されるものであるが、この種のDC−DCコンバー
タにおいては、回路実装密度の高度化、小型化の
ため、前記環状コア4の外径Aを最大15mm以内と
してあつた。
The saturable reactor T 2 is constructed by winding wires N 3 and N 4 around an annular core 4 as shown in FIG. 2. In this type of DC-DC converter, In order to increase the circuit packaging density and reduce the size, the outer diameter A of the annular core 4 was set to within 15 mm at maximum.

しかし、可飽和リアクトルを用いた従来のDC
−DCコンバータでは、トランジスタQ1のター
ン.オフ.スピードの高速化が充分でなく、損失
が大きくなる傾向にあつた。
However, conventional DC using saturable reactor
– In a DC converter, the turn of transistor Q1 . off. The speed was not sufficiently increased, and losses tended to increase.

本考案は、上述する欠点を除去し、可飽和リア
クトルのB−H曲線の肩特性を鋭くすることによ
り、トランジスタのターン.オン.スピードを高
速化し、スイツチング特性が良好で、損失の少な
い高性能のDC−DCコンバータを提供することを
目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks and sharpens the shoulder characteristics of the B-H curve of the saturable reactor, thereby improving the turn of the transistor. on. The purpose is to provide a high-performance DC-DC converter with high speed, good switching characteristics, and low loss.

上記目的を達成するため、本考案は、変圧器
と、この変圧器の入力巻線に接続され前記入力巻
線を通して入力されて直流入力をスイツチングす
るトランジスタと、前記前記変圧器の出力巻線に
接続され前記出力巻線に誘起するスイツチング出
力を直流に変換して出力する回路と、少なくとも
2つの巻線を有し該巻線の一つを前記トランジス
タのベース回路に接続した可飽和リアクトルと、
この可飽和リアクトルの前記巻線の一つに流れる
電流に対応して前記巻線の他方に流れる電流を、
直流出力信号に応じて制御する回路とを備える
DC−DCコンバータであつて、前記可飽和リアク
トルは、外径寸法をAとし、内径寸法をBとした
とき、外径寸法Aが15mm以下であり、かつ0.6≦
B/Aの条件を満足する環状コアを有することを
特徴とする。
To achieve the above object, the present invention includes a transformer, a transistor connected to an input winding of the transformer and input through the input winding to switch a DC input, and a transistor connected to the output winding of the transformer to switch a DC input. a circuit that converts a switching output induced in the output winding into direct current and outputs the DC; a saturable reactor having at least two windings and one of the windings connected to the base circuit of the transistor;
A current flowing through the other winding in response to a current flowing through one of the windings of this saturable reactor,
and a circuit that controls according to the DC output signal.
In the DC-DC converter, the saturable reactor has an outer diameter A of 15 mm or less, and 0.6≦, where A is an outer diameter and B is an inner diameter.
It is characterized by having an annular core that satisfies the condition of B/A.

第1図に示したDC−DCコンバータにおいて
は、前述したように、可飽和リアクトルT2のバ
イアス用の巻線N4に流れる電流Ifを、検出回路
3による出力電圧E0の昇降に応じて増減させ、
これにより可飽和リアクトルT2の飽和時期をコ
ントロールし、出力電圧E0を一定値に安定させ
るものである。したがつて、トランジスタQ1
急速にオフさせるには、可飽和リアクトルT2
して、B−H曲線における肩特性、すなわち、不
飽和領域から飽和領域に移る境界部分の変化がで
きるだけ鋭角なものを使用することが望ましい。
In the DC-DC converter shown in FIG. 1, as described above, the current If flowing through the bias winding N4 of the saturable reactor T2 is adjusted according to the rise and fall of the output voltage E0 by the detection circuit 3. Increase or decrease;
This controls the saturation timing of the saturable reactor T 2 and stabilizes the output voltage E 0 at a constant value. Therefore, in order to quickly turn off the transistor Q1 , the saturable reactor T2 should have a shoulder characteristic in the B-H curve, that is, a change in the boundary portion from the unsaturated region to the saturated region that is as sharp as possible. It is desirable to use it.

ところが従来のDC−DCコンバータに使用され
ていた可飽和リアクトルT2は、環状コア4の外
径Aを最大15mm以内とし、外径Aと外径Bとの比
(B/A)が0.5以下となるように、内径Bの寸法
を制限し、機械的強度を確保するのが一般的であ
つたため、環状コア4の肉厚(A−B)/2が厚
くなり、環状コア4が飽和するまでの時間が長く
なつてB−H曲線の肩特性が鈍化し、トランジス
タQ1を急速にオフさせることが困難になつてい
ることが解つた。
However, in the saturable reactor T2 used in conventional DC-DC converters, the outer diameter A of the annular core 4 is within 15 mm at most, and the ratio of outer diameter A to outer diameter B (B/A) is 0.5 or less. It was common practice to limit the dimension of the inner diameter B to ensure mechanical strength, so that the wall thickness (A-B)/2 of the annular core 4 becomes thicker and the annular core 4 becomes saturated. It was found that the shoulder characteristics of the B-H curve became duller as the time until the end of the turn became longer, making it difficult to quickly turn off the transistor Q1 .

そこで、本考案においては、第2図に示したよ
うに、最大外径寸法Aが最大15mm以下の環状コア
4において、0.6≦B/Aとなるように、内径寸
法Bを定めるものである。このような構造である
と、環状コア4の肉厚(A−B)/2が従来より
薄くなるから、当該環状コア4を使用して可飽和
リアクトルを構成した場合、環状コア4が内径側
から外径側に急速に磁気飽和することとなる。従
つて、B−H曲線における肩特性が鋭くなり、ト
ランジスタのターン.オフ.スピードが高速化さ
れ、スイツチング特性が良好で、損失の少ない高
性能のDC−DCコンバータを提供することができ
る。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2, in an annular core 4 whose maximum outer diameter A is 15 mm or less, the inner diameter B is determined so that 0.6≦B/A. With such a structure, the wall thickness (A-B)/2 of the annular core 4 is thinner than before, so when the annular core 4 is used to configure a saturable reactor, the annular core 4 is placed on the inner diameter side. From this point onward, magnetic saturation rapidly occurs toward the outer diameter side. Therefore, the shoulder characteristic in the B-H curve becomes sharp, and the turn. off. It is possible to provide a high-performance DC-DC converter with increased speed, good switching characteristics, and low loss.

しかも、環状コア4の外径が15mm以下になつて
いるので、回路実装密度の高度化、小型化に対応
できる。
Moreover, since the outer diameter of the annular core 4 is 15 mm or less, it is possible to cope with higher circuit packaging density and miniaturization.

環状コア4は、内径側から外径側に向かつて磁
気飽和するので、その肉厚(A−B)/2が薄い
程急速に磁気飽和し、B−H曲線の肩特性が向上
する。しかし、あまり薄くすると、機械的強度が
確保できなくなる。したがつて、ある程度の機械
的強度を確保しつつ、肩特性を向上させるには、
環状コア4の肉厚、すなわち外径寸法Aと内径寸
法Bとの比(B/A)に、実用上からみた下限を
設けることが合理的である。実用的にみて、B/
A≧0.6の範囲に設定するのが適当である。
Since the annular core 4 is magnetically saturated from the inner diameter side toward the outer diameter side, the thinner the wall thickness (A-B)/2, the faster the magnetic saturation occurs, and the shoulder characteristics of the B-H curve are improved. However, if it is made too thin, mechanical strength cannot be ensured. Therefore, in order to improve shoulder characteristics while ensuring a certain degree of mechanical strength,
From a practical standpoint, it is reasonable to set a lower limit to the wall thickness of the annular core 4, that is, the ratio (B/A) between the outer diameter dimension A and the inner diameter dimension B. From a practical point of view, B/
It is appropriate to set it within the range of A≧0.6.

また、第3図に示すように、環状コア4の内径
部内にプラスチツク等の非磁性材料より成る環状
体5を嵌装した場合は、環状体5が補強体となる
ので、環状コア4を薄形化するのに便利である。
なお、この実施例の場合は、環状体5を設けたこ
とにより、漏洩磁束は若干増すが、特性に影響を
与えない。
Further, as shown in FIG. 3, when an annular body 5 made of a non-magnetic material such as plastic is fitted into the inner diameter of the annular core 4, the annular body 5 serves as a reinforcing body, so the annular core 4 can be thinned. Convenient for shaping.
In the case of this embodiment, the leakage magnetic flux increases slightly due to the provision of the annular body 5, but this does not affect the characteristics.

第4図は本考案の効果を実証するためのデータ
である。図において、横軸に磁界H(Oe)をと
り、縦軸に磁束B(Gauss)をとつてある。曲線
L1は外径6mm、内径4.2mm、B/A=0.7とした本
考案に係る可飽和リアクトルのB−H曲線であ
る。
FIG. 4 shows data for demonstrating the effectiveness of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the magnetic field H (Oe), and the vertical axis represents the magnetic flux B (Gauss). curve
L1 is a BH curve of the saturable reactor according to the present invention with an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 4.2 mm, and B/A=0.7.

この図から明らかなように、本考案に係る可飽
和リアクトルのB−H曲線L1は、従来の曲線L2
に比較して肩特性(図中イの部分)が鋭くなつて
いる。
As is clear from this figure, the B-H curve L 1 of the saturable reactor according to the present invention is different from the conventional curve L 2
The shoulder characteristics (part A in the figure) are sharper compared to .

以上述べたように、本考案は、変圧器と、この
変圧器の入力巻線に接続され前記入力巻線を通し
て入力されて直流入力をスイツチングするトラン
ジスタと、前記前記変圧器の出力巻線に接続され
前記出力巻線に誘起するスイツチング出力を直流
に変換して出力する回路と、少なくとも2つの巻
線を有し該巻線の一つを前記トランジスタのベー
ス回路に接続した可飽和リアクトルと、この可飽
和リアクトルの前記巻線の一つに流れる電流に対
応して前記巻線の他方に流れる電流を、直流出力
信号に応じて制御する回路とを備えるDC−DCコ
ンバータであつて、前記可飽和リアクトルは、外
径寸法をAとし、内径寸法をBとしたとき、外径
寸法Aが15mm以下であり、0.6≦B/Aの条件を
満足する環状コアを有することを特徴とするか
ら、可飽和リアクトルのB−H曲線の肩特性を鋭
くし、トランジスタのターン.オフ.スピードを
高速化し、スイツチング特性が良好で、損失の少
ない高性能のDC−DCコンバータを提供すること
ができる。
As described above, the present invention includes a transformer, a transistor connected to the input winding of the transformer and switching the DC input through the input winding, and a transistor connected to the output winding of the transformer. a circuit that converts the switching output induced in the output winding into direct current and outputs it; a saturable reactor having at least two windings and connecting one of the windings to the base circuit of the transistor; A DC-DC converter comprising: a circuit that controls, in response to a current flowing through one of the windings of a saturable reactor, a current flowing through the other of the windings in accordance with a DC output signal, the saturable reactor The reactor is characterized by having an annular core whose outer diameter A is 15 mm or less and satisfies the condition of 0.6≦B/A, where A is the outer diameter and B is the inner diameter. The shoulder characteristics of the B-H curve of the saturation reactor are sharpened, and the turn of the transistor is improved. off. It is possible to provide a high-performance DC-DC converter with increased speed, good switching characteristics, and low loss.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は可飽和リアクトルを用いたDC−DCコ
ンバータの回路図、第2図は可飽和リアクトルを
構成する環状コアの平面図、第3図は本考案に係
るDC−DCコンバータに使用される可飽和リアク
トルの環状コアの平面図、第4図は本考案に係る
DC−DCコンバータに使用される可飽和リアクト
ルのB−H曲線図である。 1……出力回路、2……出力制御回路、3……
検出回路、4……環状コア、T1……変圧器、N1
……入力巻線、N2……出力巻線、T2……可飽和
リアクトル、A……外径寸法、B……内径寸法。
Figure 1 is a circuit diagram of a DC-DC converter using a saturable reactor, Figure 2 is a plan view of the annular core that constitutes the saturable reactor, and Figure 3 is a DC-DC converter used in the present invention. FIG. 4 is a plan view of the annular core of the saturable reactor according to the present invention.
It is a BH curve diagram of a saturable reactor used for a DC-DC converter. 1... Output circuit, 2... Output control circuit, 3...
Detection circuit, 4... Annular core, T 1 ... Transformer, N 1
...Input winding, N2 ...Output winding, T2 ... Saturable reactor, A...Outer diameter dimension, B...Inner diameter dimension.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 変圧器と、この変圧器の入力巻線に接続され
前記入力巻線を通して入力される直流入力をス
イツチングするトランジスタと、前記前記変圧
器の出力巻線に接続され前記出力巻線に誘起す
るスイツチング出力を直流に変換して出力する
回路と、少なくとも2つの巻線を有し該巻線の
一つを前記トランジスタのベース回路に接続し
た可飽和リアクトルと、この可飽和リアクトル
の前記巻線の一つに流れる電流に対応して前記
巻線の他方に流れる電流を、直流出力信号に応
じて制御する回路とを備えるDC−DCコンバー
タであつて、前記可飽和リアクトルは、外径寸
法をAとし、内径寸法をBとしたとき、外径寸
法Aが15mm以下であり、かつ0.6≦B/Aの条
件を満足する環状コアを有することを特徴とす
るDC−DCコンバータ。 (2) 前記環状コアは、その内径部内に非磁性材料
より成る環状体を嵌装したことを特徴とする実
用新案登録請求の範囲第1項に記載のDC−DC
コンバータ。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A transformer, a transistor connected to an input winding of the transformer for switching a DC input input through the input winding, and a transistor connected to the output winding of the transformer for switching a DC input input through the input winding. a circuit that converts a switching output induced in the output winding into direct current and outputs the DC; a saturable reactor having at least two windings and one of the windings connected to the base circuit of the transistor; A DC-DC converter comprising: a circuit that controls a current flowing through one of the windings of the saturable reactor in response to a current flowing through the other of the windings in accordance with a DC output signal; The saturation reactor is a DC characterized by having an annular core whose outer diameter A is 15 mm or less and satisfies the condition of 0.6≦B/A, where A is the outer diameter and B is the inner diameter. -DC converter. (2) The DC-DC according to claim 1, wherein the annular core has an annular body made of a non-magnetic material fitted into its inner diameter.
converter.
JP1981025481U 1981-02-24 1981-02-24 Expired JPH0119381Y2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4924738A (en) * 1972-07-07 1974-03-05

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4924738A (en) * 1972-07-07 1974-03-05

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