JPH0130388B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0130388B2 JPH0130388B2 JP22865684A JP22865684A JPH0130388B2 JP H0130388 B2 JPH0130388 B2 JP H0130388B2 JP 22865684 A JP22865684 A JP 22865684A JP 22865684 A JP22865684 A JP 22865684A JP H0130388 B2 JPH0130388 B2 JP H0130388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching power
- power supply
- voltage
- transformer
- flux density
- 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
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 28
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 21
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02M3/325—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 using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—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 using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスイツチング電源、特に１石式スイツ
チング電源のパワートランスのリセツト回路の改
良に係るものである。
チング電源のパワートランスのリセツト回路の改
良に係るものである。
１石式スイツチング電源は制御回路がドライブ
回路が簡単に構成できることや、スイツチングパ
ワートランジスターの蓄積時間による両導通の心
配がないなどの点のために、比較的出力の小さな
ものには、よく使われている。
回路が簡単に構成できることや、スイツチングパ
ワートランジスターの蓄積時間による両導通の心
配がないなどの点のために、比較的出力の小さな
ものには、よく使われている。
１石式スイツチング電源では、直流電源とパワ
ートランスの間にスイツチングパワートランジス
ターが直列に挿入されている。このスイツチング
パワートランジスターがその制御ドライブ回路か
らの高周波パルス信号によつてオン・オフするこ
とによつて、パワートランスの一次巻線を流れる
電流が断続し、これに伴いトランスの二次巻線に
交流電圧が発生する。この二次側に誘起された交
流が整流、平滑されて直流出力となる。出力に接
続された負荷の変動や入力される直流電源の変動
によつて直流出力が変動することもあるが、直流
出力を別途検出し、この検出電圧と基準電圧とを
比較し、その誤差に従つてスイツチングパワート
ランジスターのオフ時間あるいはオン時間を制御
することによつて、出力電圧を一定に保つように
なつている。
ートランスの間にスイツチングパワートランジス
ターが直列に挿入されている。このスイツチング
パワートランジスターがその制御ドライブ回路か
らの高周波パルス信号によつてオン・オフするこ
とによつて、パワートランスの一次巻線を流れる
電流が断続し、これに伴いトランスの二次巻線に
交流電圧が発生する。この二次側に誘起された交
流が整流、平滑されて直流出力となる。出力に接
続された負荷の変動や入力される直流電源の変動
によつて直流出力が変動することもあるが、直流
出力を別途検出し、この検出電圧と基準電圧とを
比較し、その誤差に従つてスイツチングパワート
ランジスターのオフ時間あるいはオン時間を制御
することによつて、出力電圧を一定に保つように
なつている。
通常の１石式スイツチング電源では、パワート
ランスを駆動する回路は例えば第２図に示す如き
ものになつている。直流電源１とパワートランス
２の一次巻線３の間に直列にスイツチングパワー
トランジスター４が挿入されている。このスイツ
チングパワートランジスター４は制御・ドライブ
回路５から発生する高周波パルス信号によつて、
オン・オフしてパワートランス２の一次巻線３を
通る電流が断続する。パワートランス２に巻回さ
れたリセツト用の三次巻線６は直流電源１の両端
にダイオード７を介して接続されている。一次巻
線３と三次巻線６とはドツト（・）の付された側
が同極性になるように巻回されている。
ランスを駆動する回路は例えば第２図に示す如き
ものになつている。直流電源１とパワートランス
２の一次巻線３の間に直列にスイツチングパワー
トランジスター４が挿入されている。このスイツ
チングパワートランジスター４は制御・ドライブ
回路５から発生する高周波パルス信号によつて、
オン・オフしてパワートランス２の一次巻線３を
通る電流が断続する。パワートランス２に巻回さ
れたリセツト用の三次巻線６は直流電源１の両端
にダイオード７を介して接続されている。一次巻
線３と三次巻線６とはドツト（・）の付された側
が同極性になるように巻回されている。
スイツチングパワートランジスター４がオンす
ると一次巻線３はこの図でドツトのある側から下
方向に電流が流れる。この電流によつてパワート
ランス２の磁心はその初期状態からBrから磁化
される。一次巻線３には直流電源１の電圧Ｅ
（voH）が印加され、このオンの時間をTON
（sec）、一次巻線３の巻数をn1磁心の断面積をＡ
（cm2）とすると、磁心内の磁束密度Ｂは次式で表
わされる。
ると一次巻線３はこの図でドツトのある側から下
方向に電流が流れる。この電流によつてパワート
ランス２の磁心はその初期状態からBrから磁化
される。一次巻線３には直流電源１の電圧Ｅ
（voH）が印加され、このオンの時間をTON
（sec）、一次巻線３の巻数をn1磁心の断面積をＡ
（cm2）とすると、磁心内の磁束密度Ｂは次式で表
わされる。
Ｂ＝Br＋△Ｂ
＝Br＋E1・TON／n1・Ａ×108（gauss）
この磁束密度の変化を示したのが第３図で、磁
心の磁束密度は初期状態で残留磁束密度Brの位
置にある。スイツチングパワートランジスター４
がオンすると、この図の太い矢印に従つて磁束密
度が変化し、オン時間TONの間に磁束密度は△Ｂ
だけ上昇しＡ点に致る。
心の磁束密度は初期状態で残留磁束密度Brの位
置にある。スイツチングパワートランジスター４
がオンすると、この図の太い矢印に従つて磁束密
度が変化し、オン時間TONの間に磁束密度は△Ｂ
だけ上昇しＡ点に致る。
スイツチングパワートランジスター４がオフす
ると、三次巻線６にはドツトの無い側を正極性と
する電圧が発生する。この時、電流はダイオード
７を通つて流れ、入力側へ蓄積エネルギーが帰還
される。三次巻線６の電圧は、ダイオード７によ
つて直流電源１の電圧E1にクランプされること
になるので、一次巻線３に誘起される電圧Efは、 Ef＝n1／n3・E1 となる。スイツチングパワートランジスター４の
コレクター・エミツター間の電圧は、電源電圧
E1にこの電圧Efが加算されたものとなる。この誘
起された電圧はスイツチングパワートランジスタ
ー４がオンしている間に加えられた電圧E1と逆
方向に加わつているので、パワートランス２の磁
心を減磁させる。磁心の磁束密度は第２図の細い
矢印で示されたように変化し、磁束密度が残留磁
束密度Brになるまで、上記の電圧Efが一次巻線
に加えられるので、磁心は残留磁束密度Brにリ
セツトされる。次に再び、スイツチングパワート
ランジスター４がオンすると、上と同様に磁束密
度が変化して、同じサイクルをたどる。
ると、三次巻線６にはドツトの無い側を正極性と
する電圧が発生する。この時、電流はダイオード
７を通つて流れ、入力側へ蓄積エネルギーが帰還
される。三次巻線６の電圧は、ダイオード７によ
つて直流電源１の電圧E1にクランプされること
になるので、一次巻線３に誘起される電圧Efは、 Ef＝n1／n3・E1 となる。スイツチングパワートランジスター４の
コレクター・エミツター間の電圧は、電源電圧
E1にこの電圧Efが加算されたものとなる。この誘
起された電圧はスイツチングパワートランジスタ
ー４がオンしている間に加えられた電圧E1と逆
方向に加わつているので、パワートランス２の磁
心を減磁させる。磁心の磁束密度は第２図の細い
矢印で示されたように変化し、磁束密度が残留磁
束密度Brになるまで、上記の電圧Efが一次巻線
に加えられるので、磁心は残留磁束密度Brにリ
セツトされる。次に再び、スイツチングパワート
ランジスター４がオンすると、上と同様に磁束密
度が変化して、同じサイクルをたどる。
以上説明したように１石式スイツチング電源で
は、パワートランス２の磁心はそのヒステリシス
カーブの第象限のみで使用されているので大き
な電力を必要とする場合には、プツシユプル方式
のスイツチング電源が使用される。
は、パワートランス２の磁心はそのヒステリシス
カーブの第象限のみで使用されているので大き
な電力を必要とする場合には、プツシユプル方式
のスイツチング電源が使用される。
本発明は大きな電力の電源に使用することので
きる１石式スイツチング電源を提供することを目
的とするものである。
きる１石式スイツチング電源を提供することを目
的とするものである。
更に、本発明では従来と同じ容量の電源に適用
した場合、トランスの大きさを小さくすることも
できる。
した場合、トランスの大きさを小さくすることも
できる。
そこで本発明のスイツチング電源は、１石式
で、スイツチングパワートランジスター４がオフ
の状態のとき、パワートランス２に巻いた巻線３
にオン時と逆極性の電圧を印加してパワートラン
ス２の磁心を逆極性に磁化することを特徴とす
る。
で、スイツチングパワートランジスター４がオフ
の状態のとき、パワートランス２に巻いた巻線３
にオン時と逆極性の電圧を印加してパワートラン
ス２の磁心を逆極性に磁化することを特徴とす
る。
すなわち、スイツチングパワートランジスター
４がオフ状態で、パワートランス２の磁心に逆バ
イアスを印加しておくものである。
４がオフ状態で、パワートランス２の磁心に逆バ
イアスを印加しておくものである。
本発明の実施例の回路を第１図に示す。第１図
で、第２図の部品と同様な部品は同じ参照符号で
示している。第２図との差は、ダイオード７の両
端子間に並列に抵抗８が挿入されていることであ
る。
で、第２図の部品と同様な部品は同じ参照符号で
示している。第２図との差は、ダイオード７の両
端子間に並列に抵抗８が挿入されていることであ
る。
スイツチングパワートランジスター４がオンの
時、上で説明したと同様にＡまで磁心は磁化され
る。トランジスター４がオフした時、三次巻線６
にはドツトの無い側を正極性とする電圧が発生す
る。この電圧はダイオード７によつて直流電源１
の電圧E1にクランプされて、上で述べたように
一次巻線３に電圧Efが誘起される。この電圧Efに
よつて、パワートランス２の磁心の磁束密度を残
留磁束密度Brまで減磁する。スイツチングパワ
ートランジスター４がオンの間に磁心に蓄えられ
たエネルギーが放出された後、直流電源１から抵
抗８を通つて三次巻線６に電流が流れる。
時、上で説明したと同様にＡまで磁心は磁化され
る。トランジスター４がオフした時、三次巻線６
にはドツトの無い側を正極性とする電圧が発生す
る。この電圧はダイオード７によつて直流電源１
の電圧E1にクランプされて、上で述べたように
一次巻線３に電圧Efが誘起される。この電圧Efに
よつて、パワートランス２の磁心の磁束密度を残
留磁束密度Brまで減磁する。スイツチングパワ
ートランジスター４がオンの間に磁心に蓄えられ
たエネルギーが放出された後、直流電源１から抵
抗８を通つて三次巻線６に電流が流れる。
このRL回路の電流は、三次巻線６の自己イン
ダクタンスL3とおくと、 ｌ＝E1／R1（１−e-R 1 /L 3 t） となり、磁束密度の変化は、 △B′＝L3E1／n3AR1（１−e-R 1 /L 3 t） で、これだけの磁束密度がBrと反対方向に加え
られるので、スイツチングパワートランジスター
４がオンするまでの間に△B′だけの逆バイアス
磁心に加えられて磁心は第３図のＣ点の磁束密度
となる。
ダクタンスL3とおくと、 ｌ＝E1／R1（１−e-R 1 /L 3 t） となり、磁束密度の変化は、 △B′＝L3E1／n3AR1（１−e-R 1 /L 3 t） で、これだけの磁束密度がBrと反対方向に加え
られるので、スイツチングパワートランジスター
４がオンするまでの間に△B′だけの逆バイアス
磁心に加えられて磁心は第３図のＣ点の磁束密度
となる。
そこで、この磁心の使用範囲はAC間の磁束密
度の変化に使用できるので、パワートランス２の
一次巻線数３あるいは磁心の断面積Ａを小さくし
ても同じエネルギーを伝達することが出来る。ま
た、従来と同寸法のトランスを使用すれば大きな
エネルギーを伝達することになる。
度の変化に使用できるので、パワートランス２の
一次巻線数３あるいは磁心の断面積Ａを小さくし
ても同じエネルギーを伝達することが出来る。ま
た、従来と同寸法のトランスを使用すれば大きな
エネルギーを伝達することになる。
本発明を実施するにあたつて、第４図に示すよ
うにリセツト用の小電源９を別に設けて電流ｉを
小さくすれば、抵抗R1での損失を小さくするこ
とができる。
うにリセツト用の小電源９を別に設けて電流ｉを
小さくすれば、抵抗R1での損失を小さくするこ
とができる。
150Wの１石フオワードスイツチング電源でト
ランス用コアとして日本フエライト(株)製のSB7C
材EI−40を用いた。その断面積Ａは1.48cm2であつ
た。トランス２の一次巻線３数n1：27、三次巻線
６数n3：５、一次巻線３の自己インダクタンス
L11.5ｍＨとした。また、抵抗８は0.08Ωのもの
を使用し、直流電源１の電圧は120voltとした。
スイツチング周波数50KHzで動作させオン時間を
5μsec、オフ時間を15μsecとした時、第２図のＡ
点の磁束密度は2000gaussであつた。コアSB−
7C材を直流飽和させた時の残留磁束密度Brは
500gaussであつた。三次巻線６での減磁量△
B′は800gaussであつたので、AC間の磁束密度差
は2300gaussであつた。
ランス用コアとして日本フエライト(株)製のSB7C
材EI−40を用いた。その断面積Ａは1.48cm2であつ
た。トランス２の一次巻線３数n1：27、三次巻線
６数n3：５、一次巻線３の自己インダクタンス
L11.5ｍＨとした。また、抵抗８は0.08Ωのもの
を使用し、直流電源１の電圧は120voltとした。
スイツチング周波数50KHzで動作させオン時間を
5μsec、オフ時間を15μsecとした時、第２図のＡ
点の磁束密度は2000gaussであつた。コアSB−
7C材を直流飽和させた時の残留磁束密度Brは
500gaussであつた。三次巻線６での減磁量△
B′は800gaussであつたので、AC間の磁束密度差
は2300gaussであつた。
このように本発明によつて、使用可能な磁束密
度差は1.53倍になつた。
度差は1.53倍になつた。
第１図は本発明のスイツチング電源の主要部の
回路図、第２図は従来のスイツチング電源の主要
部の回路図、第３図は磁心のヒステリシスカーブ
を示す図、第４図は本発明の一実施例である。 １……直流電源、２……パワートランス、３…
…一次巻線、４……スイツチングパワートランジ
スタ、５……制御・ドライブ回路、６……三次巻
線、７……ダイオード、８……抵抗。
回路図、第２図は従来のスイツチング電源の主要
部の回路図、第３図は磁心のヒステリシスカーブ
を示す図、第４図は本発明の一実施例である。 １……直流電源、２……パワートランス、３…
…一次巻線、４……スイツチングパワートランジ
スタ、５……制御・ドライブ回路、６……三次巻
線、７……ダイオード、８……抵抗。
Claims (1)
- １ 直流電源とパワートランスの一次巻線の間に
直列にスイツチングパワートランジスターが接続
されており、このパワートランスにリセツト用の
三次巻線が巻回され、この三次巻線はダイオード
を介して上記直流電源に接続されているスイツチ
ング電源において、前記ダイオードに並列に抵抗
が接続されており、スイツチングパワートランジ
スターがオフの間この抵抗を通して三次巻線に電
流を流してパワートランスの磁心に逆バイアスを
加えることを特徴とするスイツチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22865684A JPS61109465A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22865684A JPS61109465A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109465A JPS61109465A (ja) | 1986-05-27 |
| JPH0130388B2 true JPH0130388B2 (ja) | 1989-06-19 |
Family
ID=16879749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22865684A Granted JPS61109465A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61109465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01149487U (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-17 |
-
1984
- 1984-10-30 JP JP22865684A patent/JPS61109465A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01149487U (ja) * | 1988-04-04 | 1989-10-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61109465A (ja) | 1986-05-27 |
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