JPH08107028A - High-frequency switching transformer - Google Patents
High-frequency switching transformerInfo
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- JPH08107028A JPH08107028A JP6264617A JP26461794A JPH08107028A JP H08107028 A JPH08107028 A JP H08107028A JP 6264617 A JP6264617 A JP 6264617A JP 26461794 A JP26461794 A JP 26461794A JP H08107028 A JPH08107028 A JP H08107028A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源、特
に低電圧大電流出力に使用される高周波スイッチングト
ランスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a high frequency switching transformer used for low voltage and large current output.
【０００２】[0002]
【従来の技術】大形コンピュータ、通信機、電磁コイル
等の電源には、低電圧大電流の直流電源装置が必要とな
る。従来、これらの電源には商用周波トランスにより、
商用電圧を降圧し、サイリスタやトランジスタにより定
電圧制御を行うシリーズ電源が使用されてきたが、この
商用周波トランスが大きなものとなり、電源装置の大部
分を占めている。そこで、近年、小型軽量化の要求から
商用周波トランスを使用しないスイッチング電源化が普
及している。2. Description of the Related Art A power source for a large computer, a communication device, an electromagnetic coil or the like requires a low-voltage, large-current DC power supply device. Conventionally, these power supplies are commercial frequency transformers,
Although a series power supply that steps down a commercial voltage and controls a constant voltage by a thyristor or a transistor has been used, this commercial frequency transformer becomes large and occupies most of the power supply device. Therefore, in recent years, a switching power supply that does not use a commercial frequency transformer has become widespread due to a demand for size and weight reduction.
【０００３】従来この種のスイッチング電源に使用され
るスイッチングトランスは、例えば図７に示すように一
般に三脚コア１０が使用され、中脚１０ａに１次コイル
９を巻き、図８の断面図に示すように、結合を良くする
ため絶縁テープ１３を介してその上に２次コイル１１が
巻かれたものが使用されている。この三脚コア１０は磁
性材料からなる板厚状の直方体ブロックに左右対象に長
角穴を設け、この２つの長角穴を窓部１２とし、この窓
部１２に挟まれた部分を中脚１０ａとしたものである。A conventional switching transformer used for this kind of switching power supply generally uses a tripod core 10 as shown in FIG. 7, for example, and a primary coil 9 is wound around an intermediate leg 10a, as shown in a sectional view of FIG. As described above, in order to improve the coupling, the secondary coil 11 wound on the insulating tape 13 is used. The tripod core 10 is provided with a rectangular plate block made of a magnetic material and having rectangular holes in left and right directions. The two rectangular holes are used as windows 12, and the portion sandwiched by the windows 12 is the middle leg 10a. It is what
【０００４】コア材としては高周波での鉄損が少ないフ
ェライト等が用いられ、出力電流が数百アンペアに及ぶ
場合が多く、窓面積の大きい大形のコア１０が必要とな
る。一方、コイルの線材には表皮効果による交流抵抗の
増加を抑えるため、リッツ線または薄銅板、銅角材が使
用されている。これら銅板等によりコイルを形成する場
合、素材が太く硬いため電線巻き装置等を使用すること
ができず、手作業に頼らざるを得ないが、作業が困難で
あり熟練技術を要している。As the core material, ferrite or the like, which has a small iron loss at high frequencies, is used, the output current often reaches several hundred amperes, and a large-sized core 10 having a large window area is required. On the other hand, for the wire material of the coil, a litz wire, a thin copper plate, or a copper square material is used in order to suppress an increase in AC resistance due to the skin effect. When forming a coil from these copper plates or the like, the material is thick and hard, so that the electric wire winding device and the like cannot be used, and it is inevitable to rely on manual work, but the work is difficult and requires skill.
【０００５】また、出力が低電圧大電流のため、巻数比
が大きくなり漏れインダクタンスが必然的に大きくなっ
ているが、この漏れインダクタンスによりスイッチング
デバイスやダイオードにサージ電圧が発生し、これらの
デバイスを破損する恐れがある。そこで、サージ電圧を
抑制するためスナバ回路が用いられている。Further, since the output has a low voltage and a large current, the winding ratio becomes large and the leakage inductance is inevitably large. However, this leakage inductance causes a surge voltage in the switching device and the diode, and these devices are It may be damaged. Therefore, a snubber circuit is used to suppress the surge voltage.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電源装置に
おいては、出力容量が大きくなるほど大形のコア１０を
使用しているが、フェライトコアの価格は重量（体積）
に対し、指数関数的に上昇することから高価となってい
る。さらに、コイル材にリッツ線を使用する場合のリッ
ツ線、銅板等によりコイルを形成する場合の工賃等のコ
ストが高く、安価な材料で簡単な製造方法が望まれてい
た。In the above conventional power supply device, the larger core 10 is used as the output capacity increases, but the price of the ferrite core is weight (volume).
On the other hand, it is expensive because it rises exponentially. Furthermore, when using a litz wire as a coil material, the cost such as a wage when forming a coil from a litz wire or a copper plate is high, and a simple manufacturing method using an inexpensive material has been desired.
【０００７】また、サージ電圧を抑制するスナバ回路で
消費される電力損失は漏れインダクタンスに蓄えられる
エネルギーに相当し、漏れインダクタンスをＬ、電流を
Ｉとして、次式で表せる。 （１／２）ＬＩ2 上式が示すように、漏れインダクタンスに蓄えられるエ
ネルギーは、電流の２乗に比例して大きくなり、出力容
量が大きくなるほど、サージ電圧対策が困難になるとい
う問題があった。Further, the power loss consumed in the snubber circuit for suppressing the surge voltage corresponds to the energy stored in the leakage inductance and can be expressed by the following equation, where L is the leakage inductance and I is the current. (1/2) LI 2 As shown in the above equation, the energy stored in the leakage inductance increases in proportion to the square of the current, and the larger the output capacitance, the more difficult it is to take measures against surge voltage. It was
【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、コイルを製造する際の
工賃が安く、安価な材料で簡単に製造でき、かつ、スナ
バロスを増加させることなく、サージ電圧対策が容易な
高周波スイッチングトランスを提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the labor cost for manufacturing the coil, to easily manufacture the coil with an inexpensive material, and to increase the snubber loss. It is to provide a high-frequency switching transformer that can easily cope with surge voltage.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ
〜５ｎが１巻以上巻回された複数個のコア２ａ，２ｂ〜
２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎを配置し、２次コイル３、７を
全てのコア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎの窓部
４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，８ｂ〜８ｎを貫通して形成す
ることとし、In order to achieve the above object, the present invention has primary coils 1a, 1b to 1n, 5a, 5b.
~ A plurality of cores 2a, 2b in which 5n is wound one or more times ~
2n, 6a, 6b to 6n are arranged, and the secondary coils 3 and 7 are passed through the windows 4a, 4b to 4n, 8a, 8b to 8n of all the cores 2a, 2b to 2n, 6a, 6b to 6n. To form,
【００１０】また、各コア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６
ｂ〜６ｎの磁路がほぼ平行となるよう各コア２ａ，２ｂ
〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎを横向きにし、かつその各窓
部４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，８ｂ〜８ｎが連通して２次
コイル３、７を挿通する空間を形成するよう配置するこ
ととし、Further, each core 2a, 2b to 2n, 6a, 6
Each of the cores 2a and 2b so that the magnetic paths b to 6n are substantially parallel to each other.
2n, 6a, 6b to 6n are arranged sideways, and the windows 4a, 4b to 4n, 8a, 8b to 8n are arranged to communicate with each other to form a space into which the secondary coils 3 and 7 are inserted. ,
【００１１】さらに、このように構成した高周波スイッ
チングトランスの各１次コイルＮ１を各々一定のもしく
は任意の位相差を持たせて励磁駆動することとした。Further, each of the primary coils N1 of the high frequency switching transformer configured as described above is excited and driven with a constant or arbitrary phase difference.
【００１２】[0012]
【作用】スイッチング回路により複数個の１次コイル１
ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎを励磁すると、各コ
アを貫通している部分の２次コイル３、７に、１次コイ
ル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎの巻数及び印加
電圧に応じた誘起電圧が発生し、２次コイルの両端には
その総和の電圧が表れる。従って、高周波スイッチング
トランスがＮ個のコア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜
６ｎおよび１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜
５ｎで構成されている場合、個々の１次コイル１ａ，１
ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎの電流は、コアおよび１次
コイルが１個のときの１／Ｎとなり、量産品の安価な小
型のコアを使用することが可能となる。Operation: A plurality of primary coils 1 are provided by the switching circuit.
When a, 1b to 1n, 5a, 5b to 5n are excited, the number of turns and application of the primary coils 1a, 1b to 1n, 5a, 5b to 5n are applied to the secondary coils 3 and 7 in the portions penetrating each core. An induced voltage corresponding to the voltage is generated, and the total voltage appears at both ends of the secondary coil. Therefore, the high frequency switching transformer has N cores 2a, 2b-2n, 6a, 6b-
6n and primary coils 1a, 1b-1n, 5a, 5b-
When configured with 5n, individual primary coils 1a, 1
The currents of b to 1n, 5a and 5b to 5n are 1 / N when the number of cores and primary coils is one, and it is possible to use mass-produced inexpensive and compact cores.
【００１３】また、各コア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６
ｂ〜６ｎの磁路がほぼ平行となるよう各コア２ａ，２ｂ
〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎを横向きにし、かつその各窓
部４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，８ｂ〜８ｎが連通して２次
コイル３、７を挿通する空間を形成するよう配置したの
で、２次コイル３、７を各コア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６
ａ，６ｂ〜６ｎの窓部４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，８ｂ〜
８ｎに貫通する作業が簡単で済む。Further, each core 2a, 2b to 2n, 6a, 6
Each of the cores 2a and 2b so that the magnetic paths b to 6n are substantially parallel to each other.
2n, 6a, 6b to 6n are arranged sideways, and the windows 4a, 4b to 4n, 8a, 8b to 8n are arranged to communicate with each other to form a space for inserting the secondary coils 3 and 7, The secondary coils 3 and 7 are connected to the cores 2a and 2b to 2n and 6 respectively.
a, 6b-6n windows 4a, 4b-4n, 8a, 8b-
The work to penetrate the 8n is simple.
【００１４】さらに、このように構成した高周波スイッ
チングトランスの各１次コイルＮ１を各々一定のもしく
は任意の位相差を持たせて励磁駆動することとしたの
で、入力実効電流は少なくなり、２次側に発生する電圧
の瞬時値も低くなるため２次ダイオードＤ１，Ｄ２の耐
圧も少なくて済み、２次周波数が増加するのでチョーク
コイルＬ１やコンデンサＣを小型にすることが可能とな
る。Further, since the respective primary coils N1 of the high frequency switching transformer configured as described above are excited and driven with a constant or arbitrary phase difference, the input effective current is reduced and the secondary side is reduced. Since the instantaneous value of the voltage generated at 2 is low, the withstand voltage of the secondary diodes D1 and D2 is small, and the secondary frequency is increased, so that the choke coil L1 and the capacitor C can be downsized.
【００１５】[0015]
【実施例】次に図に沿って本発明の一実施例について説
明する。図１はトロイダルコアを使用した実施例を示し
た図である。図において、１ａ，１ｂ〜１ｎは１次コイ
ル、２ａ，２ｂ〜２ｎはコアでここではトロイダルコア
を使用している。また、３は２次コイル、４ａ，４ｂ〜
４ｎはコア２ａ，２ｂ〜２ｎの中空部に相当する窓部で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment using a toroidal core. In the figure, 1a and 1b to 1n are primary coils, 2a and 2b to 2n are cores, and here toroidal cores are used. Further, 3 is a secondary coil, 4a, 4b-
4n is a window part corresponding to the hollow part of the cores 2a, 2b to 2n.
【００１６】しかして、複数個のコア２ａ，２ｂ〜２ｎ
にはそれぞれ１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎが巻回されて
いる。このコア２ａ，２ｂ〜２ｎはいわゆるトロイダル
コアと言われるもので、中空円筒状のいわゆるドーナッ
ツ形に形成されたものである。Therefore, a plurality of cores 2a, 2b to 2n are provided.
Primary coils 1a and 1b to 1n are wound around the respective coils. The cores 2a, 2b to 2n are so-called toroidal cores, and are formed in a hollow cylindrical so-called donut shape.
【００１７】この１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎが巻回さ
れた複数個のコア２ａ，２ｂ〜２ｎの磁路がほぼ平行と
なるよう横向きで、コア２ａ，２ｂ〜２ｎの円筒の中心
軸が一致するように直列に、つまり各窓部４ａ，４ｂ〜
４ｎを連通して１つの円筒空間を形成するよう配置し、
この各窓部４ａ，４ｂ〜４ｎに２次コイル３を貫通させ
てある。The primary coils 1a and 1b to 1n are wound sideways so that the magnetic paths of the plurality of cores 2a and 2b to 2n are substantially parallel to each other, and the central axes of the cylinders of the cores 2a and 2b to 2n are aligned. In series so that they coincide with each other, that is, each of the windows 4a, 4b
4n are connected so as to form one cylindrical space,
The secondary coil 3 is penetrated through each of the windows 4a, 4b to 4n.
【００１８】このような構成の高周波スイッチングトラ
ンスにおいて、各コア２ａ，２ｂ〜２ｎに巻回されてい
る各１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎに例えば後述するよう
なスイッチング回路より電流を供給し、１次コイル１
ａ，１ｂ〜１ｎを励磁すると、２次コイル３には１次コ
イル１ａ，１ｂ〜１ｎの巻数および印加電圧に応じた誘
起電圧が発生し、２次コイル３の両端の電圧はその総和
の電圧が表れ、結果として各コア２ａ，２ｂ〜２ｎのか
らの誘起電圧の総和の能力を有する大形のトランスと同
等のトランスとして動作することになる。In the high frequency switching transformer having such a structure, a current is supplied to the primary coils 1a and 1b to 1n wound around the cores 2a and 2b to 2n from a switching circuit as will be described later, for example. Next coil 1
When a and 1b to 1n are excited, an induced voltage is generated in the secondary coil 3 according to the number of turns of the primary coils 1a and 1b to 1n and the applied voltage, and the voltage across the secondary coil 3 is the sum of the voltages. Appears, and as a result, it operates as a transformer equivalent to a large-sized transformer having the ability of summing the induced voltages from the cores 2a, 2b to 2n.
【００１９】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図２は本発明の他の実施例として３脚コアを使用し
た場合を示した図である。図において、５ａ，５ｂ〜５
ｎは１次コイル、６ａ，６ｂ〜６ｎはコアでここでは３
脚コアを使用している。また、７は銅板にて形成された
２次コイル、８ａ，８ｂ〜８ｎは３脚コア６ａ，６ｂ〜
６ｎの中脚の両側に形成された窓部である。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a view showing a case where a tripod core is used as another embodiment of the present invention. In the figure, 5a, 5b-5
n is a primary coil, and 6a and 6b to 6n are cores, here 3
Uses a leg core. Further, 7 is a secondary coil formed of a copper plate, and 8a and 8b to 8n are tripod cores 6a and 6b to.
6n is a window portion formed on both sides of the middle leg.
【００２０】しかして、複数個のコア６ａ，６ｂ〜６ｎ
の中脚には１次コイル５ａ，５ｂ〜５ｎが巻回されてい
る。このコア６ａ，６ｂ〜６ｎはいわゆる３脚コアと呼
ばれるもので、略長方形の磁性材料からなるブロックに
左右対象に均等な略長方形の角穴を設け、この２つの角
穴に挟まれた部分を脚部としたものである。Therefore, a plurality of cores 6a, 6b to 6n are provided.
Primary coils 5a, 5b to 5n are wound around the middle leg. The cores 6a, 6b to 6n are so-called tripod cores, and a block made of a magnetic material having a substantially rectangular shape is provided with rectangular holes having a substantially rectangular shape which are symmetrical to each other, and a portion sandwiched between the two rectangular holes is formed. It is a leg.
【００２１】この１次コイル５ａ，５ｂ〜５ｎが巻回さ
れた複数個のコア６ａ，６ｂ〜６ｎを上記実施例と同様
に横向きで、コア６ａ，６ｂ〜６ｎの外枠の各辺の面が
一致するように直列に、つまり各窓部８ａ，８ｂ〜８ｎ
を連通して１つの角穴状の空間を形成するよう配置し、
この各窓部８ａ，８ｂ〜８ｎに銅板にて形成された２次
コイル７を貫通させてある。A plurality of cores 6a and 6b to 6n, around which the primary coils 5a and 5b to 5n are wound, are arranged sideways in the same manner as in the above embodiment, and the surfaces of the sides of the outer frames of the cores 6a and 6b to 6n are arranged. In series so that they coincide with each other, that is, each of the windows 8a, 8b to 8n
Are arranged so as to communicate with each other to form one square hole-shaped space,
A secondary coil 7 made of a copper plate is passed through each of the windows 8a, 8b to 8n.
【００２２】このような構成の高周波スイッチングトラ
ンスにおいても、上記実施例同様にスイッチング回路に
より各１次コイル５ａ，５ｂ〜５ｎを励磁すると、２次
コイル７には各１次コイル５ａ，５ｂ〜５ｎの巻数およ
び印加電圧に応じた誘起電圧が発生し、２次コイル７の
両端の電圧はその総和の電圧が表れる。Also in the high frequency switching transformer having such a structure, when the primary coils 5a, 5b to 5n are excited by the switching circuit as in the above embodiment, the secondary coil 7 has the primary coils 5a, 5b to 5n. An induced voltage is generated according to the number of turns and the applied voltage, and the voltage across the secondary coil 7 is the sum of the voltages.
【００２３】上記２つの実施例において、高周波スイッ
チングトランスがＮ個のコア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，
６ｂ〜６ｎおよび１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，
５ｂ〜５ｎで構成されている場合、個々の１次コイル１
ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎの電流は、コアおよ
び１次コイルが１個のときの１／Ｎとなり、量産品の安
価な小型のコアを使用することが可能となり、線材も巻
きやすい丸線を使用でき、かつ、２次コイルは連通した
各窓部８ａ，８ｂ〜８ｎに銅板等の導体を貫通させるだ
けであり、工賃、材料費とも安くできる。In the above two embodiments, the high frequency switching transformer has N cores 2a, 2b to 2n, 6a,
6b to 6n and primary coils 1a, 1b to 1n, 5a,
When configured with 5b to 5n, each primary coil 1
The currents a, 1b to 1n, 5a, 5b to 5n are 1 / N of the case where the number of cores and primary coils is one, which makes it possible to use mass-produced and inexpensive small-sized cores and also to wind wire rods. A simple round wire can be used, and a conductor such as a copper plate is passed through each of the windows 8a, 8b to 8n communicating with the secondary coil, and the labor cost and material cost can be reduced.
【００２４】また、２次コイル３、７は１次コイル１
ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎと一部で接触してい
るのみで、１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜
５ｎに密着し覆っていないため、２次コイル３、７は言
うまでもなく、１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５
ｂ〜５ｎの放熱も良くなり、発熱が抑えられ、信頼性が
向上する。The secondary coils 3 and 7 are the primary coil 1
a, 1b to 1n, 5a, 5b to 5n only partially contact with the primary coils 1a, 1b to 1n, 5a, 5b.
Since it is not closely attached to and covered with 5n, not to mention the secondary coils 3 and 7, the primary coils 1a, 1b to 1n, 5a, 5
The heat radiation of b to 5n is also improved, the heat generation is suppressed, and the reliability is improved.
【００２５】また、漏れインダクタンスに蓄えられるエ
ネルギーは、コア１個で構成した場合と、本発明による
高周波スイッチングトランスの個々のコイルの漏れイン
ダクタンスは、ほぼ等しいと考えられ、本発明による高
周波スイッチングトランスの場合、（１／２）Ｌ（Ｉ／
Ｎ）2 Ｎとなり、１／Ｎ にスナバロスが減少し、小形
化、高効率化が可能となる。Further, it is considered that the energy stored in the leakage inductance is almost equal to the leakage inductance of each coil of the high frequency switching transformer according to the present invention when the energy is stored in one core, and that of the high frequency switching transformer according to the present invention. In this case, (1/2) L (I /
N) 2 N, snubber loss is reduced to 1 / N, and miniaturization and high efficiency are possible.
【００２６】さらに、一般にスイッチングトランスは定
格出力電圧、電流に応じその都度設計されているが、本
発明によればコア２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎ
１個に対する１次コイル１ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ
〜５ｎの仕様を決めておけば、コア２ａ，２ｂ〜２ｎ、
６ａ，６ｂ〜６ｎの数により出力電圧を、２次コイル
３，７の線材の断面積により出力電流を設定することが
可能で、トランス設計が容易となる。なお、共通の材料
を使用できるためコスト低減にもなる。Further, generally, the switching transformer is designed each time according to the rated output voltage and current, but according to the present invention, the cores 2a, 2b to 2n, 6a, 6b to 6n.
Primary coils 1a, 1b to 1n, 5a, 5b for one coil
If the specifications of ~ 5n are decided, the cores 2a, 2b-2n,
The output voltage can be set by the number of 6a, 6b to 6n, and the output current can be set by the cross-sectional area of the wire rods of the secondary coils 3, 7, which facilitates the transformer design. Since common materials can be used, the cost can be reduced.
【００２７】次に図３ないし図６によって、上記高周波
スイッチングトランスを駆動する方法について説明す
る。図３は本発明にかかる高周波スイッチングトランス
を駆動する回路の一例を示した図である。Next, a method of driving the high frequency switching transformer will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit for driving the high frequency switching transformer according to the present invention.
【００２８】図において、２０は本発明にかかる高周波
スイッチングトランス、Ｅは電源、ＳＷはスイッチ素子
で図では機械接点で示してあるが、実際にはトランジス
タ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体による高速ス
イッチング素子が使用される。Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｎは各コ
アで上記実施例の２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎ
に相当する。また、Ｎ１は１次コイルで上記実施例の１
ａ，１ｂ〜１ｎ、５ａ，５ｂ〜５ｎに相当し、Ｎ２は２
次コイルで上記実施例の３，７に相当する。Ｄ１，Ｄ２
は２次側ダイオードで、Ｄ１は整流ダイオード、Ｄ２は
フライホイールダイオードとして機能する。また、Ｌ１
はチョークコイル、Ｃはコンデンサである。In the figure, 20 is a high-frequency switching transformer according to the present invention, E is a power source, SW is a switch element, which is shown as a mechanical contact, but in the figure, it is actually a high-speed switching element made of a semiconductor such as a transistor, MOSFET, or IGBT. Is used. B1 and B2 to Bn are cores 2a, 2b to 2n, 6a, 6b to 6n in the above embodiment.
Is equivalent to Further, N1 is a primary coil, which is the same as in the first embodiment.
a, 1b to 1n, 5a, 5b to 5n, and N2 is 2
The next coil corresponds to the third and seventh embodiments. D1, D2
Is a secondary side diode, D1 functions as a rectifying diode, and D2 functions as a flywheel diode. Also, L1
Is a choke coil and C is a capacitor.
【００２９】しかして、この回路では電源Ｅと各コアＢ
１，Ｂ２〜Ｂｎの１次コイルＮ１とは１つのスイッチ素
子ＳＷを介して並列に接続され、各コアＢ１，Ｂ２〜Ｂ
ｎの２次コイルＮ２はそれぞれ直列に接続され、その一
端は２次側ダイオードＤ１のアノードに接続され、その
カソードは２次側ダイオードＤ２のカソードおよびチョ
ークコイルＬ１の一端に接続され、その他端はコンデン
サＣおよび出力端子の一端に接続されている。また、２
次コイルＮ２の他端は２次側ダイオードＤ２のアノー
ド、コンデンサＣの他端および出力端子の他端に接続さ
れている。In this circuit, however, the power source E and each core B are
1, B2 to Bn primary coils N1 are connected in parallel via one switch element SW, and each core B1, B2 to Bn
The secondary coils N2 of n are respectively connected in series, one end thereof is connected to the anode of the secondary diode D1, its cathode is connected to the cathode of the secondary diode D2 and one end of the choke coil L1, and the other end is It is connected to one end of the capacitor C and the output terminal. Also, 2
The other end of the secondary coil N2 is connected to the anode of the secondary diode D2, the other end of the capacitor C, and the other end of the output terminal.
【００３０】このような構成の回路において、スイッチ
素子ＳＷを一定の周期でオン・オフさせると、並列に接
続された１次コイルＮ１は同時に励磁され、２次コイル
Ｎ２は１次コイルＮ１の巻数および印加電圧に応じた誘
起電圧が同時に発生し、２次コイルＮ２両端の電圧はそ
の総和の電圧が表れ、結果として各コアＢ１，Ｂ２〜Ｂ
ｎのからの誘起電圧の総和の能力を有する大形のトラン
スと同等のトランスとして動作する。そして、２次側ダ
イオードＤ１，Ｄ２にて順方向成分のみ抽出された後、
チョークコイルＬ１、コンデンサＣにより平滑され、所
定の電圧、電流値の直流電源として出力される。In the circuit having such a configuration, when the switching element SW is turned on / off at a constant cycle, the primary coils N1 connected in parallel are excited at the same time, and the secondary coil N2 turns the number of turns of the primary coil N1. And an induced voltage corresponding to the applied voltage are generated at the same time, and the voltage across the secondary coil N2 is the sum of the voltages. As a result, each core B1, B2 to B
Operates as a transformer equivalent to a large transformer with the ability to sum the induced voltages from n. Then, after only the forward direction components are extracted by the secondary side diodes D1 and D2,
It is smoothed by the choke coil L1 and the capacitor C, and is output as a DC power source having a predetermined voltage and current value.
【００３１】図４は本発明にかかる高周波スイッチング
トランスを駆動する回路の他の例を示した図である。こ
の回路では電源Ｅと各コアＢ１，Ｂ２〜Ｂｎの１次コイ
ルＮ１とはそれぞれのＢ１，Ｂ２〜Ｂｎの１次コイルＮ
１に対応したスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２〜ＳＷｎを介
して接続されており、その他の構成は図３の回路と同一
であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略
する。FIG. 4 is a diagram showing another example of the circuit for driving the high frequency switching transformer according to the present invention. In this circuit, the power source E and the primary coils N1 of the cores B1, B2-Bn are the primary coils N of B1, B2-Bn, respectively.
1 is connected via the switch elements SW1 and SW2 to SWn corresponding to 1, and the other configurations are the same as those of the circuit of FIG. 3, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００３２】このような構成の回路において、高周波ス
イッチングトランス２０を駆動する方法を図５に示す。
（ａ）は各スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２〜ＳＷｎを同一
パルスで駆動する場合を示したもので、その動作は結局
図３の回路と同一となる。FIG. 5 shows a method of driving the high frequency switching transformer 20 in the circuit having such a configuration.
(A) shows the case where each switch element SW1, SW2-SWn is driven by the same pulse, and its operation is the same as the circuit of FIG. 3 after all.
【００３３】（ｂ）は各スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２〜
ＳＷｎを位相差を持たせた複数のパルスで、つまりｎ個
のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２〜ＳＷｎを３６０°／ｎ
の位相差を有するパルスにより駆動する場合を示したも
のである。(B) shows each switch element SW1, SW2
SWn is a plurality of pulses having a phase difference, that is, n switch elements SW1, SW2 to SWn are 360 ° / n.
It shows a case of driving with a pulse having a phase difference of.
【００３４】なお、位相差を持たせたパルスは周知の手
段、例えばクリスタルによる発振器とフリップフロップ
等の組合せによる分周器、単安定マルチバイブレータ
等、その他プログラマブルタイマ等を用いることにより
容易に発生させることができる。The pulse having a phase difference can be easily generated by using well-known means, for example, a frequency divider by a combination of an oscillator with a crystal and a flip-flop, a monostable multivibrator, or other programmable timers. be able to.
【００３５】この方法で高周波スイッチングトランス２
０を駆動した場合、各コアＢ１，Ｂ２〜Ｂｎの１次コイ
ルＮ１は３６０°／ｎの位相差をもって、順次励磁され
ることになり、電源Ｅから供給される電流は平均化され
るため、高周波スイッチングトランス２０の入力実効電
流は上記（ａ）の方法に比べ低減し、電源Ｅのリップル
が減るため電源Ｅのコンデンサを小型にすることができ
る。また、２次コイルＮ２には順次励起電圧が発生する
ため、２次側電圧の瞬時値が低下し、２次側ダイオード
Ｄ１，Ｄ２の耐圧も低いもので済むようになる。さら
に、結果として２次側に発生する電圧の周波数は１次側
よりも増加しているためチョークコイルＬ１、コンデン
サＣも小型のもので済む。With this method, the high frequency switching transformer 2
When 0 is driven, the primary coils N1 of the cores B1, B2 to Bn are sequentially excited with a phase difference of 360 ° / n, and the current supplied from the power source E is averaged. The input effective current of the high frequency switching transformer 20 is reduced as compared with the method (a) and the ripple of the power source E is reduced, so that the capacitor of the power source E can be downsized. Further, since the excitation voltage is sequentially generated in the secondary coil N2, the instantaneous value of the secondary side voltage is reduced, and the withstand voltage of the secondary side diodes D1 and D2 is low. Further, as a result, the frequency of the voltage generated on the secondary side is higher than that on the primary side, so that the choke coil L1 and the capacitor C can be small in size.
【００３６】なお、実際の使用に際しては例えば図６に
示すようなリセットコイルＮ３を設け、その一端を１次
コイルＮ１に接続するとともに、他端を逆接続された逆
流防止ダイオードＤ３を介して、１次コイルＮ１の他端
側であって、スイツチ素子ＳＷより電源Ｅ側に接続した
回路を用いることにより、１次コイルＮ１の逆起電力が
抑制されスイッチングノイズが減少等するため本発明の
効果をより一層高めるのに有効である。また、図６に示
した回路は図３の回路についての応用例を示したもので
あるが、図４の回路についても同様に適用できることは
言うまでもない。In actual use, for example, a reset coil N3 as shown in FIG. 6 is provided, one end of which is connected to the primary coil N1 and the other end of which is connected through a backflow prevention diode D3 which is reversely connected. By using a circuit which is on the other end side of the primary coil N1 and is connected to the power source E side from the switch element SW, the counter electromotive force of the primary coil N1 is suppressed and the switching noise is reduced. It is effective to further increase the Further, although the circuit shown in FIG. 6 shows an application example of the circuit of FIG. 3, it goes without saying that the circuit of FIG. 4 can be similarly applied.
【００３７】さらに、このように位相差を持たせて駆動
することにより、交流出力も可能となり、インバータに
も応用することができる。Further, by thus driving with a phase difference, AC output becomes possible, and it can be applied to an inverter.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、１次コイ
ルが１ターン以上巻回された複数個のコアを配置し、２
次コイルを全てのコアの窓部を貫通して形成することと
したので、 （１）個々の一次コイルの電流はコアおよび１次コイル
が１個のときの１／Ｎとなり、量産品の安価な小型のコ
アを使用することが可能となり、線材も巻きやすい丸線
を使用できるので工賃、材料費とも安くできる。 （２）２次コイルは１次コイルと一部で接触しているの
みで、１次コイルに密着し覆っていないため、２次コイ
ルおよび１次コイルとも放熱が良くなり、発熱が抑えら
れ、信頼性が向上する。 （３）本発明による高周波スイッチングトランスの漏れ
インダクタンスエネルギーは（１／２）Ｌ（Ｉ／Ｎ）2
Ｎとなり、１／Ｎ にスナバロスが減少し、小形化、高
効率化が可能となる。 （４）コア１個に対する１次コイルの仕様を決めておけ
ば、コアの数により出力電圧を、２次コイルの線材の断
面積により出力電流を設定することが可能で、トランス
設計が容易となり、共通の材料を使用できるためコスト
低減にもなる。As described above, according to the present invention, a plurality of cores each having a primary coil wound one turn or more are arranged,
Since the secondary coil is formed so as to penetrate through the windows of all cores, (1) the current of each primary coil is 1 / N when there is only one core and one primary coil, which is cheap for mass-produced products. Since it is possible to use a small core that is easy to use and round wire that can be easily wound, it is possible to reduce labor costs and material costs. (2) Since the secondary coil only partially contacts the primary coil and does not adhere to and covers the primary coil, the secondary coil and the primary coil both dissipate heat well and suppress heat generation. Improves reliability. (3) The leakage inductance energy of the high frequency switching transformer according to the present invention is (1/2) L (I / N) 2
N, the snubber loss is reduced to 1 / N, enabling downsizing and higher efficiency. (4) If the specifications of the primary coil for one core are decided, the output voltage can be set by the number of cores and the output current can be set by the cross-sectional area of the wire of the secondary coil, which simplifies the transformer design. Since the common material can be used, the cost can be reduced.
【００３９】また、各コアの磁路がほぼ平行となるよう
各コアを横向きにし、かつその各窓部が連通して２次コ
イルを挿通する空間を形成するよう配置したので、２次
コイルを各コアの窓部に貫通する作業が簡単で済むた
め、生産効率が向上する。Since the cores are oriented laterally so that the magnetic paths of the cores are substantially parallel, and the windows of the cores communicate with each other to form a space for inserting the secondary coil, the secondary coil is arranged. Since the work of penetrating the window portion of each core is simple, the production efficiency is improved.
【００４０】さらに、このように構成した高周波スイッ
チングトランスの各１次コイルを各々一定のもしくは任
意の位相差を持たせて励磁駆動することとしたので、入
力実効電流は少なくなり、２次側に発生する電圧の瞬時
値も低くなるため２次ダイオードの耐圧も少なくて済
み、２次周波数が増加するのでチョークコイルやコンデ
ンサを小型にすることが可能となる。という効果を有す
る。Further, since the respective primary coils of the high frequency switching transformer configured as described above are excited and driven with a constant or arbitrary phase difference, the input effective current is reduced and the secondary side is increased. Since the instantaneous value of the generated voltage is also low, the withstand voltage of the secondary diode is small, and the secondary frequency is increased, so that the choke coil and the capacitor can be downsized. Has the effect.
【図１】トロイダル形状のコアを使用した本発明の一実
施例を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention using a toroidal core.
【図２】３脚コアを使用した場合の本発明の他の実施例
を示した構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention when a tripod core is used.
【図３】本発明にかかる高周波スイッチングトランスを
駆動する回路の一例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit for driving a high frequency switching transformer according to the present invention.
【図４】本発明にかかる高周波スイッチングトランスを
駆動する回路の他の例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of a circuit for driving a high frequency switching transformer according to the present invention.
【図５】図４の回路を駆動する方法を示した図で、
（ａ）は同一パルスで同時に駆動する場合、（ｂ）は位
相差を持たせたパルスで駆動する場合を示している。5 is a diagram showing a method of driving the circuit of FIG.
(A) shows the case of driving simultaneously with the same pulse, and (b) shows the case of driving with pulses having a phase difference.
【図６】図３の回路の応用例で、リセットコイルを設け
た場合を示している。FIG. 6 shows an application example of the circuit of FIG. 3 in which a reset coil is provided.
【図７】従来のトランスの構成を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional transformer.
【図８】図７のトランスの断面図である。8 is a cross-sectional view of the transformer of FIG.
１ａ，１ｂ〜１ｎ １次コイル ２ａ，２ｂ〜２ｎ コア ３ ２次コイル ４ａ，４ｂ〜４ｎ 窓部 ５ａ，５ｂ〜５ｎ １次コイル ６ａ，６ｂ〜６ｎ コア ７ ２次コイル ８ａ，８ｂ〜８ｎ 窓部 ９ １次コイル １０ コア １０ａ 中脚 １１ ２次コイル １２ 窓部 １３ 絶縁テープ ２０，２０ａ 高周波スイッチングトランス ＳＷ スイッチ素子 ＳＷ１，ＳＷ２〜ＳＷｎ スイッチ素子 Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｎ コア Ｎ１ １次コイル Ｎ２ ２次コイル Ｎ３ リセットコイル Ｅ 電源 1a, 1b to 1n Primary coil 2a, 2b to 2n Core 3 Secondary coil 4a, 4b to 4n Window part 5a, 5b to 5n Primary coil 6a, 6b to 6n Core 7 Secondary coil 8a, 8b to 8n Window part 9 primary coil 10 core 10a middle leg 11 secondary coil 12 window 13 insulating tape 20, 20a high frequency switching transformer SW switch element SW1, SW2-SWn switch element B1, B2-Bn core N1 primary coil N2 secondary coil N3 Reset coil E power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9375−5Ｅ Ｈ０１Ｆ 31/00 Ｒ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 9375-5E H01F 31/00 R
Claims (3)
５ｂ〜５ｎ）が１ターン以上巻回された複数個のコア
（２ａ，２ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎ）を配置し、２
次コイル（３、７）を全てのコア（２ａ，２ｂ〜２ｎ、
６ａ，６ｂ〜６ｎ）の窓部（４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，
８ｂ〜８ｎ）を貫通して形成したことを特徴とする高周
波スイッチングトランス。1. Primary coils (1a, 1b to 1n, 5a,
5b to 5n) are wound one or more turns, and a plurality of cores (2a, 2b to 2n, 6a, 6b to 6n) are arranged,
The following coils (3, 7) are connected to all cores (2a, 2b to 2n,
6a, 6b to 6n) window portions (4a, 4b to 4n, 8a,
8b to 8n) is formed so as to penetrate the high frequency switching transformer.
〜６ｎ）の磁路がほぼ平行となるよう各コア（２ａ，２
ｂ〜２ｎ、６ａ，６ｂ〜６ｎ）を横向きにし、かつその
各窓部（４ａ，４ｂ〜４ｎ、８ａ，８ｂ〜８ｎ）が連通
して２次コイル（３、７）を挿通する空間を形成するよ
う配置したことを特徴とする請求項１記載の高周波スイ
ッチングトランス。2. Each core (2a, 2b to 2n, 6a, 6b)
~ 6n) so that the magnetic paths of the cores (2a, 2)
b to 2n, 6a, 6b to 6n) and the respective window portions (4a, 4b to 4n, 8a, 8b to 8n) communicate with each other to form a space for inserting the secondary coil (3, 7). The high frequency switching transformer according to claim 1, wherein
ンスの各１次コイル（Ｎ１）を各々一定のもしくは任意
の位相差を持たせて励磁駆動することを特徴とする高周
波スイッチングトランスの駆動方法。3. A driving method of a high frequency switching transformer, characterized in that each primary coil (N1) of the high frequency switching transformer according to claim 1 is excited and driven with a constant or arbitrary phase difference.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26461794A JP3647913B2 (en) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | High frequency switching transformer |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08107028A true JPH08107028A (en) | 1996-04-23 |
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|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-10-03 JP JP26461794A patent/JP3647913B2/en not_active Expired - Fee Related
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