JPH01264563A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH01264563A
JPH01264563A JP8989088A JP8989088A JPH01264563A JP H01264563 A JPH01264563 A JP H01264563A JP 8989088 A JP8989088 A JP 8989088A JP 8989088 A JP8989088 A JP 8989088A JP H01264563 A JPH01264563 A JP H01264563A
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JP
Japan
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switching
transformer
frequency
primary side
power supply
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JP8989088A
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English (en)
Inventor
Kiyohito Yamamura
精仁 山村
Kimitake Oku
奥 公武
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入出力が絶縁トランスで絶縁されたインバータ
式他励型のプッシュプル方式スイッチング電源装置1%
に絶縁トランスの助出損失の少ない電源装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図は上述したインバータ式他励型の従来のプッシュ
プル方式スイッチング電源装置1の構成図で、第5図は
電源装置1におけろ要部の波形図である。次に、第4図
及び第5図を参照し″′C電源装置1の構成並びに動作
を説明する。
すなわち、第4図及び第5図において、2+丁。
C−MC)SインバータQ1.Q!とコンデンサC1と
抵抗R1とを図示のように接続することによって出力端
子2aから図示のような方形波列の電圧信号3を出力す
るようにした、非安定マルチバイブレータとしての発振
回路で、この場合、発振回路2が出力する信号3の周波
数FOは(L)式で表される。
FO中1/2・(0,7φC+’RJ   ・・・・・
・(1)R,!、R3はそれぞれトランジスタIll 
、 、 T、の各ベース電流を制限するようにしたいず
れも限流抵抗、Q、は信号3か入力され該信号3の極性
を反転した信号4を出力し℃この信号4な抵抗R1を介
してトランジスタT、のベースに印加するようにしたイ
ンバータで、5はその一次側5aが図示したようにトラ
ンジスタT’ 、 、 Ill、に接続され。
その二次側5b<負荷6か接続されるようにした入出力
絶縁トランスである。トランス5の一次105aには直
流電圧Vpが印加されるセンタタップ5Cが設けられて
いる。7はトランジスタT、。
T、と抵抗I(、、、R3とからなるスイッチング部で
電源装置1は上述の各部で構成されている。
スイッチング電源装置1はこのように構成されているの
で、センタタップ5□CVc電圧■pが印加されかつト
ランス二次側5bに負荷6が接続された状態で発振回路
2が動作をすると、トランジスタTI + T2が交互
Wオンになって、この結果T1のコレクタ電圧8及びT
”2のコレクタ電圧9がそれぞれ図示したような経時変
化をする。したがって、この場合、トランス−次側5a
の巻数を2Npとし二次側の巻数をNSとすると、Vp
・(N s/Np)=Vsの波高値を有する図示のよう
な方形波列状の電圧Eが負荷6に印加される。故に、電
の装置、1を用いると、トランス5Vcおけろ巻数比N
S/Nl)を適宜設定することによって、直流電圧Vp
から所望の′重圧波高値Vsを有する交流電圧Eを得る
ことができることfなろ。第4図1における10は1発
振回路2とインバータQ、とからなり、これらが上述の
ようK aj作することによってトランジスタl111
. Ill、が変幻に回路開閉動作をするようにスイッ
チング部7を駆動するスイッチング駆動部で、電諒装置
lは、上述した所から明らかなように、入出力が絶縁さ
ねたインバータ式他励型のプツシ−プル式称、源装置で
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
さて、′屯、源装置lは上述のように構成されているが
、この場合、トランス5の一次側から見た無負荷インピ
ーダンスZと入出力の位相差θとを測定してみろと、た
とえば第6図に示CたようVCなる。第6図におけるF
 J)はインピーダンスZが極大値を示す並列共振周波
数で pSはZが極小値を示″′を直列共振周波数であ
る。そうし℃、¥rL源装置1釦装置1は、上述した発
振回路2の発振周波数FOが上記の周波数Fpやli”
sの近傍にあると、第6図から明らかなように、この周
゛波数Fp+ F sの近傍では周波数Fと共πインピ
ーダンスZが大きく・変動するので1周波数FOをFp
やFsよりもかなり低く設定するのが通例である。した
かつ℃、。
第6図かられかるように、電源装置lにおいては。
インピーダンスZが低いのでトランス・5の励磁電流が
大きくなつ℃1このためトランス5の・励磁損失が大き
いという問題点がある。特に、トランスの出力電圧EV
r高電圧を必要とするよ゛うな場□合トランスの′二次
側5bの巻数Nsを多くしなければならないが、こうす
るとトランス5のインダクタンスが大きくなって前述の
直列共振周波数Fsが低下するので、この低下したFs
が前述のFOの近傍の周波数となるような場合インピー
ダンスZが非常π小さくなつ工、この結果電源装置IV
cはトランス5vc大きい励6R損失が発゛生するとい
う欠点があ゛る。
本発明の目的に、前述の゛発振周波数FOの第゛3高訓
波の周波“数Fx−3Foが上述のi列共振周波数Fp
Vc等しくなるように周波数FOを設定することによつ
、て、絶縁トランス5VcおけろFxの周波数を有する
励磁電流が小さくなる・ようにしc1もってトランス5
の励磁損失を少なくすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成1ろため、本発明によれば、二個のスイ
ッチング手段が設げられたスイッチング部と、@流電圧
が印加されるセンタタップが一次側に設けられかつ二次
側に負荷が接続さ栂る絶縁トランスと、前記両スイッチ
ング手段が交互に回路開閉動作をするようVr@記スイ
ッチング部を駆動するスイッチング部U=bとな備えた
プツシ晶プル方式・の入出力絶kI型スイッチング電源
装置におい℃、前前記ススイツチング手段行う前記回路
開閉動作の周波数が前記絶縁トランスの一次側からみた
並列共振周波数の三分の一になるように前記スイッチン
グ駆動部を構成してスイッチング電源装置を形成するも
のとする。   、 〔作用〕 上記のようにスイッチング電源装置を形成するト、絶縁
トランスには両スイッチング手段が行う回路開閉動ど「
の周波数FOを有する基本波動磁電。
流とFoの奇数倍の周波数を有する奇数高調波励磁電流
とが流れ、この奇数高調波励磁電流のうちの第3高調波
励磁電流の周波数F’X==3FOと絶縁トランスの一
次側からみた並列共振周波数Fpとがスイッチング駆動
部の作用で等しくなると共1c。
この時、絶縁トランスの一次側からみたインピーダンス
2が極大になるので、@記の第3高調波励磁電流が小さ
くなつC1この結果絶縁トランスの励磁損失の低減が図
られることになる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例の構成図で1本図の第4図と
異なる主な所は、第4図における発振回路’lvc類似
した構成の発振回路11が、可変抵抗VRをインバータ
Q1に並列に接続することによって、該回路11の出力
端子ttaから周波数可変の方形波列状キ:圧信号12
が第4図の出力信号・3に対応し℃出力されるようf#
I¥成されていることで、13は発振回路11とインバ
ータQ3とからなる、第4図のスイッチング駆動MBl
’0に対応したスイッチング駆動部である。14は第4
図のトランス5に対応した入出力絶縁用のトランス。
14Cはトランス14の一次巻線14Hにおけるセンタ
タップで、この場合、スイッチング駆動部13Vcおい
ては発振回路11の出力信号12の周波数FOがトラン
ス14の一次側からみた並列共振周波数Fpの1/3に
なるように可変抵抗VR1%設定されている。15は図
示の各部からなるスイッチング電源装置である。
第1図においては、゛スイッチング電源装置15が上述
のように構成されているので、正負対称な波形の等側励
磁電流がトランス14に流れ、このため、この等側励磁
電流は周波数FOの基本波励磁電流とFoの奇数倍の周
波数を有する奇数高調波励磁電流との合成電流となって
、Foの偶数倍の周波数を有する偶数高調波励磁電流を
含まない電流となる。そうして、この場合、前記奇数高
調波励磁電流のうちの最も大きい波高値を有する第3高
調波励磁電流の周波数3FOが前述の並列共振周波数F
prc等しくなつ℃いろので、該第3高調波励磁電流に
対してはトランス14の一次側からみたインピーダンス
Zが非常に大きくなつ℃いて、このため該第3高調波励
磁電流は非常に小さい電流になる。すなわち、電源装置
L5においては、トランス14の励磁電流が第4図に示
した電源装置IVcおけるよりも小さくなるので、トラ
ンス14の励磁損失が少なくなって、この結果トランス
I4から1負荷6Vc出力、される電力W8[対するト
ランス14への供給電力Wpの比W s /W p 。
つまりトランス14の効率ηが向上する。
第2図は第1図におけるトランス゛14の無負荷状態に
対して本発明者が行った該トランスのインピーダンス及
び位相特性の測定結果説明図で1本図は第6図に対応し
た図である。そうして、第2図から、トランス14には
ほぼ701:kHz’)近傍に並列共振周波数Fpが存
在し℃、この周波数Fpにおいτトランス14の一次側
からみたインピーダンスZが急増することが明らかであ
る。また。
第3図は、第1図において、負荷6に印加される電圧E
の波高値V8と該負荷Vr流れろ電流Xt との積、つ
まり、上述の電力WSと、トランス14の一次側14a
に印加される電圧Vpとセンタタップ14Cを介し℃ト
ランス4の一次側14aに流入する電流Ipとの積、す
なわち、上述の供給電力Wpとを測定しながら1発振回
路11MおけるVRを変えて周波数FOを変化させた1
本発明者による実験の結果説明図で、本図から26.3
 [kHz)近傍の周波数FOでトランス14の効率η
= (Ws /Wp )が極大値を示すことが明らかで
ある。
そうして、第3図の特性線がFo=26,31: kH
z :l近傍で極大となるのは、トランス14が70[
kHz)附近で極大となるインピーダンスZを有してい
て、このため、3 Fo=78.9CkHz )ノ周波
数を有する第3高調波励磁電流が効果的に抑制された結
果と考えられる。すなわち、スイッチング電源装置15
によれば、トランス14の励磁電流が小さくなるので該
トランス14の励磁損失が少なくなる。換言すれば、ト
ランス14の効率ηが良くなろ。
−1〇− 上述の実施例においCは抵抗VBを加減してFOを70
/3CkHz)のような所定の周波数π設定するように
したが1本発明においては、コンデンサ01を可変にし
IFoを設定するようffL4もよく、またVB、と可
変容量コンデンサとを用いてFOを設定するようにL℃
も差し支えない。
〔発明の効果〕
上述したように1本発明においては、二個のスイッチン
グ手段が設けられたスイッチング部と。
直流電圧が印加されるセンタタップが一次側に設けられ
かつ二次側に負荷が接続される絶縁トランスと、前記両
スイッチング手段が交互に回路開閉動作をするようにス
イッチング部を駆動するスイッチング駆動部とを備えた
プツシ−プル方式の入出力絶縁型スイッチング電源装置
におい℃1両スイッチング手段が行う回路開閉動作の周
波数が絶縁トランスの一次側からみた並列共振周波数の
三分の−fなるようにスイッチング駆動部を構成してス
イッチング電源装置を形成した。
このため、上記のようにスイッチング電源装置を形成す
ると、絶縁トランスfは両スイッチング手段が行う回路
開閉動作の周波数Foを有する基本波励磁電流とFoの
奇数倍の周波数を有する奇数高調波励磁電流とが流れ、
この奇数高1!4波励磁電流σ)うちの第3高調波励磁
電流の周波数Fx=3FOと絶縁トランスの一次側から
みた並列共振周波数Fpとがスイッチング駆動部の作用
で等しくなると共に、この時、絶縁トランスの一次側か
らみたインピーダンス°Zが極大になるので1本発明に
は、前記の第3高調波励磁電流が小さくなって、この結
果絶縁トランスの励磁損失が少なくなり、このため該ト
ランスの効率が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図及び第3図
は第1図に示した実施例に一ついて行った異なる実験結
果説明図、第4図は従来のスイッチング電源装置の構成
図、第5図は第4図における要部の波形説明図、第6図
は第4図におけるトランスの特性f対する実測結果説明
図である。 1.15・・・・・・スイッチング電源装置、5.14
・・・・・・絶縁トランス、・5al 14a・・・・
・・トランス−次(11,5bs14b・・・・・・ト
ランス二次側、 5Cs 14c・・・・・・センタタ
ップ、6・・・・・・負荷、7・・・・・・スイッチン
グ部、10゜13・・・・・・スイッチング駆動部、T
、 、 T!・・・・・・ トランスイ・ソ+ン7゛1
tソ東@七1 15   ・ スイッ+−7°°部 箋   1  閉 寸 リ  へ   さ   − °EiJ dM/CM−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  二個のスイッチング手段が設けられたスイッチング部
    と、直流電圧が印加されるセンタタップが一次側に設け
    られかつ二次側に負荷が接続される絶縁トランスと、前
    記両スイッチング手段が交互に回路開閉動作をするよう
    に前記スイッチング部を駆動するスイッチング駆動部と
    を備えたプッシュプル方式の入出力絶縁型スイッチング
    電源装置において、前記両スイッチング手段が行う前記
    回路開閉動作の周波数が前記絶縁トランスの一次側から
    みた並列共振周波数の三分の一になるように前記スイツ
    チング駆動部を構成したことを特徴とするスイッチング
    電源装置。
JP8989088A 1988-04-12 1988-04-12 スイッチング電源装置 Pending JPH01264563A (ja)

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JP8989088A JPH01264563A (ja) 1988-04-12 1988-04-12 スイッチング電源装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1361653A2 (en) * 2002-05-10 2003-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Power supplying apparatus, design method of the same, and power generation apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1361653A2 (en) * 2002-05-10 2003-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Power supplying apparatus, design method of the same, and power generation apparatus
EP1361653A3 (en) * 2002-05-10 2005-03-23 Canon Kabushiki Kaisha Power supplying apparatus, design method of the same, and power generation apparatus

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