JPH0223063A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

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JPH0223063A
JPH0223063A JP17288888A JP17288888A JPH0223063A JP H0223063 A JPH0223063 A JP H0223063A JP 17288888 A JP17288888 A JP 17288888A JP 17288888 A JP17288888 A JP 17288888A JP H0223063 A JPH0223063 A JP H0223063A
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primary
power supply
converter transformer
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Masayuki Yasumura
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Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of a transformer by branching the primary side current of an insulating converter transformer to two or more sets of windings. CONSTITUTION:In a switching power supply device, its DC input power is controlled ON, OFF by an oscillation driving circuit 24, and supplied to a series resonance circuit having primary windings N1a, N1b of an insulating converter transformer 22, connected in parallel with each other and a capacitor 23 through the primary winding NA of a saturable reactor transformer 21. The winding N1a of the primary windings N1a, N1b of the transformer 22 is wound inside the primary winding unit of a coil bobbin 22B. In this case, the primary side exciting current of the transformer 22 is branched to reduce its heat generation, its secondary side is of bifilar winding to simplify the winding work, and the resonance capacitor of the secondary side is omitted to reduce its cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大電力供給用のスイッチング電源装置に関し
、特に、電流共振型磁束制御方式のスイッチング電源装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching power supply device for supplying large amounts of power, and particularly to a switching power supply device using a current resonance magnetic flux control method.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、直流入力電源を発振駆動回路のスイッチング
素子によりオン、オフ制御して絶縁コンバータトランス
の1次側に供給し、2次側より定電圧出力を得るような
スイッチング電源装置において、絶縁コンバータトラン
スの1次側あるいは2次側の巻線を2組以上に分割して
巻装することにより、最大負荷電力を向上させ、発熱を
抑えて、大電力供給に好適な構成を実現する。
The present invention provides a switching power supply device in which DC input power is controlled on and off by a switching element of an oscillation drive circuit and supplied to the primary side of an isolated converter transformer, and a constant voltage output is obtained from the secondary side of the isolated converter transformer. By dividing the windings on the primary side or the secondary side of the transformer into two or more sets and winding them, the maximum load power is increased, heat generation is suppressed, and a configuration suitable for supplying large power is realized.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

直流入力電源をスイッチング制御し、電源トランス等を
介して所望の定電圧出力を得るようなスイッチング電源
装置には、種々のものが知られている。このようなスイ
ッチング電源装置の一例として、本件出願人は先に、特
開昭62−64266号公報や特開昭62−71382
号公報等において、可飽和リアクタトランスを用い、電
源トランスの2次側からの出力電圧に応じて1次側面列
共振インピーダンスを制御し、励磁電流を制御すること
によって出力電圧を安定化するようなスイッチング電源
装置を提案している。
Various types of switching power supply devices are known that perform switching control on a DC input power source and obtain a desired constant voltage output via a power transformer or the like. As an example of such a switching power supply device, the present applicant has previously disclosed Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-64266 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-71382.
In the above publications, a saturable reactor transformer is used, the primary side array resonance impedance is controlled according to the output voltage from the secondary side of the power transformer, and the output voltage is stabilized by controlling the excitation current. We are proposing a switching power supply.

第7図はこのようなスイッチング電源装置の一例を示し
ており、電源装置に対する直流入力電源としては、例え
ば商用交流入力型′alO1をダイオードブリッジ形の
全波整流器102および平滑コンデンサ103にて整流
し平滑することにより得ている。この直流入力電源は、
可飽和リアクタトランス111の1次巻線NAを介し、
絶縁コンバータトランス112の1次巻線N、及びコン
デンサ113より成る直列共振回路に供給されている。
FIG. 7 shows an example of such a switching power supply device. As a DC input power source for the power supply device, for example, a commercial AC input type 'alO1 is rectified by a diode bridge type full-wave rectifier 102 and a smoothing capacitor 103. Obtained by smoothing. This DC input power supply is
Through the primary winding NA of the saturable reactor transformer 111,
It is supplied to a series resonant circuit consisting of a primary winding N of an isolated converter transformer 112 and a capacitor 113.

この直流入力電源の電流は、可飽和リアクタトランス1
11の2次巻線N□とコンデンサCI+との直列共振回
路がベースに接続されたスイッチングトランジスタQ1
および2次巻線NHとコンデンサC1との直列共振回路
がベースに接続されたスイッチングトランジスタQ2を
用いた2石構成の自動式発振駆動回路115によってオ
ン、オフスイッチング制御されるようになっている。
The current of this DC input power supply is the saturable reactor transformer 1
A switching transistor Q1 whose base is connected to a series resonant circuit of No. 11 secondary winding N□ and a capacitor CI+.
A series resonant circuit consisting of the secondary winding NH and the capacitor C1 is turned on and off by a two-stone automatic oscillation drive circuit 115 using a switching transistor Q2 connected to the base.

可飽和リアクタトランス111は、例えば第8図に示す
ように、上記各巻線N a、 N a +及びN、2に
対して直交する方向に巻装された制御巻線NCを有し、
この制御巻線N、を流れる電流に応して上記巻線N□及
びN、!のインダクタンスが制御されることによって、
発振駆動回路115の発振周波数が制御されるようにな
っている。
As shown in FIG. 8, for example, the saturable reactor transformer 111 has a control winding NC wound in a direction orthogonal to each of the windings N a , N a + and N, 2,
According to the current flowing through the control winding N, the windings N□ and N, ! By controlling the inductance of
The oscillation frequency of the oscillation drive circuit 115 is controlled.

絶縁コンバータトランス112の2次巻線N2には、並
列共振コンデンサC8および整流平滑回路116が接続
されており、この整流平滑回路l16からの直流出力電
圧は、制御回路117により制御電流に変換されて可飽
和リアクタトランス111の制御巻線Ncに送られてい
る。
A parallel resonant capacitor C8 and a rectifying and smoothing circuit 116 are connected to the secondary winding N2 of the isolated converter transformer 112, and the DC output voltage from the rectifying and smoothing circuit l16 is converted into a control current by a control circuit 117. It is sent to the control winding Nc of the saturable reactor transformer 111.

したがって、この直流出力電圧の変動に応じて可飽和リ
アクタトランス111のインダクタンスが変化し、絶縁
コンバータトランス112の1次側面列共振インピーダ
ンスが変化して励磁電流が変化することによって、直流
出力電圧を一定に制御することができる。
Therefore, the inductance of the saturable reactor transformer 111 changes in accordance with the fluctuation of the DC output voltage, and the primary side row resonance impedance of the insulated converter transformer 112 changes to change the excitation current, thereby keeping the DC output voltage constant. can be controlled.

[発明が解決しようとする課題〕 ところで、このようなスイッチング電源装置を大電力供
給用に適用する場合には、絶縁コンバータトランス11
2の巻線等での発熱の問題や、製造コストの高騰等の問
題が生じてくる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when applying such a switching power supply device to a large power supply, the insulating converter transformer 11
Problems such as heat generation in the second winding and soaring manufacturing costs arise.

すなわち、絶縁コンバータトランス112の巻線の線材
としては、高周波の表皮効果や渦電流損のi同tiが少
ないリン゛ン線が用いられるが、このリッツ線は、径6
0μmのポリウレタン被覆細銅線を例えば130本、1
08本あるいは80本をそれぞれ束ねて撚ったものが現
在入手可能であり、撚り本数が多い程製造単価が高くな
っている。そして負荷電力が例えば240W程度と増大
した場合には、上記絶縁コンバータトランス112の1
次巻線N、を流れる励磁電流!1が8A、、となり、上
記130本束ねて撚ったリッツ線でも上記1次巻線N、
(42ターン)の温度上昇が65°Cにも達する。
That is, as the wire for the winding of the insulated converter transformer 112, a phosphor wire is used, which has less skin effect at high frequencies and less eddy current loss, but this Litz wire has a diameter of 6.
For example, 130 pieces of 0 μm polyurethane coated thin copper wire, 1
Currently, products made by bundling and twisting 08 or 80 fibers are available, and the greater the number of twists, the higher the manufacturing cost. When the load power increases to about 240W, for example, one of the isolation converter transformers 112
Excitation current flowing through the next winding N! 1 becomes 8A, and even with the above 130 litz wires bundled and twisted, the above primary winding N,
(42 turns) the temperature rise reaches 65°C.

ここで絶縁コンバータトランス112のフェライトコア
の断面積を増大して巻線の巻数を減する方法も考えられ
るが、フェライトコアが大型化してトランスが大型大重
量化し、コストも嵩むため好ましくない。
Here, a method of increasing the cross-sectional area of the ferrite core of the insulating converter transformer 112 to reduce the number of turns of the winding wire may be considered, but this is not preferable because the ferrite core becomes large and the transformer becomes large and heavy, and the cost also increases.

次に、t@縁コンバータトランスl12の2次s線N2
については、共振用のコンデンサC5として高価な高周
波用の中高圧フィルムコンデンサが必要とされるのみな
らず、巻線Nzは接地点を中心として一方と他方の巻線
部分がボビンの内側と外側とにj傾次巻装されるため、
これらの内側、外側の各巻線部分の各リーケージインダ
クタンスが互いに異なって表れ、フェライト磁心のヒス
テリシスカーブにいわゆる偏磁が生じ、スイッチングト
ランジスタや整流ダイオードの電流が非対称となって、
損失による発熱が異なって表れるという欠点がある。ま
た、上記内側、外側の各巻線部分の巻付数がそれぞれ5
0〜60ターンであっても、2次巻線N2全体としては
100〜120クーンにも達し、巻回時間が長くかかり
、量産性に劣るという欠点がある。
Next, the secondary s line N2 of t@ edge converter transformer l12
In this case, not only is an expensive medium-high voltage film capacitor for high frequencies required as the resonance capacitor C5, but also the winding Nz has one winding part centered on the ground point and the other winding part located inside and outside the bobbin. Because it is wound in a j-inclined manner,
The leakage inductances of these inner and outer winding portions appear differently, causing so-called biased magnetization in the hysteresis curve of the ferrite magnetic core, and the currents of the switching transistors and rectifier diodes become asymmetric.
The disadvantage is that heat generation due to losses appears differently. In addition, the number of turns of each of the inner and outer winding parts is 5 each.
Even if the number of turns is 0 to 60, the total number of secondary windings N2 reaches 100 to 120 coils, which has the disadvantage of requiring a long winding time and being poor in mass productivity.

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもの
であり、負荷電力が例えば200W以上と増大した場合
にも、絶縁コンバータトランスの1次巻線の発熱増加や
2次巻線での効率低下を有効に防止でき、最大負荷電力
及び電力変換効率を向上し得るようなスイッチング電源
装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the conventional situation, and even when the load power increases to, for example, 200 W or more, heat generation in the primary winding of an isolated converter transformer increases and heat generation in the secondary winding increases. The present invention aims to provide a switching power supply device that can effectively prevent a decrease in efficiency and improve maximum load power and power conversion efficiency.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述の課題を解決するために、本発明に係るスイッチン
グ′r4a装置は、絶縁コンバータトランスの1次巻線
に該1次側の励磁電流をスイッチング制御する発振駆動
回路が接続され、上記絶縁コンバータトランスの2次側
出力電圧に応じて上記発振駆動回路の発振状態を制御し
て上記2次側出力電圧を一定電圧に制御nするスイッチ
ング電源装置において、上記絶縁コンバークトランスの
1次巻線を2組以上に分割して巻装し、それぞれを並列
接続して上記絶縁コンバータトランスの1次側励磁電流
を分流させることを特徴としており、または、上記絶縁
コンバータトランスの2次巻線を2組に分割し、一端を
接続して並行に巻装することを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the switching 'r4a device according to the present invention has an oscillation drive circuit connected to the primary winding of the insulated converter transformer for controlling the switching of the excitation current on the primary side, and the above-mentioned insulated converter transformer In the switching power supply device, the oscillation state of the oscillation drive circuit is controlled according to the secondary output voltage of the oscillation drive circuit to control the secondary output voltage to a constant voltage. It is characterized by dividing the winding into two or more sets and connecting them in parallel to separate the primary excitation current of the insulating converter transformer, or by dividing the secondary winding of the insulating converter transformer into two sets. It is characterized by being divided, connected at one end, and wound in parallel.

〔作 用〕[For production]

絶縁コンバータトランスの1次側励磁電流を分流させる
ことにより、発熱を低下させ、トランスの信鎖性を高め
ることができる。また、2次側をいわゆるバイファイラ
巻きとすることにより、巻回作業を簡略化すると共に2
次側の共振コンデンサを省略してコストダウンが図れ、
接地点からの各巻線の偏磁による悪影響を防止できる。
By shunting the primary excitation current of the isolated converter transformer, heat generation can be reduced and the reliability of the transformer can be improved. In addition, by using so-called bifilar winding on the secondary side, the winding work is simplified and the
Cost reduction can be achieved by omitting the next-side resonant capacitor.
It is possible to prevent adverse effects caused by biased magnetization of each winding from the ground point.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1の実施例となるスイッチング電源
装置を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention.

この第1図において、電源装置に対する直流入力電源と
しては、例えば前述したような商用交流入力電源を整流
し平滑することにより得ている。
In FIG. 1, the DC input power to the power supply device is obtained, for example, by rectifying and smoothing the aforementioned commercial AC input power.

この直流入力電源は、後述する発振駆動回路24により
電流がオン、オフスイッチング制御され、可飽和リアク
タトランス21の1次S線NAを介し、互いに撮列接続
された絶縁コンバータトランス22の1次巻線Nla、
l’l+bと、コンデンサ23とよりなる直列共振回路
に供給されている。絶縁コンバータトランス22の1次
巻線N1□、Nlkは、第2図に示すように、コイルボ
ビン22Bのl側巻装部の内側に巻線N1.が巻回され
、その外側に、絶縁シート(層間フィルム)22sを介
在して巻t、ff N 、、が巻回されて構成されてい
る。この場合、2次巻線短絡時の内側巻線Nl、のリー
ケージインダクタンスL1.と外側巻線Nlkのリーケ
ージインクリタンスl−+bとは、L+−>L+bとな
り、これらの巻線NIM、N1.を流れる電流!11、
!3.は、第3図に示すようにI+a<I+bとなる。
The current of this DC input power source is controlled by on/off switching by an oscillation drive circuit 24 to be described later, and the primary windings of isolated converter transformers 22 are connected in series to each other via the primary S line NA of the saturable reactor transformer 21. Line Nla,
l'l+b and a series resonant circuit consisting of a capacitor 23. As shown in FIG. 2, the primary windings N1□, Nlk of the insulated converter transformer 22 are connected to the inside of the L-side winding portion of the coil bobbin 22B. is wound, and windings t, ff N , are wound on the outside thereof with an insulating sheet (interlayer film) 22s interposed therebetween. In this case, the leakage inductance L1. of the inner winding Nl when the secondary winding is short-circuited. and the leakage increment l-+b of the outer winding Nlk are L+->L+b, and these windings NIM, N1 . The current flowing through! 11,
! 3. As shown in FIG. 3, I+a<I+b.

これらの電流1111%  I Ihを等しくするには
、第1図に示すように、L+a=L+b+LHとなるよ
うなインダクタンスL、Iを有するチョークコイル22
Lを巻線N、、に直列接続すればよい、なお、上記第2
図は、絶縁コンバータトランス22のコイルボビン22
B断面の上半分を示すものであり、コイルボビン22B
の全体の断面は第2図の構造を図中下側に線対称に表し
たものとなる。
In order to equalize these currents 1111% IIh, as shown in FIG.
It is sufficient to connect L in series with the winding N, .
The figure shows a coil bobbin 22 of an isolated converter transformer 22.
It shows the upper half of the B cross section, and the coil bobbin 22B
The overall cross-section of the structure shown in FIG. 2 is expressed symmetrically to the lower side of the figure.

次に可飽和リアクタトランス21は、前記第8図におい
て説明したように、1次巻線NA、2つの2次巻線Nl
l、 !’Jag及び制御巻線N、を有し、上記巻線N
s、N□rN@2の巻回方向に対して直交する方向に上
記制御巻線N、を巻回している。
Next, as explained in FIG. 8, the saturable reactor transformer 21 has a primary winding NA and two secondary windings Nl.
l,! 'Jag and a control winding N, said winding N
The control winding N is wound in a direction perpendicular to the winding direction of s, N□rN@2.

このような可飽和リアクタトランス21の2次巻線N、
、、N、、に関連して、上記直流入力itsの電流をオ
ン、オフスイッチング制御するための発振駆動回路24
が設けられている。この発振駆動回路24は、スイッチ
ングトランジスタQ、及びこのトランジスタQ1のエミ
ッタ・ベース間にtHtlEされたダイオードD H+
の組と、もう−組のトランジスタQ!とダイオードD0
の組とが直列に接続され、トランジスタQ、は上記直流
入力電源と可飽和リアクタトランス21の1次巻線NA
との間に挿入接続され、トランジスタQ2は可飽和リア
クタトランス21の1次巻線N、と接地との間に挿入接
続されている。トランジスタQ1のエミッタ・ベース間
には、ダイオードD□と並列に、可飽和リアクタトラン
ス21の2次巻線N、1とコンデンサC□との直列共振
回路が接続され、トランジスタQ2のエミッタ・ベース
間には、ダイオードI)axと並列に可飽和リアクタト
ランス21の2次巻線N■とコンデンサC1との直列共
振回路が接続されている。さらに、上記直流入力電源と
各スイッチングトランジスタQ、、Q、の各ベースとの
間には、それぞれ起動用の抵抗R1I+  R32が挿
入接続されている。
The secondary winding N of such a saturable reactor transformer 21,
, , N, , an oscillation drive circuit 24 for controlling on/off switching of the current of the DC input its.
is provided. This oscillation drive circuit 24 includes a switching transistor Q and a diode D H+ connected between the emitter and base of this transistor Q1.
and another pair of transistors Q! and diode D0
The transistor Q is connected in series with the DC input power supply and the primary winding NA of the saturable reactor transformer 21.
The transistor Q2 is inserted and connected between the primary winding N of the saturable reactor transformer 21 and ground. A series resonant circuit consisting of the secondary winding N,1 of the saturable reactor transformer 21 and a capacitor C□ is connected in parallel with the diode D□ between the emitter and base of the transistor Q1, and A series resonant circuit consisting of the secondary winding N■ of the saturable reactor transformer 21 and the capacitor C1 is connected in parallel with the diode I)ax. Furthermore, starting resistors R1I+R32 are inserted and connected between the DC input power source and the bases of the switching transistors Q, , Q, respectively.

次に、絶縁コンバータトランスの2次側には、巻線N2
、N、 、N、が設けられており、これらの各巻線N2
・、Nx、Naに関連してそれぞれ整流平滑回路25.
26.27が設けられている。
Next, on the secondary side of the isolated converter transformer, a winding N2
, N, , N, are provided, and each of these windings N2
・Respectively rectifying and smoothing circuits 25., Nx and Na are connected to each other.
26.27 are provided.

ここで、例えば整流平滑回路25からはテレビジョン映
像の偏向系等に用いられる135V1.5Aの直流高圧
電源が取り出され、整流平滑回路26からは信号処理回
路系の15V2Aの直流電源が取り出され、整流平滑回
路27からは音声、信号系の30V2Aの直流電源が取
り出されるようになっている。整流平滑回路25からの
直流出力電圧は、制御回路2日により制御電流に変換さ
れて可飽和リアクタトランス21の制御巻線Ncに送ら
れており、制御回路28には回路電源として上記整流平
滑回路26からの直流電源が供給されている。
Here, for example, a 135V 1.5A DC high voltage power supply used for a television image deflection system is taken out from the rectification and smoothing circuit 25, and a 15V 2A DC power supply for a signal processing circuit system is taken out from the rectification and smoothing circuit 26. A 30V2A DC power source for audio and signal systems is taken out from the rectifying and smoothing circuit 27. The DC output voltage from the rectifying and smoothing circuit 25 is converted into a control current by the control circuit 2 and sent to the control winding Nc of the saturable reactor transformer 21, and the control circuit 28 is supplied with the rectifying and smoothing circuit as a circuit power source. DC power is supplied from 26.

このような構成を有するスイッチング電源装置の発振駆
動回路24において、可飽和リアクタトランス21の2
次1.vIN□とコンデンサC1lとの直列共振回路を
流れる正弦波交流電流によってスイッチングトランジス
タQ1が駆動され、また可飽和リアクタトランス21の
2次巻線N、zとコンデンサC0との直列共振回路を流
れる正弦波交流電流によってスイッチングトランジスタ
Q!が駆動されて、これらのトランジスタQ、 、Q、
が交互に繰り返しオンすることでスイッチング動作が継
続する。
In the oscillation drive circuit 24 of the switching power supply device having such a configuration, two of the saturable reactor transformers 21
Next 1. The switching transistor Q1 is driven by a sinusoidal alternating current flowing through the series resonant circuit of vIN□ and the capacitor C1l, and the sine wave alternating current flowing through the series resonant circuit of the secondary windings N, z of the saturable reactor transformer 21 and the capacitor C0 drives the switching transistor Q1. Switching transistor Q! by alternating current! are driven, these transistors Q, ,Q,
The switching operation continues by turning on alternately and repeatedly.

可飽和リアクタトランス21の制御巻線N、には、絶縁
コンバータトランス22の出力電圧を検出して得られる
制御回路28からの直流制御電流が供給されており、負
荷変動等に対して絶縁コンバータトランス22からの直
流出力電圧が常に一定となるように、制御回路2日によ
って可飽和リアクタトランス21の制御S線N、を流れ
る制御電流が制御され、2次巻線N、、、 Nl1zの
インダクタンスが制御されて、発振駆動回路24の発振
周波数が制御される。
A control winding N of the saturable reactor transformer 21 is supplied with a DC control current from a control circuit 28 obtained by detecting the output voltage of the insulated converter transformer 22, and the insulated converter transformer The control current flowing through the control line N of the saturable reactor transformer 21 is controlled by the control circuit 2 so that the DC output voltage from the transformer 22 is always constant, and the inductance of the secondary winding N,..., Nl1z is As a result, the oscillation frequency of the oscillation drive circuit 24 is controlled.

ここで、絶縁コンバータトランス22の1次側の全電流
■、が第3図のように8Appであるとき、前述した各
1次巻線N1.、N1.のり一ケージインダクタンスの
違いからこれらの巻線N la、N1.をそれぞれ流れ
る電流r+i、[Ikは例えば3.8A□、4.2A、
、となるが、巻線N1.にチョークコイル22Lを直列
接続することでこれらの電流を互いに等しくすることが
できる。
Here, when the total current (2) on the primary side of the insulated converter transformer 22 is 8App as shown in FIG. 3, each of the aforementioned primary windings N1. , N1. Due to the difference in cage inductance, these windings Nla, N1. The current flowing through r+i, [Ik is, for example, 3.8A□, 4.2A,
, but the winding N1. These currents can be made equal by connecting choke coils 22L in series.

このように、絶縁コンバータトランス22の1次巻線を
各巻線部分N1いN1.に分割して1次側励磁電流■1
を略々半分ずつに分流させることにより、巻線の直流抵
抗損失、高周波損失共に大幅に減少して信頼性が向上す
る。また、従来の1次巻線が1組の場合には、温度上昇
を軽減するために線材のリンツ線として例えば60μm
200束程度のものが必要となり、このような線材は特
注品に近く非常に高価となり、また巻装時の占積率が低
下してコイルボビンの寸法を大きくせざるを得ない状況
であったのに対し、本実施例によれば、例えば60μm
108束のリンツ線を2組並列接続することにより温度
上昇を抑えることが可能となり、しかも占積率が改善さ
れて通常寸法のコイルポビンで必要な巻数(例えば42
ターン)を実現することが可能となる。また、1次巻線
を3組以上に分割して、さらに小径のリンツ線(例えば
60μm80束等)を用いて、2次側も含めて全て同じ
線材で構成すること等により、トランスの製造、組立が
容易となり、量産性やコストダウンの面で有利となる。
In this way, the primary winding of the insulated converter transformer 22 is connected to each winding portion N1, N1, . The primary side excitation current is divided into ■1
By dividing the current approximately in half, both DC resistance loss and high frequency loss of the winding are significantly reduced, improving reliability. In addition, when there is only one set of conventional primary windings, in order to reduce the temperature rise, the wire material is a Lindt wire of, for example, 60 μm.
Approximately 200 bundles were required, and such wire rods were custom-made and extremely expensive, and the space factor during winding decreased, forcing the size of the coil bobbin to be increased. On the other hand, according to this embodiment, for example, 60 μm
By connecting two sets of 108 bundles of Lindt wire in parallel, it is possible to suppress temperature rise, and the space factor is improved, reducing the number of turns (for example, 42
turn) can be realized. In addition, by dividing the primary winding into three or more sets and using smaller-diameter Lindt wire (for example, 80 bundles of 60 μm) and configuring all the wires, including the secondary, with the same wire, the manufacturing of the transformer, Assembly is easier, which is advantageous in terms of mass production and cost reduction.

ところで、絶縁コンバータトランス22の2次側巻線、
特に高圧取り出し用の巻線N2は、接地点を中心として
一方と他方の巻線部分がボビンの内側と外側とに順次巻
装されるため、これらの内側、外側の各巻線部分の各リ
ーケージインダクタンスが互いに異なって表れ、フェラ
イト磁心のヒステリシスカーブにいわゆる偏磁が生じ、
スイッチングトランジスタや整流ダイオードの電流が非
対称となって、損失による発熱が異なって表れる虞れが
ある。そこで、第4図に示す第2の実施例のように、2
次巻線N2を上記接地点で区分して2組の巻線部分N2
いN。に分割し、これらの巻線部分Nta、N1の各一
端を接続して、第5図に示すように、並行にコイルボビ
ン22Lに巻装する、いわゆるバイファイラ巻きとする
ことにより、各巻線部分N□、Nz>のり一ケージイン
ダクタンスを互いに等しくしている。この第4図に示す
第2の実施例の他の構成は上述の第1図の実施例と同様
であるため、説明を省略する。
By the way, the secondary winding of the isolated converter transformer 22,
In particular, for the winding N2 for high voltage extraction, one winding part and the other winding part are sequentially wound on the inside and outside of the bobbin around the ground point, so the leakage inductance of each of these inside and outside winding parts is appear differently from each other, and a so-called biased magnetization occurs in the hysteresis curve of the ferrite magnetic core.
There is a possibility that the currents in the switching transistors and rectifying diodes will become asymmetrical, and heat generation due to loss will appear differently. Therefore, as in the second embodiment shown in FIG.
The next winding N2 is divided at the ground point to form two sets of winding portions N2.
N. By connecting one end of each of these winding portions Nta and N1 and winding them in parallel around the coil bobbin 22L, as shown in FIG. , Nz>Ni and the cage inductances are made equal to each other. The other configuration of the second embodiment shown in FIG. 4 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 described above, and therefore the description thereof will be omitted.

このような構成によって各巻線部分N□、Nthについ
ての上記偏磁を無くし、上記発振駆動回路24でのスイ
ッチング電流や整流ダイオードの電流を対称として、従
来の電流のアンバランスを解消し、これによる悪影響を
防止している。すなわち上記発振駆動回路24の各トラ
ンジスタQ1、Q2のコレクタ電流■。、Lxは、例え
ば第6図に示すように互いに等しい波形の電流となる。
With this configuration, the biased magnetization of each winding portion N Preventing negative effects. That is, the collector current of each transistor Q1 and Q2 of the oscillation drive circuit 24 is . , Lx are currents with equal waveforms, as shown in FIG. 6, for example.

また、2次巻線の各巻線部分N□、Nzhから整流平滑
回路25の各ダイオードをそれぞれ流れる電流Its、
I tbを合成した波形は、第6図に示すように正側及
び負側に互いに等しいピーク値を持つものとなり、2次
巻線の接地点(各巻線部分Ntm、Noの接続点)を流
れる電流!、は、第6図に示すように常に同じピーク値
となる。これらの波形は、従来の偏磁によるアンバラン
スが生じてシ1だ場合に比べてピーク値が低下しており
、その分部品の負担が軽くなり、部品の信頼性の向上に
貢献することになる。
In addition, the current Its flowing from each winding portion N□, Nzh of the secondary winding to each diode of the rectifying and smoothing circuit 25,
The combined waveform of Itb has equal peak values on the positive and negative sides, as shown in Figure 6, and flows through the ground point of the secondary winding (the connection point between each winding part Ntm and No). Current! , always have the same peak value as shown in FIG. These waveforms have lower peak values than the conventional case where unbalance occurs due to biased magnetism, which reduces the load on the parts and contributes to improving the reliability of the parts. Become.

また、2次巻線の各巻線部分N、a、Lbの間に静電容
i1 Cz 1、C2t、・・・、C!、が生じ、各巻
線部分1’Jza、Nz>として、線径60μm43束
のりッツ線を2mまとめて55タ一ン巻回して形成する
場合には、約1500〜2000pFの合成容量が得ら
れる。これは、絶縁コンバータトランス22のフェライ
トコアが零ギャンブで構成される場合、起動のため2次
側に約2200pF程度の弱電界スイッチングノイズ対
策用のコンデンサ(前記第7図のコンデンサC1l、C
82)や並列共振用コンデンサ(前記第7図のコンデン
サCS)が必要とされていたわけであるが、上記バイフ
ァイラ巻きの巻線N2いNH,間の静電容量によりこの
共振用コンデンサを省略することが可能となり、部品点
数の削減によるコストダウンが図れる。しかも各巻線部
分N 1 B 、 N z >がバイファイラ巻きのた
め、従来より占積率が向上し、さらに巻数を増加するこ
とが可能であり、トランスの磁束密度が低下しトランス
のコア損失が減少する。
Also, capacitance i1 Cz 1, C2t,..., C! between each winding portion N, a, Lb of the secondary winding. occurs, and if each winding part 1'Jza, Nz> is formed by winding 2 m of 43 bundles of Ritz wire with a wire diameter of 60 μm and 55 turns, a combined capacitance of about 1500 to 2000 pF can be obtained. . When the ferrite core of the isolated converter transformer 22 is configured with zero-gamble, a capacitor of about 2200 pF for weak electric field switching noise countermeasures (capacitors C1l and C in FIG. 7 above) is installed on the secondary side for startup.
82) and a parallel resonance capacitor (capacitor CS in Fig. 7 above) were required, but this resonance capacitor can be omitted due to the capacitance between the bifilar windings N2 and NH. This makes it possible to reduce costs by reducing the number of parts. Moreover, since each winding part N 1 B , N z > is bifilar wound, the space factor is improved compared to conventional products, and the number of turns can be increased, which reduces the magnetic flux density of the transformer and reduces the core loss of the transformer. do.

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、例えば絶縁コンバータトランスめ2次側のみを上記
バイファイラ巻きとしてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, only the secondary side of the insulating converter transformer may be wound with the bifilar winding.

また、本発明が適用されるスイッチング電源装置は磁束
制御方式のものに限定されず、直流出力電圧を検出して
スイッチング駆動回路の発振周波数やスイッチングパル
スのデユーティを変化させることにより出力電圧を安定
化させるような各種スイッチング電源装置に本発明を適
用可能であることは勿論である。
Furthermore, the switching power supply device to which the present invention is applied is not limited to a magnetic flux control type, and the output voltage is stabilized by detecting the DC output voltage and changing the oscillation frequency of the switching drive circuit and the duty of the switching pulse. It goes without saying that the present invention can be applied to various switching power supply devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のスイッチング電源装置によれば、絶縁コンバー
タトランスの1次側電流を2組以上の巻線に分流させて
いるため、大負荷電力供給に用いた場合にも、通常の径
の巻線線材を用いて発熱を有効に抑えることが可能とな
り、トランスの信頼性の向上が図れる。また、2次側を
いわゆるバイファイラ巻きとすることにより、巻回作業
を簡略化すると共に2次側の共振コンデンサを省略して
コストダウンが図れ、接地点からの各巻線の偏磁による
悪影響を防止できる。
According to the switching power supply device of the present invention, since the primary side current of the isolated converter transformer is divided into two or more sets of windings, even when used for large load power supply, the winding wire material with a normal diameter can be used. This makes it possible to effectively suppress heat generation and improve the reliability of the transformer. In addition, by using so-called bifilar winding on the secondary side, the winding work is simplified and the resonant capacitor on the secondary side is omitted, reducing costs, and preventing the negative effects of biased magnetization of each winding from the ground point. can.

23・・・・・・共振コンデンサ 24・・・・・・発振駆動回路 25.26.27・・・・・・整流平滑回路N 1m、
Nlb・・・・・・1次巻線(2分割の各部)22L・
・・・・・チョークコイル 1’lzm、No・・・・・・2次巻線(2分割の各部
23... Resonance capacitor 24... Oscillation drive circuit 25.26.27... Rectification smoothing circuit N 1m,
Nlb...Primary winding (each part divided into 2) 22L.
...Choke coil 1'lzm, No.....Secondary winding (each part divided into two)

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
絶縁コンバータトランスの一例を示す概略断面図、第3
図は動作説明のための波形図、第4図は本発明の第2の
実施例の要部を示す回路図、第5図は該第2の実施例の
絶縁コンバータトランスの一例を示す概略断面図、第6
図は動作説明のための波形図、第7図は従来のスイッチ
ング?iJ(装置の一例を示す回路図、第8図は可飽和
リアクタトランスの一例を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of an isolation converter transformer, and FIG.
The figure is a waveform diagram for explaining the operation, FIG. 4 is a circuit diagram showing the main part of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic cross section showing an example of the isolation converter transformer of the second embodiment. Figure, 6th
The figure is a waveform diagram to explain the operation, and Figure 7 is the conventional switching? FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a saturable reactor transformer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁コンバータトランスの1次巻線に該1次側の
励磁電流をスイッチング制御する発振駆動回路が接続さ
れ、上記絶縁コンバータトランスの2次側出力電圧に応
じて上記発振駆動回路の発振状態を制御して上記2次側
出力電圧を一定電圧に制御するスイッチング電源装置に
おいて、 上記絶縁コンバータトランスの1次巻線を2組以上に分
割して巻装し、それぞれを並列接続して上記絶縁コンバ
ータトランスの1次側励磁電流を分流させることを特徴
とするスイッチング電源装置。
(1) An oscillation drive circuit that switches and controls the excitation current on the primary side is connected to the primary winding of the isolation converter transformer, and the oscillation state of the oscillation drive circuit is determined according to the secondary output voltage of the isolation converter transformer. In a switching power supply device that controls the secondary side output voltage to a constant voltage by controlling A switching power supply device characterized in that a primary side excitation current of a converter transformer is shunted.
(2)絶縁コンバータトランスの1次巻線に該1次側の
励磁電流をスイッチング制御する発振駆動回路が接続さ
れ、上記絶縁コンバータトランスの2次側出力電圧に応
じて上記発振駆動回路の発振状態を制御して上記2次側
出力電圧を一定電圧に制御するスイッチング電源装置に
おいて、 上記絶縁コンバータトランスの2次巻線を2組に分割し
、一端を接続して並行に巻装することを特徴とするスイ
ッチング電源装置。
(2) An oscillation drive circuit that switches and controls the excitation current on the primary side is connected to the primary winding of the isolation converter transformer, and the oscillation state of the oscillation drive circuit is determined according to the secondary output voltage of the isolation converter transformer. The switching power supply device controls the secondary side output voltage to a constant voltage by controlling the secondary winding of the insulated converter transformer, which is characterized in that the secondary winding of the insulated converter transformer is divided into two sets, one end of which is connected and the two sets are wound in parallel. switching power supply.
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JP2022054076A (en) * 2020-09-25 2022-04-06 株式会社スーリヤ High voltage transformer

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