JPH09182433A - Dc−dcコンバータ装置 - Google Patents
Dc−dcコンバータ装置Info
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- JPH09182433A JPH09182433A JP7338394A JP33839495A JPH09182433A JP H09182433 A JPH09182433 A JP H09182433A JP 7338394 A JP7338394 A JP 7338394A JP 33839495 A JP33839495 A JP 33839495A JP H09182433 A JPH09182433 A JP H09182433A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ノイズフィルタを設置すること無く高周波ノイ
ズを低減することが可能なDC−DCコンバータ装置を
提供する。 【解決手段】DC−DCコンバータ装置(電源装置)1
は、従来例に対して、鉄心33に巻回される巻線とし
て、2個の巻線31,32を持つリアクトル3を有する
平滑回路部2を用いるようにしている。巻線31は、従
来例の場合と同様に、整流回路部6の出力端6bとマイ
ナス側の出力端子9bとの間に接続され、巻線32は、
整流回路部6の出力端6aとプラス側の出力端子9aと
の間に接続される。また両巻線31,32は、出力電流
Iによって巻線31に生成される起磁力と、出力電流I
によって巻線32に生成される起磁力とが、鉄心33に
関して互いに加わり合うようになる関係で電気的に接続
されている。
ズを低減することが可能なDC−DCコンバータ装置を
提供する。 【解決手段】DC−DCコンバータ装置(電源装置)1
は、従来例に対して、鉄心33に巻回される巻線とし
て、2個の巻線31,32を持つリアクトル3を有する
平滑回路部2を用いるようにしている。巻線31は、従
来例の場合と同様に、整流回路部6の出力端6bとマイ
ナス側の出力端子9bとの間に接続され、巻線32は、
整流回路部6の出力端6aとプラス側の出力端子9aと
の間に接続される。また両巻線31,32は、出力電流
Iによって巻線31に生成される起磁力と、出力電流I
によって巻線32に生成される起磁力とが、鉄心33に
関して互いに加わり合うようになる関係で電気的に接続
されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、出力端子の一方
が接地されたDC−DCコンバータ装置に係わり、高周
波ノイズが低減されるように改良されたその構成の関す
る。
が接地されたDC−DCコンバータ装置に係わり、高周
波ノイズが低減されるように改良されたその構成の関す
る。
【0002】
【従来の技術】DC−DCコンバータ装置は、直流によ
って動作する電気装置のための電源用装置として広く使
用されている装置である。この種のDC−DCコンバー
タ装置の従来例について、フォワード形のDC−DCコ
ンバータ装置に関して図3,図4を用いて説明する。こ
こで、図3は、従来例のフォワード形のDC−DCコン
バータ装置を示すその電気回路図であり、図4は、図3
に示したDC−DCコンバータ装置の主要部の構成例を
示すその縦断面図である。図3,図4において、9は、
絶縁変圧器7,整流回路部6,平滑回路部5および入力
回路部8と、1対の出力端子9a(プラス側端子),9
b(マイナス側端子)とを備えたDC−DCコンバータ
装置である。
って動作する電気装置のための電源用装置として広く使
用されている装置である。この種のDC−DCコンバー
タ装置の従来例について、フォワード形のDC−DCコ
ンバータ装置に関して図3,図4を用いて説明する。こ
こで、図3は、従来例のフォワード形のDC−DCコン
バータ装置を示すその電気回路図であり、図4は、図3
に示したDC−DCコンバータ装置の主要部の構成例を
示すその縦断面図である。図3,図4において、9は、
絶縁変圧器7,整流回路部6,平滑回路部5および入力
回路部8と、1対の出力端子9a(プラス側端子),9
b(マイナス側端子)とを備えたDC−DCコンバータ
装置である。
【0003】絶縁変圧器7は、互いに電気的に絶縁され
た2次側の巻線71と1次側の巻線72とを有してい
る。整流回路部6は、巻線71の一方の端部にアノード
が接続されたダイオード61と、巻線71の他方の端部
にアノードが接続されると共に,カソードがダイオード
61のカソードと接続されたダイオード62とを有して
いる。ダイオード61のカソードとダイオード62のカ
ソードの接続点は、整流回路部6の一方の出力端6aに
接続されており、ダイオード62のアノードは、整流回
路部6の他方の出力端6bに接続されている。
た2次側の巻線71と1次側の巻線72とを有してい
る。整流回路部6は、巻線71の一方の端部にアノード
が接続されたダイオード61と、巻線71の他方の端部
にアノードが接続されると共に,カソードがダイオード
61のカソードと接続されたダイオード62とを有して
いる。ダイオード61のカソードとダイオード62のカ
ソードの接続点は、整流回路部6の一方の出力端6aに
接続されており、ダイオード62のアノードは、整流回
路部6の他方の出力端6bに接続されている。
【0004】平滑回路部5は、出力端6bとマイナス側
の出力端子9bとの間に接続されたリアクトル51と、
両出力端子9a,9b間に接続されたコンデンサ52と
を有している。入力回路部8は、絶縁変圧器7が持つ巻
線72とDC−DCコンバータ装置(以降、電源装置と
略称することがある。)の入力端子8a,8bとの間に
接続されており、少なくとも図示しないスイッチング素
子を有している。そうして、入力端子8a,8bから図
示しない直流電源から出力される直流電力を入力し、こ
の直流電力をスイッチング素子によって間欠的に巻線7
2に与えるように動作する。なお、入力回路部8が持つ
構成としては、2石フォワード形に対応するものと、1
石フォワード形に対応するものとが知られている。
の出力端子9bとの間に接続されたリアクトル51と、
両出力端子9a,9b間に接続されたコンデンサ52と
を有している。入力回路部8は、絶縁変圧器7が持つ巻
線72とDC−DCコンバータ装置(以降、電源装置と
略称することがある。)の入力端子8a,8bとの間に
接続されており、少なくとも図示しないスイッチング素
子を有している。そうして、入力端子8a,8bから図
示しない直流電源から出力される直流電力を入力し、こ
の直流電力をスイッチング素子によって間欠的に巻線7
2に与えるように動作する。なお、入力回路部8が持つ
構成としては、2石フォワード形に対応するものと、1
石フォワード形に対応するものとが知られている。
【0005】前記のようにして電気的に構成された電源
装置9は、公知のフォワード形のDC−DCコンバータ
装置と同様に動作して、入力端子8a,8b間に入力さ
れる直流電力を用いて、出力端子9a,9b間から安定
化された直流の出力電流Iを図示しない負荷装置に供給
するように用いられるのが一般である。ところで、入力
回路部8が持つスイッチング素子は、絶縁変圧器7,平
滑回路部5の小形化を図るなどのために、高周波スイッ
チングされることが一般であり、このために、電源装置
9からは高周波ノイズが発生する。この高周波ノイズに
より、出力端子9a,9b間には公知の端子間雑音電圧
が現れるが、電源装置9では、一方の出力端子であるマ
イナス側の出力端子9bを、接地電位99に接続して端
子間雑音電圧の内のコモンモードノイズ成分を低減する
ことで、出力端子9a,9b間の端子間雑音電圧値を低
減するようにしている。
装置9は、公知のフォワード形のDC−DCコンバータ
装置と同様に動作して、入力端子8a,8b間に入力さ
れる直流電力を用いて、出力端子9a,9b間から安定
化された直流の出力電流Iを図示しない負荷装置に供給
するように用いられるのが一般である。ところで、入力
回路部8が持つスイッチング素子は、絶縁変圧器7,平
滑回路部5の小形化を図るなどのために、高周波スイッ
チングされることが一般であり、このために、電源装置
9からは高周波ノイズが発生する。この高周波ノイズに
より、出力端子9a,9b間には公知の端子間雑音電圧
が現れるが、電源装置9では、一方の出力端子であるマ
イナス側の出力端子9bを、接地電位99に接続して端
子間雑音電圧の内のコモンモードノイズ成分を低減する
ことで、出力端子9a,9b間の端子間雑音電圧値を低
減するようにしている。
【0006】次に電源装置9の構造を図4を用いて説明
する。図4において、図3により説明した部分について
は、図3と同じ符号を付しその説明を省略する。図4に
示した事例は、自動車などの移動体に搭載される場合の
電源装置9を例示するものであり、電源装置9を構成す
る諸電気部品は、金属製の構造体であるケース4に搭載
されている。ケース4は、アルミニウム等の金属材を用
いて形成されており、電源装置9を構成する電気部品の
内の、発熱する部品である絶縁変圧器7、ダイオード6
1,62、リアクトル51等を図中に例示するように直
接載置している。これにより、ケース4に放熱体の役目
を兼ねさせることで、専用の冷却体の使用を不要なもの
として、電源装置9の小形化が図られている。電源装置
9はこのケース4によって自動車等のフレームに装着さ
れるので、電源装置9は自動車等のフレームに装着され
ることで、ケース4によって接地電位99に接続される
(すなわち接地される)ことになる。
する。図4において、図3により説明した部分について
は、図3と同じ符号を付しその説明を省略する。図4に
示した事例は、自動車などの移動体に搭載される場合の
電源装置9を例示するものであり、電源装置9を構成す
る諸電気部品は、金属製の構造体であるケース4に搭載
されている。ケース4は、アルミニウム等の金属材を用
いて形成されており、電源装置9を構成する電気部品の
内の、発熱する部品である絶縁変圧器7、ダイオード6
1,62、リアクトル51等を図中に例示するように直
接載置している。これにより、ケース4に放熱体の役目
を兼ねさせることで、専用の冷却体の使用を不要なもの
として、電源装置9の小形化が図られている。電源装置
9はこのケース4によって自動車等のフレームに装着さ
れるので、電源装置9は自動車等のフレームに装着され
ることで、ケース4によって接地電位99に接続される
(すなわち接地される)ことになる。
【0007】この事例の場合に、ダイオード61,62
には、TO3P形の半導体パッケージなどを持つダイオ
ードが採用されている。この形式の半導体素子は、半導
体チップが一方の主電極用の端子と放熱板とを兼ねる金
属製の基板上に直接に固着される構造を持っており、半
導体チップに対する冷却条件が良好となるために、比較
的大きな電流を通流させる素子の場合に採用されてい
る。そうしてダイオード61,62は、TO3P形など
の半導体パッケージを持つ市販のダイオードの多くもの
と同様に、その半導体チップはカソード側で基板に固着
されている。電源装置9では、この構造を持つダイオー
ド61,62を、極めて薄い厚さ寸法を持つ電気絶縁材
(例えば、シリコーン樹脂等である。)製の図示しない
熱伝導シートを介し、基板の反半導体チップ側の側面を
ケース4の側面に押し当てて載置するようにしている。
これにより、ダイオード61,62からの放熱が良好に
行われるようにすることで、ダイオード61,62に比
較的に小形の半導体チップを持つ素子を使用することが
できるようにしているのである。
には、TO3P形の半導体パッケージなどを持つダイオ
ードが採用されている。この形式の半導体素子は、半導
体チップが一方の主電極用の端子と放熱板とを兼ねる金
属製の基板上に直接に固着される構造を持っており、半
導体チップに対する冷却条件が良好となるために、比較
的大きな電流を通流させる素子の場合に採用されてい
る。そうしてダイオード61,62は、TO3P形など
の半導体パッケージを持つ市販のダイオードの多くもの
と同様に、その半導体チップはカソード側で基板に固着
されている。電源装置9では、この構造を持つダイオー
ド61,62を、極めて薄い厚さ寸法を持つ電気絶縁材
(例えば、シリコーン樹脂等である。)製の図示しない
熱伝導シートを介し、基板の反半導体チップ側の側面を
ケース4の側面に押し当てて載置するようにしている。
これにより、ダイオード61,62からの放熱が良好に
行われるようにすることで、ダイオード61,62に比
較的に小形の半導体チップを持つ素子を使用することが
できるようにしているのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るDC−DCコンバータ装置、例えば電源装置9におい
ては、安定化された出力電流Iの負荷装置への供給を、
比較的に小形の半導体チップを持つダイオード61,6
2によって行うことができている。しかしながら、近
年、高周波ノイズによる障害が問題視されるようになっ
てくるに連れて、電源装置9から発生される高周波ノイ
ズの低減が重要視されるようになってきている。すなわ
ち、前述の構成を持つ電源装置9では、ダイオード6
1,62のカソードとケース4との間には微小な値では
あるがストレイキャパシタンスである静電容量(後述す
る図5に符号91で示す)が形成され、電気部品間を電
気的に接続している配線には、微小な値ではあるがスト
レイインダクタンスであるインダクタンス(後述する図
5に符号92で示す)が形成されるものである。この静
電容量91が、ダイオード61,62に関連して形成さ
れるのは、前記の構造を持つ熱伝導シートを用いること
で、この部位には他の電気部品の場合よりも格段に大き
な値のストレイキャパシタンスが形成されるためであ
る。
るDC−DCコンバータ装置、例えば電源装置9におい
ては、安定化された出力電流Iの負荷装置への供給を、
比較的に小形の半導体チップを持つダイオード61,6
2によって行うことができている。しかしながら、近
年、高周波ノイズによる障害が問題視されるようになっ
てくるに連れて、電源装置9から発生される高周波ノイ
ズの低減が重要視されるようになってきている。すなわ
ち、前述の構成を持つ電源装置9では、ダイオード6
1,62のカソードとケース4との間には微小な値では
あるがストレイキャパシタンスである静電容量(後述す
る図5に符号91で示す)が形成され、電気部品間を電
気的に接続している配線には、微小な値ではあるがスト
レイインダクタンスであるインダクタンス(後述する図
5に符号92で示す)が形成されるものである。この静
電容量91が、ダイオード61,62に関連して形成さ
れるのは、前記の構造を持つ熱伝導シートを用いること
で、この部位には他の電気部品の場合よりも格段に大き
な値のストレイキャパシタンスが形成されるためであ
る。
【0009】これ等の静電容量91とインダクタンス9
2を考慮した電源装置9の等価回路を図5に示す。ここ
で図5は、図3,図4に示したDC−DCコンバータ装
置の主要部の等価回路を示す電気回路図である。図5に
おいて、図3,図4により説明した部分については、図
3,図4と同じ符号を付しその説明を省略する。なお、
図5中には、図4中に示したケース4も合わせて示して
ある。図5において、静電容量91は、それが形成され
る理由から、整流回路部6の出力端6aとケース4との
間に形成され、インダクタンス92は、図5中では、出
力端6aとプラス側の出力端子9aとの間に形成される
として示してある。
2を考慮した電源装置9の等価回路を図5に示す。ここ
で図5は、図3,図4に示したDC−DCコンバータ装
置の主要部の等価回路を示す電気回路図である。図5に
おいて、図3,図4により説明した部分については、図
3,図4と同じ符号を付しその説明を省略する。なお、
図5中には、図4中に示したケース4も合わせて示して
ある。図5において、静電容量91は、それが形成され
る理由から、整流回路部6の出力端6aとケース4との
間に形成され、インダクタンス92は、図5中では、出
力端6aとプラス側の出力端子9aとの間に形成される
として示してある。
【0010】電源装置9が備える整流回路部6の出力端
6a,6b間の電圧は、公知のごとく、入力回路部8が
持つスイッチング素子のオン・オフ動作に対応してその
値は急激な変化をするものである。図5による等価回路
を持つ電源装置9では、この出力端6a,6b間の電圧
値の急激な変化の際に、静電容量91に対する充放電電
流iが、静電容量91とリアクトル51との直列回路に
ケース4を介して通流することとなる(充電時の場合に
ついて図5中に点線で示した。)。なお、この充放電電
流iは、インダクタンス92が存在する経路には、イン
ダクタンス92によるインピーダンスのためにほとんど
通流されない。前記の通流経路を持つ充放電電流iによ
り、静電容量91とリアクトル51とは直列共振回路を
形成するので、静電容量91の両端,したがって,出力
端6aと出力端子9bとの間には、その共振周波数であ
る極めて高い周波数を持つ振動電圧が発生することにな
る。この振動電圧が出力端子9a,9bから出力される
ので、電源装置9は大きな高周波ノイズを発生すること
となるのである。
6a,6b間の電圧は、公知のごとく、入力回路部8が
持つスイッチング素子のオン・オフ動作に対応してその
値は急激な変化をするものである。図5による等価回路
を持つ電源装置9では、この出力端6a,6b間の電圧
値の急激な変化の際に、静電容量91に対する充放電電
流iが、静電容量91とリアクトル51との直列回路に
ケース4を介して通流することとなる(充電時の場合に
ついて図5中に点線で示した。)。なお、この充放電電
流iは、インダクタンス92が存在する経路には、イン
ダクタンス92によるインピーダンスのためにほとんど
通流されない。前記の通流経路を持つ充放電電流iによ
り、静電容量91とリアクトル51とは直列共振回路を
形成するので、静電容量91の両端,したがって,出力
端6aと出力端子9bとの間には、その共振周波数であ
る極めて高い周波数を持つ振動電圧が発生することにな
る。この振動電圧が出力端子9a,9bから出力される
ので、電源装置9は大きな高周波ノイズを発生すること
となるのである。
【0011】図6に、電源装置9の出力端子9a,9b
間の瞬時電圧vの波形の測定例を示す。図6において、
実線は瞬時電圧vを、点線は電源装置9の直流出力電圧
VDを示し、横軸に表した経過時間t中において、時刻
tN はスイッチング素子のオン・タイミングを、時刻t
F はスイッチング素子のオフ・タイミングを示してい
る。図6中に示されている瞬時電圧vは、緩やかに変化
する波形に加えて、時刻tN ,tF 毎に、急峻に変化す
る振動成分が重畳されているが、これが、静電容量91
の両端に発生した前記の振動電圧に起因するものであ
る。
間の瞬時電圧vの波形の測定例を示す。図6において、
実線は瞬時電圧vを、点線は電源装置9の直流出力電圧
VDを示し、横軸に表した経過時間t中において、時刻
tN はスイッチング素子のオン・タイミングを、時刻t
F はスイッチング素子のオフ・タイミングを示してい
る。図6中に示されている瞬時電圧vは、緩やかに変化
する波形に加えて、時刻tN ,tF 毎に、急峻に変化す
る振動成分が重畳されているが、これが、静電容量91
の両端に発生した前記の振動電圧に起因するものであ
る。
【0012】図6中に例示した振動成分(以降、一般に
呼ばれている表現に合わせて、リップルノイズと呼ぶこ
とにする。)の存在により、電源装置9は大きな端子間
雑音電圧値の高周波ノイズを持つこととなっているので
ある。この大きな高周波ノイズは、出力端子9a,9b
に接続される負荷装置を誤動作させたり、振動電圧が絶
縁変圧器7の巻線71から巻線72(図3を参照。)に
伝達されることで、電源装置9と共通の直流電源から直
流電力の供給を受けている装置類(電源装置9を自動車
で用いる場合には、例えばラジオである。)の動作に支
障を来すことにもなっているのである。
呼ばれている表現に合わせて、リップルノイズと呼ぶこ
とにする。)の存在により、電源装置9は大きな端子間
雑音電圧値の高周波ノイズを持つこととなっているので
ある。この大きな高周波ノイズは、出力端子9a,9b
に接続される負荷装置を誤動作させたり、振動電圧が絶
縁変圧器7の巻線71から巻線72(図3を参照。)に
伝達されることで、電源装置9と共通の直流電源から直
流電力の供給を受けている装置類(電源装置9を自動車
で用いる場合には、例えばラジオである。)の動作に支
障を来すことにもなっているのである。
【0013】この高周波ノイズを低減する方法として、
電源装置9にノイズフィルタを設置することが考えられ
るが、これは、電源装置9の大形化と製造原価の増大と
言う新たな問題を引き起こす。また、静電容量91とリ
アクトル51とが直列共振を起こさないようにすべく、
出力端子9bの接地電位99への接続を止めてケース4
を介する充放電電流iの通流経路が形成されないように
することは、端子間雑音電圧値にコモンモードノイズが
加わることになるので、高周波ノイズの低減には結び付
かないのである。
電源装置9にノイズフィルタを設置することが考えられ
るが、これは、電源装置9の大形化と製造原価の増大と
言う新たな問題を引き起こす。また、静電容量91とリ
アクトル51とが直列共振を起こさないようにすべく、
出力端子9bの接地電位99への接続を止めてケース4
を介する充放電電流iの通流経路が形成されないように
することは、端子間雑音電圧値にコモンモードノイズが
加わることになるので、高周波ノイズの低減には結び付
かないのである。
【0014】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、ノイズフィルタを
設置すること無く高周波ノイズを低減することが可能な
DC−DCコンバータ装置を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、ノイズフィルタを
設置すること無く高周波ノイズを低減することが可能な
DC−DCコンバータ装置を提供することにある。
【0015】
(1)2次側の巻線と少なくとも1個の1次側の巻線と
を有し,2次側の巻線と他の巻線との間が電気的に絶縁
されてなる絶縁変圧器と、2次側の巻線に電気的に接続
されたダイオードによって構成された整流回路部と、1
対の出力端子と、整流回路部の出力端と出力端子との間
に電気的に接続されたリアクトルと,両出力端子の間に
電気的に接続されたコンデンサとを持つ平滑回路部と、
一方の出力端子と電気的に接続されると共に,少なくと
も前記のダイオードを装着する電気的に接地された金属
製の構造体とを備え、1対の出力端子の間から直流の出
力電流を出力してなるDC−DCコンバータ装置におい
て、リアクトルは、鉄心と、この鉄心に巻回され2個の
巻線とを持ち、これ等の巻線は、整流回路部の互いに異
なる出力端と,互いに異なる前記の出力端子との間に、
通流する出力電流により生成される起磁力が前記の鉄心
に関して互いに加わり合うようになる関係で電気的に接
続されてなる構成とすること、により達成される。
を有し,2次側の巻線と他の巻線との間が電気的に絶縁
されてなる絶縁変圧器と、2次側の巻線に電気的に接続
されたダイオードによって構成された整流回路部と、1
対の出力端子と、整流回路部の出力端と出力端子との間
に電気的に接続されたリアクトルと,両出力端子の間に
電気的に接続されたコンデンサとを持つ平滑回路部と、
一方の出力端子と電気的に接続されると共に,少なくと
も前記のダイオードを装着する電気的に接地された金属
製の構造体とを備え、1対の出力端子の間から直流の出
力電流を出力してなるDC−DCコンバータ装置におい
て、リアクトルは、鉄心と、この鉄心に巻回され2個の
巻線とを持ち、これ等の巻線は、整流回路部の互いに異
なる出力端と,互いに異なる前記の出力端子との間に、
通流する出力電流により生成される起磁力が前記の鉄心
に関して互いに加わり合うようになる関係で電気的に接
続されてなる構成とすること、により達成される。
【0016】そうして、リアクトルは、整流回路部の一
方の出力端から一方の出力端子(例えばプラス端子であ
る。)に向かう出力電流Iが通流される一方の巻線と、
他方の出力端子(例えばマイナス端子である。)から整
流回路部の他方の出力端に向かう出力電流I(一方の巻
線に通流される出力電流Iの方向とは、逆方向であると
言うことである。)が通流される他方の巻線とを備える
ことになる。この両巻線のそれぞれに同一方向の電流が
通流されたとすると、この電流により両巻線のそれぞれ
に形成される起磁力は、鉄心に関して互いに打ち消し合
うこととなる。
方の出力端から一方の出力端子(例えばプラス端子であ
る。)に向かう出力電流Iが通流される一方の巻線と、
他方の出力端子(例えばマイナス端子である。)から整
流回路部の他方の出力端に向かう出力電流I(一方の巻
線に通流される出力電流Iの方向とは、逆方向であると
言うことである。)が通流される他方の巻線とを備える
ことになる。この両巻線のそれぞれに同一方向の電流が
通流されたとすると、この電流により両巻線のそれぞれ
に形成される起磁力は、鉄心に関して互いに打ち消し合
うこととなる。
【0017】さて前述のように、絶縁変圧器の1次側の
巻線に接続されたスイッチング素子がオン・オフされる
ことに対応して、整流回路部が持つダイオードと金属製
の構造体との間に形成されたストレイキャパシタンス
(静電容量)を含む回路には、充放電電流iが流れる。
今、静電容量への充電時の場合を考えると、この時の電
流iは、まず、整流回路部の一方の出力端→静電容量
→構造体→リアクトルの一方の巻線→整流回路部の他方
の出力端の経路で通流される電流i1 がある。この電流
i1 がリアクトルの一方の巻線に通流されると、前記の
構造を持つリアクトルの他方の巻線には、衆知のレンツ
の法則により、一方の巻線で電流i1 によって生成され
る起磁力を打ち消す方向の起磁力を生成するような電流
が通流されることになる。この電流を電流i2 とする
と、この電流i2 は、リアクトルの他方の巻線→静電
容量→構造体→平滑回路部が持つコンデンサ→リアクト
ルの他方の巻線の経路で循環する。そうして、一方の巻
線が持つ巻数をn1 とし,他方の巻線が持つ巻数をn2
とすると、電流i1 と電流i2 との間には「式1」に示
す関係が成立し、また、電流iは電流i1 と電流i2 の
和であることになる。
巻線に接続されたスイッチング素子がオン・オフされる
ことに対応して、整流回路部が持つダイオードと金属製
の構造体との間に形成されたストレイキャパシタンス
(静電容量)を含む回路には、充放電電流iが流れる。
今、静電容量への充電時の場合を考えると、この時の電
流iは、まず、整流回路部の一方の出力端→静電容量
→構造体→リアクトルの一方の巻線→整流回路部の他方
の出力端の経路で通流される電流i1 がある。この電流
i1 がリアクトルの一方の巻線に通流されると、前記の
構造を持つリアクトルの他方の巻線には、衆知のレンツ
の法則により、一方の巻線で電流i1 によって生成され
る起磁力を打ち消す方向の起磁力を生成するような電流
が通流されることになる。この電流を電流i2 とする
と、この電流i2 は、リアクトルの他方の巻線→静電
容量→構造体→平滑回路部が持つコンデンサ→リアクト
ルの他方の巻線の経路で循環する。そうして、一方の巻
線が持つ巻数をn1 とし,他方の巻線が持つ巻数をn2
とすると、電流i1 と電流i2 との間には「式1」に示
す関係が成立し、また、電流iは電流i1 と電流i2 の
和であることになる。
【0018】
【数1】 i1 ・n1 =i2 ・n2 ……………………………(1) なお、平滑回路部が持つコンデンサの静電容量値は平滑
用であるために一般に大きな値を有しているので、時間
に対して急激な変化をする電流(電流i2 はこれに該当
する。)に関しては、ほとんど短絡状態となる。なおま
た、静電容量からの放電時の場合も、基本的には充電時
の場合と同様である。
用であるために一般に大きな値を有しているので、時間
に対して急激な変化をする電流(電流i2 はこれに該当
する。)に関しては、ほとんど短絡状態となる。なおま
た、静電容量からの放電時の場合も、基本的には充電時
の場合と同様である。
【0019】前記のように、この発明になるリアクトル
に関しては、静電容量への充放電電流iは2個の巻線に
同方向に通流されることとなり、したがって、2個の巻
線に充放電電流iによって生成される起磁力は互いに打
ち消し合うこととなる。このことは、この発明になるリ
アクトルは、充放電電流iに関しては、リアクトルとし
ての動作を行わないことを意味する。この結果、充放電
電流iがストレイキャパシタンスとリアクトルとに直列
に通流したとしても、共振回路は形成されないこととな
り、ストレイキャパシタンスの両端には、振動電圧が発
生することも無くなるのである。また、(2)前記1項
に記載の手段において、リアクトルが持つ2個の巻線
は、互いに同等の電気仕様を持つ巻線である構成とする
こと、により達成される。
に関しては、静電容量への充放電電流iは2個の巻線に
同方向に通流されることとなり、したがって、2個の巻
線に充放電電流iによって生成される起磁力は互いに打
ち消し合うこととなる。このことは、この発明になるリ
アクトルは、充放電電流iに関しては、リアクトルとし
ての動作を行わないことを意味する。この結果、充放電
電流iがストレイキャパシタンスとリアクトルとに直列
に通流したとしても、共振回路は形成されないこととな
り、ストレイキャパシタンスの両端には、振動電圧が発
生することも無くなるのである。また、(2)前記1項
に記載の手段において、リアクトルが持つ2個の巻線
は、互いに同等の電気仕様を持つ巻線である構成とする
こと、により達成される。
【0020】そうして、リアクトルが持つ2個の巻線
は、いずれの巻線であっても、例えば、整流回路部の一
方の出力端から一方の出力端子に向かう出力電流Iが通
流される巻線として使用することができることとなる。
このことにより、(2)項による構成を持つDC−DC
コンバータ装置であっては、前記のリアクトルの組み込
みに際し、接続先に対応させて巻線を選択する必要が無
くなるので、前記の(1)項による作用を得ながら、そ
の組み立て時間等を短縮することができることとなる。
は、いずれの巻線であっても、例えば、整流回路部の一
方の出力端から一方の出力端子に向かう出力電流Iが通
流される巻線として使用することができることとなる。
このことにより、(2)項による構成を持つDC−DC
コンバータ装置であっては、前記のリアクトルの組み込
みに際し、接続先に対応させて巻線を選択する必要が無
くなるので、前記の(1)項による作用を得ながら、そ
の組み立て時間等を短縮することができることとなる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、この項の以下の説明
においては、図3〜図6に示した従来例のDC−DCコ
ンバータ装置(電源装置)と同一部分には同じ符号を付
し、その説明を省略する。図1は、この発明の一実施例
によるフォワード形のDC−DCコンバータ装置の主要
部の等価回路を示すその電気回路図であり、図2は、図
1に示したDC−DCコンバータ装置の出力端子間の瞬
時電圧の波形の測定例を示す波形図である。図1におい
て、1は、図3〜図5に示した従来例による電源装置9
に対して、リアクトル51に替えてリアクトル3を有す
る平滑回路部2を用いるようにしたDC−DCコンバー
タ装置(電源装置)である。
を参照して詳細に説明する。なお、この項の以下の説明
においては、図3〜図6に示した従来例のDC−DCコ
ンバータ装置(電源装置)と同一部分には同じ符号を付
し、その説明を省略する。図1は、この発明の一実施例
によるフォワード形のDC−DCコンバータ装置の主要
部の等価回路を示すその電気回路図であり、図2は、図
1に示したDC−DCコンバータ装置の出力端子間の瞬
時電圧の波形の測定例を示す波形図である。図1におい
て、1は、図3〜図5に示した従来例による電源装置9
に対して、リアクトル51に替えてリアクトル3を有す
る平滑回路部2を用いるようにしたDC−DCコンバー
タ装置(電源装置)である。
【0022】リアクトル3は、鉄心33に巻回される巻
線として、この発明の特徴として、巻数がn1 の巻線3
1と、巻数がn2 の巻線32との2個の巻線を持ってい
る。そうして、一方の巻線31は、従来例の場合のリア
クトル51と同様に、出力端6bとマイナス側の出力端
子9bとの間に接続される。また、他方の巻線32は、
出力端6aとプラス側の出力端子9aとの間に接続され
る。また両巻線31,32は、出力電流Iによって巻線
31に生成される起磁力と、出力電流Iによって巻線3
2に生成される起磁力とは、鉄心33に関して互いに加
わり合うようになる関係で電気的に接続されている。
線として、この発明の特徴として、巻数がn1 の巻線3
1と、巻数がn2 の巻線32との2個の巻線を持ってい
る。そうして、一方の巻線31は、従来例の場合のリア
クトル51と同様に、出力端6bとマイナス側の出力端
子9bとの間に接続される。また、他方の巻線32は、
出力端6aとプラス側の出力端子9aとの間に接続され
る。また両巻線31,32は、出力電流Iによって巻線
31に生成される起磁力と、出力電流Iによって巻線3
2に生成される起磁力とは、鉄心33に関して互いに加
わり合うようになる関係で電気的に接続されている。
【0023】図1に示す実施例では前述の構成としたの
で、課題を解決するための手段の項で説明したように、
入力回路部8(図3を参照。)が持つスイッチング素子
のオン・オフに対応して、静電容量91を含む回路に通
流される充放電電流iは、電源装置1の場合には、図1
中に示した経路で通流する電流i1 (充電時の場合につ
いて図1中に実線で示す。)と電流i2 (充電時の場合
について図1中に点線で示す。)との和となる。これ等
の電流i1 ,i2 は、図1から明らかなごとく、出力電
流Iとは異なって、巻線31,32に生成される起磁力
が互いに打ち消し合う方向に通流されることとなる。す
なわち、この発明になるリアクトル3は、充放電電流i
に関しては、リアクトルとしての動作を行わないことと
なる。これにより、充放電電流iが静電容量91とリア
クトル3が持つ巻線31,32とに直列に通流したとし
ても、共振回路は形成されないこととなり、静電容量9
1の両端には、従来例の場合と異なり、振動電圧が発生
するようなことは起こらないのである。
で、課題を解決するための手段の項で説明したように、
入力回路部8(図3を参照。)が持つスイッチング素子
のオン・オフに対応して、静電容量91を含む回路に通
流される充放電電流iは、電源装置1の場合には、図1
中に示した経路で通流する電流i1 (充電時の場合につ
いて図1中に実線で示す。)と電流i2 (充電時の場合
について図1中に点線で示す。)との和となる。これ等
の電流i1 ,i2 は、図1から明らかなごとく、出力電
流Iとは異なって、巻線31,32に生成される起磁力
が互いに打ち消し合う方向に通流されることとなる。す
なわち、この発明になるリアクトル3は、充放電電流i
に関しては、リアクトルとしての動作を行わないことと
なる。これにより、充放電電流iが静電容量91とリア
クトル3が持つ巻線31,32とに直列に通流したとし
ても、共振回路は形成されないこととなり、静電容量9
1の両端には、従来例の場合と異なり、振動電圧が発生
するようなことは起こらないのである。
【0024】この結果、図2に示したように、時刻
tN ,tF 毎に瞬時電圧vに含まれるリップルノイズの
値は、図6に示した従来例の場合の約25〔%〕に低減
されており、これに伴って、高周波ノイズの端子間雑音
電圧値も大幅に低減することができるのである。そうし
て、この作用・効果を得るに当たり、ノイズフィルタの
設置は不要であるし、ダイオード61,62に,半導体
チップがそのカソード側で基板に固着された一般の市販
品と同様の構造を持つダイオード素子を採用することが
でき、かつ、出力端子9bの接地電位99への接続を従
来通りに継続することができているのである。
tN ,tF 毎に瞬時電圧vに含まれるリップルノイズの
値は、図6に示した従来例の場合の約25〔%〕に低減
されており、これに伴って、高周波ノイズの端子間雑音
電圧値も大幅に低減することができるのである。そうし
て、この作用・効果を得るに当たり、ノイズフィルタの
設置は不要であるし、ダイオード61,62に,半導体
チップがそのカソード側で基板に固着された一般の市販
品と同様の構造を持つダイオード素子を採用することが
でき、かつ、出力端子9bの接地電位99への接続を従
来通りに継続することができているのである。
【0025】実施例における今までの説明では、リアク
トル3が持つ2個の巻線31,32はその巻数が互いに
異なるとしてきたが、これに限定されるものではなく、
例えば、巻線31,32は、その巻数が同一であるなど
互いに同一の電気仕様を持つものであってもよいもので
ある。この場合には、課題を解決するための手段の項の
第(2)項で説明したような、作用・効果を得ることが
できることになる。
トル3が持つ2個の巻線31,32はその巻数が互いに
異なるとしてきたが、これに限定されるものではなく、
例えば、巻線31,32は、その巻数が同一であるなど
互いに同一の電気仕様を持つものであってもよいもので
ある。この場合には、課題を解決するための手段の項の
第(2)項で説明したような、作用・効果を得ることが
できることになる。
【0026】また、実施例における今までの説明では、
DC−DCコンバータ装置はフォワード形のDC−DC
コンバータ装置であるとしてきたが、これに限定される
ものではなく、リアクトル3と出力端子9a,9bとの
間に平滑用のコンデンサ52が接続されており、かつ、
リアクトル3と絶縁変圧器の2次側の巻線71との間に
整流回路部が配置されているコンバータ装置であれば、
例えば、プッシュプル形,フルブリッジ形であってもよ
いものである。しかしながら、フライバック形のDC−
DCコンバータ装置はこの発明の対象外である。
DC−DCコンバータ装置はフォワード形のDC−DC
コンバータ装置であるとしてきたが、これに限定される
ものではなく、リアクトル3と出力端子9a,9bとの
間に平滑用のコンデンサ52が接続されており、かつ、
リアクトル3と絶縁変圧器の2次側の巻線71との間に
整流回路部が配置されているコンバータ装置であれば、
例えば、プッシュプル形,フルブリッジ形であってもよ
いものである。しかしながら、フライバック形のDC−
DCコンバータ装置はこの発明の対象外である。
【0027】
【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。すなわち、 課題を解決するための手段の項の第(1)項による構
成とすることにより、リアクトルが持つ2個の巻線にス
トレイキャパシタンスへの充放電電流によって生成され
る起磁力は互いに打ち消し合うことになるので、充放電
電流に関する共振回路は形成されないこととなる。この
結果、ノイズフィルタを設置すること無しに、出力端子
間の電圧に含まれるリップルノイズの値を、従来比で約
25〔%〕に低減することができ、高周波ノイズの大幅
な低減が可能となる。また、 課題を解決するための手段の項の第(2)項による構
成とすることにより、リアクトルの組み込みに際し、接
続先に対応させて巻線を選択する必要が無くなるのでそ
の組み立て時間等の短縮が可能となり、前記の項によ
る効果を得ながら、その製造原価を低減することが可能
となる。
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。すなわち、 課題を解決するための手段の項の第(1)項による構
成とすることにより、リアクトルが持つ2個の巻線にス
トレイキャパシタンスへの充放電電流によって生成され
る起磁力は互いに打ち消し合うことになるので、充放電
電流に関する共振回路は形成されないこととなる。この
結果、ノイズフィルタを設置すること無しに、出力端子
間の電圧に含まれるリップルノイズの値を、従来比で約
25〔%〕に低減することができ、高周波ノイズの大幅
な低減が可能となる。また、 課題を解決するための手段の項の第(2)項による構
成とすることにより、リアクトルの組み込みに際し、接
続先に対応させて巻線を選択する必要が無くなるのでそ
の組み立て時間等の短縮が可能となり、前記の項によ
る効果を得ながら、その製造原価を低減することが可能
となる。
【図1】この発明の一実施例によるフォワード形のDC
−DCコンバータ装置の主要部の等価回路を示すその電
気回路図
−DCコンバータ装置の主要部の等価回路を示すその電
気回路図
【図2】図1に示したDC−DCコンバータ装置の出力
端子間の瞬時電圧の波形の測定例を示す波形図
端子間の瞬時電圧の波形の測定例を示す波形図
【図3】従来例のフォワード形のDC−DCコンバータ
装置を示すその電気回路図
装置を示すその電気回路図
【図4】図3に示したDC−DCコンバータ装置の主要
部の構成例を示すその縦断面図
部の構成例を示すその縦断面図
【図5】図3,図4に示したDC−DCコンバータ装置
の主要部の等価回路を示す電気回路図
の主要部の等価回路を示す電気回路図
【図6】図3に示したDC−DCコンバータ装置の出力
端子間の瞬時電圧の波形の測定例を示す波形図
端子間の瞬時電圧の波形の測定例を示す波形図
1 DC−DCコンバータ装置(電源装置) 2 平滑回路部 3 リアクトル 31 巻線 32 巻線 33 鉄心 6 整流回路部6 6a 出力端 6b 出力端 9a 出力端子 9b 出力端子 I 出力電流
Claims (2)
- 【請求項1】2次側の巻線と少なくとも1個の1次側の
巻線とを有し,2次側の巻線と他の巻線との間が電気的
に絶縁されてなる絶縁変圧器と、2次側の巻線に電気的
に接続されたダイオードによって構成された整流回路部
と、1対の出力端子と、整流回路部の出力端と出力端子
との間に電気的に接続されたリアクトルと,両出力端子
の間に電気的に接続されたコンデンサとを持つ平滑回路
部と、一方の出力端子と電気的に接続されると共に,少
なくとも前記のダイオードを装着する電気的に接地され
た金属製の構造体とを備え、1対の出力端子の間から直
流の出力電流を出力してなるDC−DCコンバータ装置
において、 リアクトルは、鉄心と、この鉄心に巻回され2個の巻線
とを持ち、これ等の巻線は、整流回路部の互いに異なる
出力端と,互いに異なる前記の出力端子との間に、通流
する出力電流により生成される起磁力が前記の鉄心に関
して互いに加わり合うようになる関係で電気的に接続さ
れてなることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。 - 【請求項2】請求項1に記載のDC−DCコンバータ装
置において、 リアクトルが持つ2個の巻線は、互いに同等の電気仕様
を持つ巻線であることを特徴とするDC−DCコンバー
タ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7338394A JPH09182433A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Dc−dcコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7338394A JPH09182433A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Dc−dcコンバータ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09182433A true JPH09182433A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18317753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7338394A Pending JPH09182433A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Dc−dcコンバータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09182433A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008029094A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2014017970A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Denso Corp | 電力変換装置 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7338394A patent/JPH09182433A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008029094A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
US7751201B2 (en) | 2006-07-20 | 2010-07-06 | Hitachi, Ltd. | Power converter |
JP2014017970A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Denso Corp | 電力変換装置 |
US9160237B2 (en) | 2012-07-09 | 2015-10-13 | Denso Corporation | Electric power converter |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090209 |
|
FPAY | Renewal fee payment |
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