JPS6369458A - スイツチングレギユレ−タの主変圧器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチングレギュレータに係り。

特にプッシュプルコンバータに好適な主変圧器に関する
。

〔従来の技術〕

従来のプッシュプルコンバータは、特開昭５７−９７３
６８号に記載のように、変圧器の励磁電流が非対称とな
ることを利用して、この検出信号により変圧器巻線に流
す直流電流を制御して偏磁を防止するようになっていた
。しかし、励磁電流は、負荷電流の中で検出する以外に
分法がなく、スイッチ素子のオン、オフにともなうスパ
イクノイズの外乱もあって十分な検出精度が得られない
、また負荷電流を検出する手段とその信号処理、並びに
変圧器直流励磁回路等大きな電力を扱う部品が多くなる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、回路の簡素化の点について配慮がされ
ておらず、小型、低コスト化が得られない問題があった
。

本発明の目的は、他に部品を設けることなく。

主変圧器の偏磁を抑制することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、主変圧器の２分割される二次巻線を最内層
と最外層に配置し、中間に一次巻線を介在して変圧器巻
線を構成することにより、達成されるゆ 〔作用〕 プッシュプルコンバータでは、２つの一次巻線とこれに
対応する２つの二次巻線が磁気結合して出力回路に電力
が供給される８本発明では、スイッチ素子のオン期間は
、互いに隣接する一次、二次巻線が磁気結合して電力を
変換するので５巻線の洩れインダクタンスが小さい。

次に１両方のスイッチ素子がオフしている期間は、平滑
回路のチョークコイルに蓄積されたエネルギが両方の二
次巻線を介して、負荷電流としで放出される。同時に変
圧器の励磁電流も二次巻線から流れる。

本発明では、二次巻線が一次巻線を介在するように巻回
されているため、その幾何学的寸法で定まる洩れインダ
クタンスをもち、変圧器の励磁電流を阻止する方向を正
極性とする電圧を誘起する。

この電圧は、二次巻線の両端に印加されるが、スイッチ
素子がオフする前の各巻線ど逆極性となるので、変圧器
鉄心の磁化特性を引戻すように作用する。

洩れインダクタンスに誘起する電圧は、励磁電流の大き
さに応じて変化するため、変圧器鉄心の磁化特性を平衡
させるように作用する。

〔実施例〕

以下５本発明の一実施例を第】図により説明する。Ｅは
入力電源、Ｔは変圧器、ＱｌとＱ２はトランジスタで各
々一次巻線ｎｉｌ、　ｎ１ｍと接続されている。変圧器
Ｔの二次巻線ｎｚｘとｎＺｌには、各々整流ダイオード
Ｄ　ｘｘ　ｖ　Ｄ　ｚｚが接続される。ＬＦは平滑用の
チョークコイル、ＣＦ出力コンデンサである。

ＬａｘとＬｚｚは、二次巻線の洩れインダクタンスで、
トランジスタＱ１またはＱ２のオン期にはこれが無視で
きる程小さく、両トランジスタのオフ期間すなわち励磁
電流ｉｓｘが流れる期間のみ、大きなインダクタンスを
もつように、ｎ２１とｎ２Ｚの磁気結合度を考慮するこ
とによって得られる。

従来のプッシュプルコンバータでは、ｎ１１とｎｘｘの
■・を積に差異が生ずると変圧器鉄心の磁化特性が一方
向に偏る１例えば、第２図に直線近似で示した磁化曲線
上で、Ｂ　−４ｐ　ｂ−＋　０→ｄ点のループが一方的
に飽和点に向って進行する。この状態をｎｔｉのｖ−ｔ
ｌｉの方が大きい場合であると仮定して、本実施例の動
作を説明する。

先の第１図で、制御回路ｃｏｎｔ、１の出力信号でＱｌ
がターンオンすると、−次巻ｔｌＡ　ｎ　１１に図示黒
丸印を正極性とする電圧が印加され、二次巻線ｎＺｌ側
から負荷電流工０が供給される。この時。

ｒ１２１とｎｉｌは、第３図に示すように主絶縁３を介
し隣接して配置されであるので、両巻線で派生する洩れ
インダクタンスはきわめて小さい、すなわちＬ２．の存
在が無視でき、電力変換に影響しない。

次にＱｌがオフ（Ｑ２もオフ）すると、ＬＦ　　を流れ
る１ｏは、ｎｚｔとｎｚｚに二分して流れる。これらは
互いの磁束を打消しあうため、Ｌｚｘ、Ｌｚｚは、Ｉｎ
に対して開学しない。

一方、変圧器の励磁電流は、＝〜次測に流れる経路がな
く、第１図に矢印で示したようにＤ１＃　Ｄｚを介して
二次側に流れる。この時、二次巻線は。

第３図に矢印で示したように１巻線構成上、最大に磁気
結合度を粗にしであるので、ＬｚｘとＬｚｚに大きなイ
ンダクタンスが派生して、ｉｅｘを阻止する方向に図示
のような電圧が印加さｔｂる。この電圧は、Ｑ１オン時
と丁度逆極性となるため、第２図に示したように、ａ点
からｂ′点まで磁化し、偏磁を抑制するように作用する
。

Ｑｌ側の動作では、先述したＱｌ測と対称的に動作して
１周期を終了するが、磁界の強さがＨｚ＜Ｈｌであれば
、ｃ′→ｄ′点の磁束１５度の変化分はａ→ｄ　点のそ
れよりも小さくなる。これらは。

Ｑ、Ｑ、のオン、オフ動作とＮもに、−次巻数のＶ−ｔ
　　積の差分に応じて、磁化曲線のある点で平衡が保た
れる。

このように１本発明は５両トランジスタのオフ期間に派
生するｎｚｔ、　ｎｚｚの洩れインダクタンスによって
偏磁が抑制できるので、他に部品を必要としない、また
、巻線構成上では、第３図のようにＥＩ型またはＥＥ型
の中脚２に挿入する巻枠１に巻回する場合、従来はｎｉ
ｌとｎｔｚを巻回し、主絶縁を介してｎｚｌとｎｚｚを
巻回する構成がとられる。

この場合は、主絶縁が一層分で済む利点と巻線工程に優
れるが、二次巻線が隣接するため、　ＬｚｔＬｚｚを大
きくとれない、二次巻線間にスペーサを設けることもで
きるが、窓枠利用率が低下して変圧器が大型化すること
と、１次２次巻線間の洩れインダクタンスが増大しかつ
不平衡となり、ｆ！！力制御範囲の低下とノイズ派生の
原因となり、好ましくない。

また、二次巻線を、二分割した一次巻線でサンドイッチ
状に巻回する従来構成がある。この場合でもスペーサ等
で二次巻線間に間隙を設けなければならない、さらには
、トランジスタの制御信号を得るための帰還巻線を巻回
する場合に、一次巻線が分離されるので、これとの結合
度に不平衡を生じて好ましくない。

本発明では、一次巻線が近接して設けられるので、これ
らの中間層に帰還巻線を巻回できるので一次巻線と良好
な結合が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、主変圧器二次巻線間の結合度を粗とす
る構成により１両スイッチ素子のオフ期間に洩れインダ
クタンスが自律的に偏磁を抑制するので、偏磁防止に要
する部品を排除できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明動作原理を説明するための回路図、第２
図は変圧器鉄心のモデル化した磁化曲線図、第３図は変
圧器巻線構成の実施例を示す図である。 Ｅ・・・入力電源、Ｔ・・・変圧器、ｎｘｔ・・・２次
巻線、Ｑｌ・・・トランジスタ、ｎ１１・・・１次巻線
、ｎ２２・・・２嘉１図 応２−図 躬３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主変圧器の一次巻線が一対のスイッチ素子を介して
   入力電源に接続され、二次巻線が全波整流回路と平滑回
   路とで構成される出力側回路に接続され、互いに位相の
   異なる導通期間を有する前記一対のスイッチ素子を交互
   にオン、オフさせて、前記主変圧器の二次巻線に交番電
   圧を与え、かつオン、オフ期間を制御して安定な電力を
   出力するスイッチングレギュレータの主変圧器において
   、前記二次巻線を二つに分割し、これらの中間に前記一
   次巻線が介在されるように巻回された構成を特徴とする
   スイッチングレギュレータの主変圧器。