JPH0686550A - ２石フォワードコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２石フォワードコンバータの高周波化を図
る。 【構成】 ２つのトランス１６，１７を用い、１次巻線
１６１，１６２同士を直列に接続し、その接続端子４５
を巻回数比率の電位に固定する。その２次巻線１６２，
１７２は、一端を出力整流用素子５１，５２とチョーク
コイル７１，７２を経由して負荷９１のプラス端子，マ
イナス端子に各々接続する。一方、その他端は負荷９１
のマイナス端子，プラス端子に各々接続するとともに、
端子４５に隣接させて、巻回数毎にその上層に２次巻線
１６２，１７２を巻いて、スイッチング動作で、相対す
る巻線電位が等しく変化し、電位差が変化しないような
巻線配置とする。以上により、各トランスの１次・２次
巻線間のすべての電位差の時間変化がなくなるように動
作させ、１次・２次巻線間容量がトランスのリセットに
関与しなくなるようしてリセット時間を短縮させ、高周
波化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源等の
小形化に有利な２石フォワードコンバータに関し、特
に、そのスイッチング周波数の高周波化のための改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチング電源用のコンバータ
としては、スイッチ素子を１個使用する１石フォワード
コンバータと２個使用する２石フォワードコンバータが
知られている。このうち、２石フォワードコンバータは
１石フォワードコンバータと比較して、原理的には耐圧
が低く安価なスイッチ素子が使用できる利点を有してい
る。

【０００３】２石フォワードコンバータの従来例の回路
構成を図１０に示す。この従来例を構成するものとし
て、１は直流入力電源、２は第１のスイッチ素子、３は
第２のスイッチ素子、４はトランス、５１は出力整流用
素子（図例ではダイオード）、６１は出力フライホイー
ル用素子（図例ではダイオード）、７１は出力平滑用チ
ョークコイル、８１は出力平滑用コンデンサ、９１は負
荷、１０は第１のスイッチ素子２の駆動回路、１１は第
２のスイッチ素子３の駆動回路、４１はトランス４のセ
ンタータップを有する１次巻線、４２はトランス４の２
次巻線、４４はトランス４の１次巻線４１のセンタータ
ップ、１２は第１のスイッチ素子２と第２のスイッチ素
子３を駆動するための信号源、１３，１４はセンタータ
ップ４４と一端が接続されているコンデンサである。な
お、Ｃｏｓｓはスイッチ素子２，３の出力容量である。

【０００４】トランス４の１次巻線４１の巻き始め（以
下、（１）とする）は、第１のスイッチ素子２を通して
直流入力電源１のプラス端子に接続され、巻き終わり
（以下、（２）とする）は第２のスイッチ素子３を通し
て直流入力電源１のマイナス端子に接続され、コンデン
サ１３が直流入力電源１のプラス端子とセンタータップ
４４との間に接続され、コンデンサ１４が直流入力電源
１のマイナス端子とセンタータップ４４との間に接続さ
れている。一方、トランス４の２次巻線４２の巻き始め
（以下、（３）とする）は出力整流用素子５１のアノー
ド端子を介して出力整流用素子５１のカソード端子と出
力フライホイール用素子６１のカソード端子と出力平滑
用チョークコイル７１の一端と接続され、トランス４の
２次巻線４２の巻き終わり（以下、（４）とする）は、
出力平滑用コンデンサ８１の一端と出力フライホイール
用素子６１のアノード端子および負荷９１の一端と接続
されている。

【０００５】２石フォワードコンバータでは、２個のス
イッチ駆動回路１０，１１に同時に信号源１２からのオ
ン／オフの駆動信号が加えられ、スイッチ素子２，３は
同時にオン／オフ動作を行う。スイッチ素子２，３がオ
ンすると出力整流用素子５１が導通し、直流入力電源１
からトランス４を介して負荷９１に電力が供給されると
ともに、トランス４には直流入力電源１の電圧とオン期
間の積に比例した励磁エネルギーが蓄積される。スイッ
チ素子２，３がオフすると、トランス４の励磁インダク
タンスとスイッチ素子２，３の出力容量Ｃｏｓｓ、出力
整流用素子５１の接合容量およびトランス４の各巻線や
各巻線間の寄生容量による共振現象が発生する。スイッ
チ素子２，３のオン期間にトランス４に蓄積された励磁
エネルギーが直流入力電源１に戻るために、１次巻線端
子（２）→スイッチ素子３の出力容量→直流入力電源１
→スイッチ素子２の出力容量→１次巻線端子（１）のル
ートで電流が流れ、スイッチ素子２，３のオン期間にト
ランス４に蓄積された励磁エネルギーが直流入力電源１
に戻されると、トランス４の巻線電圧は０Ｖになる。一
方、トランス４のセンタータップ４４の電位はコンデン
サ１３，１４により常に直流入力電源１の１／２の電圧
で固定されている。その結果、１次巻線端子（１）とセ
ンタータップ４４の間に発生する電圧と、１次巻線端子
（２）とセンタータップ４４の間に発生する電圧は常に
等しいことから、スイッチ素子２，３の電圧は常に等し
い。

【０００６】図１１は、図１０のフォワードコンバータ
に適用するトランスの従来例である。ここで、各種記号
は図１０と同一であり、Ｐ１，Ｐ２はトランス４の１次
巻線４１の導体、Ｓ１はトランス４の２次巻線４２の導
体である。

【０００７】最近のフォワードコンバータは、電源を小
形化するためにＭＯＳＦＥＴ等の高速スイッチ素子を用
いてスイッチング周波数の高周波化がなされており、そ
の周波数は２００ｋＨｚ以上となっている。スイッチン
グ周波数を高周波化すると、トランスの巻線抵抗が表皮
効果や近接効果により増加するため、図１１に示すよう
に、１次巻線と２次巻線を同じ巻幅とし、交互にサイド
イッチ巻きにするトランス構造が多く採用されている。
このような構造では、１次巻線と２次巻線に流れる電流
が互いの磁束を打ち消すように流れるため、近接効果や
表皮効果が減少でき、スイッチング周波数の高周波化に
伴う交流抵抗の増加率が少なく、高効率なトランスを実
現できる。一方、１次巻線、２次巻線を集中して巻くと
近隣巻線間で電流方向が同じとなるため、近接効果が大
きくなり交流抵抗の急増を招き、高周波用トランスとし
ては適していない。しかし、図１１のようなトランス巻
線構造は、１次巻線と２次巻線との接する対向面積が大
きく、１次・２次巻線間の寄生容量が大きくなる。１次
・２次巻線間の電位差がスイッチング等により変動する
と、寄生容量で充放電が行われ、次に説明するような問
題が発生する。なお、ここでは説明を簡単にするため
に、１層当たりの巻回数、巻幅を等しくし、２次巻線を
１次巻線で挟んだサイドイッチ巻きとしたトランスとし
ている。従って、図１１のトランスでは巻数比は２：１
とした。

【０００８】図１２は、図１１に示したトランスを図１
０の従来回路に使用した場合のトランス４の各端子の電
位と各巻線間の電位差の変化を示した図である。前述し
たとおり、（１）は１次巻線４１の巻き始めの端子であ
り、スイッチ素子２と接続されている。（２）は１次巻
線４１の巻き終わりの端子であり、スイッチ素子３と接
続されている。（３）は２次巻線４２の巻き始めの端子
であり、出力整流用素子５１のアノード端子と接続され
ている。（４）は２次巻線４２の巻き終わりの端子であ
り、負荷９１のマイナス端子と接続されている。なお、
各波形の左側の電圧記号Ｖの添え字は図１１と同一であ
り、その場所の電位を示している。ただし、直流入力電
源１のマイナス端子の電位と負荷９１のマイナス端子の
電位は等しく、０電位とし、図中において、Ｖｉｎは直
流入力電源電圧を示している。ここで、センタータップ
４４の電位は直流入力電源１の１／２・Ｖｉｎで固定さ
れ、２次巻線端子（４）の電位は負荷のマイナス端子の
電圧で固定されている。そのため、スイッチングにより
Ｐ２とＳ１の電位は同時に同じだけ変化するので、Ｐ２
−Ｓ１の電位差は変化しない。一方、Ｐ１−Ｓ１の間の
電位差は、スイッチングに伴い図１２に示したように変
化する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の２石フォワードコンバータでは、図１２で説明した
ように動作する結果、トランスの１次・２次巻線間の寄
生容量のうちＰ１−Ｓ１間の寄生容量が前に述べた励磁
エネルギーとの共振現象に関与し、トランス４のリセッ
ト時間（Ｔｒ）が増加するという問題がある。この問題
は、図１１の巻線構造のように１次巻線を多層にしたサ
イドイッチ構造を有するトランス巻線や複数の２次巻線
を有するトランス巻線では、必ず最低１カ所は電位差が
変化し、寄生容量がリセット時間に悪影響を及ぼす。こ
のため、コンバータのスイッチング周波数が高周波化で
きず、トランスやチョークコイルが大形化し、電源を小
形化することができなかった。

【００１０】なお、ここでは巻線の巻径、巻幅を同じと
して説明したが、巻線の線径が異なる場合に間隔を空け
ることなく巻くと巻線のピッチが異なるため、電位差の
変化が大きくなり、この問題の影響は大きくなる。一
方、１層あたりの１次巻線と２次巻線の巻回数が異な
り、均等の巻幅に巻いた場合、巻線の線径が異なる場合
と同様に、電位差の変化が大きくなるため、この問題の
影響を大きくなる。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、トランスの１次・２次
巻線間の寄生容量がトランスのリセット時間に関与する
ことを抑制し、リセット時間を短縮することにより、コ
ンバータのスイッチング周波数が高周波化できる２石フ
ォワードコンバータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、２石フォワードコンバータの構成を、
１次巻線が第１のスイッチ素子を経由して入力電源のプ
ラス端子に接続された第１のトランスと１次巻線が第２
のスイッチ素子を経由して該入力電源のマイナス端子に
接続された第２のトランスを有し、該第１および第２の
トランスの１次巻線同士が直列に接続され、出力整流用
素子と出力フライホイール用素子と出力平滑用チョーク
コイルと出力平滑用コンデンサから構成される整流回路
が該第１および第２のトランスの２次巻線にそれぞれ接
続され、該第１および第２のトランスの１次巻線同士が
接続された端子の電位が該入力電源電圧を該第１および
第２のトランスの１次巻線の巻回数の比率で分割した電
位で固定されている２石フォワードコンバータであっ
て、前記第１のトランスは、２次巻線の一端を出力整流
用素子を経由して出力フライホイール用素子の一端に接
続し、続いて出力平滑用チョークコイルを経由して出力
平滑用コンデンサの一端と負荷のプラス端子に接続し、
該２次巻線の他端を該出力フライホイール用素子の他端
と該出力平滑用コンデンサの他端と該負荷のマイナス端
子に接続するとともに、該２次巻線の他端を前記第２の
トランスの１次巻線と接続されている１次巻線の端子に
隣接して配置し、該１次巻線と該２次巻線にて電位差が
同一となる方向に該１次巻線と該２次巻線とを巻回数ご
とに常に上層もしくは下層または同一層に隣接するよう
に巻いた巻線配置とし、前記第２のトランスは、２次巻
線の一端を出力整流用素子を経由して出力フライホイー
ル用素子の一端に接続し、続いて出力平滑用チョークコ
イルを経由して出力平滑用コンデンサの一端と負荷のマ
イナス端子に接続し、該２次巻線の他端を該出力フライ
ホイール用素子の他端と該出力平滑用コンデンサの他端
と該負荷のプラス端子に接続するとともに、該２次巻線
の他端を前記第１のトランスの１次巻線と接続されてい
る１次巻線の端子に隣接して配置し、該１次巻線と該２
次巻線にて電位差が同一となる方向に該１次巻線と該２
次巻線とを巻回数ごとに常に上層もしくは下層または同
一層に隣接するように巻いた巻線配置としたことを特徴
としている。

【００１３】

【作用】本発明の２石フォワードコンバータでは、２つ
のトランスを用い、スイッチング動作が行われても、相
対する巻線の電位が等しく変化し、電位差が変化しない
ような巻線配置、２次側回路構成とすることにより、各
々のトランスの１次・２次巻線間のすべての電位差の時
間変化がなくなるように動作させ、トランスの１次・２
次巻線間容量がトランスより、トランスのリセット時間
を短縮させ、高周波化を図っている。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１５】図１は本発明の請求項１記載の発明の第１
の実施例を示す２石フォワードコンバータの回路構成図
である。図において、１６は第１のトランス、１６１は
第１のトランス１６の１次巻線、１６２は第１のトラン
ス１６の２次巻線、１７は第２のトランス、１７１は第
２のトランス１７の１次巻線、１７２は第２のトランス
１７の２次巻線であり、５２は第２の出力整流用素子、
６２は第２の出力フライホイール用素子、７２は第２の
出力平滑用チョークコイル、８２は第２の出力平滑用コ
ンデンサ、４５は１次巻線１６１と１次巻線１７１の接
続した端子であり、他の信号は図１０と同じである。即
ち、１は直流入力電源、２は第１のスイッチ素子、３は
第２のスイッチ素子、４はトランス、５１は第１の出力
整流用素子、６１は第１の出力フライホイール用素子、
７１は第１の出力平滑用チョークコイル、８１は第１の
出力平滑用コンデンサ、９１は負荷、１０は第１のスイ
ッチ素子２の駆動回路、１１は第２のスイッチ素子３の
駆動回路、１２は第１のスイッチ素子２と第２のスイッ
チ素子３を駆動するための信号源、１３，１４は端子４
５と一端が接続されているコンデンサである。なお、Ｃ
ｏｓｓはスイッチ素子２，３の出力容量である。本実施
例の構成では、２つのトランス１６，１７を設け、それ
らの１次巻線１６１と１６２を直列に接続し、かつ各２
次巻線１６２と１７２の２次側回路を後記するように構
成し、それらの出力同士を並列に接続する。この点が図
１０の従来例と異なる点である。

【００１６】図２は図１の回路構成に適合する巻数比
１：１のトランス１６，１７の巻線配置例を示す図であ
り、１次巻線と２次巻線は同じ巻幅に均等に各々１層で
巻かれている。ここで、Ｐ１はトランス１６の１次巻線
１７１の導体、Ｓ１はトランス１６の２次巻線１６２の
導体、Ｐ２はトランス１７の１次巻線１７１の導体、Ｓ
２はトランス１７の２次巻線１７２の導体である。この
ように、各トランス１６，１７の１次巻線同士（Ｐ１，
Ｐ２）を直列に接続し、２次側回路出力を並列にするこ
とにより、図１０の従来回路で用いた巻数比２：１のト
ランスを用いた場合と同じ出力を得ることができる。

【００１７】図１，図２において、（１）は１次巻線１
６１の巻き始めの端子であり、スイッチ素子２と接続さ
れている。（２）は１次巻線１７１の巻き終わりの端子
であり、スイッチ素子３と接続されている。（３）は２
次巻線１６２の巻き始めの端子であり、出力整流用素子
５１のアノード端子と接続されている。（４）は２次巻
線１６２の巻き終わりの端子であり、負荷９１のマイナ
ス端子と接続されている。（５）は２次巻線１７２の巻
き始めの端子であり、負荷９１のプラス端子と接続され
ている。（６）は２次巻線１７２の巻き終わりの端子で
あり、出力整流用素子５２のカソード端子と接続されて
いる。

【００１８】１次側回路では、トランス１６の１次巻線
１６１の巻き始め（１）が第１のスイッチ素子２を通し
て直流入力電源１のプラス端子に接続され、トランス１
７の巻き終わり（２）が第２のスイッチ素子３を通して
直流入力電源１のマイナス端子に接続され、コンデンサ
１３が直流入力電源１のプラス端子と両トランス１６，
１７の１次巻線同士を接続した端子４５との間に接続さ
れ、コンデンサ１４が直流入力電源１のマイナス端子と
上記端子４５との間に接続されている。

【００１９】一方、２次側回路では、トランス１６の２
次巻線１６２の巻き始め（３）が出力整流用素子５１の
アノード端子を介して出力整流用素子５１のカソード端
子と出力フライホイール用素子６１のカソード端子と出
力平滑用チョークコイル７１の一端と接続され、出力平
滑用チョークコイル７１の他端が出力平滑用コンデンサ
８１の一端と負荷９１のプラス端子に接続され、トラン
ス１６の２次巻線１６２の巻き終わり（４）が出力平滑
用コンデンサ８１の他端と出力フライホイール用素子６
１のアノード端子および負荷９１のマイナス端子と接続
されている。また、トランス１７の２次巻線１７２の巻
き始め（５）が出力平滑用コンデンサ８２の一端と出力
フライホイール用素子６２のカソード端子に接続される
とともに、上記負荷９１のプラス端子に接続され、トラ
ンス１７の２次巻線１７２の巻き終わり（６）が出力整
流用素子５２のカソード端子を介して出力整流用素子５
２のアノード端子と出力フライホイール用素子６２のア
ノード端子と出力平滑用チョークコイル７２の一端と接
続され、出力平滑用チョークコイル７２の他端が出力平
滑用コンデンサ８２の他端と上記負荷９１のマイナス端
子に接続されている。

【００２０】図３は図２のトランス構造を図１の回路に
適用した場合のトランス１６，１７の各端子（１）〜
（６）の電位と各巻線間の電位差の変化を示した図であ
る。なお、各波形の左側の電圧記号Ｖの添え字は図２と
同一であり、その場所の電位を示している。ただし、直
流入力電源１のマイナス端子の電位と負荷９１のマイナ
ス端子の電位は等しく、０電位とし、図中においてＶｏ
ｕｔは２次側回路の出力電圧を示している。２つのトラ
ンス１６，１７の１次巻線同士の接続点（端子４５）の
電位は１／２・Ｖｉｎで固定されている。ここで、２次
巻線端子（４）の電位は０で、２次巻線端子（５）の電
位はＶｏｕｔで固定されている。その結果、スイッチン
グ動作が行われても、Ｐ１−Ｓ１間の電位差はＶｉｎ／
２で、Ｓ２−Ｐ２間の電位差はＶｉｎ／２−Ｖｏｕｔで
変化しない。従って、従来の巻線構造では、Ｐ１−Ｓ１
間の寄生容量によりリセット時間が延びていたが、本発
明の巻線構造ではトランス１６，１７の１次・２次巻線
間の寄生容量はトランス１６，１７のリセット時間（Ｔ
ｒ）に関与せず、リセット時間を短縮できる。そこで、
コンバータのスイッチング周波数を従来に比べ高周波化
することが可能となり、トランスやチョークコイルを小
形化でき、電源を小形化することができる。

【００２１】図４は請求項１記載の発明の第２の実施例
を示す回路構成図であって、９２は第２の負荷であり、
他の記号は図１と同じである。本実施例では、２つのト
ランスを設け、その１次巻線を直列に接続する点は図１
の第１の実施例と同様であるが、各２次巻線１６２，１
７２の２次側回路出力を独立に別々の負荷９１，９２に
接続している点が異なる。図５は上記の第２の実施例の
図４の回路構成に適合する巻数比１：１のトランス１
６，１７の巻線配置例であり、１次巻線と２次巻線は同
じ巻幅に均等に各々１層で巻かれている。前述の第１の
実施例と同様に図４，図５において、（１）は１次巻線
１６１の巻き始めの端子であり、スイッチ素子２と接続
されている。（２）は１次巻線１７１の巻き終わりの端
子であり、スイッチ素子３と接続されている。（３）は
２次巻線１６２の巻き始めの端子であり、出力整流用素
子５１のアノード端子と接続されている。（４）は２次
巻線１６２の巻き終わりの端子であり、負荷９１のマイ
ナス端子と接続されている。（５）は２次巻線１７２の
巻き始めの端子であり、負荷９２のプラス端子と接続さ
れている。（６）は２次巻線１７２の巻き終わりの端子
であり、出力整流用素子５２のカソード端子と接続され
ている。ただし、直流入力電源１のマイナス端子の電位
と負荷９１，９２のマイナス端子の電位が等しく、０電
位とすると、本発明の第１の実施例と同様にＰ１−Ｓ１
間の電位差はＶｉｎ／２で、Ｓ２−Ｐ２間の電位差はＶ
ｉｎ／２−Ｖｏｕｔで変化しない。従って、第１の実施
例と同様に、本実施例の巻線構造はトランス１６，１７
のリセット時間に関与せず、リセット時間を短縮でき、
第１の実施例と同様な効果を得ることができる。

【００２２】図６は請求項２記載の発明の一実施例であ
って、図１の回路構成に適合する巻数比１：１のトラン
スの巻線配置例を示す図である。本実施例では、１層に
１次巻線（Ｐ１またはＰ２）と２次巻線（Ｓ１またはＳ
２）が交互に巻かれている。ここで、各種記号および接
続は図１と同じである。本実施例は、１次巻線と２次巻
線が交互に配置されているため、図１の実施例と同様に
１次・２次巻線間の寄生容量はトランス４のリセット時
間に関与せず、リセット時間を短縮できる。

【００２３】以下に、本発明の実施例の拡張例を述べ
る。以上の実施例では、２つのトランスの１次巻線を接
続した端子の電位が入力電圧の１／２に固定され、かつ
１出力のトランスを用いた２石フォワードコンバータを
例に挙げて述べたが、２出力以上の巻線を設ける場合、
電位が固定された端子を隣接し、かつ隣接させた端子の
巻線の巻く位置を巻回数ごとに隣接するように配置する
ことにより、２出力以上でも同様な効果が得られる。ま
た、本発明の実施例では巻数比が正確に１：１のトラン
スを用いた２石フォワードコンバータを例に挙げて述べ
たが、巻数比が異なる場合、例えば２次巻線が１次巻線
より少ない場合には２次巻線の巻回数まで１次巻線と２
次巻線を巻回数ごとに隣接させるように巻くことで同様
な結果が得られる。

【００２４】図７は図５の回路構成において、巻数比が
１：１と異なり、トランスの１次巻線同士を接続した端
子４５の電位が固定されている場合のトランスの巻線配
置例を示す図であり、巻回数ごとに１次巻線と２次巻線
とが上下に位置するように配置し、１次巻線と２次巻線
とを均等に配置していない点が図５と異なる。ここで、
各種記号は図５と同じである。また、１次巻線（Ｐ１）
の巻回数をＮＰ１、１次巻線（Ｐ２）の巻回数をＮＰ
２、入力電圧をＥｉｎとした場合、１次巻線同士の接続
端子４５の電位はＮＰ２／（ＮＰ１＋ＮＰ２）×Ｅｉｎ
に固定している。１ターン当たりの発生電圧は１次巻
線，２次巻線とも等しいので、１次巻線と２次巻線を各
巻回数ごとに上下に配置していることから、相対する１
次巻線と２次巻線の電位変化は同じにすることができ
る。その結果、本発明の巻線構造では、トランス１６，
１７の１次・２次巻線間の寄生容量がトランス１６，１
７のリセット時間に関与せず、リセット時間を短縮でき
る。

【００２５】図８は１出力のトランスと２次出力のトラ
ンスを用いた場合の実施例の回路構成図であって、５３
は第３の出力整流用素子、６３は第３の出力フライホイ
ール用素子、７３は第３の出力平滑用チョークコイル、
８３は第３の出力平滑用コンデンサ、９３は第３の負荷
であり、１７３はトランス１７の第２の２次巻線であ
る。図９は図８の回路構成に適合する巻数１：１のトラ
ンスの巻線配置例を示す図であり、トランス１７の第２
の２次巻線１７３が第１の２次巻線１７２の上層に配置
され、かつ第２の２次巻線１７３に第１の２次巻線１７
２に接続された整流平滑回路と同じ接続の整流平滑回路
が接続されている点が図５とは異なる。ここで、各種信
号は図８と同じであり、Ｓ３はトランス１７の２次巻線
１７３の導体である。図８に示すような回路構成とする
ことにより、１次巻線１７１（Ｐ２）と２次巻線１７２
（Ｓ２）と２次巻線１７３（Ｓ３）の電位変化を同じに
することができる。その結果、本発明の巻線構造ではト
ランス１６，１７の１次・２次巻線間の寄生容量がトラ
ンス４のリセット時間に関与せず、リセット時間を短縮
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の２石フォ
ワードコンバータは、スイッチング動作が行われても、
相対する巻線の電位が等しく変化し、電位差が変化しな
いような巻線配置、２次側回路構成とすることにより、
トランスの１次・２次巻線間容量がトランスのリセット
に関与しなくすることができる。また、２石フォワード
コンバータで実現することにより、１石フォワードコン
バータに比べ低耐圧のスイッチが使用できることから、
安価な素子が使用でき、さらにトランスのリセット時間
に寄与するスイッチの出力容量の少ない素子が使用でき
る。その結果、より一層トランスのリセット時間を短縮
でき、スイッチング周波数を高周波化できることから、
トランスやチョークコイルを小形化し、電源を小形化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１記載の発明の第１の実施例を
示す２フォワードコンバータの回路構成図

【図２】上記請求項１記載の発明の第１の実施例の２石
フォワードコンバータ用のトランスの巻線配置例を示す
図

【図３】上記請求項１記載の発明の第１の実施例の動作
を説明するための動作波形図

【図４】本発明の請求項１記載の発明の第２の実施例の
２石フォワードコンバータの回路構成図

【図５】上記請求項１記載の発明の第２の実施例の２石
フォワードコンバータ用のトランスの巻線配置例を示す
図

【図６】本発明の請求項２記載の発明の一実施例を示す
２石フォワードコンバータ用のトランスの巻線配置例を
示す図

【図７】本発明の別な２石フォワードコンバータ用のト
ランスの巻線配置例を示す図

【図８】同じく本発明の別な２石フォワードコンバータ
用のトランスの巻線配置例を示す図

【図９】図８のトランスを用いた２石フォワードコンバ
ータの回路構成図

【図１０】従来の２石フォワードコンバータの回路構成
図

【図１１】巻数比が１：１の従来の２石フォワードコン
バータ用のトランスの巻線配置例を示す図

【図１２】従来の２石フォワードコンバータの動作を説
明するための動作波形図

【符号の説明】

１…直流入力電源 ２，３…スイッチ素子 １０，１１…駆動回路 １２…信号源 １３，１４…コンデンサ １６，１７…トランス ５１，５２，５３…出力整流用素子 ６１，６２，６３…出力フライホイール用素子 ７１，７２，７３…出力平滑用チョークコイル ８１，８２，８３…出力平滑用コンデンサ ９１，９２，９３…負荷 １６１，１７１…１次巻線 １６２，１７２，１７３…２次巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 丈 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社内 (72)発明者 小津 清嗣 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次巻線が第１のスイッチ素子を経由し
   て入力電源のプラス端子に接続された第１のトランスと
   １次巻線が第２のスイッチ素子を経由して該入力電源の
   マイナス端子に接続された第２のトランスを有し、該第
   １および第２のトランスの１次巻線同士が直列に接続さ
   れ、出力整流用素子と出力フライホイール用素子と出力
   平滑用チョークコイルと出力平滑用コンデンサから構成
   される整流回路が該第１および第２のトランスの２次巻
   線にそれぞれ接続され、該第１および第２のトランスの
   １次巻線同士が接続された端子の電位が該入力電源電圧
   を該第１および第２のトランスの１次巻線の巻回数の比
   率で分割した電位で固定されている２石フォワードコン
   バータであって、 前記第１のトランスは、２次巻線の一端を出力整流用素
   子を経由して出力フライホイール用素子の一端に接続
   し、続いて出力平滑用チョークコイルを経由して出力平
   滑用コンデンサの一端と負荷のプラス端子に接続し、該
   ２次巻線の他端を該出力フライホイール用素子の他端と
   該出力平滑用コンデンサの他端と該負荷のマイナス端子
   に接続するとともに、該２次巻線の他端を前記第２のト
   ランスの１次巻線と接続されている１次巻線の端子に隣
   接して配置し、該１次巻線と該２次巻線にて電位差が同
   一となる方向に該１次巻線と該２次巻線とを巻回数ごと
   に常に上層または下層に隣接するように巻いた巻線配置
   とし、 前記第２のトランスは、２次巻線の一端を出力整流用素
   子を経由して出力フライホイール用素子の一端に接続
   し、続いて出力平滑用チョークコイルを経由して出力平
   滑用コンデンサの一端と負荷のマイナス端子に接続し、
   該２次巻線の他端を該出力フライホイール用素子の他端
   と該出力平滑用コンデンサの他端と該負荷のプラス端子
   に接続するとともに、該２次巻線の他端を前記第１のト
   ランスの１次巻線と接続されている１次巻線の端子に隣
   接して配置し、該１次巻線と該２次巻線にて電位差が同
   一となる方向に該１次巻線と該２次巻線とを巻回数ごと
   に常に上層または下層に隣接するように巻いた巻線配置
   としたことを特徴とする２石フォワードコンバータ。
2. 【請求項２】 １次巻線が第１のスイッチ素子を経由し
   て入力電源のプラス端子に接続された第１のトランスと
   １次巻線が第２のスイッチ素子を経由して該入力電源の
   マイナス端子に接続された第２のトランスを有し、該第
   １および第２のトランスの１次巻線同士が直列に接続さ
   れ、出力整流用素子と出力フライホイール用素子と出力
   平滑用チョークコイルと出力平滑用コンデンサから構成
   される整流回路が該第１および第２のトランスの２次巻
   線にそれぞれ接続され、該第１および第２のトランスの
   １次巻線同士が接続された端子の電位が該入力電源電圧
   を該第１および第２のトランスの１次巻線の巻回数の比
   率で分割した電位で固定されている２石フォワードコン
   バータであって、 前記第１のトランスは、２次巻線の一端を出力整流用素
   子を経由して出力フライホイール用素子の一端に接続
   し、続いて出力平滑用チョークコイルを経由して出力平
   滑用コンデンサの一端と負荷のプラス端子に接続し、該
   ２次巻線の他端を該出力フライホイール用素子の他端と
   該出力平滑用コンデンサの他端と該負荷のマイナス端子
   に接続するとともに、該２次巻線の他端を前記第２のト
   ランスの１次巻線と接続されている１次巻線の端子に隣
   接して配置し、該１次巻線と該２次巻線にて電位差が同
   一となる方向に該１次巻線と該２次巻線とを巻回数ごと
   に常に同一層に隣接するように巻いた巻線配置とし、 前記第２のトランスは、２次巻線の一端を出力整流用素
   子を経由して出力フライホイール用素子の一端に接続
   し、続いて出力平滑用チョークコイルを経由して出力平
   滑用コンデンサの一端と負荷のマイナス端子に接続し、
   該２次巻線の他端を該出力フライホイール用素子の他端
   と該出力平滑用コンデンサの他端と該負荷のプラス端子
   に接続するとともに、該２次巻線の他端を前記第１のト
   ランスの１次巻線と接続されている１次巻線の端子に隣
   接して配置し、該１次巻線と該２次巻線にて電位差が同
   一となる方向に該１次巻線と該２次巻線とを巻回数ごと
   に常に同一層に隣接するように巻いた巻線配置としたこ
   とを特徴とする２石フォワードコンバータ。