JPH04171705A - Switching power unit - Google Patents

Switching power unit

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JPH04171705A
JPH04171705A JP2298267A JP29826790A JPH04171705A JP H04171705 A JPH04171705 A JP H04171705A JP 2298267 A JP2298267 A JP 2298267A JP 29826790 A JP29826790 A JP 29826790A JP H04171705 A JPH04171705 A JP H04171705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
switching power
transformers
power supply
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP2298267A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshinori Ishigaki
石垣 俊典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH04171705A publication Critical patent/JPH04171705A/en
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Abstract

PURPOSE:To relax the restriction in the arrangement of parts and to make thin the device and improve the heat radiation property by using a plurality of transformers small in all of length, width, and height. CONSTITUTION:Noise components of AC voltage are removed by a filter 11, and then full-wave rectification is performed with a rectifier 12, and it is accumulated as charge in a capacitor 13 for smoothing. Next, by the driving of a switching element 14, it becomes a current and flows to the primary winding of a transformer 15. Next, electromotive force is induced in the secondary winding of the transformer 15, and it is rectified with a rectifying diode 16, and is smoothed with a capacitor 17, and is supplied to a load. And this transformer 15 is composed of three pieces of transformers T1, T2, and T3, and the number of windings and the current to flow are made approximately one third, respectively. Hereby, the compactification of a device is realized and the transformer breakdown by temperature rise can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、例えば商用電源等から電子機器等を動作する
上において必要な直流定電圧を得るスイッチング電源装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a switching power supply device that obtains a constant DC voltage necessary for operating an electronic device or the like from, for example, a commercial power source.

(従来の技術) 従来から、各種の電子機器においては、商用電源電圧か
ら直流定電圧を得るためのスイッチング電源装置が用い
られる。
(Prior Art) Conventionally, in various electronic devices, a switching power supply device for obtaining a constant DC voltage from a commercial power supply voltage has been used.

第5図はこのスイッチング電源装置の基本的な構成を示
す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the basic configuration of this switching power supply device.

同図において、1は商用電源ACより取り込んだ交流電
圧のノイズ成分を除去するフィルタ、2はソイイル1通
過後の交流電圧を全波整流する整流器、3は全波整流後
の電圧を平滑化するための平滑用コンデンサ、4はパワ
ートランジスタ等のスイッチング素子である。また5は
一次側回路のエネルギを二次側回路に伝達するためのト
ランス、6はトランス5の二次巻線に誘起された電圧を
整流する整流ダイオード、7は整流後の電圧のリップル
を圧縮するためのコンデンサである。さらに、8は二次
側回路で得た出力電圧V OUTを図示しないフォトカ
プラ等を通じ絶縁的に取り込んでこれを基準の値と比較
し、その差が零になるようスイッチング索子4のパルス
オン幅を制御するハルス幅制御部、9はスイッチング索
子4のターンオフ後、トランス5の一次巻線に蓄積され
たエネルギを消費するスナバ回路である。
In the figure, 1 is a filter that removes noise components of AC voltage taken in from a commercial power supply AC, 2 is a rectifier that full-wave rectifies the AC voltage after passing through the soil coil 1, and 3 is a smoother that smoothes the voltage after full-wave rectification. 4 is a switching element such as a power transistor. Further, 5 is a transformer for transmitting the energy of the primary side circuit to the secondary side circuit, 6 is a rectifier diode that rectifies the voltage induced in the secondary winding of the transformer 5, and 7 is a compressor for compressing the voltage ripple after rectification. It is a capacitor for Further, reference numeral 8 insulates the output voltage V OUT obtained from the secondary circuit through a photocoupler (not shown), compares it with a reference value, and adjusts the pulse-on width of the switching cable 4 so that the difference becomes zero. 9 is a snubber circuit that consumes the energy stored in the primary winding of the transformer 5 after the switching cable 4 is turned off.

次にこのスイッチング電源装置の動作を説明する。まず
商用電源ACより取り込まれた交流電圧はフィルタ1に
よりノイズ成分を除去された後、整流器2で全波整流さ
れ、平滑用コンデンサ3に電荷として蓄積される。この
後、平滑用コンデンサ3に蓄積された電荷は、スイッチ
ング索子4の駆動によってトランス5の一次巻線に電流
となって流れる。これによりl・ランス6の二次巻線に
起電力が誘起され、誘起された電圧は整流ダイオード6
で整流、コンデンサ7により平滑化されて負荷に供給さ
れる。
Next, the operation of this switching power supply device will be explained. First, an alternating current voltage taken in from a commercial power supply AC is filtered to remove noise components by a filter 1, then full-wave rectified by a rectifier 2, and stored in a smoothing capacitor 3 as an electric charge. Thereafter, the charges accumulated in the smoothing capacitor 3 flow as a current to the primary winding of the transformer 5 by driving the switching cable 4. As a result, an electromotive force is induced in the secondary winding of the lance 6, and the induced voltage is transferred to the rectifier diode 6.
The signal is rectified by a capacitor 7, smoothed by a capacitor 7, and then supplied to a load.

ところで、このようなスイッチング電源装置では、トラ
ンス5のサイズが装置全体のサイズを決める大きな要因
となっている。すなわちトランス5は、第6図に示すよ
うに、磁芯5aに一次側および二次側の線5bを多重に
巻き(=Iけて構成され、しかも流れる電流が多い程太
い線5bが使用されることから、コンパクト化を図るこ
とが極めて困難な部品であるからである。
Incidentally, in such a switching power supply device, the size of the transformer 5 is a major factor in determining the overall size of the device. In other words, as shown in FIG. 6, the transformer 5 is constructed by winding the primary and secondary wires 5b around a magnetic core 5a multiple times (=I), and the larger the current flowing, the thicker the wire 5b is used. This is because it is a component that is extremely difficult to make compact.

(発明が解決しようとする課題) したがって、従来からのスイッチング電源装置は、その
設計段階においてトランスを配置するだめのスペース確
保に留意する必要があり、また部品全体をうまく配置で
きたとしても、トランスの高さ寸法によって装置の薄型
化には限度かあるという問題があった。
(Problem to be Solved by the Invention) Therefore, in the conventional switching power supply device, it is necessary to pay attention to securing space for arranging the transformer at the design stage, and even if all the components are arranged well, the transformer There is a problem in that there is a limit to how thin the device can be made depending on the height of the device.

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、部品配置上の制約軽減化および装置薄型化を有効に
図ることかでき、しかもトランスの放熱性に優れたスイ
ッチング電源装置の提供を目的としている。
The present invention has been made to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can effectively reduce restrictions on component placement and make the device thinner, and that also has excellent heat dissipation of the transformer. The purpose is

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明のスイッチング電源装置は上記した目的を達成す
るために、トランスへの直流電流の供給をスイッチング
してI・ランスの二次側回路にエネルギを伝達するスイ
ッチング電源装置において、トランスが、複数のトラン
スから構成されてなることを特徴としている。
[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the switching power supply device of the present invention switches the supply of DC current to the transformer and supplies it to the secondary circuit of the I-lance. A switching power supply device that transmits energy is characterized in that the transformer is composed of a plurality of transformers.

(作 用) 本発明では、複数のトランスを用いてスイッチング電源
装置を構成したので、個々のトランスのサイズは縦、横
、高さともに小さなものとなり、この結果、部品配置上
の制約の軽減および装置の薄型化を効果的に図ることが
でき、しかもトランスの総表面積の拡大により放熱性が
向上し、トランス熱破壊の防市も図ることができる。
(Function) In the present invention, since a switching power supply device is configured using a plurality of transformers, the size of each transformer is small in length, width, and height. As a result, restrictions on component placement are reduced and It is possible to effectively reduce the thickness of the device, and by increasing the total surface area of the transformer, heat dissipation is improved, and heat damage to the transformer can be prevented.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は本発明に係る一実施例のスイッチング電源装置
の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.

同図において、11は商用電源ACより取り込んだ交流
電圧のノイズ成分を除去するフィルタ、12はソイイル
11通過後の交流電圧を全波整流する整流器、13は全
波整流後の電圧を平滑化するための平滑用コンデンサ、
14はパワートランジスタ等のスイッチング素子である
。また15は一次側回路のエネルギを二次側回路に伝達
するためのトランスであり、この実施例では複数のトラ
ンスTl 、T2 、T3を組合せて目的のトランスを
構成している。ここで各トランスTI 、T2、T3の
一次巻線は一次側回路においてそれぞれ直列に接続され
、二次巻線は二次側回路においてそれぞれ並列に接続さ
れている。さらに16は各トランスT1、T2、T3の
二次巻線に誘起された電圧を整流する整流ダイオード、
]7は整流後の電圧のリップルを圧縮するためのコンデ
ンサである。また18は二次側回路で得た出力電圧V 
OUTを図示しないフォトカプラ等を通し絶縁的に取り
込んでこれを基準の値と比較し、その差が零になるよう
スイッチング素子14のパルスオン幅を制御するパルス
幅制御部、19はスイッチング素子14のターンオフ後
、トランスTI、T2、T3の各−次巻線に蓄積された
エネルギを消費するスナバ回路である。
In the figure, 11 is a filter that removes the noise component of the AC voltage taken in from the commercial power supply AC, 12 is a rectifier that full-wave rectifies the AC voltage after passing through the soil coil 11, and 13 is a smoother that smoothes the voltage after full-wave rectification. smoothing capacitor for
14 is a switching element such as a power transistor. Further, 15 is a transformer for transmitting the energy of the primary side circuit to the secondary side circuit, and in this embodiment, a plurality of transformers Tl, T2, and T3 are combined to form a target transformer. Here, the primary windings of the transformers TI, T2, and T3 are connected in series in the primary circuit, and the secondary windings are connected in parallel in the secondary circuit. Furthermore, 16 is a rectifier diode that rectifies the voltage induced in the secondary winding of each transformer T1, T2, and T3;
] 7 is a capacitor for compressing the voltage ripple after rectification. 18 is the output voltage V obtained from the secondary side circuit.
A pulse width control unit 19 is a pulse width control unit that takes in OUT insulatively through a photocoupler (not shown), compares it with a reference value, and controls the pulse-on width of the switching element 14 so that the difference becomes zero. After turn-off, the snubber circuit consumes the energy stored in each secondary winding of transformers TI, T2, and T3.

次にこのスイッチング電源装置の動作について説明する
。まず商用電源ACより取り込まれた交流電圧はフィル
タ11によりノイズ成分が除去された後、整流器12で
全波整流され、平滑用コンデンサ]3に電荷として蓄積
される。この後、平滑用コンデンサ13に蓄積された電
荷は、スイッチング素子14の駆動によって各トランス
TI、T2、T3の一次巻線に電流となって流れる。こ
れにより各トランスTI 、T2 、T3の二次巻線に
起電力が誘起され、誘起された電圧は整流ダイオード1
6で整流、コンデンサ17により平滑化されて負荷に供
給される。
Next, the operation of this switching power supply device will be explained. First, an alternating current voltage taken in from a commercial power source AC is filtered to remove noise components by a filter 11, then full-wave rectified by a rectifier 12, and stored in a smoothing capacitor 3 as an electric charge. Thereafter, the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 13 flows as a current to the primary winding of each transformer TI, T2, and T3 by driving the switching element 14. As a result, an electromotive force is induced in the secondary winding of each transformer TI, T2, T3, and the induced voltage is transferred to the rectifier diode 1.
The signal is rectified by 6, smoothed by a capacitor 17, and then supplied to the load.

さて、この実施例のスイッチング電源装置では、第2図
(a)に示すように、複数(この実施例では3つ)のト
ランスTI、T2、T3を用いて目的のトランス15を
構成している。これらのトランスT1、T2、T3は、
第2図(b)に示す従来の単一で構成されたトランスT
aと比べ巻線数および流れる電流がほぼ1/3になるた
め、縦、横、高さ寸法ともに従来のトランスTaよりも
かなり小さなものとなる。したがって、設計段階等にお
いて装置内にトランスを配置するスペースをはじめから
確保しておくなどの部品配置上の制約が削減されるとと
もに、装置の高さ寸法も小さくなって、装置全体のコン
パクト化を図ることが可能となる。
Now, in the switching power supply device of this embodiment, as shown in FIG. 2(a), the target transformer 15 is constructed using a plurality of (three in this embodiment) transformers TI, T2, and T3. . These transformers T1, T2, T3 are
A conventional single transformer T shown in FIG. 2(b)
Since the number of windings and the flowing current are approximately 1/3 compared to transformer a, the vertical, horizontal, and height dimensions are significantly smaller than the conventional transformer Ta. Therefore, constraints on component placement such as securing space for arranging the transformer within the device from the beginning are reduced at the design stage, etc., and the height of the device is also reduced, making the overall device more compact. It becomes possible to achieve this goal.

またこの実施例のスイッチング電源装置では、エネルギ
損失による発熱を各トランスTl 、T2、T3で分担
し、しかもトランスTI 、T2 、T3の総表面積も
結果的に広くなるため、温度上昇によるトランス破壊も
防止可能となる。
In addition, in the switching power supply device of this embodiment, the heat generation due to energy loss is shared between the transformers Tl, T2, and T3, and the total surface area of the transformers Tl, T2, and T3 is increased as a result, so that transformer breakdown due to temperature rise is avoided. Preventable.

なお、上記の実施例では、トランス15の各二次巻線を
それぞれ並列に接続しているが、本発明はこれに限定さ
れない。
In the above embodiment, the secondary windings of the transformer 15 are connected in parallel, but the present invention is not limited to this.

例えば、トランス15の各二次巻線をそれぞれ直列に接
続してもかまわないし、第3図に示すように、+5Vお
よび+12Vの2つの二次側回路を持つ単人力多出力型
のスイッチング電源装置にも本発明は適用できる。また
第4図に示すように、トランス15の各−次巻線を並列
直列に接続する場合も本発明は含まれる。さらに第3図
において、並列接続されたトランスTIおよびT2の各
二次巻線とトランスT3の二次巻線とを直列に接続した
ものや、第4図において、それぞれ並列接続されたトラ
ンスTIおよびT2の各二次巻線とトランスT3および
T4の各二次巻線とを直列に接続したものにも本発明は
適用可能である。このようにトランス15の各−次巻線
の接続および各二次巻線の接続は、直列、並列、並列直
列のいずれであってもよい。
For example, each secondary winding of the transformer 15 may be connected in series, or as shown in FIG. The present invention is also applicable to Further, as shown in FIG. 4, the present invention also includes a case where the respective secondary windings of the transformer 15 are connected in parallel and series. Furthermore, in FIG. 3, the secondary windings of transformers TI and T2 connected in parallel and the secondary winding of transformer T3 are connected in series, and in FIG. 4, the transformers TI and T2 are connected in parallel. The present invention is also applicable to a configuration in which each secondary winding of T2 and each secondary winding of transformers T3 and T4 are connected in series. In this way, the connection of each secondary winding and the connection of each secondary winding of the transformer 15 may be series, parallel, or parallel-series.

また、本発明の適用において、トランスの数に上限はな
いことは勿論である。
Furthermore, in application of the present invention, there is of course no upper limit to the number of transformers.

さらに第1図において、仮に各トランスTI。Furthermore, in FIG. 1, it is assumed that each transformer TI.

T2、T3の一次巻線が並列接続されていた場合、各二
次側出力のバラツキを考慮して、a−d間、b−e間、
c−d間に整流ダイオード(図示せず)を追加接続する
ようにしてもよい。
When the primary windings T2 and T3 are connected in parallel, taking into consideration the variations in the output of each secondary side, between a and d, between b and e,
A rectifier diode (not shown) may be additionally connected between c and d.

[発明の効果] 以上説明したように本発明のスイッチング電源装置によ
れば、複数のトランスを用いてスイッチング電源装置を
構成したので、個々のトランスのサイズは縦、横、高さ
ともに小さなものとなり、この結果、部品配置上の制約
の削減および装置の薄型化を効果的に図ることができ、
しかもトランスの総表面積の拡大により放熱性が向上し
、トランス破壊の防止も図ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the switching power supply device of the present invention, since the switching power supply device is configured using a plurality of transformers, the size of each transformer is small in length, width, and height. As a result, it is possible to effectively reduce restrictions on component placement and make the device thinner.
Moreover, by increasing the total surface area of the transformer, heat dissipation is improved and breakage of the transformer can be prevented.

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

第1図は本発明に係る一実施例のスイッチング電源装置
の構成を説明するための回路図、第2図は第1図のスイ
ッチング電源装置において用いられるトランス群の外観
を従来のトランスと比較して示す斜視図、第3図および
第4図はそれぞれ本発明の他の実施例を説明するための
回路図、第5図は従来のスイッチング電源装置の構成を
説明するためのl++l路図、第6図は第5図のスイッ
チング電源装置において用いられるトランスの外観を示
す斜視図である。 11・・・フィルタ、12・・・整流器、13・・・平
滑用コンデンサ、14・・・スイッチング素子、15 
(Tl、T2、T3)・・・トランス、16・・・整流
ダイオード、17・・・コンデンサ、18・・・パルス
幅制御部、19・・・スナバ回路。 出願人     株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − L」 〉 lO□
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the configuration of a switching power supply according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 compares the appearance of a transformer group used in the switching power supply of FIG. 1 with a conventional transformer. 3 and 4 are respectively circuit diagrams for explaining other embodiments of the present invention, and FIG. 5 is an l++l circuit diagram for explaining the configuration of a conventional switching power supply device. FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of a transformer used in the switching power supply device of FIG. 5. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Filter, 12... Rectifier, 13... Smoothing capacitor, 14... Switching element, 15
(Tl, T2, T3)...Transformer, 16...Rectifier diode, 17...Capacitor, 18...Pulse width control unit, 19...Snubber circuit. Applicant Toshiba Corporation Agent Patent Attorney Suyama Sa-L” 〉 IO□

Claims (1)

【特許請求の範囲】 トランスへの直流電流の供給をスイッチングして前記ト
ランスの二次側回路にエネルギを伝達するスイッチング
電源装置において、 前記トランスが、複数のトランスから構成されてなるこ
とを特徴とするスイッチング電源装置。
[Claims] A switching power supply device that switches the supply of direct current to a transformer and transmits energy to a secondary circuit of the transformer, characterized in that the transformer is composed of a plurality of transformers. switching power supply.
JP2298267A 1990-11-02 1990-11-02 Switching power unit Pending JPH04171705A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2298267A JPH04171705A (en) 1990-11-02 1990-11-02 Switching power unit

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2298267A JPH04171705A (en) 1990-11-02 1990-11-02 Switching power unit

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035164A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Tdk-Lambda Corp Transformer device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035164A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Tdk-Lambda Corp Transformer device

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