JPH0250710B2 - - Google Patents

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JPH0250710B2
JPH0250710B2 JP2819486A JP2819486A JPH0250710B2 JP H0250710 B2 JPH0250710 B2 JP H0250710B2 JP 2819486 A JP2819486 A JP 2819486A JP 2819486 A JP2819486 A JP 2819486A JP H0250710 B2 JPH0250710 B2 JP H0250710B2
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JP
Japan
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winding
control
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main transformer
converter
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JP2819486A
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JPS6289478A (ja
Inventor
Susumu Nakajima
Kyotaka Yamauchi
Osamu Shimoe
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6289478A publication Critical patent/JPS6289478A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明はDC−DCコンバータに関するものであ
り、特に可飽和リアクトルを用いて出力の制御を
行なうDC−DCコンバータの改良に関する。 [従来の技術] DC−DCコンバータにおいては、可飽和リアク
トルによる磁気制御方式が広く用いられている。 第7図にレーミー型磁気制御方式1石フオワー
型DC−DCコンバータの回路構成図を示す。本方
式においては、可飽和リアクトル9、ダイオード
15、制御回路網16より構成されたレーミーの
半波形磁気増幅器により出力の安定化が行なわれ
る。すなわち出力電圧を端子17,18で検出
し、前記出力電圧に応じて制御回路網16が図中
破線で示す経路で可飽和リアクトル9に流すリセ
ツト電流irにより出力電圧の安定化が行なわれて
いる(電気学会マグネテイクス研究会資料
MAG84−23参照)。 また、第8図のレーミー型磁気制御方式ハーフ
ブリツジ型DC−DCコンバータの回路構成であ
り、本方式の動作も、第7図の場合と基本的には
同様である。本方式においては、可飽和リアクト
ル9−1,9−2、ダイオード15−1,15−
2、制御回路網16より構成されたレーミーの全
波形磁気増幅器により出力の安定化が行なわれ
る。本方式の動作も、基本的には半波形磁気増幅
器の場合と同様である。なお、プツシユプル型、
フルブリツジ型DC−DCコンバータの場合にも第
8図の主変圧器5の2次側の回路構成は同様であ
り、出力の安定化には、全波形磁気増幅器が用い
られる。 [発明が解決しようとする問題点] 第7図の回路構成においては、リセツト電源ir
が主変圧器5に流入するため、主変圧器5が偏磁
し、極端な場合にはスイツチ素子3が破壊に至と
いう問題点があつた。また、スイツチ素子3のオ
フ期間に生じる、主変圧器5の巻線7のインダク
タンスとスイツチ素子3の主電極間(コレクター
エミツタ間)の接合容量及び主スイツチ3のター
ンオフ時に生ずるサージ電圧を吸収するために設
けるスナバー回路の容量によつて生じる共振電流
の影響で可飽和リアクトル9の損失が大幅に増加
するという問題点もあつた(電気学会マグネテイ
クス研究会資料 MAG84−24参照。) この可飽和リアクトル9の損失が大幅に増加す
る問題点は全波形でも同様である。 以上説明した共振電流の影響による可飽和リア
クトルの異常温度上昇は、第9図に示す制御磁化
特性H−ΔBの関係を示す曲線がアモルフアス磁
心のように原点に近いところに位置する磁心を用
いたときのほうが著しかつた。(制御磁気特性に
関しては例えば、村上孝一著「磁気応用工学」朝
倉書店参照) [問題点を解決するための手段] 以上の問題点を解決するために、本発明は第1
に半波形増幅器として少なくとも1以上の2次巻
線を有する主変圧器と、該主変圧器の1次側に接
続された少なくとも1個のスイツチ素子と直流電
源とを有する1次回路と、前記主変圧器の2次側
に接続された整流回路と、前記主変圧器の2次巻
線の前記スイツチ素子がオンの時正極となる一端
との間に可飽和リアクトルを挿入して2次側制御
するDC−DCコンバータにおいて、前記整流回路
出力を検知し前記可飽和リアクトルに制御信号を
出力する制御回路網を有し、前記可飽和リアクト
ルとして出力巻線と共に制御巻線を設け、該制御
巻線の一端を前記制御回路網の出力端に、他端を
前記制御回路網の出力端の負極側に接続したこと
を特徴とするものである。 第2に全波形磁気増幅器として、少なくとも1
以上の中間タツプ付き2次巻線を有する主変圧器
と、該主変圧器の1次側に接続されたオン期間の
相異なる2個のスイツチ素子と直流電源とを有す
る1次回路と、前記主変圧器の2次側に接続され
た全波整流回路と、前記主変圧器の2次巻線の両
端にそれぞれ可飽和リアクトルを挿入して2次制
御するDC−DCコンバータにおいて前記整流回路
の出力を検知し前記2個の可飽和リアクトルに制
御電流を出力する制御回路網を有し、前記2個の
可飽和リアクトルに出力巻線と共に制御巻線を設
け、前記2個の可飽和リアクトルの制御巻線を直
列接続するとともに該制御巻線の一端を前記制御
回路網の出力端の正極側に、他端を前記制御回路
網の出力端の負極側に接続したことを特徴とする
ものである。 [実施例] 以下本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 1 第1図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。第1図に於いてスイツチ素子3がオンすると
直流電源1が主変圧器5の1次巻線7を経て2次
巻線8に電圧を誘起し、これが可飽和リアクトル
9の出力巻線19に印加される。この際、可飽和
リアクトル9の出力巻線19は、出力電圧の検出
値に応じた所定の期間、スイツチ素子3がオンす
ることにより主変圧器5の2次巻線8に生ずる電
圧を阻止した後飽和する。 この結果、可飽和リアクトル9の出力巻線19
の後段には、スイツチ素子3のオン期間から可飽
和リアクトル9の出力巻線19が阻止した期間を
差し引いた期間、電圧が供給され、出力電圧が安
定化される。 この可飽和リアクトル9の出力巻線19が電圧
を阻止する期間は端子17,18で検出された出
力電圧に応じて制御回路網16がリセツト電流を
可飽和リアクトル9の制御巻線20にダイオード
15を通すことにより2次側で直接制御される。
この際、リセツト電流は、主変圧器5の2次巻線
8に流入しないため、従来技術のように主変圧器
を偏磁することがなくなつた。また可飽和リアク
トル9を負荷巻線19のみでなく制御巻線20を
磁気結合した構成としたため主スイツチ素子3が
オフの期間に前記共振電流に起因して可飽和リア
クトル9に流れる電流があつたにしても、その影
響を防止することができる(電気学会マグネテイ
クス研究会資料 MAG84−24参照)。 更に本願発明者は、第1図に示すような回路構
成をとることによりスイツチング電源の致命的欠
点と言われるノイズを低減する効果のあることも
見出した。すなわち、本願発明の技術的思想の具
体化として第10図に示すような構成もとれる
が、このような構成を比較例として本願発明によ
るDC−DCコンバータのノイズ測定結果を第11
〜13図に示す。第11図は低減放射ノイズを、
第12図は高域放射ノイズを、第13図は雑音端
子電圧を示す。いずれも厳しい法規制として知ら
れるドイツのVDE0875classB限界値に比較例よ
りも余裕をもつて、適合しており、今後厳しくな
ることが予想されるノイズ規制に対して、その産
業上の利用性は顕著である。 実施例 2 本発明を多出力回路に応用した一実施例を第2
図に示す。基本的な回路動作は実施例1と同じで
あり、主変圧器5の2次巻線30にも同様に巻数
比に応じた電圧を誘起し、整流平滑され出力電圧
V01を発生する。この出力電圧の制御は、出力電
圧V01を検出し制御回路4により主スイツチ素子
3のパルス幅を直接変えることによつてなされて
いる。 また、制御回路網16において、出力電圧V02
を分割抵抗27と28により分割された電圧がシ
ヤントレギユレータ26(本素子の動作はリフア
レンス電圧値に応じて、カソード・アノード間の
電圧を変化させうる可変ツエナダイオードであ
る)のリフアレンス端子に印加される。この時、
出力電圧V02の変動に応じてリフアレンス端子電
圧が変化し、これによつてカソード・アノード間
電圧がそれに応じて変化し、制御用トランジスタ
22のバイアス量が変化することにより可飽和リ
アクトルのリセツト電流が出力電圧V01に応じて
変化することにより出力電圧の安定化を図るもの
である。 第1表は、各種可飽和リアクトル磁心を用いた
ときの本実施例における可飽和リアクトル9の温
度上昇と、第7図に示すレーミー方式における可
飽和リアクトル9の温度上昇の比較を示す。ここ
で入出力条件は下記の通りである。 本発明により、可飽和リアクトルの温度上昇が
低減でき、その効果は特にアモルフアス磁心のよ
うに第9図におけるH−ΔBの曲線が原点に近い
所に位置する磁心ほど顕著である。 入力 DC 130V 周波数 100kHz V01= 5V I01=10A V02= 10V I02= 4A
【表】
【表】 実施例 3 本発明をハーフブリツジ型DC−DCコンバータ
に応用した回路構成図を第3図に示す。回路動作
は実施例1と同様である。 本方式によれば、可飽和リアクトルを2ケ使用
するため、それぞれの可飽和リアクトル9−1が
主スイツチ素子3−1のオフ期間、可飽和リアク
トル9−2が主スイツチ素子3−1のオフ期間と
いうように交互に充分な制御期間を利用できるた
め制御が可能であるという効果がある。 また、磁心材質を変えたときの可飽和リアクト
ル9−1,9−2の温度上昇と、比較例として第
8図に示したレーミー型回路を2石式DC−DCコ
ンバータに用いた場合の可飽和リアクトルの温度
上昇を比較すると、第2表に示す如く、本発明の
場合は温度上昇が極めて改良されており、この傾
向はアモルフアス磁心のように第9図におけるH
−ΔBの曲線が原点に近い所に位置する磁心ほど
顕著である。 なお入出力条件は下記の通りである。 入力 DC 130 周波数 100kHz 出力 12V 10A
【表】 実施例 4 本発明をプツシユプル型DC−DCコンバータに
応用した回路構成図を第4図に示す。本回路の全
波形磁気増幅器の動作は第3図と同様であり、従
来のレーミー方式に比べ可飽和リアクトル9−
1,9−2の温度上昇は大幅に改善される。 実施例 5 本発明をフルブリツジ型DC−DCコンバータに
応用した回路構成を第5図に示す。本回路の動作
及び効果は実施例3及び4と同様である。 実施例 6 第6図は本発明をプツシユプル型出力DC−DC
コンバータに応用した回路構成図である。なお、
主変圧器5の1次側はハーフブリツジ型あるいは
フルブリツジ型としても効果は同様である。 [発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明によれば
主変圧器の偏磁を防止し、もつて破壊しにくい
DC−DCコンバータが実現するとともに、可飽和
リアクトルの温度上昇を著しく低減する効果もあ
ること、又ノイズ発生も低減した構成となること
等、実用性の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1石フオワード型DC−DCコ
ンバータへの実施例を示す構成図、第2図は本発
明の1石フオワード型の多出力回路への一応用例
を示す構成図、第3図は本発明のハーフブリツジ
型DC−DCコンバータへの一応用例を示す構成
図、第4図は本発明のプツシユプル型DC−DCコ
ンバータへの一応用例を示す構成図、第5図は、
本発明のフルブリツジ型DC−DCコンバータへの
一応用例を示す構成図、第6図は本発明の2石式
多出力DC−DCコンバータへの一応用例を示す構
成図、第7図は従来のレーミー型磁気制御方式1
石フオワード型DC−DCコンバータの構成図、第
8図は従来のレーミー型ハーフブリツジ型DC−
DCコンバータの構成図、第9図は各種可飽和磁
心の制御磁化特性である。第10図は本願発明の
一比較例を示回路構成図、第11図は低減放射ノ
イズの測定値を示す図、第12図は高域放射ノイ
ズの測定値を示す図、第13図は雑音端子電圧の
測定値を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも1以上の2次巻線を有する主変圧
    器と、該主変圧器の1次側に接続された少なくと
    も1個のスイツチ素子と直流電源とを有する1次
    回路と、前記主変圧器の2次巻線の前記スイツチ
    素子がオンの時正極となる一端に可飽和リアクト
    ルを挿入して2次側制御するDC−DCコンバータ
    において、前記整流回路の出力を検知し前記可飽
    和リアクトルに制御信号を出力する制御回路網を
    有し、前記可飽和リアクトルとして出力巻線と共
    に制御巻線を設け、該制御巻線の一端を前記制御
    回路網の出力端の正極側に、他端を前記制御回路
    網の出力端の負極側に接続したことを特徴とする
    DC−DCコンバータ。 2 少なくとも1以上の中間タツプ付き2次巻線
    を有する主変圧器と、該主変圧器の1次側に接続
    されたオン期間の異なる2個のスイツチ素子と直
    流電源とを有する1次回路と、前記主変圧器の2
    次側に接続された全波整流回路と、前記主変圧器
    の2次巻線の両端にそれぞれ可飽和リアクトルを
    挿入して2次側制御するDC−DCコンバータにお
    いて、前記整流回路の出力を検知し前記2個の可
    飽和リアクトルに制御信号を出力する制御回路網
    を有し、前記2個の可飽和リアクトルに出力巻線
    と共に制御巻線を設け、前記2個の可飽和リアク
    トルの制御巻線の一端を前記制御網の出力端の正
    極側に、他端を前記制御回路網の負極側に接続し
    たことを特徴とするDC−DCコンバータ。 3 主変圧器の1次側にスイツチ素子を4個用い
    てフル・ブリツジ回路とした特許請求の範囲第2
    項記載のDC−DCコンバータ。 4 可飽和リアクトルの磁心としてアモルフアス
    を用いた特許請求の範囲第1〜3項から選ばれる
    1つの項に記載のDC−DCコンバータ。
JP2819486A 1985-02-12 1986-02-12 Dc−dcコンバ−タ Granted JPS6289478A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2489885 1985-02-12
JP60-24898 1985-02-12
JP60-135203 1985-06-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6289478A JPS6289478A (ja) 1987-04-23
JPH0250710B2 true JPH0250710B2 (ja) 1990-11-05

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849874A (en) * 1988-10-24 1989-07-18 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Single mag amp control system for regulating bipolar voltage output of a power converter
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