JPH0642430B2 - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JPH0642430B2 JPH0642430B2 JP63203984A JP20398488A JPH0642430B2 JP H0642430 B2 JPH0642430 B2 JP H0642430B2 JP 63203984 A JP63203984 A JP 63203984A JP 20398488 A JP20398488 A JP 20398488A JP H0642430 B2 JPH0642430 B2 JP H0642430B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、電源装置、より具体的に言えば、保守作業な
どの際に分離することができるように、電力供給機能
と、フイルタ作用とを分離可能にした電源装置に関す
る。
どの際に分離することができるように、電力供給機能
と、フイルタ作用とを分離可能にした電源装置に関す
る。
Ｂ．従来の技術 電力供給兼フイルタ機能を行うための相互に相対的に動
かすことができ、磁気的に結合された巻線を有する電力
供給兼フイルタ・システムは幾つかの種類の装置が知ら
れている。それらは、二次巻線の電圧調整用パワートラ
ンスや、可変結合フイルタ装置及び分離可能一次及び二
次エネルギ結合装置にその例がみられる。上記のフイル
タ装置及びコネクタ装置の例は、米国特許第１４９００
３１号と、１９７４年７月のＩＢＭテクニカル・デイス
クロジヤ・ブレテン第７巻第２号の４９２頁乃至４９３
頁に記載されている。
かすことができ、磁気的に結合された巻線を有する電力
供給兼フイルタ・システムは幾つかの種類の装置が知ら
れている。それらは、二次巻線の電圧調整用パワートラ
ンスや、可変結合フイルタ装置及び分離可能一次及び二
次エネルギ結合装置にその例がみられる。上記のフイル
タ装置及びコネクタ装置の例は、米国特許第１４９００
３１号と、１９７４年７月のＩＢＭテクニカル・デイス
クロジヤ・ブレテン第７巻第２号の４９２頁乃至４９３
頁に記載されている。
トランジスタ・スイツチ式電圧調整器によつて、実質的
に「ゼロ・リプル」（脈流を含まない）の複数個の出力
を与えることの出来るインダクタ結合フイルタ・システ
ムもまた公知である。その１例は、米国特許第４７０３
４０９号に記載されている。
に「ゼロ・リプル」（脈流を含まない）の複数個の出力
を与えることの出来るインダクタ結合フイルタ・システ
ムもまた公知である。その１例は、米国特許第４７０３
４０９号に記載されている。
大型のデータ処理システムにおいて、機械のカード枠体
中に挿入される回路カードを付勢するための電源装置及
び付勢回路は、機械の筐体中に固定して設けられること
が慣習的に行われている。この場合、電源用コネクタ及
び論理信号用コネクタの両方とも、カードが枠体のカー
ド架に挿入されるときに、通電される。電源用サブシス
テム装置それ自身が、論理回路カード、またはメモリ・
カードと同じように容易に取り外せるように、そのよう
な電源サブシステムを機械の中で、取り外し可能に接続
することもまた公知である。
中に挿入される回路カードを付勢するための電源装置及
び付勢回路は、機械の筐体中に固定して設けられること
が慣習的に行われている。この場合、電源用コネクタ及
び論理信号用コネクタの両方とも、カードが枠体のカー
ド架に挿入されるときに、通電される。電源用サブシス
テム装置それ自身が、論理回路カード、またはメモリ・
カードと同じように容易に取り外せるように、そのよう
な電源サブシステムを機械の中で、取り外し可能に接続
することもまた公知である。
然しながら、大型のデータ処理システムにおける電源用
サブシステムと、カード・アレーとの関係を最適化し、
且つそれらを一層高密度に実装するための要求がある。
サブシステムと、カード・アレーとの関係を最適化し、
且つそれらを一層高密度に実装するための要求がある。
Ｃ．発明が解決しようとする問題点 本発明の主な目的は、並列接続した異なる巻線比の負荷
用及び制御用の各トランスの磁気コアを含む１次側入力
回路と各２次側出力回路のフイルタ用インダクタ巻線に
共通のインダクタ・コアとより成る第１電源部分ユニツ
トと、負荷用トランスの２次側出力回路の部分とを、挿
脱自在に結合して上記負荷用トランスの２次側出力回路
の各出力端に交流リプル成分の少ない異なる大きさの直
流電圧を供給できる電源装置を提供することである。
用及び制御用の各トランスの磁気コアを含む１次側入力
回路と各２次側出力回路のフイルタ用インダクタ巻線に
共通のインダクタ・コアとより成る第１電源部分ユニツ
トと、負荷用トランスの２次側出力回路の部分とを、挿
脱自在に結合して上記負荷用トランスの２次側出力回路
の各出力端に交流リプル成分の少ない異なる大きさの直
流電圧を供給できる電源装置を提供することである。
本発明の他の目的は、１次側入力回路と共に第１電源部
分ユニツト上に固定された制御用トランスの２次側回路
のフイルタ用インダクタ駆動巻線及び挿脱自在の第２電
源部分ユニツト上に固定された負荷用トランスの２次側
出力回路のフイルタ用インダクタ被駆動巻線の磁束通路
断面積の相違により各被駆動巻線に異なる大きさのフイ
ルタ用の交流電圧を誘起させる事により、負荷用トラン
スの２次側出力回路の出力端に交流リプル成分の少ない
出力電圧を供給できる電源装置を提供することである。
分ユニツト上に固定された制御用トランスの２次側回路
のフイルタ用インダクタ駆動巻線及び挿脱自在の第２電
源部分ユニツト上に固定された負荷用トランスの２次側
出力回路のフイルタ用インダクタ被駆動巻線の磁束通路
断面積の相違により各被駆動巻線に異なる大きさのフイ
ルタ用の交流電圧を誘起させる事により、負荷用トラン
スの２次側出力回路の出力端に交流リプル成分の少ない
出力電圧を供給できる電源装置を提供することである。
Ｄ．問題点を解決するための手段 本発明の構成は次の通りである。
入力電源回路に並列接続された複数の負荷用トランス及
び１個の制御用トランスの各コア、各トランスの一次巻
線、上記制御用トランスの二次側回路に設けられたフイ
ルタ用共通インダクタ・コア並びに該インダクタ・コア
を付勢するための駆動巻線を含む第１電源部分ユニツト
と、 上記負荷用トランスの一回巻の二次巻線並びに該二次巻
線に直列接続された整流回路及び一回巻のフイルタ用イ
ンダクタ被駆動巻線を含む第２電源部分ユニツトと、 上記第１電源部分ユニツトに関して上記第２電源部分ユ
ニツトを挿脱自在に保持する筐体と、 を具備し、第２電源部分ユニツトの筐体への挿入の間、
上記各負荷用トランスのコア及び共通インダクタ・コア
が対応する二次巻線及びインダクタ被駆動巻線に磁気結
合して交流リプル成分の少ない異なる大きさの直流電圧
を負荷用出力回路に供給できる電源装置であって、 上記共通インダクタ・コアは、上記駆動巻線により巻回
されている主磁束部分と、該主磁束部分により発生され
る主磁束を上記コア磁気ギヤツプ内において異なる大き
さの複数の磁束に分割する磁性材料から成り、各被駆動
巻線に磁気結合する複数の分割磁束部分とを含み、 各分割磁束部分の断面積は、駆動巻線中を流れる交流リ
プル電流により各一回巻の各被駆動巻線中に誘起される
フイルタ用の各交流電圧の大きさが各負荷用トランスの
二次巻線を介して各被駆動巻線に印加されている異なる
大きさの交流リプル電圧のリプル成分を実質的に平滑化
するような大きさに選択されている事を特徴とする上記
電源装置。
び１個の制御用トランスの各コア、各トランスの一次巻
線、上記制御用トランスの二次側回路に設けられたフイ
ルタ用共通インダクタ・コア並びに該インダクタ・コア
を付勢するための駆動巻線を含む第１電源部分ユニツト
と、 上記負荷用トランスの一回巻の二次巻線並びに該二次巻
線に直列接続された整流回路及び一回巻のフイルタ用イ
ンダクタ被駆動巻線を含む第２電源部分ユニツトと、 上記第１電源部分ユニツトに関して上記第２電源部分ユ
ニツトを挿脱自在に保持する筐体と、 を具備し、第２電源部分ユニツトの筐体への挿入の間、
上記各負荷用トランスのコア及び共通インダクタ・コア
が対応する二次巻線及びインダクタ被駆動巻線に磁気結
合して交流リプル成分の少ない異なる大きさの直流電圧
を負荷用出力回路に供給できる電源装置であって、 上記共通インダクタ・コアは、上記駆動巻線により巻回
されている主磁束部分と、該主磁束部分により発生され
る主磁束を上記コア磁気ギヤツプ内において異なる大き
さの複数の磁束に分割する磁性材料から成り、各被駆動
巻線に磁気結合する複数の分割磁束部分とを含み、 各分割磁束部分の断面積は、駆動巻線中を流れる交流リ
プル電流により各一回巻の各被駆動巻線中に誘起される
フイルタ用の各交流電圧の大きさが各負荷用トランスの
二次巻線を介して各被駆動巻線に印加されている異なる
大きさの交流リプル電圧のリプル成分を実質的に平滑化
するような大きさに選択されている事を特徴とする上記
電源装置。
Ｅ．実施例 第１図は、並列配置されたパワー・トランス・コア２
０、２２、２４、２６の一次巻線１２、１４、１６、１
８及び二次巻線２８、３０、３２、３４並びに各一次巻
線を付勢するための一次巻線駆動回路１０を含む本発明
の電源装置の原理的回路図である。上記一次巻線駆動回
路１０自体は、標準的な負荷電圧調節回路であり、例え
ば、直流電源３６、トランジスタ・スイツチ３８及びパ
ルス幅変調制御回路４０を含んでいて、負荷信号線４２
上のフイードバツク信号に応答してスイツチ３８のオン
時間を調節して可変パルス幅の電力を一次巻線に流し、
その結果、二次巻線側の負荷出力電圧レベルを所定のレ
ベルに維持する。
０、２２、２４、２６の一次巻線１２、１４、１６、１
８及び二次巻線２８、３０、３２、３４並びに各一次巻
線を付勢するための一次巻線駆動回路１０を含む本発明
の電源装置の原理的回路図である。上記一次巻線駆動回
路１０自体は、標準的な負荷電圧調節回路であり、例え
ば、直流電源３６、トランジスタ・スイツチ３８及びパ
ルス幅変調制御回路４０を含んでいて、負荷信号線４２
上のフイードバツク信号に応答してスイツチ３８のオン
時間を調節して可変パルス幅の電力を一次巻線に流し、
その結果、二次巻線側の負荷出力電圧レベルを所定のレ
ベルに維持する。
上記４個のトランスのうち、第１、第２及び第３のトラ
ンスは、負荷電力供給用（負荷用と略称する）トランス
である。これらの負荷用トランスの各二次巻線２８、３
０、３２は、各負荷用出力回路５０、５２、５４へ負荷
出力を供給するための単巻の巻線である。各負荷用出力
回路は、整流用ダイオード５６、５８、６０、フイルタ
用インダクタ巻線６２、６４、６６及び転流用ダイオー
ド６８、７０、７２を含んでいる。第４のトランスは、
制御回路用（制御用と略称する）のものであり、上記一
次巻線駆動回路１０へ直流電圧を供給すると同時に、上
記第１、第２及び第３のトランスの各二次側出力回路に
誘起された交流リプルを打消すための補償電圧を各フイ
ルタ用インダクタに誘起するために使用される。この制
御用トランスの制御用出力回路１００は、複数巻の制御
用二次巻線３４、整流用ダイオード１０２、フイルタ用
インダクタ巻線１０４、フイルタ用コンデンサ１０６及
び転流用ダイオード７８を含む。フイルタ用インダクタ
巻線１０４は、すべての二次側出力回路５０、５２、５
４のインダクタ巻線６２、６４、６４とは、共通コア１
５０（第２図）を介して磁気結合されている。鎖線１０
７はこの磁気結合関係の存在を表わしている。上記米国
特許第４７０３４０９号に教示されているように、フイ
ルタ用インダクタ巻線１０４（駆動巻線と呼ぶ）に流れ
る交流リプル成分が他のフイルタ用インダクタ巻線６
２、６４、６４（被駆動巻線と呼ぶ）中に交流電圧を誘
起する。この誘導交流電圧は、各トランスの二次側出力
回路に現われる交流リプル成分とは逆相又は位相がずれ
ているため、各出力回路にリプルの無い出力が供給され
る。従つて、平滑性の見地からは、各出力回路にはフイ
ルタ用コンデンサが不必要であるが、回路形態のアンバ
ランスとかスイツチング・ノイズとかの見地から、実際
には小容量のコンデンサ１１０、１１２、１１４が設け
られる。
ンスは、負荷電力供給用（負荷用と略称する）トランス
である。これらの負荷用トランスの各二次巻線２８、３
０、３２は、各負荷用出力回路５０、５２、５４へ負荷
出力を供給するための単巻の巻線である。各負荷用出力
回路は、整流用ダイオード５６、５８、６０、フイルタ
用インダクタ巻線６２、６４、６６及び転流用ダイオー
ド６８、７０、７２を含んでいる。第４のトランスは、
制御回路用（制御用と略称する）のものであり、上記一
次巻線駆動回路１０へ直流電圧を供給すると同時に、上
記第１、第２及び第３のトランスの各二次側出力回路に
誘起された交流リプルを打消すための補償電圧を各フイ
ルタ用インダクタに誘起するために使用される。この制
御用トランスの制御用出力回路１００は、複数巻の制御
用二次巻線３４、整流用ダイオード１０２、フイルタ用
インダクタ巻線１０４、フイルタ用コンデンサ１０６及
び転流用ダイオード７８を含む。フイルタ用インダクタ
巻線１０４は、すべての二次側出力回路５０、５２、５
４のインダクタ巻線６２、６４、６４とは、共通コア１
５０（第２図）を介して磁気結合されている。鎖線１０
７はこの磁気結合関係の存在を表わしている。上記米国
特許第４７０３４０９号に教示されているように、フイ
ルタ用インダクタ巻線１０４（駆動巻線と呼ぶ）に流れ
る交流リプル成分が他のフイルタ用インダクタ巻線６
２、６４、６４（被駆動巻線と呼ぶ）中に交流電圧を誘
起する。この誘導交流電圧は、各トランスの二次側出力
回路に現われる交流リプル成分とは逆相又は位相がずれ
ているため、各出力回路にリプルの無い出力が供給され
る。従つて、平滑性の見地からは、各出力回路にはフイ
ルタ用コンデンサが不必要であるが、回路形態のアンバ
ランスとかスイツチング・ノイズとかの見地から、実際
には小容量のコンデンサ１１０、１１２、１１４が設け
られる。
上記転流用ダイオードは、スイツチ３８をオフに切換え
て順方向の整流動作が中断している間、上記各インダク
タ巻線６２、６４、６６、１０４を流れる電流路を整流
用ダイオードから転流用ダイオードに転換して出力電圧
の変動を平滑化するものであり、回転機械におけるハズ
ミ車の作用に類似する。
て順方向の整流動作が中断している間、上記各インダク
タ巻線６２、６４、６６、１０４を流れる電流路を整流
用ダイオードから転流用ダイオードに転換して出力電圧
の変動を平滑化するものであり、回転機械におけるハズ
ミ車の作用に類似する。
本発明によれば、出力回路５０、５２、５４は、電源回
路の残りの部分から分離可能に筐体内又は機能ユニツト
に取付けられる。第２図は、重くて大容量を占める構成
部品を含む第１電源部分ユニツト１２０を示し、第３図
は、出力回路を含む第２電源部分ユニツト１４０を示し
ている。実際には、第１電源部分ユニツト１２０は機械
の筐体（機能ユニツトと呼ぶ）に固定され、他方、第２
電源部分ユニツト１４０は機能ユニツトの受溝に挿脱自
在な回路カード上に載置される。第２図に示されたよう
に、第１電源部分ユニツト１２０には、全一次側回路、
全トランス・コア、特定の二次側回路である制御用出力
回路１００、及び共通インダクタ・コア１５０が含まれ
る。この電源部分ユニツト１２０も挿脱自在の基板上に
固定して機能ユニツトの受溝に挿入してもよい。
路の残りの部分から分離可能に筐体内又は機能ユニツト
に取付けられる。第２図は、重くて大容量を占める構成
部品を含む第１電源部分ユニツト１２０を示し、第３図
は、出力回路を含む第２電源部分ユニツト１４０を示し
ている。実際には、第１電源部分ユニツト１２０は機械
の筐体（機能ユニツトと呼ぶ）に固定され、他方、第２
電源部分ユニツト１４０は機能ユニツトの受溝に挿脱自
在な回路カード上に載置される。第２図に示されたよう
に、第１電源部分ユニツト１２０には、全一次側回路、
全トランス・コア、特定の二次側回路である制御用出力
回路１００、及び共通インダクタ・コア１５０が含まれ
る。この電源部分ユニツト１２０も挿脱自在の基板上に
固定して機能ユニツトの受溝に挿入してもよい。
第４図は、このような機能ユニツト１６０、第１及び第
２の電源部分ユニツト１２０、１４０の取付け関係の概
要を図示した本発明による電源装置の分解図である。機
能ユニツト１６０には、周知の機能回路カードに加え
て、第１及び第２の電源部分ユニツトが搭載されてい
る。第１電源部分ユニツト１２０の負荷用トランス・コ
ア２０、２２、２４及び共通インダクタ・コア１５０に
各々整列して第２電源部分ユニツト１４０の負荷用二次
巻線２８、３０、３２及びインダクタ被駆動巻線６２、
６４、６６を配置することにより本電源装置が組立てら
れる。
２の電源部分ユニツト１２０、１４０の取付け関係の概
要を図示した本発明による電源装置の分解図である。機
能ユニツト１６０には、周知の機能回路カードに加え
て、第１及び第２の電源部分ユニツトが搭載されてい
る。第１電源部分ユニツト１２０の負荷用トランス・コ
ア２０、２２、２４及び共通インダクタ・コア１５０に
各々整列して第２電源部分ユニツト１４０の負荷用二次
巻線２８、３０、３２及びインダクタ被駆動巻線６２、
６４、６６を配置することにより本電源装置が組立てら
れる。
トランス用コア及びその各巻線の平面的形状は、高周波
用電源装置に従来使用されていた公知の平面式トランス
と同じである。然しながら、本発明では、第５図に示し
たように、負荷用二次巻線２８及び直流用バス１７０が
一体的に負荷用トランス・コア２０の磁気ギヤツプ内に
平行移動できるように取付けられている点及び負荷用ト
ランス・コア２０の磁気抵抗を減少させるために第１電
源部分ユニツト１２０のコア２０の磁気ギヤツプ内に挿
入されるフエライト挿入片１６２が平行移動可能な第２
電源部分ユニツト１４０上の上記直流用バス１７０の延
長片上に装着されて上記磁気ギヤツプ面に平行に挿脱で
きる点に留意されたい。
用電源装置に従来使用されていた公知の平面式トランス
と同じである。然しながら、本発明では、第５図に示し
たように、負荷用二次巻線２８及び直流用バス１７０が
一体的に負荷用トランス・コア２０の磁気ギヤツプ内に
平行移動できるように取付けられている点及び負荷用ト
ランス・コア２０の磁気抵抗を減少させるために第１電
源部分ユニツト１２０のコア２０の磁気ギヤツプ内に挿
入されるフエライト挿入片１６２が平行移動可能な第２
電源部分ユニツト１４０上の上記直流用バス１７０の延
長片上に装着されて上記磁気ギヤツプ面に平行に挿脱で
きる点に留意されたい。
第１図に示した電源装置の順方向の整流動作の間、各イ
ンダクタ巻線６２、６４、６６及び１０４中を流れる整
流電流（各負荷用出力回路の出力電流にほぼ同じ）の通
路を転流用ダイオード６８、７０、７２、７８から二次
巻線２８、３０、３２、３４及び整流用ダイオード５
６、５８、６０、１０２から成る通路へ迅速に切換える
必要がある。この電流の転換は、スイツチ３８がオンに
切換わつた時に生じる。一方、スイツチ３８がオフに切
換わると、各インダクタ巻線中を流れる電源が整流用ダ
イオードから転流用ダイオードへ切換わる。二次巻線並
びに整流用及び転流用のダイオード対から成る二次側回
路のループ１６４（第８図）内のインダクタンスが僅か
でも増加すると、この電流の切換時間が増加することに
なる。そのようなインダクタンスの増加は、実際の引出
し線のインダクタンス、あるいは、夫々のパワー・トラ
ンスの漏洩インダクタンス（不完全な磁気結合）に起因
する。第７図に示したように、平板状の巻線２８の内側
にダイオード５６、６８を位置付けることによつて、こ
の回路ループのインダクタンスを最小にすることが出来
る。この実施例に用いるダイオードは、例えば第９図の
実施例に示されたような１個のチツプ・デバイスとして
実行することが出来る。このような種類のデバイスは、
１９８６年８月のＩＢＭテクニカル・デイスクロジヤ・
ブレテンの第２９巻第３号に示された「電力整流器用の
低インダクタンス・チツプ」と題する記事に記載されて
いる。
ンダクタ巻線６２、６４、６６及び１０４中を流れる整
流電流（各負荷用出力回路の出力電流にほぼ同じ）の通
路を転流用ダイオード６８、７０、７２、７８から二次
巻線２８、３０、３２、３４及び整流用ダイオード５
６、５８、６０、１０２から成る通路へ迅速に切換える
必要がある。この電流の転換は、スイツチ３８がオンに
切換わつた時に生じる。一方、スイツチ３８がオフに切
換わると、各インダクタ巻線中を流れる電源が整流用ダ
イオードから転流用ダイオードへ切換わる。二次巻線並
びに整流用及び転流用のダイオード対から成る二次側回
路のループ１６４（第８図）内のインダクタンスが僅か
でも増加すると、この電流の切換時間が増加することに
なる。そのようなインダクタンスの増加は、実際の引出
し線のインダクタンス、あるいは、夫々のパワー・トラ
ンスの漏洩インダクタンス（不完全な磁気結合）に起因
する。第７図に示したように、平板状の巻線２８の内側
にダイオード５６、６８を位置付けることによつて、こ
の回路ループのインダクタンスを最小にすることが出来
る。この実施例に用いるダイオードは、例えば第９図の
実施例に示されたような１個のチツプ・デバイスとして
実行することが出来る。このような種類のデバイスは、
１９８６年８月のＩＢＭテクニカル・デイスクロジヤ・
ブレテンの第２９巻第３号に示された「電力整流器用の
低インダクタンス・チツプ」と題する記事に記載されて
いる。
他の例として、整流用のダイオードは、並列に接続され
た１組のダイオード・ペレツトとして実施することが可
能である。均一に並べられたスパイラル巻の一次巻線１
２中に一時電流を流すことは、二次巻線２８の電流を均
一な「シート」電流にすることに効果がある。並列接続
の一組のダイオード・ペレツトが使われた場合、スイツ
チ３８がオンの時に、すべてのダイオード・ベレツトの
電流の大きさが等しくなるように、それらのダイオード
は、電流の方向に対して直角になるように配列される。
ダイオード・チツプ、即ちペレツトは、直流用導体１７
０に装着された低温のプレート、またはヒート・シンク
によつて冷却される。他の重要な構造の描写を妨げない
ように、これらの冷却用構造は図示していない。冷却用
プレートは、接地用ノードか、または直流用ノードのい
ずれかを冷却するので、それらの冷却構造は、電気的に
接地されているヒート・シンクの大きな容量によるスイ
ツチング作用への影響を少なくするための妥協を計るこ
となく、最大の冷却電力を達成することが出来る。
た１組のダイオード・ペレツトとして実施することが可
能である。均一に並べられたスパイラル巻の一次巻線１
２中に一時電流を流すことは、二次巻線２８の電流を均
一な「シート」電流にすることに効果がある。並列接続
の一組のダイオード・ペレツトが使われた場合、スイツ
チ３８がオンの時に、すべてのダイオード・ベレツトの
電流の大きさが等しくなるように、それらのダイオード
は、電流の方向に対して直角になるように配列される。
ダイオード・チツプ、即ちペレツトは、直流用導体１７
０に装着された低温のプレート、またはヒート・シンク
によつて冷却される。他の重要な構造の描写を妨げない
ように、これらの冷却用構造は図示していない。冷却用
プレートは、接地用ノードか、または直流用ノードのい
ずれかを冷却するので、それらの冷却構造は、電気的に
接地されているヒート・シンクの大きな容量によるスイ
ツチング作用への影響を少なくするための妥協を計るこ
となく、最大の冷却電力を達成することが出来る。
米国特許第４７０３４０９号に開示された一般的な教示
に基づいて、フイルタ用インダクタを接続してリプルを
最小限にするための直接の方法は、共通磁束路を取り巻
いてすべての巻線を設置することである。フイルタ用コ
ンダクタの各被駆動巻線中に、各負荷用トランスからの
交流リプルを打消すための大きさの誘起電圧を発生させ
るための要件は、各巻線の巻回数を調節することによつ
て満足される。これらのインダクタは通常のトランスと
同じで、且つ標準的なボビン及びコアを使用する。共通
インダクタ・コアは、すべてのインダクタ巻線のアンペ
ア・ターンの合計に対応する直流磁束を有効に通過させ
るのに十分な大きさの形状をもたなければならない。従
つて、すべての巻線は、このような大きな共通インダク
タ・コアを包囲するのに十分な長さをもたなければなら
ない。このような巻線の合計の直流抵抗は、特に、高電
流出力の場合、問題になる。更に、共通コアの回りに別
々に巻かれた被駆動巻線は、巻回数を決める際に問題を
生じて、ゼロ・リプル巻線中の誘起電圧を、所定の電圧
に等しくない「ほぼ正確な」近似的な値を取らねばなら
なくさせることがある。
に基づいて、フイルタ用インダクタを接続してリプルを
最小限にするための直接の方法は、共通磁束路を取り巻
いてすべての巻線を設置することである。フイルタ用コ
ンダクタの各被駆動巻線中に、各負荷用トランスからの
交流リプルを打消すための大きさの誘起電圧を発生させ
るための要件は、各巻線の巻回数を調節することによつ
て満足される。これらのインダクタは通常のトランスと
同じで、且つ標準的なボビン及びコアを使用する。共通
インダクタ・コアは、すべてのインダクタ巻線のアンペ
ア・ターンの合計に対応する直流磁束を有効に通過させ
るのに十分な大きさの形状をもたなければならない。従
つて、すべての巻線は、このような大きな共通インダク
タ・コアを包囲するのに十分な長さをもたなければなら
ない。このような巻線の合計の直流抵抗は、特に、高電
流出力の場合、問題になる。更に、共通コアの回りに別
々に巻かれた被駆動巻線は、巻回数を決める際に問題を
生じて、ゼロ・リプル巻線中の誘起電圧を、所定の電圧
に等しくない「ほぼ正確な」近似的な値を取らねばなら
なくさせることがある。
原理的には、駆動巻線は、全被駆動巻線からの全磁束を
包囲するように配置する必要がある。更に、ゼロ・リプ
ル状態に維持するための誘起電圧を１回巻の各被駆動巻
線中に発生するための要件は、上記１回巻の巻線が、駆
動巻線により誘起される交流磁束の必要量を包囲してい
ることである。この要件を満足するための複数磁束路構
造のフイルタ手段が第１０図に示されている。ほぼ、Ｕ
字状の共通インダクタ・コア１５０及び該コアを巻回す
る一回巻乃至複数回巻の駆動巻線１０４が第１電源部分
ユニツト１２０（第４図）上に固定されている。この駆
動巻線中を流れる付勢電流により誘起される主磁束が共
通インダクタ・コア１５０及びその磁気ギヤツプから成
る閉磁路に沿つて流れる。駆動巻線により巻回されてい
るコア部分を主磁束部分と呼ぶ。第１電源部分ユニツト
１２０に関して挿脱自在に第２電流部分ユニツト１４０
を組立てた場合に上記磁気ギヤツプ内の所定位置に位置
するように、第２電源部分ユニツト１４０上に１回巻の
インダクタ被駆動巻線６２、６４、６６と該各巻線に対
向した位置に所定の寸法のフエライトのような磁性挿入
片１８０、１８２、１８４とを固定する。これらの各磁
性挿入片は、上記主磁束部分から発生される主磁束を磁
気ギヤツプ内において異なる強さの複数の磁束に分割
し、各分割磁束を各関連被駆動巻線と磁気結合させるよ
うに作用する。このフイルタ手段に磁気的に均等な構造
が第１１図に示されている。この構造において、符号１
５０′のコア部分は、上記主磁束部分に相当する。符号
１８０′、１８２′、１８４′が付けられたコア端部の
***部分は、上記磁性挿入片に相当する。主磁束の分割
作用を奏する上記磁性挿入片及びその均等構造を分割磁
束部分と呼ぶ。主磁束部分に関する各分割磁束部分の断
面積比率が被駆動巻線６２、６４、６６を通る直流電流
中のリプル成分の有無に影響を及ぼす。一方、各負荷用
トランスの一次巻線１２、１４、１６の巻回数は、一回
巻の対応する二次巻線２８、３０、３２中に誘起される
電圧の大きさを決定する。同様に一回巻の被駆動巻線６
２、６４、６６により、各々、結合される磁束部分の比
率（コア１５０により発生される全磁束に関する比率）
がこれらの各被駆動巻線中に誘起される電圧の大きさの
比率を決定する。
包囲するように配置する必要がある。更に、ゼロ・リプ
ル状態に維持するための誘起電圧を１回巻の各被駆動巻
線中に発生するための要件は、上記１回巻の巻線が、駆
動巻線により誘起される交流磁束の必要量を包囲してい
ることである。この要件を満足するための複数磁束路構
造のフイルタ手段が第１０図に示されている。ほぼ、Ｕ
字状の共通インダクタ・コア１５０及び該コアを巻回す
る一回巻乃至複数回巻の駆動巻線１０４が第１電源部分
ユニツト１２０（第４図）上に固定されている。この駆
動巻線中を流れる付勢電流により誘起される主磁束が共
通インダクタ・コア１５０及びその磁気ギヤツプから成
る閉磁路に沿つて流れる。駆動巻線により巻回されてい
るコア部分を主磁束部分と呼ぶ。第１電源部分ユニツト
１２０に関して挿脱自在に第２電流部分ユニツト１４０
を組立てた場合に上記磁気ギヤツプ内の所定位置に位置
するように、第２電源部分ユニツト１４０上に１回巻の
インダクタ被駆動巻線６２、６４、６６と該各巻線に対
向した位置に所定の寸法のフエライトのような磁性挿入
片１８０、１８２、１８４とを固定する。これらの各磁
性挿入片は、上記主磁束部分から発生される主磁束を磁
気ギヤツプ内において異なる強さの複数の磁束に分割
し、各分割磁束を各関連被駆動巻線と磁気結合させるよ
うに作用する。このフイルタ手段に磁気的に均等な構造
が第１１図に示されている。この構造において、符号１
５０′のコア部分は、上記主磁束部分に相当する。符号
１８０′、１８２′、１８４′が付けられたコア端部の
***部分は、上記磁性挿入片に相当する。主磁束の分割
作用を奏する上記磁性挿入片及びその均等構造を分割磁
束部分と呼ぶ。主磁束部分に関する各分割磁束部分の断
面積比率が被駆動巻線６２、６４、６６を通る直流電流
中のリプル成分の有無に影響を及ぼす。一方、各負荷用
トランスの一次巻線１２、１４、１６の巻回数は、一回
巻の対応する二次巻線２８、３０、３２中に誘起される
電圧の大きさを決定する。同様に一回巻の被駆動巻線６
２、６４、６６により、各々、結合される磁束部分の比
率（コア１５０により発生される全磁束に関する比率）
がこれらの各被駆動巻線中に誘起される電圧の大きさの
比率を決定する。
第４図に示された第１及び第２の電源部分ユニツトは、
無接点型の高電流電力用コネクタ機能を有している。前
述のように、第１電源部分ユニツト１２０上のトランス
・コア２０、２２、２４及び共通インダクタ・コア１５
０の各磁気ギヤツプには、各々、平行移動可能な第２電
源部分ユニツト１４０上の直流用バス１７０の延長片に
固着された挿入フエライト片１６２を含む二次巻線２８
（第５図）及び／又はインダクタ被駆動巻線６２、６
４、６６を含む挿入片１８０、１８２、１８４（第１０
図）が挿入される。
無接点型の高電流電力用コネクタ機能を有している。前
述のように、第１電源部分ユニツト１２０上のトランス
・コア２０、２２、２４及び共通インダクタ・コア１５
０の各磁気ギヤツプには、各々、平行移動可能な第２電
源部分ユニツト１４０上の直流用バス１７０の延長片に
固着された挿入フエライト片１６２を含む二次巻線２８
（第５図）及び／又はインダクタ被駆動巻線６２、６
４、６６を含む挿入片１８０、１８２、１８４（第１０
図）が挿入される。
第１２図の磁気的構造体は、電気的、機械的な接触部を
有する通常のコネクタを設けることなく、電気的コネク
タとして機能し、トランス及びインダクタとして作用す
る上述の装置と同じ機能を遂行する。然しながら、機械
的構造は、上述のものよりも簡単である。第１２図に示
されたように、コア２０′、２２′、２４′、１５０″
の下部コア部分は、カード構造の第２電源部分ユニツト
１４０′の一部として、二次側の巻線構造２８、３０、
３２、６２、６４、６６及び関連したダイオード５６、
５８、６０、６８、７０、７２と共に残される。上部コ
ア部分２０′、２２′、２４′、１５０″は、関連する
一次巻線１２、１４、１６と共に、一次側の構造の第１
電源部分ユニツト１２０′の一部として残される。引き
出されたとき、各フエライト部分は、第１２図に示され
たように、相手方の面と組み合わされる平坦な面と巻線
領域とで構成される組立体である。端部に設けられた接
続部の重なり用平坦面は、フエライト・コアと溝部との
組合せの問題、及び条片を溝部に挿入する時の整列に関
連する問題を解決する。更に、露出した平坦な巻線領域
にしたことは、蒸着法、またはそれと同等な技術によつ
て巻線、配線及び相互接続用の導体をその平坦面上に構
成するための有利性を与え、導体層の製造、即ち導体層
の積層工程を容易にする。
有する通常のコネクタを設けることなく、電気的コネク
タとして機能し、トランス及びインダクタとして作用す
る上述の装置と同じ機能を遂行する。然しながら、機械
的構造は、上述のものよりも簡単である。第１２図に示
されたように、コア２０′、２２′、２４′、１５０″
の下部コア部分は、カード構造の第２電源部分ユニツト
１４０′の一部として、二次側の巻線構造２８、３０、
３２、６２、６４、６６及び関連したダイオード５６、
５８、６０、６８、７０、７２と共に残される。上部コ
ア部分２０′、２２′、２４′、１５０″は、関連する
一次巻線１２、１４、１６と共に、一次側の構造の第１
電源部分ユニツト１２０′の一部として残される。引き
出されたとき、各フエライト部分は、第１２図に示され
たように、相手方の面と組み合わされる平坦な面と巻線
領域とで構成される組立体である。端部に設けられた接
続部の重なり用平坦面は、フエライト・コアと溝部との
組合せの問題、及び条片を溝部に挿入する時の整列に関
連する問題を解決する。更に、露出した平坦な巻線領域
にしたことは、蒸着法、またはそれと同等な技術によつ
て巻線、配線及び相互接続用の導体をその平坦面上に構
成するための有利性を与え、導体層の製造、即ち導体層
の積層工程を容易にする。
第７図の装置の変形例が、第１３図に示されている。第
１３図の装置においては、整流チツプ即ちダイオード・
ペレツト５６、６８は、コアの反対側に設けられてい
る。二次側の構造は、整流チツプの上側にインダクタ・
バス２８′を接続する１方の導体と、整流チツプの下側
に接続され、かつ直流バス１７０′を形成する他方の導
体とで構成されている。これらの２つの導体は一緒にな
つて、一次巻線１２によつて代表される理想的な平面的
なループと殆ど同じダイオード／ダイオード導電ループ
を与え、従つて、この装置は、第７図の装置と同じ態様
でダイオードの転流作用を行う。チツプのこのような配
列は、第７図の装置に比べて構造的な利点と、冷却機能
についての利点とを与え、電気的には等価である。
１３図の装置においては、整流チツプ即ちダイオード・
ペレツト５６、６８は、コアの反対側に設けられてい
る。二次側の構造は、整流チツプの上側にインダクタ・
バス２８′を接続する１方の導体と、整流チツプの下側
に接続され、かつ直流バス１７０′を形成する他方の導
体とで構成されている。これらの２つの導体は一緒にな
つて、一次巻線１２によつて代表される理想的な平面的
なループと殆ど同じダイオード／ダイオード導電ループ
を与え、従つて、この装置は、第７図の装置と同じ態様
でダイオードの転流作用を行う。チツプのこのような配
列は、第７図の装置に比べて構造的な利点と、冷却機能
についての利点とを与え、電気的には等価である。
Ｆ．発明の効果 本発明は、電気的な接触を行う通常のコネクタを用いず
に磁気的に接続を行うコンパクトで効率の良い、複数個
の負荷に出力を与える分離可能な電源装置を提供する。
に磁気的に接続を行うコンパクトで効率の良い、複数個
の負荷に出力を与える分離可能な電源装置を提供する。
第１図は、本発明による電源装置の原理的回路図、第２
図は、電源装置を物理的に二分割した一方の組立て構成
部品である第１電流部品ユニツトの原理的回路図、第３
図は、他方の組立て構成部品である第２電源部分ユニツ
トの原理的回路図、第４図は、本発明による第１及び第
２の電源部分ユニツトの分解図、第５図は、第４図の電
源装置のトランス・コア及び巻線の関係を示す部分的拡
大分解図、第６図は、第５図に示したトランス・コア及
び巻線の関係を示す組立て拡大図、第７図は、第５図及
び第６図に示されたトランスの分解図、第８図は、第７
図に示されたトランスの電気的な関係を示す図、第９図
は第７図に示された整流用チツプの位置付けを示す図、
第１０図は第４図のフイルタ用インダクタの構造の分解
拡大図、第１１図は第１０図に示されたインダクタ構造
に磁気的に均等なインダクタ構造を示す図、第１２図は
コアが架台とカード素子との間で分離し、組み立てるこ
とのできる本発明の他の実施例の図、第１３図はダイオ
ードが異なつた型式で設けられた第７図の装置と同様な
他の実施例の図である。 １０……一次巻線駆動回路、１２、１４、１６、１８…
…一次巻線、２０、２２、２４、２６……パワー・トラ
ンスのコア、２８、３０、３２……負荷用二次巻線、３
４……制御用二次巻線、３８……トランジスタ・スイツ
チ、４０……パルス幅変調制御回路、５６、５８、６０
……負荷用整流ダイオード、６２、６４、６６……フイ
ルタ用インダクタ被駆動巻線、６８、７０、７２、７８
……転流用ダイオード、１０２……制御用整流ダイオー
ド、１０４……フイルタ用インダクタ駆動巻線、１２０
……第１電源部分ユニツト、１４０……第２電源部分ユ
ニツト、１６０……機能ユニツト。
図は、電源装置を物理的に二分割した一方の組立て構成
部品である第１電流部品ユニツトの原理的回路図、第３
図は、他方の組立て構成部品である第２電源部分ユニツ
トの原理的回路図、第４図は、本発明による第１及び第
２の電源部分ユニツトの分解図、第５図は、第４図の電
源装置のトランス・コア及び巻線の関係を示す部分的拡
大分解図、第６図は、第５図に示したトランス・コア及
び巻線の関係を示す組立て拡大図、第７図は、第５図及
び第６図に示されたトランスの分解図、第８図は、第７
図に示されたトランスの電気的な関係を示す図、第９図
は第７図に示された整流用チツプの位置付けを示す図、
第１０図は第４図のフイルタ用インダクタの構造の分解
拡大図、第１１図は第１０図に示されたインダクタ構造
に磁気的に均等なインダクタ構造を示す図、第１２図は
コアが架台とカード素子との間で分離し、組み立てるこ
とのできる本発明の他の実施例の図、第１３図はダイオ
ードが異なつた型式で設けられた第７図の装置と同様な
他の実施例の図である。 １０……一次巻線駆動回路、１２、１４、１６、１８…
…一次巻線、２０、２２、２４、２６……パワー・トラ
ンスのコア、２８、３０、３２……負荷用二次巻線、３
４……制御用二次巻線、３８……トランジスタ・スイツ
チ、４０……パルス幅変調制御回路、５６、５８、６０
……負荷用整流ダイオード、６２、６４、６６……フイ
ルタ用インダクタ被駆動巻線、６８、７０、７２、７８
……転流用ダイオード、１０２……制御用整流ダイオー
ド、１０４……フイルタ用インダクタ駆動巻線、１２０
……第１電源部分ユニツト、１４０……第２電源部分ユ
ニツト、１６０……機能ユニツト。
Claims (1)
- 【請求項１】入力電源回路に並列接続された複数の負荷
用トランス及び１個の制御用トランスの各コア、各トラ
ンスの一次巻線、上記制御用トランスの二次側回路に設
けられたフイルタ用共通インダクタ・コア並びに該イン
ダクタ・コアを付勢するための駆動巻線を含む第１電源
部分ユニツトと、 上記負荷用トランスの一回巻の二次巻線並びに該二次巻
線に直列接続された整流回路及び一回巻のフイルタ用イ
ンダクタ被駆動巻線を含む第２電源部分ユニツトと、 上記第１電源部分ユニツトに関して上記第２電源部分ユ
ニツトを挿脱自在に保持する筐体と、 を具備し、第２電源部分ユニツトの筐体への挿入の間、
上記各負荷用トランスのコア及び共通インダクタ・コア
が対応する二次巻線及びインダクタ被駆動巻線に磁気結
合して交流リプル成分の少ない異なる大きさの直流電圧
を負荷用出力回路に供給できる電源装置であって、 上記共通インダクタ・コアは、上記駆動巻線により巻回
されている主磁束部分と、該主磁束部分から発生される
主磁束を上記コア磁気ギヤツプ内において異なる大きさ
の複数の磁束に分割する磁性材料から成り、各被駆動巻
線に磁気結合する複数の分割磁束部分とを含み、 各分割磁束部分の断面積は、駆動巻線中を流れる交流リ
プル電流により各一回巻の各被駆動巻線中に誘起される
フイルタ用の各交流電圧の大きさが各負荷用トランスの
二次巻線を介して各被駆動巻線に印加されている異なる
大きさの交流リプル電圧のリプル成分を実質的に平滑化
するような大きさに選択されている事を特徴とする上記
電源装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/114,803 US4868732A (en) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | Pluggable power system having magnetic flux coupled power transformer and inductive filter components |
| US114803 | 1993-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01117005A JPH01117005A (ja) | 1989-05-09 |
| JPH0642430B2 true JPH0642430B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=22357523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63203984A Expired - Lifetime JPH0642430B2 (ja) | 1987-10-28 | 1988-08-18 | 電源装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4868732A (ja) |
| EP (1) | EP0314287B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0642430B2 (ja) |
| DE (1) | DE3882328T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04351469A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-07 | Hitachi Ltd | 電子装置の給電構造および電子装置 |
| US5216402A (en) * | 1992-01-22 | 1993-06-01 | Hughes Aircraft Company | Separable inductive coupler |
| US7236086B1 (en) | 1993-06-14 | 2007-06-26 | Vlt, Inc. | Power converter configuration, control, and construction |
| CN1050242C (zh) * | 1993-06-14 | 2000-03-08 | Vlt公司 | 电源变换装置、电源变换器控制装置及其制造电源变换器的方法 |
| US5557509A (en) * | 1993-08-09 | 1996-09-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Power supply filter system for power supply system for a communications subsystem of a weapons system |
| US5783984A (en) * | 1995-06-16 | 1998-07-21 | Hughes Electronics | Method and means for combining a transformer and inductor on a single core structure |
| US6288917B1 (en) | 1998-01-20 | 2001-09-11 | Leveler | Three stage power conditioning circuit |
| US5835367A (en) * | 1998-01-20 | 1998-11-10 | Industrial Technology Research Institute | Distributed plannar-type high voltage transformer |
| US6166458A (en) * | 1998-01-20 | 2000-12-26 | Leveler | Power conditioning circuit |
| GB2377823B (en) | 2001-06-15 | 2005-11-23 | Marconi Applied Technologies | Transformer/rectifier arrangement |
| US7019996B2 (en) * | 2003-10-16 | 2006-03-28 | Ballard Power Systems Corporation | Power converter employing a planar transformer |
| US20050268472A1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-08 | Bourilkov Jordan T | Shaving systems |
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