JPH04323813A - 容量性電流抑制システムおよび電源 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には切換モード
電力コンバータに関し、特に電力変圧器における寄生容
量性電流の抑制に関する。

【０００２】

【従来の技術】寄生即ち漂遊容量は、それ自体の巻線、
他の巻線あるいは内部シールド即ちスクリーン、および
いずれかの取付け構造あるいはハードウエアに対する巻
線の容量結合のために変圧器構成において発生する。こ
れらの容量自体変圧器の導線における好ましくない電流
成分としてでてくる。これらの好ましくない電流の作用
は、切換え装置に対するピーク電流応力に寄与し、好ま
しくない電気ノイズを発生させることである。

【０００３】電力コンバータのスイッチング周波数が増
えるにつれて前記の有害な作用がさらに顕著になる。こ
の作用の一般的な２つの理由は、集中コンデンサＣにお
ける電圧ｖと電流ｉとの関係を検討することにより理解
される。集中コンデンサに関して、これらの要素の間の
関係は下記の式により与えられる。

【０００４】ｉ＝Ｃ×ｄｖ／ｄｔ まず、スイッチング周波数が増加するにつれて、電圧遷
移に対して許客された時間が減少する。このように、電
圧の瞬時変動速度ｄｖ／ｄｔが、一次巻線結線を含む回
路の種々の点において増加する。前述の式を検討すれば
、ｄｖ／ｄｔの増加が、必然的に容量性電流を対応して
増加させ、そのため好ましくないノイズの発生を増加さ
せる。

【０００５】第２に、もし電力変圧器のスイッチング周
波数が増加するとすれば、変圧器はより小さい漏洩イン
ダクタンスに構成する必要がある。例えば、漏洩インダ
クタンスを低減するために典型的に使用されるインタリ
ーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）した巻線のような構造的
な配備は、巻線対巻線の容量を増加させ、従ってＣの実
効値を増加させる傾向がある。さらに前記式から、Ｃの
値の増加は、電流ｉを対応して増加させることによって
発生したノイズを増加させる。

【０００６】好ましくない容量作用を抑制するための従
来技術の方法の大部分は、３つの一般的なグループ、即
ちシールドすること、巻線の形状および外部／内部ろ波
することとに分類しうる。変圧器の第１のグループは、
変圧器構成中に組み込まれたシールド法によって容量に
対抗する。シールドの基本的概念は、２つの導体（例え
ば、巻線と巻線、１次と２次の巻線およびシヤシ）の間
の電界を閉塞することによって２つの部材の間の容量結
合を排除することである。従来技術によって採用されて
いるシールド法のあるものは、変圧器構造全体、個別の
巻線構造、巻線の層あるいは個々の巻線自体をシールド
することを含んでいた。またシールドするために使用さ
れる材料も大きく変化した。使用された材料の若干の例
は、導電性の塗料、帯片、シートおよび金網である。シ
ールドする技術に係わる顕著な一問題は、その実施コス
トである。例えば、もし巻線内シールドに対する層化方
法が試されるとすれば、巻線層の間に導電性層を適用し
うるようにするためには製作コストが大きく増加する。 シールドする技術に係わるその他の問題は、シールドを
付与する間の変圧器に対する損傷（巻線層におけるワイ
ヤの破断）、シールドを取り付けた後の巻線または変圧
器全体あるいは双方に対するアクセス性、変圧器におけ
る機械的干渉を含み、かつ一般的には容量結合をシール
ドすると希望する磁気結合を低下させる。

【０００７】容量性電流抑制技術の第２の広義の領域は
、変圧器の巻線の特定な形状を含む。容量性電流を下げ
るための最も直接的な方法は、変圧器の容量を直接下げ
ること（容量をより少なく、容量性電流をより少なくす
ること）である。残念ながら、これらの容量低減技術の
全ては、変圧器の漏洩インダクタンスを増加させようと
し、これは一般的に好ましくない。ある形状技術は、層
対層の特定の幾何学的形状を用いて個々の巻線を形成す
ることによって巻線内容量を低減させることを含む。 シールドすることと同様に、この方法の製作コストは、
容量性電流の実際の低下と比較すれば、この方法を魅力
のないものにしうる。容量性電流を低減させる別の方法
は、変圧器の構成要素の間（例えば二次巻線と一次巻線
、二次巻線とコア構造）の間隔を最大にすることである
。この方法に対する設計上のトレードオフは、間隔が増
加すれば、希望する磁気結合が減少することである。

【０００８】巻線を直列に巻いた２つの半体に単に分割
することにより多くの変圧器において巻線内容量も低下
する。変圧器の設計者は、容量の低減を二義的に考えて
他の理由から巻線を分割することがありうる。分割一次
巻線を採用した一方法は、２つの半体を、巻線内電圧が
最小に、従って分布容量性の電流が最小となるように配
置することである。使用されてきた最後の形状方法は、
巻線間容量を最小にするために一次および二次（ときに
は三次）の巻線をオフセットすることである。この方法
での設計上のトレードオフも希望する磁気結合の対応し
た低減である。容量性電流低減方法の最後の一般的な領
域は、関連のノイズ成分を「ろ波」することにある。こ
のノイズ低減の一方法は、変圧器にある形式の外部ＲＣ
回路（変圧器自体に対しても外部の回路）を後続させる
ことである。この同じ方法を拡張して、変圧器の巻線に
タップすることにより実際に一連の変圧器と関連のＲＣ
回路を形成する一体構成の分布抵抗を組み込むようにし
た。今日までのろ波方法は全て、容量性電流を抑制する
ために内部あるいは外部いずれかのある種の回路を必要
とする。これらのろ波方法は、例えば周波数の制限ある
いは巻線での損失の増加のような変圧器の性能に対する
ある種の好ましくないインパクトを与える。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、変圧器における容量性電流の抑制を向上させること
である。

【００１０】また、本発明の目的は、変圧器における容
量性電流によって発生するピーク電流、リンギングおよ
び電磁干渉ＥＭＩを抑制することである。

【００１１】本発明の別の目的は、例えば漏洩インダク
タンスの増大のようないずれかの変圧器の設計あるいは
性能上の妥協なくして変圧器における容量性電流を効果
的に抑制することである。

【００１２】本発明のさらに別の目的は、既存の切換モ
ード電源へ安価に組み込みうる容量性電流抑制システム
を提供することである。

【００１３】本発明の別の目的は、容量性電流抑制を変
圧器のコア構造に組み込むことである。

【００１４】

【発明の概要】いずれの変圧器設計においても、変圧器
におけるいずれかの他の導体に導電部材を物理的に近接
させることによって生じるある容量が存在する。これら
の容量は、変圧器の入力／出力導線で見出される好まし
くない電流を発生させる。該電流はピーク電流応力、リ
ンギングおよび他の有害なＥＭＩ作用を発生させる。一
次巻線の中心点が実質的に一定の電位にあるように動作
し、かつこの中心点の周りで構造的に対称的に配置され
ている変圧器においては、この中心点を通って流れる寄
生容量電流は無視しうる程である。全ブリッジ電力コン
バータは、そのような要領で動作する電力／変圧器を使
用する。この中心点における巻線を分割し、２つの一次
巻線半体を直列に巻く（直列助成）ことにより、巻線の
中心点から出てくる２本の導線にアクセスが可能とされ
る。これらの２つの中心点導線は、反射され／変換され
た負荷電流並びに変圧器の磁化／励起電流のみを流すが
、容量性電流は流さない。入力／出力導線の容量性電流
の抑制は、共通モードインピーダンスを各々の一次導線
とその対応の中心点導線へ導入することにより達成され
る。共通モードインピーダンスは、例えば、対の導線を
、磁性材料のトロイド、ビーズあるいはスリーブを通し
て延在させたり、導線を磁性トロイドあるいはロッドに
巻いたり、あるいは磁性コア構造を用いてインピーダン
スを導入するような種々の方法により導入しうる。これ
らの磁性材料のいずれかを対の導線に著しく近接させる
ことにより、磁性材料に対する導線の磁性結合（および
導線を通っている電流）が所望の抑制を生じさせる。

【００１５】

【実施例】特記無き限りは、本説明の図における電流の
矢印は電流の相対方向を示すものであって、矢印が示す
電流の相対的な大きさを示す意図のものではない。さら
に、巻線において流れているいずれかの磁化電流を無視
していることを注目すべきである。磁化電流は、一般的
に一次巻線に反射された負荷電流として同じ回路通路を
流れ、その存在は、ノイズや本明細書で記載する負荷電
流流路に対して何ら影響しない。従って、簡素化するた
めに、この磁化電流は省略している。

【００１６】さらに、一般性並びに表現の簡潔さのため
に、本説明書における「負荷電流」という用語は、二次
即ち出力巻線を流れる負荷電流と、一次巻線における反
射された即ち変換された負荷電流成分の双方に対して用
いている。

【００１７】漂遊、即ち寄生容量性電流を発生させる物
理的状況の説明によって本発明が理解されやすくなる。 前述のように、各変圧器の構成には漂遊即ち寄生容量が
存在する。これらの容量は、図１と図２とに示す２つの
基本モデルによって説明しうる。図１は、変圧器の巻線
内分布容量の集中要素モデルである。図２は、巻線間、
即ち変圧器の構造に対する分布容量の集中要素モデルを
示す。

【００１８】図１に示すように、巻線内分布容量は、巻
線の中の１回の巻きと他のいずれかの巻きとの間の容量
である。この容量はまた、巻線の自己容量とも称しうる
。図１は、コンデンサｃｐ　が巻線において発生する巻
線内分布容量の全ての和を表すので集中モデルと称され
る。巻線全体の巻線内分布容量は、理解、図示および説
明を容易にするために図１の要素ｃｐ　において一緒に
「集中」されている。ｃｐは巻線ＰＣの中心点の周りで
容量性電流ｉｃを分流するので、図１は電気の観点から
の正確な回路図である。この分流の起こる理由は、巻線
配置が中心点ＰＣの周りで均衡しているためであって、
対称性のためＰＣにおいて巻線を流れる正味の容量性電
流は無視しうる程である。

【００１９】図１に示すように、変圧器の導線１０，２
０は、一方が負荷電流ｉｌ　で、他方が容量性電流ｉｃ
　である２つの電流成分を流している。負荷電流ｉｌ　
は、２つの巻線半体３０と４０とを通して、かつ巻線の
中心点ＰＣを通して導線１０、２０によって流されてい
る。容量性電流ｉｃ　は、導線１０、２０に存在するも
のとして示されているが、前述のようにコンデンサｃｐ
　を介してＰＣの周りで分流する。電流ｉｌ　とｉｃ　
の双方は、導線１０、２０において差動パターンで流れ
ている。即ち、導線１０の電流は、導線２０の電流と較
べて同じ大きさであるが、方向が反対である。この差動
の関係は図に示すように容量性電流ｉｃが、負荷電流に
加えられると、あるいはスイッチングサイフル動作にお
いて別のときに発生しうるように負荷電流に対向すると
すれば、発生するものである。

【００２０】図１に示すように巻線内容量（自己容量）
の他に、例えば一次巻線および二次巻線の間（巻線間）
あるいは巻線と変圧器のコア即ちシャシとの間のような
、変圧器内の巻線と他の導体との間が物理的に近接する
ことから生じるその他の漂遊容量もある。図２は、巻線
間あるいは変圧器の巻線の構造体に対する分布容量の集
中要素モデルを示す。図２における要素５０は、変圧器
組立体における低電圧二次巻線あるいはその他のいずれ
かの接地（あるいは概ね接地）された構造体を示す。 コンデンサＣ１は、巻線半体３０と要素５０との間の容
量を示す。同様に、コンデンサＣ２は、巻線半体４０と
要素５０との間の容量を示す。

【００２１】本発明によって企図されている切換モード
電力コンバータ（全ブリッジ、非対称半ブリッジ（高電
圧デュアルスイッチ））においては、電力コンバータの
変圧器の点ＰＣにおける電位は、スイッチングサイクル
にわたって概ね一定である。このことは、点ＰＣと要素
５０との間の電位差の変動時間速度が無視しうる程であ
って、従って、いずれかの巻線内容量性電流が点ＰＣを
通して流れるとしてもそれは殆ど無い。逆に、巻線半体
のいずれかと要素５０との間では電位差の変動時間速度
が比較的大きい。このｄｖ／ｄｔによって容量Ｃ１とＣ
２とをそれぞれ通る容量性電流ｉｃ　ｌ　およびｉｃ　
２　を発生させる。図２は、点ＰＣの周りでコンデンサ
Ｃ１およびＣ２を通して２つの容量性電流ｉｃ　ｌ　お
よびｉｃ　２　を分流させることにより前述の状態を示
す。図１に示す巻線内モデルにおけるように、図２の巻
線間モデルの２つの変圧器の導線１０、２０は、２つの
電流成分ｉｌ　およびｉｃ　１　またはｉｃ　２　を流
す。ｉｌ　は、負荷電流を表し、ｉｃ　１　とｉｃ　２
　とは漂遊容量性電流を表す。

【００２２】前述の２つのモデルの双方は、変圧器の導
線における漂遊電流成分の存在を説明する。双方のモデ
ルに対して共通のある重要な曲面があり、これは要約し
ておく必要がある。まず、いずれかのモデルにおいて、
変圧器の導線は、一方が負荷電流ｉｌ　で、他方が容量
性電流ｉｃ　である２つの電流成分を流す。これらの電
流の双方は、導線１０と２０において差動パターンで流
れる（即ち、導線１０の電流ｉｌ　は導線２０のｉｌ　
と反対方向に流れ、これは導線１０および２０における
ｉｃ　に対してもいえる）。第２に、負荷電流ｉｌ　の
みが、分割された巻線の中心点ＰＣを通る。容量性電流
ｉｃ　は、中心点ＰＣの周りで分流され、中心点を流れ
ない。

【００２３】本発明は、容量性電流を抑制するために巻
線形状とろ波技術との独特の組合せを利用する。本発明
に対して必要とされる巻線形状は、図１、図２及び図３
に示すように巻線が２つの対称で均衡した半体に分割さ
れるものである。図３に示すように、導線１０と２０と
は、変圧器への２つの入力導線である。さらに２つの導
線６０と７０とが、それぞれ２つの巻線半体３０、４０
から取り出されている。図３の導線６０、７０は、図１
と図２とに示すように同じ点ＰＣから出てきている。こ
れらの導線６０、７０は、電気的に接続され、従って２
つの巻線半体を直列に接続している。前述の直列接続は
、直列の反対方向の接続と対比して一般的に直列助成と
称されている。これらの４本の導線は、対として考えら
れ、導線１０と６０とが一方の対を、導線２０と７０と
が別の対を形成している。この説明において、もし一方
の導線対を参照すれば、同じ説明が、２つの対の間には
対称性があるため他の導線対に対しても適用可能である
。同様に、一次巻線を参照した場合、同じ説明が、二次
あるいは三次巻線のような変圧器の他のいずれかの巻線
にも適用可能である。

【００２４】前述のように、かつさらに図３に示すよう
に、変圧器の導線１０と２０とは、負荷電流ｉｌ　と容
量性電流ｉｃ　の双方を流し、一方導線６０、７０は、
負荷電流のみを流す。図３において、導線対１０と６０
並びに２０と７０とにおいて、変換された負荷電流ｉｌ
　は、厳密な差動モード電流である。差動電流は、対の
導体における電流の大きさが等しいが、各導体において
は反対方向に流れるように流れる電流である。今の場合
、ｉｌ　は、導線対１０と６０の各々の導線において大
きさは等しく、導線１０においては一方の方向に、導線
６０においては反対の方向に流れる。同じことが、導線
対２０と７０におけるｉｌ　についてもいえる。差動電
流ｉｌ　と比較して、容量性電流ｉｃ　は、導線１０お
よび２０のみにおいて流れるので差動電流ではない。導
線６０と７０とには容量性電流は流れない。

【００２５】導線対における独特の電流配置により、も
し一対の導線に共通モードインピーダンスが導入される
とすれば、容量性電流ｉｃ　は、抑制されるが、差動モ
ード電流ｉｌ　には何ら影響はない。共通モードインピ
ーダンスを導入する基本的方法は、磁性材料で構成され
た構造体を、共通モード電流を流している導線に著しく
近接させて配置させることである。磁性材料に対する電
磁結合のため、共通モード電流は抑制される。導線に対
する磁性材料の近接度合いは、例えば変圧器の設計にお
ける物理的制約（例えばどの程度の物理的スペースを使
用しうるか）と希望する抑制程度のような多数のファク
タによって変わる。例えば、もし容量性電流の抑制がそ
れ程必要とされないとすれば、磁性材料に対する結合は
それ程緊密でなくともよく、かつ該材料を導電導線にそ
れ程近接させて配置する必要もない。この共通モードイ
ンピーダンスを導入する一方法は、対の導線を、磁性材
料で構成されたトロイドに通すことである。この特定の
実施例を図３に示し、要素８０と９０とは磁性トロイド
を示す。磁性トロイドが導電導線に近接しているため、
トロイドに磁束が誘導される。導線１０の電流ｉｌ　に
よってトロイド８０に誘導された磁束は、導線６０にお
ける等しいが反対方向の電流ｉｌ　によって誘導された
等しいが反対方向の磁束によって相殺されるので、差動
電流ｉｌ　に対する影響は無い。電流ｉｌ　によって発
生した２つの磁束が相殺されるので、双方の導線におけ
る電流ｉｌ　に対する、正味のインピーダンスは零であ
る。逆に、容量性電流ｉｃ　は、導線対の一方のみの導
線１０を流れるので、ｉｃ　によって誘導された磁束に
対向する等しいが反対方向の磁束はトロイドには存在し
ない。導線１０におけるｉｃ　によってトロイドに誘導
される磁束は、好ましくない容量性電流ｉｃを妨げるこ
とにより抑制するように作用する。

【００２６】容量性電流抑制について概念化する別の方
法は図４に示されている。図４において、上方の導体は
、導線１０または２０のいずれかであり、負荷電流ｉｌ
　と容量性電流ｉｃ　の双方を流すものとして示されて
いる。上方の導体における電流ｉｃ　は、その和がｉｃ
　である２つの電流１／２ｉｃ　と１／２ｉｃ　とから
なるものとして示されている。下方の導体、導線６０ま
たは７０のいずれかは、負荷電流ｉｌ　と他の２つの理
論的な電流成分ｉＣ　Ｄ　とｉＣＣ　とを流しているも
のとして示されている。これらの他の２つの電流の各々
の大きさは、１／２ｉｃ　に等しい。電流ｉＣ　Ｄ　は
ｉｌ　と同じ方向を流れ、電流ｉＣ　Ｃ　は反対方向に
流れる。導体におけるこれら２つの理論的電流の正味の
電流は零である。対の導体に共通モードインピーダンス
が導入されると、純粋な差動電流ｉｌ　に対する影響は
ない。同様に、導線１０または２０における１／２ｉｃ
　電流の一方と電流ｉＣ　Ｄ　とは、それらが差動モー
ド（即ちそれらは大きさは等しいが反対方法に流れる）
であるので共通モードインピーダンスによって影響され
ない。対照的に、導線１０または２０における他の１／
２ｉＣ　成分は、理論電流ｉＣ　Ｃ　と同じ方向に流れ
る。これらの２つの電流は、共通モード（即ち同じ方向
に流れ、かつ同じ大きさである）であるため、トロイド
によって導入される共通モードインピーダンスはこれら
の２つの電流を減少させる。

【００２７】容量性電流抑制を前述のように分析すると
、共通モードインピーダンスは導線１０、２０における
容量性電流ｉＣ　の１／２に対しては何ら影響を与えな
いことに注目されよう。このことは、抑制という用語が
排除の代わりに使用される一理由である。本発明は、容
量性電流を完全に排除しないが著しく抑制する。本発明
の実際の試験において、達成された結果は単なる理論モ
デルの予測以上にはるかに優れたものである。前述の理
論例において示された１／２ｉＣ　以上のはるかに大き
い抑制が観察された。抑制が増大することは、現実の世
界における諸要素が理想的でなく、理想モデルで示され
たものと正確に同じく作用しないという事実のためであ
った。これらの結果はさらに、ある分析に対して想定し
た理想条件（例えば、完全な対称性並びに正確に位置決
めされた中心点）が満足されないとしてもその方法の有
効性が著しく損なわれないことを示している。

【００２８】前述のように磁性トロイドを用いることの
代案として、共通モードインピーダンスを導入するその
他の数種の方法がある。一般的に、所望のインピーダン
スを導入するいずれかの磁性材料構造で導線対を囲むこ
とができる。例えば、トロイドの代わりに磁性ビーズあ
るいはスリーブを用いることができる。導線の対は、ト
ロイドに関して前述したのと同様の要領でビーズあるい
はスリーブを通される。また、導線対をトロイドに通す
代わりにトロイドに巻きつけることも可能である。導線
をトロイドを通すことにより容量性電流を抑制するのと
同様の要領で、トロイドに導線を巻くことにより共通モ
ードインピーダンスが導入される。同様に、導線は、ト
ロイドの代わりに磁性ロッドに巻き付けることにより同
じ共通モードインピーダンスを導入することができる。 いずれの方法を採るかの選択は、必要なノイズ低減の程
度と、コスト、製作、丈夫さ等の他の要素によって変わ
る。例えば、もしトロイドの一形式のみ使用可能である
とすれば、数個のトロイドを導線に配置させ、磁性材料
の量を増加させ、このため提供されるインピーダンスを
増加させることができる。同様に、トロイドあるいはロ
ッドに巻かれる巻き数がインピーダンスを増加させる。

【００２９】これまで説明してきた抑制技術の明確な１
つの利点は、その方法を既存の変圧器に適用しうること
である。分割巻き設計であり、かつその導線がアクセス
可能である変圧器を本発明の設計を用いて後から組込む
ことができる。本発明は、すでに適用されている変圧器
がさらにノイズを低減させる必要があると判明した場合
特に有用である。変圧器を交換したり、あるいはその他
の高価なシールドする技術あるいはろ波技術を試みる代
わりに、前述の技術設計を低コストで容易に実行しうる
。たとえ変圧器が分割巻き設計でなくても、もし巻線に
アクセス可能であるとすれば、巻線を概ね対称的な２つ
の半体に分割し、前述の共通モードインピーダンスの技
術を用いて容量性電流を抑制することができる。もし切
換モード電源の変圧器の巻線がアクセス可能でないとす
れば、寄生電流は、既存変圧器を現在の設計の一つと交
換することにより依然として抑制可能である。この代案
の魅力は少ないものの、切換モード電源全体を取り替え
るよりもはるかに望ましい。

【００３０】図６は、本発明による容量性電流抑制を変
圧器に組み入れた電源のブロック線図である。例えば５
０から６０ヘルツの単相あるいは三相で、１２０から２
４０ボルトの交流である、あるユーティリティ主電源へ
の接続を図６において記号化したプラグ６０２で示す。 この交流電源は、適当な整流装置６０４によって整流さ
れる。その結果の末調整の直流（ＤＣ）電力は、ろ波さ
れ、「バルク」コンデンサ６０６に貯えられ、１５０か
ら４００ボルト（ＤＣ）の範囲のバルク電圧を有する。 この末調整の電圧は次いで、調整性を備えたＤＣ−ＤＣ
コンバータとして機能する別の回路へ送られる。

【００３１】ＤＣ−ＤＣ変換における最初のステップは
、電力スイッチング回路６０８により高周波数電力を発
生させることである。寄生容量電流と反射された負荷電
流とが本明細書のいずれかで詳述した関係を有している
コンバータに対しては、電力スイッチング回路は変圧器
に対して対称的な駆動を生ずる。そのような回路の例は
、コンデンサを備えた半ブリッジと図６において６０８
で示す線図が示す全ブリッジである。スイッチングデバ
イスは、例えばバイポーラトランジスタあるいは電界効
果トランジスタでよい。このデバイスの切換回数は、負
荷６２０での電圧調整を達成するために、制御回路６２
２からの適当な信号６３０によって決められる。前記デ
バイスの基本的な切換周波数は２０キロヘルツから１メ
ガヘルツの範囲である。各々の適用において、特定の動
作値即ち値の範囲は、当該技術分野において周知の各種
の対抗局面を均衡させた技術判断によって決められる。

【００３２】電力変圧器６１０の一次巻線の導線１０、
２０には対称形の高周波数ＡＣ電圧が供給される。本発
明によれば、導線対１０、６０に共通モードインピーダ
ンス６１２が現れ、導線対２０、７０には列の共通モー
ドインピーダンス６１４が現れて変圧器の寄生容量にお
ける望ましくなり電流の流れを抑制するために、追加の
一次導線６０、７０が配置されている。変圧器の巻き数
比は、当該技術分野において周知の関係を用いて所望の
負荷電圧を提供するように選定される。

【００３３】変圧器の二次巻線における交流電圧は、あ
る整流装置６１６によって整流される。この装置は、例
えば、図６において線図６１６の内側で示す全波ブリッ
ジ回路あるいは中心タップされた全波整流器でよい。整
流器の出力は、当該技術分野で周知の方法により設計し
た何らかの適当なフイルタ６１８によってろ波され、負
荷６２０にろ波されかつ調整された直流電圧を提供する
。

【００３４】制御回路６２２は、バルク電圧、負荷電流
および装置特性のような量の変動にかかわらず、出力電
圧を所定値まで調整する閉ループ制御システムの一部で
ある。この制御回路は、電力スイッチング回路６０８に
おけるスイッチングデバイスの切換タイミングを調整し
て所望の負荷電圧を保つ。この調整は、図６において検
知線６２４で示すように出力電圧の検出値を用いて実行
される。当該技術分野において周知のより精緻な制御に
より、検知線６２６で示す出力フイルタにおける若干の
変動を検出し、かつ読知線６２８で示す一次巻線電流を
検出し得る。閉ループ制御システムが一次巻線電流を検
出するコンバータにおいては、本発明による変圧器は、
検出された信号に望ましくない影響を与える寄生容量性
電流を抑制することにより、制御回路６２２によって検
出される信号６２８の質を向上しうる。

【００３５】本発明の最後の実施例を図５に示す。この
図から判るように、変圧器のコア自体１００は、導線の
対に共通モードインピーダンスを提供するためはに用い
られる。この実施例は、変圧器の初期設計が前述のよう
に後での組み込みを考えずに実行される場合望ましい。 図５における要素３０と４０とは、変圧器のコア１００
の中央脚に巻かれた一次巻線の２つの半体の断面図を示
す。要素１１０は、コア１００の中央脚に同様に巻かれ
た変圧器の二次巻線の断面図である。二次巻線１１０の
導線の経路付けは、二次巻線の形状がこの設計によって
変わることがないままなので示していない。

【００３６】本発明のこの実施例においては、導線の対
１０と６０とは変圧器のコア１００の開口１２０を通し
て最初の一次巻線半体３０から取り出されている。同様
に導線の対２０と７０とは、開口１３０を介して変圧器
のコア１００を通る。この２つの巻線半体は、導線６０
と７０とを電気的に接続することにより直列助成形状に
接続されている。導線の対を変圧器のコアに通すことに
より、導電導線の対を磁性材料で囲んだ。この材料は、
望ましい共通モードインピーダンスを導入することによ
り寄生容量性電流を抑制する。

【００３７】変圧器の製作局面の間、この設計は、例え
ば開口１２０、１３０をＥ−Ｅコアの適合面における溝
で形成するようにいずれかの種々の方法で実行しうる。 変圧器の組立ての間、導線の対は、前記面の適合前に溝
に位置させることにより、穿孔あるいはねじ切り作業の
必要性を排除しうる。トロイドあるいは他の磁性材料を
保持するために何ら追加の取付けの金物は必要とされな
いので、この方法は製作を容易にしうる。代替的に、導
線対のための開口は、既存のＥ−Ｅコア変圧器に穿孔し
、かつ導線を前述のように形成しうる。

【００３８】本発明の特定実施例を示し、かつ説明して
きたが、当該技術分野の専門家には、本発明の真正な精
神と範囲とから逸脱することなく特定の実施例に対する
修正が可能なことが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻線内分布変圧器容量の集中要素モデルを示す
図。

【図２】巻線間分布変圧器容量の集中要素モデルを示す
図。

【図３】本発明による容量性電流の抑制を示す概略図。

【図４】容量性電流の抑制を示す図３の詳細図。

【図５】そのコア構造が本発明による抑制技術を組み入
れている変圧器を示す図。

【図６】本発明による容量性電流抑制を備えた変圧器を
組み入れた電源のブロック線図。

【符号の説明】

１０，２０：導線、　　３０，４０：巻線半体、　　５
０，１１０：二次巻線、 ６０，７０：導線、　　８０，９０：磁性トロイド、　
　１００：コア、 １２０，１３０：開孔、　　６１０：電力変圧器、６１
２，６１４：共通モードインピーダンス、　　ＰＣ：中
心点、

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも１つの巻線が実質的に同一
   の第１と第２の部分に分割されており、前記第１と第２
   の巻線部分が直列に電気的に接続されている変圧器であ
   って、２対の導線を有し、第１の対の導線が前記第１の
   巻線部分に電気的に接続され、第２の対の導線が前記第
   ２の巻線部分に電気的に接続されている変圧器と、前記
   対の導線の少なくとも一方の共通モード電流に共通モー
   ドインピーダンスを提供するものであって、前記対の導
   線における差動モード電流を妨げられずに流れうるよう
   にする少なくとも１つの磁気結合手段とを備える容量性
   電流抑制システム。
2. 【請求項２】　　前記磁気結合手段が磁性材料からなる
   請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】　　前記磁性材料が前記対の導線を囲む請
   求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】　　前記磁性材料がトロイド形状である請
   求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】　　前記磁性材料がビーズの形状である請
   求項３に記載のシステム。
6. 【請求項６】　　前記磁性材料がスリーブの形状である
   請求項３に記載のシステム。
7. 【請求項７】　　前記対の導線が前記磁気結合手段に巻
   かれている請求項１に記載のシステム。
8. 【請求項８】　　前記磁気結合手段がトロイド形状であ
   る請求項７に記載のシステム。
9. 【請求項９】　　前記磁気結合手段がロッドの形状であ
   る請求項７に記載のシステム。
10. 【請求項１０】　　第１の磁気結合手段が前記第１の対
    の導線に共通モードインピーダンスを提供し、第２の磁
    気結合手段が前記第２の対の導線に共通モードインピー
    ダンスを提供する請求項１に記載のシステム。
11. 【請求項１１】　　変圧器と、実質的に同一の第１と第
    ２の２つの部分に分割されている前記変圧器の少なくと
    も１つの巻線であって、前記の第１の巻線部分は第１と
    第２の導線を有し、前記第１と第２の導線が第１の対の
    導線を形成し、前記の第２の巻線部分が第３の導線と第
    ４の導線とを有し、前記第３と第４の導線が第２の対の
    導線を形成し、前記第２の導線と第３の導線とが電気的
    に接続されることによって前記の第１と第２の巻線部分
    が直列に接続されている少なくとも１つの巻線と、前記
    対の導線の少なくとも一方に実質的に近接している磁性
    材料であって、前記対の導線に共通モードインピーダン
    スを提供することによって前記対の導線の前記容量性電
    流が抑制される磁性材料とを備える容量性電流を抑制す
    るシステム。
12. 【請求項１２】　　前記磁性材料が前記対の導線を囲む
    請求項１１に記載のシステム。
13. 【請求項１３】　　前記対の導線が前記磁性材料に巻か
    れている請求項１１に記載のシステム。
14. 【請求項１４】　　変圧器の容量性電流を抑制するシス
    テムにおいて、前記変圧器が磁性材料のコアを有し、前
    記変圧器の少なくとも１つの巻線が実質的に同一の第１
    と第２の２つの部分に分割され、前記の第１の巻線部分
    が第１の対の導線を有し、前記の第２の巻線部分が第２
    の対の導線を有し、前記の第１と第２の巻線部分が直列
    に電気的に接続され、前記コアがそこを貫通している少
    なくとも第１の開口を有し、前記対の導線の少なくとも
    一方が前記コアの第１の開口を通して延び、前記コアが
    前記対の導線の共通モード電流に共通モードインスーダ
    ンスを提供し、前記コアがさらに前記対の導線における
    差動電流を妨げられずに流れるようにする、変圧器の容
    量性電流を抑制するシステム。
15. 【請求項１５】　　前記第１の対の導線が前記コアの前
    記第１の開口を通って延在し、前記第２の対の導線が前
    記コアの第２の開口を通って延在し、前記コアは前記第
    １と第２の対の導線の双方に対して共通モードインピー
    ダンスを提供する請求項１４に記載のシステム。
16. 【請求項１６】　　変圧器の容量性電流を抑制する方法
    において、前記変圧器の少なくとも１つの巻線を実質的
    に同一の２つの部分に分割し、第１の対の導線を前記の
    第１の巻線部分に接続し、第２の対の導線を前記の第２
    の巻線部分に接続し、前記の第１の巻線部分を前記の第
    ２の巻線部分に助成接続し、磁性材料を前記対の導線の
    少なくとも一方に実質的に近接して位置決めすることに
    より前記磁性材料が前記対の導線に共通モードインピー
    ダンスを提供することにより前記対の導線の容量性電流
    を抑制するステップを含む、容量性電流を抑制する方法
    。
17. 【請求項１７】　　前記対の導線を前記磁性材料で囲む
    ステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】　　前記対の導線を前記磁性材料の周り
    に巻くステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】　　低周波数の交流を高周波数の交流に
    交換する第１の変換手段と、前記高周波数交流を入力と
    して有し、変換された高周波数交流を出力として提供す
    る変圧器であって、実質的に同一の第１と第２の部分に
    分割された少なくとも１つの巻線を有し、前記の第１と
    第２の巻線部分が直列に接続され、前記の巻線部分の各
    々に一対の導線が接続されている変圧器と、前記対の導
    線の少なくとも一方における共通モード電流に共通モー
    ドインピーダンスを提供し、かつ前記対の導線において
    差動電流を妨げられずに流れうるようにした少なくとも
    １つの磁気結合手段と、前記変圧器の出力に接続され、
    前記の変換された高周波数交流を直流に変換する第２の
    変換手段とを備える、容量性電流を低減した電源。
20. 【請求項２０】　　前記第１と第２の変換手段に接続さ
    れ、前記直流を調整する制御手段をさらに含む請求項１
    ９に記載の電源。
21. 【請求項２１】　　前記第１の変換手段はさらに、交流
    主電力に接続され、整流された直流を提供する第１の整
    流手段と、前記の整流された直流を蓄積するバルク蓄積
    手段と、前記バルク蓄積手段に接続され、前記高周波数
    交流を前記変圧器に供給するスイッチング手段とを含む
    請求項１９に記載の電源。
22. 【請求項２２】　　前記第２の変換手段はさらに、前記
    変圧器の出力側に接続された第２の電流手段と、前記第
    ２の整流手段に続き、前記直流をろ波する手段を含む請
    求項１９に記載の電源。
23. 【請求項２３】　　前記磁気結合手段が磁性材料からな
    る請求項１９に記載の電源。
24. 【請求項２４】　　前記磁性材料が前記対の導線を囲む
    請求項２３に記載の電源。
25. 【請求項２５】　　前記磁性材料がトロイド形状である
    請求項２４に記載の電源。
26. 【請求項２６】　　前記磁性材料がビーズの形状である
    請求項２４に記載の電源。
27. 【請求項２７】　　前記磁性材料がスリーブの形状であ
    る請求項２４に記載の電源。
28. 【請求項２８】　　前記対の導線が前記磁気結合手段に
    巻かれている請求項１９に記載の電源。
29. 【請求項２９】　　前記磁気結合手段がトロイド形状で
    ある請求項２８に記載の電源。
30. 【請求項３０】　　前記磁気結合手段がロッドの形状で
    ある請求項２８に記載の電源。