JPS6011545B2 - 自励式ｄｃ−ｄｃコンバ−タ用の発振トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自励式のＤＣ一ＤＣコンバータにおいて、
諸特性を改善しようとするものである。

自励式のＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば第１図に示す
ように構成されている。すなわち、入力電源端子１１と
１２との間に、トランジスタ２１，２２のコレクタ・ェ
ミッタ間が直列接続されると共に、トランジスタ２３，
２４のコレクタ・ェミッタ間が直列接続される。そして
、トランジスタ２１，２３のェミツタ間に、トランス４
の入力コイル４１とトランス５の入力コイル５１とが直
列接続され、トランス４の出力コイル４２に整流回路６
が接続される。なお、７１，７２は出力端子である。ま
た、トランス４のコイル４３が、抵抗器８を通じて発振
トランス３のコイル３５に接続されると共に、トランス
５のコイル５２がトランス３のコイル３６に後続され、
トランス３のコイル３１〜３４がトランジスタ２１〜２
４のベース・ヱミツタ間に接続される。

なお、このとき、コイル３１〜３４に得られるパルスが
、トランジスタ２１，２４と２２，２３とには互いに逆
極性となるようにされる。また、トランス３は飽和型、
トランス４，５は不飽和型である。従って、定常状態に
おいては、コイル３１〜３４の出力パルスの一方の半サ
イクル期間には、トランジスタ２１，２４がオン、トラ
ンジスタ２２，２３がオフになるので、端子１１→トラ
ンジスタ２１のコレクタ・エミツタ間→コイル４１→コ
イル５１→トランジスタ２４のコレクタ・エミツタ間→
端子１２のラインを通じて電流が流れ、一方、他方の半
サイクル期間には、トランジスタ２１，２４がオフ、ト
ランジスタ２２，２３がオンになるので、端子１１→ト
ランジスタ２３のコレクタ・エミツタ間→コイル５１→
コイル４１→トランジスタ２２のコレクタ・ェミツタ間
→端子１２のラインを通じて電流が流れる。

従って、コイル３１〜３４の出力パルスが反転すること
に、コイル４１，５１には互いに逆方向に電流が流れる
ので、コイル４３，５２に出力パルスが得られ、これら
パルスがコイル３５，３６に供給されるので、この回路
は目励発振を維持する。

そして、このとき、コイル４２に得られるパルスが整流
回路６で整流され、端子７１，７２に直流電圧が取り出
される。この場合、コイル４３によってパルス電圧が取
り出され、これがコイル３５に帰還されるのであるから
、この帰還は電圧帰還である。

また、トランス５は、トランス４に流れるパルス電流を
取り出し、これをコイル３６に帰還しているので、この
帰還は電流帰還である。そして、これら帰還によって目
励発振が行われるわけであるが、負荷電流が小さいとき
には、トランス５で取り出されるパルス電流が小さいの
で、コイル４３，３５による電圧帰還が主として行われ
、負荷電流が大きいときには、トランス６からコイル３
６への帰還量が、コイル４３からコイル３５への帰還量
よりも多くなるので、トランス５及びコイル３６による
電流帰還が主として行われる。そして、電圧帰還による
発振においては、発振周波数は、トランス３の自己イン
ダクタンスＬと、抵抗器８の値Ｒとに依存している。

すなわち、トランス３の等価回路を示すと、第２図に示
すようになり、Ｌは電圧帰還コイル３５から見たトラン
ス３の自己インダクタンス、Ｍはコイル３５と３１〜３
４との相互インダクタンスで、Ｌ＞Ｍである。そして、
トランス４のコイル４１に半サイクル期間ごとに逆方向
に電流が流れるので、コイル４３には第３図Ａに示すよ
うなパルス電圧を生じるが、このパルスが抵抗器８及び
トランス３を通じてトランジスタ２１〜２４のベースに
供給されるので、そのベースの入力波形は、第３図Ｂに
示すようになり、ｅｘｐ｛一（Ｒ／Ｌ）ｔ｝の傾斜をも
つようになる。そして、この入力パルスが、トランジス
タ２１〜２４のＶＢ８まで変化したとき、トランジスタ
２１〜２４は反転するので、この電圧帰還による発振時
には、発振周波数は、トランス３の自己ィンダクタンス
Ｌと、抵抗器８の値Ｒとに依存することになる。また、
電流帰還による発振においては、トランス３は十分にド
ライブされ、飽和点でトランジスタ２１〜２４は反転す
るので、このときの発振周波数ｆは・となり、トランス
３のコアの飽和磁束密度Ｂｓに依存する。

発振周波数については以上の通りであるが、効率はトラ
ンス３のコアの透磁率山で決まり、効率を高くするには
、透磁率仏が大きくなければならない。

しかし、透磁率仏の大きいコア材は、一般にキューリー
温度Ｔが低い。そして、キューリー温度Ｔが低いと、ト
ランス３の温度が上昇したとき、発振が不安定になって
しまう。従って、効率と発振の安定性とが相反してしま
う。しかも、一般に、透磁率山が小さいコア材は、飽和
磁束密度虫ｓが４・さく、この飽和磁束密度Ｂｓは、上
述のように発振周波数を決定している。

この発明は、以上の問題点を解決し、効率が良く、発振
が安定であると共に、発振周波数も安定なＤＣ−ＤＣコ
ンバータを提供しようとするものである。このため、こ
の発明においては、例えば第５図に示すように、磁気コ
ア３Ａと３Ｂとを一体にし、この一体化したコア３Ａ，
３Ｂにコイル３１〜３６を巻袋する。

すなわち、コア３Ａは、例えば１対の半円状のコア片を
組み合わせて全体としてリング状とし、コア３８も同様
にすると共に、これらコア３Ａ，３Ｂを重ね、この重ね
たコア３Ａ，３Ｂに対してコイル３１〜３６をトロイダ
ル状に巻装している。また、この場合、コァ３Ａは、第
４図に実線で示すように、飽和磁束密度茂ａ及び透磁率
山ａが小さいが、キューリ−温度Ｔａの大きいものとし
、コア３Ｂは、キューリー温度Ｔｂが小さいが、破線で
示すように、飽和磁束密度Ｂｓｂ及び透磁率仏ｂの大き
いものとする。

このような構成によれば、負荷電流が大きいときには、
電流帰還により発振するが、コア３Ｂの飽和磁束密度Ｂ
ｓｂが、コア３Ａの飽和磁束密度母ａよりも大きいので
、このときの発振周波数は、コア３Ｂの飽和磁束密度Ｂ
ｓｂによって決まる。

また、負荷電流が小さいときには、電圧帰還により発振
するが、この場合、コア３Ａ，３Ｂの体積に対してコア
３Ａの占める割り合いをあらかじめ所定の大きさとして
おくことにより、電流帰還時と同じ周波数で発振させる
ことができる。

従って、負荷電流が変化しても発振周波数が変化するこ
とがなく、安定である。さらに、負荷電流が大きいとき
には、母ｂ＞母ａなので、コァ３Ｂによって発振が行わ
れているが、コア３Ｂの透磁率仏ｂは大きいので、効率
が良いｏまた、トランス３の温度が上昇してコア３Ｂの
キューリー温度Ｔｈを越えても、コア３Ａによって発振
が維持されるので、発振停止などを生じることがない。

こうして、この発明によれば、自励式のＤＣ−ＤＣコン
パ−外こおいて諸特性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明を説明するための図、第５図
はこの発明の一例の斜視図である。 １１，１２は入力力端子、７１，７２は出力端子、３は
発振トランスである。 袋１図 第２図 第３図 繁４図 繁５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 飽和磁束密度及び透磁率の大きい第１のコア材より
   なる第１の磁気コアと、上記第１のコア材よりもキユー
   リー温度の高い第２のコア材よりなる第２の磁気コアと
   が一体化され、この一体化された上記第１及び第２の磁
   気コアに発振を維持するための信号が供給される帰還用
   コイルが巻装された自励式ＤＣ−ＤＣコンバータ用の発
   振トランス。