JPH01259755A - 共振型スイッチング電源 - Google Patents
共振型スイッチング電源Info
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- JPH01259755A JPH01259755A JP63087577A JP8757788A JPH01259755A JP H01259755 A JPH01259755 A JP H01259755A JP 63087577 A JP63087577 A JP 63087577A JP 8757788 A JP8757788 A JP 8757788A JP H01259755 A JPH01259755 A JP H01259755A
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- JP
- Japan
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- coil
- transformer
- switching power
- printed
- voltage
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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。
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゛〉
本発明は電子装置の安産化電源として用いるスイッチン
グ電源の改良に関するものである。
グ電源の改良に関するものである。
〈従来の技術）
電子装置の安産化ＴＬ源として用いるスイッチング電源
として、主変圧器の一次側（入力側）に主スイッチ例え
ばＭＯＳ Ｆ ＥＴと、共振周波数を設定するための容
量並びにインダクタンスのコイルとを接続し、主変圧器
の二次側（出力側）に整流ダイオードを接続した回路構
成とし、上記共振周波数において、電流または電圧波形
を共振させて正弦波状にし、而して、スイッチング損失
を低減し高周波化を行う、いわゆる共振型スイッチング
電源が知られており、電源の小型化に有利である。
として、主変圧器の一次側（入力側）に主スイッチ例え
ばＭＯＳ Ｆ ＥＴと、共振周波数を設定するための容
量並びにインダクタンスのコイルとを接続し、主変圧器
の二次側（出力側）に整流ダイオードを接続した回路構
成とし、上記共振周波数において、電流または電圧波形
を共振させて正弦波状にし、而して、スイッチング損失
を低減し高周波化を行う、いわゆる共振型スイッチング
電源が知られており、電源の小型化に有利である。
ところで、変圧器として、絶縁フィルムの表面にコイル
導体をプリントにより形成せるプリントコイルを積層し
たトランスが、いわゆるプリントコイルトランスと称さ
れ、公知である。
導体をプリントにより形成せるプリントコイルを積層し
たトランスが、いわゆるプリントコイルトランスと称さ
れ、公知である。
このプリントコイルトランスはトランスの小型化に有利
であり、上記共振型スイッチング電源の主変圧器に、こ
のプリントコイルトランスを使用すれば、スイッチング
電源のより−ＰＪ′ｆ）小型化を図ることが可能となる
。
であり、上記共振型スイッチング電源の主変圧器に、こ
のプリントコイルトランスを使用すれば、スイッチング
電源のより−ＰＪ′ｆ）小型化を図ることが可能となる
。
（解決しようとする５題〉
しかしながら、プリントコイルトランスにおいては、コ
イル導体の市が厚みに較べて著しく大であって、導体の
平面積が広く、更に、プリントコイルの積層量間隔も薄
いためにＳ線間巻容量、ｌ次２字間客量が大きく、作動
中のある期間において、この容量が上記１次側のコイル
のインダクタンスとで不必要な共振状態を惹起し、回路
動作に全く無関係な不必要な共振波形が現れ、これが雑
音発生を惹起する危険性がある。最悪の場合は、正常な
動作を保証し得なくこともある。
イル導体の市が厚みに較べて著しく大であって、導体の
平面積が広く、更に、プリントコイルの積層量間隔も薄
いためにＳ線間巻容量、ｌ次２字間客量が大きく、作動
中のある期間において、この容量が上記１次側のコイル
のインダクタンスとで不必要な共振状態を惹起し、回路
動作に全く無関係な不必要な共振波形が現れ、これが雑
音発生を惹起する危険性がある。最悪の場合は、正常な
動作を保証し得なくこともある。
本発明の目的は、共振型スイッチング電源の主変圧器に
プリントコイルトランスを用いても、上記不必要な共振
を容易に排除でき、かくして作動特性に秀れた小型、軽
量なスイッチング電源を提供することにある。
プリントコイルトランスを用いても、上記不必要な共振
を容易に排除でき、かくして作動特性に秀れた小型、軽
量なスイッチング電源を提供することにある。
＜ｔｕｉを解決するための手段〉
本発明に係る共振型スイッチング電源は絶縁フィルムに
コイル導体をプリントにより形成せるプリントコイルを
積層して主変圧器を構成し、主変圧器の一次側に主スイ
ッチを接続し、主変圧器の二次側に上記一次側のコンデ
ンサ容量とで所定の共振周波数を設定するインダクタン
スのコイルを接続したことを特徴とするものである。
コイル導体をプリントにより形成せるプリントコイルを
積層して主変圧器を構成し、主変圧器の一次側に主スイ
ッチを接続し、主変圧器の二次側に上記一次側のコンデ
ンサ容量とで所定の共振周波数を設定するインダクタン
スのコイルを接続したことを特徴とするものである。
〈実施例の説明〉
以下図面により本発明を説明する。
第１図は本発明において用いるプリントコイルトランス
Ｔを示している。
Ｔを示している。
第１図において、ｌはフェライトコアであり、例えば、
Ｅ部材１１と１部材１２とを接着剤により接合しである
。２はプリントの積層体であり、１次側プリントコイル
と２次側プリントコイルとを所定の巻数比を形成するよ
うに積層しである。この巻数比の設定は各プリントコイ
ルの積層枚数、コイルパーン数あるいは結線パターン等
の選定により行うことができる。
Ｅ部材１１と１部材１２とを接着剤により接合しである
。２はプリントの積層体であり、１次側プリントコイル
と２次側プリントコイルとを所定の巻数比を形成するよ
うに積層しである。この巻数比の設定は各プリントコイ
ルの積層枚数、コイルパーン数あるいは結線パターン等
の選定により行うことができる。
第２図Ａは上記１次側プリントコイルＰを示し、プラス
チック絶縁フィルム２１の両面または片面にコイル導体
２２をプリントにより形成し、そのコイル導体上にプラ
スチックフィルム等の絶縁コート（このコートは図示せ
ず）を施しである。第２図Ｂは二次側プリントコイルＳ
を示し、コイル巻数を１次側より小としである。
チック絶縁フィルム２１の両面または片面にコイル導体
２２をプリントにより形成し、そのコイル導体上にプラ
スチックフィルム等の絶縁コート（このコートは図示せ
ず）を施しである。第２図Ｂは二次側プリントコイルＳ
を示し、コイル巻数を１次側より小としである。
上記プラスチック絶縁フィルムの厚みは２〜１０００μ
ｍでありコイル導体の巾は５μｍ＝１０ｃｍ、コイル導
体のターン間ギャップは導体中の１μｍ〜５ｗである。
ｍでありコイル導体の巾は５μｍ＝１０ｃｍ、コイル導
体のターン間ギャップは導体中の１μｍ〜５ｗである。
上記プリントコイルの形成には、プラスチ、り絶縁プイ
ルムに銅箔をラミネートした基材のそのｔＡ箔をエツチ
ングする方法、あるいは絶縁フィルムにコイルパターン
を、１（７４性インクで印刷し、その印刷パターンに銅
を電解メツキその方法等、通常のプリント方法を用いる
ことができる。
ルムに銅箔をラミネートした基材のそのｔＡ箔をエツチ
ングする方法、あるいは絶縁フィルムにコイルパターン
を、１（７４性インクで印刷し、その印刷パターンに銅
を電解メツキその方法等、通常のプリント方法を用いる
ことができる。
第３図は本発明に係る共振型スイッチング電源の一実施
例（フライバック方式の電圧共振型コンバータ）を示す
回路図である。
例（フライバック方式の電圧共振型コンバータ）を示す
回路図である。
第３図において、Ｔは上記したプリントコイルトランス
であり、ＣＩ＋は該トランスの等価容量（巻線容量並び
に１次２次間容ｆｆ１）である、このプリントコイルト
ランスには所定のギャップ（１００μｍ）を入れである
。３は主スイッチであり、バイポーラトラ、ンジスク、
ＭＯ３ＦＥ、Ｔ等により構成しである。Ｃ１１′□は主
スイッチの等価容量である。主スイッチ３ （ＭＯＳ
ＦＥＴ）は両端に、等価的にダイオードを接続した構成
であり、３１はこのダイオードを示している。Ｃ１，は
主スイッチに並列に接続したコンデンサの容量であり、
この容量と上記主スイッチの等価格量との和をＣ１ｔで
しめしている（コンデンサＣ１，は省略することもでき
る。）４は入力端、５は入力用コンデンサである。Ｌは
プリントコイルトランスの二次側に接続したコイルであ
り、インダクタンス（直はＬえ／Ｎ” （Ｎはトラン
スの巻数比）であり、一次側からみた等価インダクタン
スはＬＩＩである。６は二次側整流ダイオード、７は出
力端、８は出力用コンデンサである。
であり、ＣＩ＋は該トランスの等価容量（巻線容量並び
に１次２次間容ｆｆ１）である、このプリントコイルト
ランスには所定のギャップ（１００μｍ）を入れである
。３は主スイッチであり、バイポーラトラ、ンジスク、
ＭＯ３ＦＥ、Ｔ等により構成しである。Ｃ１１′□は主
スイッチの等価容量である。主スイッチ３ （ＭＯＳ
ＦＥＴ）は両端に、等価的にダイオードを接続した構成
であり、３１はこのダイオードを示している。Ｃ１，は
主スイッチに並列に接続したコンデンサの容量であり、
この容量と上記主スイッチの等価格量との和をＣ１ｔで
しめしている（コンデンサＣ１，は省略することもでき
る。）４は入力端、５は入力用コンデンサである。Ｌは
プリントコイルトランスの二次側に接続したコイルであ
り、インダクタンス（直はＬえ／Ｎ” （Ｎはトラン
スの巻数比）であり、一次側からみた等価インダクタン
スはＬＩＩである。６は二次側整流ダイオード、７は出
力端、８は出力用コンデンサである。
上記回路の動作状態は次の通りである。
すなわち、ＦＥＴ３がオン状態からオフ状態に移ると、
コンデンサＣａｔの電圧が直線的に増加する＊Ｃ１＋１
の電圧がＶ、、＋ Ｎ Ｖ、、 Ｌ ＩＩＺナルト、２
次側ダイオード６がオンになる。２次側ダイオード６が
オンになると、ＦＥＴ両端の電圧（Ｃ＋＋ｚの電圧）は
ＬＸとＣＩとの共振作動により正弦波で共振する。共振
角周波数は１／［１Ｗある。ここでＣｍ ＝ Ｃ１ｌ
＋ ＣＢ、である０次に、ＦＥ’Ｔ”両端の電圧が零に
なるとＦＥＴ３の等価ダイオード３１がオンになる電流
がこのダイオード３１を通って流れ、更にこの時、ＦＥ
Ｔ３をオンにすれば電流は連続して上昇し、変圧器Ｔの
励磁電流の値まで上昇すると２次側ダイオード６がオフ
になり、この状態が、ＦＥＴ３がオフになるまで継続す
る。ＦＥＴ３がオンになる前に、ＦＥＴの両端の電圧が
雰になるため、はとんど無境失スイッチングを行うこと
が可能である。
コンデンサＣａｔの電圧が直線的に増加する＊Ｃ１＋１
の電圧がＶ、、＋ Ｎ Ｖ、、 Ｌ ＩＩＺナルト、２
次側ダイオード６がオンになる。２次側ダイオード６が
オンになると、ＦＥＴ両端の電圧（Ｃ＋＋ｚの電圧）は
ＬＸとＣＩとの共振作動により正弦波で共振する。共振
角周波数は１／［１Ｗある。ここでＣｍ ＝ Ｃ１ｌ
＋ ＣＢ、である０次に、ＦＥ’Ｔ”両端の電圧が零に
なるとＦＥＴ３の等価ダイオード３１がオンになる電流
がこのダイオード３１を通って流れ、更にこの時、ＦＥ
Ｔ３をオンにすれば電流は連続して上昇し、変圧器Ｔの
励磁電流の値まで上昇すると２次側ダイオード６がオフ
になり、この状態が、ＦＥＴ３がオフになるまで継続す
る。ＦＥＴ３がオンになる前に、ＦＥＴの両端の電圧が
雰になるため、はとんど無境失スイッチングを行うこと
が可能である。
上記において、プリントコイルトランスＴとして等価容
景Ｃｌｌ＋が１７２ＰＦ、巻数比が６：ｌのものを、Ｍ
ＯＳ Ｆ ＥＴ ３に等価容’Ｊ！ｔ Ｃｍ ’ ｔが
１３２ＰＦのものをそれぞれ使用し、ＭＯＳＦＥＴに容
量Ｃｍ’！５００Ｐ Ｆのコンデンサを接続し、コイル
Ｌにインダクタンス０．４４μＨ（１次側からみたイン
ダクタンスは０．４４ｘ ６ ” ）のものを使用し、
入力電圧Ｖｉｎ：２０Ｖ、出力Ｖｏｕｔ ：１．５
Ｗ （出力電圧５ｖ、出力電流１．５ Ａ）で動作させ
た場合のＦＩＥＴの電圧波形Ｖ （ＦＥＴのドレイン−
ソース間電圧）並びに１次側の電流波形ｉを観測したと
ころ第４図の通りであった（時間目盛り二０．５μＳ／
ｄｉｖ、 Ｖの目盛り：５０Ｖ／ｄｉｖＸｉの目盛り：
０．５Ａ／ｄｉｖ）。すなわちＦＥＴがオフ快態になる
と同時に電圧Ｖが上昇し、５０ボルト（Ｖ、、、＋ＮＶ
。。
景Ｃｌｌ＋が１７２ＰＦ、巻数比が６：ｌのものを、Ｍ
ＯＳ Ｆ ＥＴ ３に等価容’Ｊ！ｔ Ｃｍ ’ ｔが
１３２ＰＦのものをそれぞれ使用し、ＭＯＳＦＥＴに容
量Ｃｍ’！５００Ｐ Ｆのコンデンサを接続し、コイル
Ｌにインダクタンス０．４４μＨ（１次側からみたイン
ダクタンスは０．４４ｘ ６ ” ）のものを使用し、
入力電圧Ｖｉｎ：２０Ｖ、出力Ｖｏｕｔ ：１．５
Ｗ （出力電圧５ｖ、出力電流１．５ Ａ）で動作させ
た場合のＦＩＥＴの電圧波形Ｖ （ＦＥＴのドレイン−
ソース間電圧）並びに１次側の電流波形ｉを観測したと
ころ第４図の通りであった（時間目盛り二０．５μＳ／
ｄｉｖ、 Ｖの目盛り：５０Ｖ／ｄｉｖＸｉの目盛り：
０．５Ａ／ｄｉｖ）。すなわちＦＥＴがオフ快態になる
と同時に電圧Ｖが上昇し、５０ボルト（Ｖ、、、＋ＮＶ
。。
Ｌ）以上になるとＬえとＣＲで共振し、電圧波形Ｖは正
弦波になる。その後、電圧Ｖが零となってからＦＥＴは
オン状態になる。一次側電流ｉについては、ＦＥＴがオ
ン状態ではほぼ一定値であり、オフ状態になると余弦波
形を呈し、その後、直接的に上昇している。
弦波になる。その後、電圧Ｖが零となってからＦＥＴは
オン状態になる。一次側電流ｉについては、ＦＥＴがオ
ン状態ではほぼ一定値であり、オフ状態になると余弦波
形を呈し、その後、直接的に上昇している。
上記に対し、二次側コイルしに代え第５図に示すように
一次側にコイルＬ°を接続し、そのコイルのインダクタ
ンスＬＬｌ°を１０．５（μＨ）とし、他は上記と回路
条件、作動条件とも同じとして、ＦＥＴの電圧波形並び
に一次側の電流波形を観測した結果を第６図に示してい
る。第６図においてＶ゛はＦＥＴの電圧波形である。ｉ
ｌは１次側の電流波形でありＦＥＴがオン状態のとき波
形が波打っている。
一次側にコイルＬ°を接続し、そのコイルのインダクタ
ンスＬＬｌ°を１０．５（μＨ）とし、他は上記と回路
条件、作動条件とも同じとして、ＦＥＴの電圧波形並び
に一次側の電流波形を観測した結果を第６図に示してい
る。第６図においてＶ゛はＦＥＴの電圧波形である。ｉ
ｌは１次側の電流波形でありＦＥＴがオン状態のとき波
形が波打っている。
この原因はプリントコイルトランスの一次側等価容ｆｉ
ｃ＊＋と一次側に接続したコイルのインダクタンスＬｌ
゛との共振作動の結果である。これらの不必要な共振は
、１次側コイル両端の電圧変圧器（１次側、２次側）の
電圧並びに二次側ダイオードの両端の電圧波形において
も観測される。
ｃ＊＋と一次側に接続したコイルのインダクタンスＬｌ
゛との共振作動の結果である。これらの不必要な共振は
、１次側コイル両端の電圧変圧器（１次側、２次側）の
電圧並びに二次側ダイオードの両端の電圧波形において
も観測される。
本発明に係る共振型スイッチング電源の回路においては
、第４図に示すＦＥＴの電圧波形Ｖから明らかなように
、上記した不必要な共振の発生がない、これは、プリン
トコイルトランスの二次側にコイルを接続しており、上
記プリントコイルトランスの等価容■がコイルのインダ
クタンスに並列となって直列共振を発生しないこと、プ
リントコイルトランスが密結合トランスであって漏れイ
ンダクタンスが非常に小さく、共振に関与するインダク
タンスを全て二次側に形成でき、上記トランスの等価容
量を直列共振するようなインダクタンス分を一次側から
実質上排除し得ること等による。
、第４図に示すＦＥＴの電圧波形Ｖから明らかなように
、上記した不必要な共振の発生がない、これは、プリン
トコイルトランスの二次側にコイルを接続しており、上
記プリントコイルトランスの等価容■がコイルのインダ
クタンスに並列となって直列共振を発生しないこと、プ
リントコイルトランスが密結合トランスであって漏れイ
ンダクタンスが非常に小さく、共振に関与するインダク
タンスを全て二次側に形成でき、上記トランスの等価容
量を直列共振するようなインダクタンス分を一次側から
実質上排除し得ること等による。
〈発明の効果〉
本発明に係る共振型スイッチング電源は上述したとおり
の回路構成であり、等価容量が大なるプリントコイルト
ランスを主変圧器に用いているが、主スイッチのオン期
間にこの等価容量とコイルと −で不要な共振が発生
するのを排除でき、プリントコイルトランスの使用によ
って共振型スイッチング電源のより一石の小型化、軽量
化を図り得る。
の回路構成であり、等価容量が大なるプリントコイルト
ランスを主変圧器に用いているが、主スイッチのオン期
間にこの等価容量とコイルと −で不要な共振が発生
するのを排除でき、プリントコイルトランスの使用によ
って共振型スイッチング電源のより一石の小型化、軽量
化を図り得る。
第１図は本発明において使用するプリントコイルトラン
スを示す説明図、第２図Ａ並びに第２図Ｂはそれぞれ上
記プリントコイルトランスの一次側プリントコイル並び
に２次側プリントコイルを示す説明図、第３図は本発明
に係る共振型スイッチング電源を示す回路図、第４図は
本発明電源における主スイッチの電圧波形と１次側電流
波形を示す図面、第５図は従来の共振型スイッチング電
源を示す回路図、第６図は第５図の回路での電圧波形と
電流波形を示す図面である。 図において、Ｐ並びにＳはプリントコイル、Ｔ４
ＴＬ ７こ？２ ３ｍ ５ｍ
スを示す説明図、第２図Ａ並びに第２図Ｂはそれぞれ上
記プリントコイルトランスの一次側プリントコイル並び
に２次側プリントコイルを示す説明図、第３図は本発明
に係る共振型スイッチング電源を示す回路図、第４図は
本発明電源における主スイッチの電圧波形と１次側電流
波形を示す図面、第５図は従来の共振型スイッチング電
源を示す回路図、第６図は第５図の回路での電圧波形と
電流波形を示す図面である。 図において、Ｐ並びにＳはプリントコイル、Ｔ４
ＴＬ ７こ？２ ３ｍ ５ｍ
Claims (1)
- 絶縁フィルムにコイル導体をプリントにより形成せるプ
リントコイルを積層し主変圧器を構成し、該主変圧器の
一次側に主スイッチを接続し、主変圧器の二次側に上記
一次側のコンデンサ容量とで所定の共振周波数を設定す
るインダクタンスのコイルを接続したことを特徴とする
共振型スイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087577A JPH01259755A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 共振型スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087577A JPH01259755A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 共振型スイッチング電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259755A true JPH01259755A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13918858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087577A Pending JPH01259755A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 共振型スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259755A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003018833A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-17 | Denso Corp | フライバックｄｃ／ｄｃ変換回路 |
| JP2014155265A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータのトランス配線構造 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583788B2 (ja) * | 1974-03-20 | 1983-01-22 | スイス アルミニウム リミテツド | レンゾクウンテンスルチユウゾウキカイヨウオビジヨウカナガタ |
-
1988
- 1988-04-08 JP JP63087577A patent/JPH01259755A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583788B2 (ja) * | 1974-03-20 | 1983-01-22 | スイス アルミニウム リミテツド | レンゾクウンテンスルチユウゾウキカイヨウオビジヨウカナガタ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003018833A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-17 | Denso Corp | フライバックｄｃ／ｄｃ変換回路 |
| JP2014155265A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータのトランス配線構造 |
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