JPH04225505A - オンオフコンバータ - Google Patents
オンオフコンバータInfo
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- JPH04225505A JPH04225505A JP2415043A JP41504390A JPH04225505A JP H04225505 A JPH04225505 A JP H04225505A JP 2415043 A JP2415043 A JP 2415043A JP 41504390 A JP41504390 A JP 41504390A JP H04225505 A JPH04225505 A JP H04225505A
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 6
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
-
- 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
- H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
-
- 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
- H01F38/42—Flyback transformers
-
- 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
- H02M3/33507—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオンオフコンバータに関
し、特にそのフライバックトランスの改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のオンオフコンバータ例えば自励式
のコンバータの場合、図４に示す様に、入力コンデンサ
１の直流電圧をオンオフするスイッチ素子２と、オン・
オフパルス電圧を電圧変換するフライバックトランス３
の１次巻線４と、駆動巻線５によりスイッチ素子２を自
励発振させる駆動回路７と、２次側巻線６のパルス電圧
を整流、平滑するダイオード８と、出力コンデンサ９と
、出力コンデンサ９の両端電圧を定電圧化させる信号を
駆動回路７に帰還する制御回路１０を有している。そし
てそのフライバックトランスのインダクタンスは定常動
作状態において一定である。ここで出力電力をＰｏ （
Ｗ）、１次巻線４のインダクタンスをＬｐ （Ｈ） 、
コンデンサ１の両端電圧をＥ（Ｖ）、スイッチ素子２の
オン期間の電流ピーク値をＩｐ （Ａ）、オン期間をＴ
ｏｎ（Ｓ）とすると、下記の数１および数２の関係が成
り立つ。但しここでは現実の設計条件及び動作条件に即
しオン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｈは等しいと仮定して
いる。 この数１からＩｐ とＩｏｎが比例関係にあることが分
る。 【０００３】 【数１】 【０００４】 【数２】 【０００５】図５の（ａ）は数１に示されているＬｐ
とＩｐ の関係を示したもので、（ｂ）はＩｐ そのも
のと時間の関係を示す図である。また数１と数２からＰ
ｏ とＩｐ の関係およびＰｏ とＴｏｎの関係を別々
に導出すると、下記の数３および数４が得られる。この
数３および数４から、Ｐｏ がＩｐ およびＩｏｎと比
例関係にあることが分る。 【０００６】 【数３】 【０００７】 【数４】 【０００８】なお図６に他励式オンオフコンバータ回路
の例を示す。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】この一定インダクタン
スのフライバックトランスを有するオンオフコンバータ
は、自励式の場合出力電力がオン幅Ｔｏｎに比例するた
め、定電圧負荷変動に対しオン幅Ｔｏｎの変動幅即ち周
波数変動が大きく、軽負荷時に高周波となり主スイッチ
４の容量分によりスイッチング損失が増大する上、他励
・自励どちらの場合も周辺回路の周波数制限により最小
Ｔｏｎ（ｍｉｎｉ）が存在し軽負荷において定電圧動作
が不可能となるため、図４に示す様にその分のダミー抵
抗１２により効率が低下するという問題があった。 【００１０】本発明は従来のもののこのような問題点を
解決し、負荷変動に対するオン幅変化幅が小さく定電圧
制御が容易、定電圧制御可能最小制御オン幅Ｔｏｎ（ｍ
ｉｎｉ）に対するスイッチ電流最小値Ｉｐ （ｍｉｎ）
が小さく、負荷変動幅が広いあるいはダミー抵抗が小
さく高効率化が可能というオンオフコンバータを提供す
るものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明のオンオフコンバ
ータはトランジスタがオン期間中にトランスの一次巻線
に励磁電流を流し前記トランジスタがオフ期間で二次巻
線より電流を取り出すオンオフコンバータにおいて、ト
ランスの磁心の磁気特性を、励磁電流が小さい時はイン
ダクタンスが大きく、励磁電流が大きい時にはインダク
タンスが小さくなるようにしたことを特徴とする。 【００１２】 【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図１の（ａ）（ｂ）は本発明に用いるフライバックト
ランスのインダクタンス−励磁電流特性とそれに対応す
る自励型オンオフコンバータ使用時の励磁電流即ちスイ
ッチ２の電流波形の一例を示す図、図２の（ａ）と（ｂ
）は本発明に用いるフライバックトランスのインダクタ
ンス−励磁電流特性とスイッチ２の電流波形を示す他の
例を示す図である。いずれも小電流時に大インダクタン
ス、大電流時に小インダクタンスとなっている。 【００１３】数３から判る通り、出力電力Ｐｏ はスイ
ッチ素子２のピーク電流Ｉｐ に比例するため、同一出
力電力の場合Ｉｐ は従来と同じである。然るに数１か
ら判る通り、小電流時にＩｐ の傾きは小さく大電流時
に大きくなっている。従って同一の変動幅に対してＴｏ
ｎの制御範囲は狭くなっており、また最小オン幅Ｔｏｎ
（ｍｉｎｉ）に対し定電圧可能な最小電力Ｐｏ を小さ
くなっていることが判る。 【００１４】図１においてダミー電流としてＡが従来の
場合、Ｂが本発明の場合である。また所定の負荷変動幅
ΔＩｐ に対するオン幅変動分としてはＡ′が従来、Ｂ
′が本発明の場合である。 【００１５】図３の（ａ）と（ｂ）は本発明によるイン
ダクタンス−電流特性が非直線となるコアの２つの例を
示した図で、（ａ）はフェライトコアのギャップに斜め
にカットしたコアを示し、（ｂ）は段を設けたコアを示
している。（図１対応）。 【００１６】又上記のように形状を変えることなく、例
えば、ダストコアを使用してコアの材質そのものを変化
させて図２対応の非直線性を持たせてもよい。以上は自
励式について説明したが、他例式についても同じような
ことがいえる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明した様に本発明はオンオフコン
バータにおいて小励磁電流では大インダクタンス、大励
磁電流では小インダクタンスのフライバックトランスを
使用したので、負荷変動に対するオン幅変化幅が小さく
定電圧制御が容易、定電圧制御可能最小制御オン幅Ｔｏ
ｎ（ｍｉｎｉ）に対するスイッチ電流最小値Ｉｐ（ｍｉ
ｎ）が小さく、負荷変動幅が広いあるいはダミー抵抗が
小さく高効率化が可能という優れた効果を有する。以上
は自励式を例に説明したが、図６に示す他励式について
も同様の効果がある。
し、特にそのフライバックトランスの改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のオンオフコンバータ例えば自励式
のコンバータの場合、図４に示す様に、入力コンデンサ
１の直流電圧をオンオフするスイッチ素子２と、オン・
オフパルス電圧を電圧変換するフライバックトランス３
の１次巻線４と、駆動巻線５によりスイッチ素子２を自
励発振させる駆動回路７と、２次側巻線６のパルス電圧
を整流、平滑するダイオード８と、出力コンデンサ９と
、出力コンデンサ９の両端電圧を定電圧化させる信号を
駆動回路７に帰還する制御回路１０を有している。そし
てそのフライバックトランスのインダクタンスは定常動
作状態において一定である。ここで出力電力をＰｏ （
Ｗ）、１次巻線４のインダクタンスをＬｐ （Ｈ） 、
コンデンサ１の両端電圧をＥ（Ｖ）、スイッチ素子２の
オン期間の電流ピーク値をＩｐ （Ａ）、オン期間をＴ
ｏｎ（Ｓ）とすると、下記の数１および数２の関係が成
り立つ。但しここでは現実の設計条件及び動作条件に即
しオン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｈは等しいと仮定して
いる。 この数１からＩｐ とＩｏｎが比例関係にあることが分
る。 【０００３】 【数１】 【０００４】 【数２】 【０００５】図５の（ａ）は数１に示されているＬｐ
とＩｐ の関係を示したもので、（ｂ）はＩｐ そのも
のと時間の関係を示す図である。また数１と数２からＰ
ｏ とＩｐ の関係およびＰｏ とＴｏｎの関係を別々
に導出すると、下記の数３および数４が得られる。この
数３および数４から、Ｐｏ がＩｐ およびＩｏｎと比
例関係にあることが分る。 【０００６】 【数３】 【０００７】 【数４】 【０００８】なお図６に他励式オンオフコンバータ回路
の例を示す。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】この一定インダクタン
スのフライバックトランスを有するオンオフコンバータ
は、自励式の場合出力電力がオン幅Ｔｏｎに比例するた
め、定電圧負荷変動に対しオン幅Ｔｏｎの変動幅即ち周
波数変動が大きく、軽負荷時に高周波となり主スイッチ
４の容量分によりスイッチング損失が増大する上、他励
・自励どちらの場合も周辺回路の周波数制限により最小
Ｔｏｎ（ｍｉｎｉ）が存在し軽負荷において定電圧動作
が不可能となるため、図４に示す様にその分のダミー抵
抗１２により効率が低下するという問題があった。 【００１０】本発明は従来のもののこのような問題点を
解決し、負荷変動に対するオン幅変化幅が小さく定電圧
制御が容易、定電圧制御可能最小制御オン幅Ｔｏｎ（ｍ
ｉｎｉ）に対するスイッチ電流最小値Ｉｐ （ｍｉｎ）
が小さく、負荷変動幅が広いあるいはダミー抵抗が小
さく高効率化が可能というオンオフコンバータを提供す
るものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明のオンオフコンバ
ータはトランジスタがオン期間中にトランスの一次巻線
に励磁電流を流し前記トランジスタがオフ期間で二次巻
線より電流を取り出すオンオフコンバータにおいて、ト
ランスの磁心の磁気特性を、励磁電流が小さい時はイン
ダクタンスが大きく、励磁電流が大きい時にはインダク
タンスが小さくなるようにしたことを特徴とする。 【００１２】 【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図１の（ａ）（ｂ）は本発明に用いるフライバックト
ランスのインダクタンス−励磁電流特性とそれに対応す
る自励型オンオフコンバータ使用時の励磁電流即ちスイ
ッチ２の電流波形の一例を示す図、図２の（ａ）と（ｂ
）は本発明に用いるフライバックトランスのインダクタ
ンス−励磁電流特性とスイッチ２の電流波形を示す他の
例を示す図である。いずれも小電流時に大インダクタン
ス、大電流時に小インダクタンスとなっている。 【００１３】数３から判る通り、出力電力Ｐｏ はスイ
ッチ素子２のピーク電流Ｉｐ に比例するため、同一出
力電力の場合Ｉｐ は従来と同じである。然るに数１か
ら判る通り、小電流時にＩｐ の傾きは小さく大電流時
に大きくなっている。従って同一の変動幅に対してＴｏ
ｎの制御範囲は狭くなっており、また最小オン幅Ｔｏｎ
（ｍｉｎｉ）に対し定電圧可能な最小電力Ｐｏ を小さ
くなっていることが判る。 【００１４】図１においてダミー電流としてＡが従来の
場合、Ｂが本発明の場合である。また所定の負荷変動幅
ΔＩｐ に対するオン幅変動分としてはＡ′が従来、Ｂ
′が本発明の場合である。 【００１５】図３の（ａ）と（ｂ）は本発明によるイン
ダクタンス−電流特性が非直線となるコアの２つの例を
示した図で、（ａ）はフェライトコアのギャップに斜め
にカットしたコアを示し、（ｂ）は段を設けたコアを示
している。（図１対応）。 【００１６】又上記のように形状を変えることなく、例
えば、ダストコアを使用してコアの材質そのものを変化
させて図２対応の非直線性を持たせてもよい。以上は自
励式について説明したが、他例式についても同じような
ことがいえる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明した様に本発明はオンオフコン
バータにおいて小励磁電流では大インダクタンス、大励
磁電流では小インダクタンスのフライバックトランスを
使用したので、負荷変動に対するオン幅変化幅が小さく
定電圧制御が容易、定電圧制御可能最小制御オン幅Ｔｏ
ｎ（ｍｉｎｉ）に対するスイッチ電流最小値Ｉｐ（ｍｉ
ｎ）が小さく、負荷変動幅が広いあるいはダミー抵抗が
小さく高効率化が可能という優れた効果を有する。以上
は自励式を例に説明したが、図６に示す他励式について
も同様の効果がある。
【図１】本発明の一実施例のフライバックトランスのイ
ンダクタンスＬｐ −電流Ｉｐ 特性と、自励型オンオ
フコンバータ使用時のスイッチ電流Ｉｐ 波形である。
ンダクタンスＬｐ −電流Ｉｐ 特性と、自励型オンオ
フコンバータ使用時のスイッチ電流Ｉｐ 波形である。
【図２】本発明の他の実施例である。
【図３】本発明のオンオフコンバ−タに用いるフライバ
ックトランスのギャップコア形状例である。
ックトランスのギャップコア形状例である。
【図４】自励型オンオフコンバータ回路の回路図である
。
。
【図５】従来のフライバックトランスのインダクタンス
Ｌｐ −電流Ｉｐ 特性とリンギングチョ−クコンバー
タ使用時のスイッチ電流Ｉｐ 波形である。
Ｌｐ −電流Ｉｐ 特性とリンギングチョ−クコンバー
タ使用時のスイッチ電流Ｉｐ 波形である。
【図６】他励式オンオフコンバータ回路図の例である。
１ 入力コンデンサ
２ 主スイッチ素子
３ フライバックトランス
４ １次巻線
５ 駆動巻線
６ ２次巻線
７ 駆動回路
８ ダイオード
９ 出力コンデンサ
１０ 帰還制御回路
１１ 入力電源
１２ 負荷抵抗
Claims (3)
- 【請求項１】 トランジスタがオン期間中にトランス
の一次巻線に励磁電流を流し、前記トランジスタがオフ
期間で二次巻線より電流を取り出すオンオフコンバータ
において、トランスの磁心の磁気特性を、励磁電流が小
さい時はインダクタンスが大きく、励磁電流が大きい時
にはインダクタンスが小さくなるようにしたことを特徴
とするオンオフコンバータ。 - 【請求項２】 トランスの磁心のギャップ部分を不均
一に構成して成ることを特徴とする請求項１記載のオン
オフコンバータ。 - 【請求項３】 トランスの磁心の材質に非直線性を有
するものを用いることを特徴とする請求項１記載のオン
オフコンバータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415043A JPH04225505A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | オンオフコンバータ |
| US07/814,117 US5461555A (en) | 1990-12-27 | 1991-12-26 | Flyback converter having a high efficiency irrespective of magnitude of a load |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415043A JPH04225505A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | オンオフコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225505A true JPH04225505A (ja) | 1992-08-14 |
Family
ID=18523453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2415043A Withdrawn JPH04225505A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | オンオフコンバータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5461555A (ja) |
| JP (1) | JPH04225505A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023009606A (ja) * | 2021-07-07 | 2023-01-20 | ニチコン株式会社 | スイッチング電源装置 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| TR199902411A3 (tr) | 1998-11-02 | 2000-06-21 | Lincoln Global, Inc. | Dogru akim kaynak makinasi için çikis bobini ve kullanma yöntemi |
| JP3369134B2 (ja) * | 1999-11-16 | 2003-01-20 | サンケン電気株式会社 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| US6774618B2 (en) * | 1999-12-13 | 2004-08-10 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Magnetic flux sensor and method |
| FI20000504A7 (fi) * | 2000-03-06 | 2001-09-07 | Nokia Multimedia Terminals Oy | Järjestely tiedon siirtämiseksi muuntajassa |
| US6774758B2 (en) * | 2002-09-11 | 2004-08-10 | Kalyan P. Gokhale | Low harmonic rectifier circuit |
| US7489225B2 (en) * | 2003-11-17 | 2009-02-10 | Pulse Engineering, Inc. | Precision inductive devices and methods |
| TWM267603U (en) * | 2004-07-16 | 2005-06-11 | Logah Technology Corp | Anti-interference transformer |
| US20080074230A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Ford Motor Company | Variable permeability inductor cre structures |
| US8537572B2 (en) | 2007-09-28 | 2013-09-17 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for providing power conversion using an interleaved flyback converter with automatic balancing |
| US9019061B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-04-28 | Power Systems Technologies, Ltd. | Magnetic device formed with U-shaped core pieces and power converter employing the same |
| CN101931333A (zh) * | 2009-06-17 | 2010-12-29 | 伟创力国际美国公司 | 采用可变切换频率以及具有非均匀间隙的磁性器件的功率转换器 |
| US9214264B2 (en) | 2012-07-16 | 2015-12-15 | Power Systems Technologies, Ltd. | Magnetic device and power converter employing the same |
| US9106130B2 (en) | 2012-07-16 | 2015-08-11 | Power Systems Technologies, Inc. | Magnetic device and power converter employing the same |
| US9379629B2 (en) | 2012-07-16 | 2016-06-28 | Power Systems Technologies, Ltd. | Magnetic device and power converter employing the same |
| US9099232B2 (en) | 2012-07-16 | 2015-08-04 | Power Systems Technologies Ltd. | Magnetic device and power converter employing the same |
| KR20150045694A (ko) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 삼성전기주식회사 | 코어 및 이를 구비하는 코일 부품 |
| US9343996B2 (en) | 2014-02-04 | 2016-05-17 | Pavel Dourbal | Method and system for transmitting voltage and current between a source and a load |
| US20230246553A1 (en) * | 2022-01-28 | 2023-08-03 | Innoscience (suzhou) Semiconductor Co., Ltd. | GaN-BASED SWITCHED-MODE POWER SUPPLY WITH PLANAR TRANSFORMER |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3546571A (en) * | 1968-06-21 | 1970-12-08 | Varo | Constant voltage ferroresonant transformer utilizing unequal area core structure |
| US4459651A (en) * | 1982-07-01 | 1984-07-10 | Honeywell Information Systems Inc. | Regulated flyback power supply using a combination of frequency and pulse width modulation |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2415043A patent/JPH04225505A/ja not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-12-26 US US07/814,117 patent/US5461555A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023009606A (ja) * | 2021-07-07 | 2023-01-20 | ニチコン株式会社 | スイッチング電源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5461555A (en) | 1995-10-24 |
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