JPS597204B2 - 高周波スイツチング電源の高周波用トランス - Google Patents
高周波スイツチング電源の高周波用トランスInfo
- Publication number
- JPS597204B2 JPS597204B2 JP55176183A JP17618380A JPS597204B2 JP S597204 B2 JPS597204 B2 JP S597204B2 JP 55176183 A JP55176183 A JP 55176183A JP 17618380 A JP17618380 A JP 17618380A JP S597204 B2 JPS597204 B2 JP S597204B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high frequency
- power supply
- transistor
- frequency transformer
- switching power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/10—Single-phase transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高周波スイッチング電源に使用する高周波
用トランスに関する。
用トランスに関する。
まず、この発明の高周波用トランスの適用される高周波
スイッチング電源を、第１図とともに説明する。
スイッチング電源を、第１図とともに説明する。
同図において、ＡＣは交流電源、ＲＦは交流電源ＡＣを
整流する整流器、Ｃｌは整流器ＲＦの出力を平滑するコ
ンデンサであり、交流電源ＡＣと整流器ＲＦとコンデン
サＣｌにより、高周波スイッチング電源の直流電源１を
構成している。
整流する整流器、Ｃｌは整流器ＲＦの出力を平滑するコ
ンデンサであり、交流電源ＡＣと整流器ＲＦとコンデン
サＣｌにより、高周波スイッチング電源の直流電源１を
構成している。
Ｑ１、Ｑ２はスイッチング用トランジスタであり、両ト
ランジスタＱ１、Ｑ２はプッシュプル接続されている。
Ｔは高周波用トランスであり、１次側の巻線Ｎｉに中性
点タップが設けられ、２個の同一巻線のｌ次巻線Ｎａ、
Ｎｂが形成され、両１次巻線Ｎａ、Ｎｂの一端、すなわ
ち中性点タップが、直流電源１の一端に接続され、両１
次巻線Ｎａ、Ｎｂの他端がそれぞれスイッチング用トラ
ンジスタＱ１、Ｑ２を介して直流電源１の他端に接続さ
れている。Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ高周波用トランスＴの
２次巻線Ｎ２の両端に接続された整流用ダイオード、Ｌ
は整流用ダイオードＤ１、Ｄ２の出力電圧を整流するリ
アクトル、Ｄ３、Ｄ４およびＣ２、Ｃｓはそれぞれスイ
ッチング用トランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタエミッタ
間に並列接続された過電圧抑制用ダイオードおよびコン
デンサ、ＱＣはスイッチング用トランジスタＱ１、Ｑ２
を制（財）する制御装置であり、トランジスタＱ１、Ｑ
２の動作周波数を制御し、トランジスタＱ１、Ｑ２、高
周波用トランスＴ）ダイオードＤ３、Ｄ４、コンデンサ
Ｃ２、Ｃｓと制御装置ＱＣにより、高周波スイッチング
電源２が構成されている。いま、一方のトランジスタＱ
１に第２図ａに示す制（財）信号を印加すると、第２図
ｃに示すように、トランジスタＱ１はオンし、直流電源
１、高周波用トランスＴの一方の１次巻線ＮａＮトラン
ジスタＱ１を介して電流が流れ、第２図ｅに示すように
、高周波用トランスＴの２次巻線Ｎ２に２次電圧が誘起
し、負荷に電力が供給される。一方、高周波用トランス
Ｔの他方の１次巻線Ｎｂには、一方の１次巻線Ｎａに流
れる電流によつて一方の１次巻線Ｎａに印加する電圧、
すなわち直流電源１の出力電圧Ｅと等しい電圧が誘起し
、他方のトランジスタＱ２には、第２図ｄに示すように
、２Ｅの電圧が印加される。そして、第２図ａに示すよ
うに、制御装置ＱＣからの制帥信号をしや断すると、そ
れぞれのトランジスタＱｌ，Ｑ２には、第２図Ｃ，ｄに
示すように、直流電源１の出力電圧Ｅが印加される。つ
ぎに、他方のトランジスタＱ２に、第２図ｂに示すよう
に、制御装置ＱＣから制倒信号を印加すると、第２図ｄ
に示すように、トランジスタＱ２はオンし、一方のトラ
ンジスコＱ１には、第２図ｃに示すように、２Ｅの電圧
が印加されるとともに、高周波用トランスＴを介して高
周波スイッチング電源２の出力に、第２図ｅに示すよう
な電圧が出力され、トランジスタＱ２に印加していた制
御信号をしや断する。
ランジスタＱ１、Ｑ２はプッシュプル接続されている。
Ｔは高周波用トランスであり、１次側の巻線Ｎｉに中性
点タップが設けられ、２個の同一巻線のｌ次巻線Ｎａ、
Ｎｂが形成され、両１次巻線Ｎａ、Ｎｂの一端、すなわ
ち中性点タップが、直流電源１の一端に接続され、両１
次巻線Ｎａ、Ｎｂの他端がそれぞれスイッチング用トラ
ンジスタＱ１、Ｑ２を介して直流電源１の他端に接続さ
れている。Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ高周波用トランスＴの
２次巻線Ｎ２の両端に接続された整流用ダイオード、Ｌ
は整流用ダイオードＤ１、Ｄ２の出力電圧を整流するリ
アクトル、Ｄ３、Ｄ４およびＣ２、Ｃｓはそれぞれスイ
ッチング用トランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタエミッタ
間に並列接続された過電圧抑制用ダイオードおよびコン
デンサ、ＱＣはスイッチング用トランジスタＱ１、Ｑ２
を制（財）する制御装置であり、トランジスタＱ１、Ｑ
２の動作周波数を制御し、トランジスタＱ１、Ｑ２、高
周波用トランスＴ）ダイオードＤ３、Ｄ４、コンデンサ
Ｃ２、Ｃｓと制御装置ＱＣにより、高周波スイッチング
電源２が構成されている。いま、一方のトランジスタＱ
１に第２図ａに示す制（財）信号を印加すると、第２図
ｃに示すように、トランジスタＱ１はオンし、直流電源
１、高周波用トランスＴの一方の１次巻線ＮａＮトラン
ジスタＱ１を介して電流が流れ、第２図ｅに示すように
、高周波用トランスＴの２次巻線Ｎ２に２次電圧が誘起
し、負荷に電力が供給される。一方、高周波用トランス
Ｔの他方の１次巻線Ｎｂには、一方の１次巻線Ｎａに流
れる電流によつて一方の１次巻線Ｎａに印加する電圧、
すなわち直流電源１の出力電圧Ｅと等しい電圧が誘起し
、他方のトランジスタＱ２には、第２図ｄに示すように
、２Ｅの電圧が印加される。そして、第２図ａに示すよ
うに、制御装置ＱＣからの制帥信号をしや断すると、そ
れぞれのトランジスタＱｌ，Ｑ２には、第２図Ｃ，ｄに
示すように、直流電源１の出力電圧Ｅが印加される。つ
ぎに、他方のトランジスタＱ２に、第２図ｂに示すよう
に、制御装置ＱＣから制倒信号を印加すると、第２図ｄ
に示すように、トランジスタＱ２はオンし、一方のトラ
ンジスコＱ１には、第２図ｃに示すように、２Ｅの電圧
が印加されるとともに、高周波用トランスＴを介して高
周波スイッチング電源２の出力に、第２図ｅに示すよう
な電圧が出力され、トランジスタＱ２に印加していた制
御信号をしや断する。
以下、順次トランジスタＱｌ，Ｏ２のオン，オフを繰り
返し、第２図ｅに示すような電圧を、高周波スイツチン
グ電源２の出力に得て、負荷に電力が供給される。とこ
ろで、高周波スイツチング電源２に使用される従来の高
周波用トランスＴは、１次側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２
の結合をできるだけ密にし、ｌ次側の電流を２次側に急
速に伝達するとともに、漏れインダクタンスを小さくし
、この漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギを、で
きるだけ小さくすることに主眼が置かれている。
返し、第２図ｅに示すような電圧を、高周波スイツチン
グ電源２の出力に得て、負荷に電力が供給される。とこ
ろで、高周波スイツチング電源２に使用される従来の高
周波用トランスＴは、１次側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２
の結合をできるだけ密にし、ｌ次側の電流を２次側に急
速に伝達するとともに、漏れインダクタンスを小さくし
、この漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギを、で
きるだけ小さくすることに主眼が置かれている。
しかし、高周波用トランスＴの１次側の巻線Ｎ１と２次
巻線Ｎ２との結合にも限界があり、数μＨに存在してい
る。このために、たとえば一方のトランジスタＱ１がオ
ンからオフになる場合、漏れインダクタンスに蓄えられ
たエネルギが、一方のコンデンサＣ２、他方のダイオー
ドＤ４を介して放出され、コンデンサＣ２によつて吸収
される。いま、直流電源１の出力電圧Ｅが２００Ｖ１漏
れインダクタンス２μＨ１トランジスタＱ１のコレクタ
電流を５０Ａ１コンデンサＣ２の吸収電圧を５０とする
と、コンデンサＣ２は２μＦの容量が必要であり、トラ
ンジスタＱ１を１０ＫＨｚでスイツチングした場合、コ
ンデンサＣ１に吸収されたエネルギ、トランジスタＱ１
る介して放出され、その損失は４００Ｗになる。
巻線Ｎ２との結合にも限界があり、数μＨに存在してい
る。このために、たとえば一方のトランジスタＱ１がオ
ンからオフになる場合、漏れインダクタンスに蓄えられ
たエネルギが、一方のコンデンサＣ２、他方のダイオー
ドＤ４を介して放出され、コンデンサＣ２によつて吸収
される。いま、直流電源１の出力電圧Ｅが２００Ｖ１漏
れインダクタンス２μＨ１トランジスタＱ１のコレクタ
電流を５０Ａ１コンデンサＣ２の吸収電圧を５０とする
と、コンデンサＣ２は２μＦの容量が必要であり、トラ
ンジスタＱ１を１０ＫＨｚでスイツチングした場合、コ
ンデンサＣ１に吸収されたエネルギ、トランジスタＱ１
る介して放出され、その損失は４００Ｗになる。
このために、トランジス Ｑｌ，Ｑ２に流れるコレクタ
電流を増加させると、コンデンサＣ２，Ｃ３の容量も増
加させるとともに、トランジスタＱｌ，Ｑ２も増加させ
る必要があり、かつ電源の効率も低下している。この発
明は、前記の点に留意し、高周波スイツチング電源２に
使用される高周波用トランスＴのｌ次側巻線Ｎ１の２個
のｌ次巻線Ｎａ，Ｎｂを密に結合させるとともに、１次
側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２を疎に結合したものであり
、つぎに、この発明を、その一実施例を示した第３図と
ともに詳細に説明する。第３図は、この発明の高周波用
トランスの断面図を示し、３は鉄心、４は鉄心３の脚に
巻かれた第１の絶縁材、５は絶縁材４上に巻かれた同一
巻数の２個のｌ次巻線であり、両１次巻線５を相隣り合
わせ並行させて巻き、結合を密にしたバイフアイラ巻に
している。
電流を増加させると、コンデンサＣ２，Ｃ３の容量も増
加させるとともに、トランジスタＱｌ，Ｑ２も増加させ
る必要があり、かつ電源の効率も低下している。この発
明は、前記の点に留意し、高周波スイツチング電源２に
使用される高周波用トランスＴのｌ次側巻線Ｎ１の２個
のｌ次巻線Ｎａ，Ｎｂを密に結合させるとともに、１次
側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２を疎に結合したものであり
、つぎに、この発明を、その一実施例を示した第３図と
ともに詳細に説明する。第３図は、この発明の高周波用
トランスの断面図を示し、３は鉄心、４は鉄心３の脚に
巻かれた第１の絶縁材、５は絶縁材４上に巻かれた同一
巻数の２個のｌ次巻線であり、両１次巻線５を相隣り合
わせ並行させて巻き、結合を密にしたバイフアイラ巻に
している。
６は１次巻線５上に設けられた第２の絶縁材、７は第２
の絶縁材６の外部に設けられたパイプ状の第３の絶縁材
、８は第３の絶縁材７の外部に設けられた２次巻線であ
り、パイプ状の第３の絶縁材７により、巻回を容易に行
うことができ、１次巻線５と２次巻線８の結合が疎に設
計されている。
の絶縁材６の外部に設けられたパイプ状の第３の絶縁材
、８は第３の絶縁材７の外部に設けられた２次巻線であ
り、パイプ状の第３の絶縁材７により、巻回を容易に行
うことができ、１次巻線５と２次巻線８の結合が疎に設
計されている。
つぎに、第３図の高周波用トランスを、第１図の高周波
スイツチング電源に使用した場合の動作について説明す
る。
スイツチング電源に使用した場合の動作について説明す
る。
いま、一方のトランジスタＱ１に、第４図ａに示す制？
信号を印加すると、第４図Ｃに示すように、トランジス
タＱ１はオンし、直流電源１、高周波用トランスＴの一
方のｌ次巻線ＮａｌトランジスタＱ１を介して電流が流
れる。
信号を印加すると、第４図Ｃに示すように、トランジス
タＱ１はオンし、直流電源１、高周波用トランスＴの一
方のｌ次巻線ＮａｌトランジスタＱ１を介して電流が流
れる。
高周波用トランスＴは、１次側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ
２の結合ば疎に結合されているが、第４図ｅに示すよう
に、２次巻線Ｎ２に２次電圧が誘起し、負荷に電力が供
給される。一方、高周波用トランスＴの他方の１次巻線
Ｎｂにも、一方の１次巻線Ｎａに流れる電流により、直
流電源１の出力電圧に等しい電圧が誘起し、他方のトラ
ンジスタＱ２には、第２図ｄに示すように、２Ｅの電圧
が印加される。そして、第２図ａに示すように、制脚装
置ＱＣからの制岬信号をしや断すると、一方のトランジ
スタＱ１はしや断する。ところで、高周波用トランスＴ
は、１次側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の結合を疎にし、
大きいインダクタンスを倉むように設計されているため
に、このインダクタンスに蓄えられたエネルギは、一方
のコンデンサＣ２、他方のダイオードＤ４を介してゆる
やかに放出され、第４図ｃに示すように、一方のトラン
ジスタＱ１のコレクタ電位は徐々に上昇するとともに、
第４図ｄに示すように、他方のトランジスタＱ１のコレ
クタ電位は徐々に低下する。
２の結合ば疎に結合されているが、第４図ｅに示すよう
に、２次巻線Ｎ２に２次電圧が誘起し、負荷に電力が供
給される。一方、高周波用トランスＴの他方の１次巻線
Ｎｂにも、一方の１次巻線Ｎａに流れる電流により、直
流電源１の出力電圧に等しい電圧が誘起し、他方のトラ
ンジスタＱ２には、第２図ｄに示すように、２Ｅの電圧
が印加される。そして、第２図ａに示すように、制脚装
置ＱＣからの制岬信号をしや断すると、一方のトランジ
スタＱ１はしや断する。ところで、高周波用トランスＴ
は、１次側の巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の結合を疎にし、
大きいインダクタンスを倉むように設計されているため
に、このインダクタンスに蓄えられたエネルギは、一方
のコンデンサＣ２、他方のダイオードＤ４を介してゆる
やかに放出され、第４図ｃに示すように、一方のトラン
ジスタＱ１のコレクタ電位は徐々に上昇するとともに、
第４図ｄに示すように、他方のトランジスタＱ１のコレ
クタ電位は徐々に低下する。
つぎに、他方のトランジスタＱ１を第２図ｂに示す制（
財）信号によりオンオフさせ、以下順次トランジスタＱ
ｌ，Ｑ２のオンオフを繰り返し、第２図ｅに示すような
電圧を、高周波スイツチング電源２の出力に得て、負荷
に電力が供給される。以上のように、この発明の高周波
スイツチング電源の高周波用トランスによると、インダ
クタンスを充分大きく設計することにより、トランジス
タ等のスイツチング素子に印加する過電圧を抑制するコ
ンデンサの容量を小さく設定でき、たとえば、スイツチ
ング素子を１０ＫＨｚでスイツチングする高周波スイツ
チング電源に使用する高周波用トランスに、１００μＨ
のインダクタンスをもたせると、コンデンサは従来のｌ
／１０の容量の０．１〜０．２μＦに設定できる。また
、スイツチング素子のオフ時のコレクタ電位を徐々に上
昇させているために、スイツチング素子にトランジスタ
を用いたとき、トランジスタを安全動作領域内で容易に
使用できる。さらに、高周波用トランスのインダクタン
スが大きいため、高周波用トランスの２次側にリアクト
ルを設けることもなく、短時間の過負荷に耐えることが
できるとともに、高周波スイツチング電源を直流負荷に
使用する際に設けるダイオードに、高周波用ダイオード
を用いることもない利点もある。
財）信号によりオンオフさせ、以下順次トランジスタＱ
ｌ，Ｑ２のオンオフを繰り返し、第２図ｅに示すような
電圧を、高周波スイツチング電源２の出力に得て、負荷
に電力が供給される。以上のように、この発明の高周波
スイツチング電源の高周波用トランスによると、インダ
クタンスを充分大きく設計することにより、トランジス
タ等のスイツチング素子に印加する過電圧を抑制するコ
ンデンサの容量を小さく設定でき、たとえば、スイツチ
ング素子を１０ＫＨｚでスイツチングする高周波スイツ
チング電源に使用する高周波用トランスに、１００μＨ
のインダクタンスをもたせると、コンデンサは従来のｌ
／１０の容量の０．１〜０．２μＦに設定できる。また
、スイツチング素子のオフ時のコレクタ電位を徐々に上
昇させているために、スイツチング素子にトランジスタ
を用いたとき、トランジスタを安全動作領域内で容易に
使用できる。さらに、高周波用トランスのインダクタン
スが大きいため、高周波用トランスの２次側にリアクト
ルを設けることもなく、短時間の過負荷に耐えることが
できるとともに、高周波スイツチング電源を直流負荷に
使用する際に設けるダイオードに、高周波用ダイオード
を用いることもない利点もある。
第１図はこの発明の適用される高周波スイツチング電源
の回路図、第２図は高周波スイツチング電源に従来の高
周波用トランスを用いた場合の各部の波形図であり、Ａ
，ｂはそれぞれトランジスタの制（財）信号、電圧波形
図、Ｃ，ｄはそれぞれトランジスタＱｌ，Ｑ２のコレク
タ電圧波形図、ｅは高周波スイツチング電源の出力電圧
波形図、第３図はこの発明の高周波用トランスの切断図
、第４図は第３図の高周波トランスを用いた高周波スイ
ツチング電源の各部の波形図であり、Ａ，ｂはそれぞれ
トランジスタＱｌ，Ｑ２の制？信号電圧波形図、Ｃ，ｄ
はそれぞれトランジスタＱｌ，Ｑ２のコレクタ電圧波形
図、ｅは高周波スイツチング電源の出力電圧波形図であ
る。 Ｎａ，Ｎｂ・・・・・・ｌ次巻線、１・・・・・・直流
電源、Ｑｌ，Ｑ２・・・・・・トランジスタ、Ｃ２，Ｃ
３・・・・・・コンデンサ。
の回路図、第２図は高周波スイツチング電源に従来の高
周波用トランスを用いた場合の各部の波形図であり、Ａ
，ｂはそれぞれトランジスタの制（財）信号、電圧波形
図、Ｃ，ｄはそれぞれトランジスタＱｌ，Ｑ２のコレク
タ電圧波形図、ｅは高周波スイツチング電源の出力電圧
波形図、第３図はこの発明の高周波用トランスの切断図
、第４図は第３図の高周波トランスを用いた高周波スイ
ツチング電源の各部の波形図であり、Ａ，ｂはそれぞれ
トランジスタＱｌ，Ｑ２の制？信号電圧波形図、Ｃ，ｄ
はそれぞれトランジスタＱｌ，Ｑ２のコレクタ電圧波形
図、ｅは高周波スイツチング電源の出力電圧波形図であ
る。 Ｎａ，Ｎｂ・・・・・・ｌ次巻線、１・・・・・・直流
電源、Ｑｌ，Ｑ２・・・・・・トランジスタ、Ｃ２，Ｃ
３・・・・・・コンデンサ。
Claims (1)
- １ ２個の同一巻数の１次巻線を有し、前記両１次巻線
の一端が直流電源の一端に接続され、前記両１次巻線の
他端が、それぞれプッシュプル接続されかつ断続的なオ
ンオフ動作により高周波に変換するスイッチング素子を
介して前記直流電源の他端に接続され、さらに、前記両
スイッチング素子に並列にコンデンサを設けた高周波ス
イッチング電源の高周波トランスにおいて、前記両１次
巻線をバイフアイラ巻きに構成するとともに、前記両１
次巻線と２次巻線との間に空隙または絶縁材を設け、漏
れインダクタンスを有するように構成した高周波スイッ
チング電源の高周波用トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55176183A JPS597204B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 高周波スイツチング電源の高周波用トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55176183A JPS597204B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 高周波スイツチング電源の高周波用トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5799716A JPS5799716A (en) | 1982-06-21 |
| JPS597204B2 true JPS597204B2 (ja) | 1984-02-17 |
Family
ID=16009096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55176183A Expired JPS597204B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 高周波スイツチング電源の高周波用トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597204B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675797A (en) * | 1985-11-06 | 1987-06-23 | Vicor Corporation | Current-fed, forward converter switching at zero current |
| JPH0799943B2 (ja) * | 1985-12-04 | 1995-10-25 | 株式会社電設 | 高圧電源装置 |
| US8057567B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-11-15 | Donaldson Company, Inc. | Filter medium and breather filter structure |
| WO2006052732A2 (en) | 2004-11-05 | 2006-05-18 | Donaldson Company, Inc. | Filter medium and structure |
-
1980
- 1980-12-12 JP JP55176183A patent/JPS597204B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5799716A (en) | 1982-06-21 |
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