JPS587620Y2 - 鉄共振トランスの電圧安定化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電源回路等に使用される鉄共振トランスに関
し、特に高周波用鉄共振トランスの多出力端子の出力電
圧の安定度を向上させることを目的とするものである。

鉄共振トランスは、ヒステリシス損、銅損等の損失が大
きいため発熱が多く、そのためコア材質によってはコア
の温度上昇によって飽和磁束密度Ｂｍが低下し、出力電
圧が低下する欠点がある。

更に鉄共振トランスは交流電源の周波数及び負荷の変動
により出力電圧が変動する欠点がある。

かかる欠点を改善する手段として第１図に示すような電
圧安定化回路が提案されている（特願昭５２−８２１４
８）。

第１図において１は交流電源、２は鉄心に巻かれた人力
巻線３、共振用出力巻線４を有する鉄共振トランス、５
は共振用コンデ゛ンサで、交流電源１は鉄共振トランス
の入力巻線３に接続され、出力巻線４と共振用コンデン
サ５で共振回路を構成し、その出力は整流回路６で整流
され、コンデンサ７で平滑されて負荷８に供給される。

９は被制御巻線１０と制御巻線１１を有する可飽和リア
クトルで、負荷８の電圧変動を検出する制御電源回路１
２の出力が制御巻線１１に加えられて電圧の安定化が行
なわれるものである。

第２図は上述の可飽和リアクトル９の構造の一例である
。

同図においてａ及びａ′点は第１図のａ及びａ′点に接
続される。

従って被制御巻線１０ａ。１０ａ′には鉄共振トランス
の共振用出力巻線４と共振用コンデンサ５との共振によ
る共振電流が流れる。

可飽和リアクトルのコア１３の之央脚に巻いた制御巻線
１１に制御電源１２より直流電流１１を流すことにより
磁束φ１が発生し、■１の増減によって発生する磁束φ
１の大きさが変化し、被制御巻線１０ ａ 、１０ ａ
’のインダクタンスＬａａ’は第３図のように変化する
。

即ち直流電流１１が小さい場合は被制御巻線１０ ａ
、１０ ａ’のインダクタンスＬａａ’は大きく、■１
が大きくなると、インダクタンスは小さくなる。

そして第１図において過飽和リアクトル９の被制御巻線
１０のインダクタンスが大きい場合は、その両端ａ、ａ
’間の電圧が高くなり、逆にそのインダクタンスが小さ
い場合にはａ、ａ’間の電圧は低くなる。

従って鉄共振トランス２の出力巻線と可飽和リアクトル
の被制御巻線とを電圧が相加わるように直列に接続する
ことにより、鉄共振トランスの出力電圧は可飽和リアク
トルの被制御巻線のインダクタンスの増減により自由に
設定することができる。

即ち、負荷の変動、鉄共振トランスの温度上昇による出
力電圧の変動及び交流電源の周波数の変動による出力電
圧の変動を検出し、可飽和リアクトルの被制御巻線のイ
ンダクタンスを変えることにより出力電圧の安定を計る
ことができる。

しかし第１図の構成では単一 出力電圧のみしか安定さ
せることができず、複数の出力電圧を安定化しようとす
れば可飽和リアクＩ・ル及び制御電源が複数個必要とな
り、更にその場合複数の出力電圧をそれぞれ検出しなけ
ればならないので回路が複雑となる欠点がある。

本考案はかかる欠点を解決することを目的とし、複数の
出力巻線を有する鉄共振トランスと、制御巻線と第１及
び第２の被制御巻線から成る可飽和リアクトルと、制御
電源とで構成され、鉄共振トランスの共振用巻線のイン
ダクタンスと共振コンデンサとによる共振回路中に第１
の被制御巻線を直列に接続し、鉄共振トランスの複数の
出力巻線のそれぞれと第１及び第２の被制御巻線の１つ
を直列に接続し、制御電源が鉄共振トランスの出力の１
つを検出して制御巻線に制御電流を流すことにより、第
１の被制御巻線のインダクタンスを変えて第１の被制御
巻線の両端電圧を可変にし、これを鉄共振トランスの複
数の出力巻線の電圧にそれぞれの巻線数に応じて相加え
るように構成したものである。

第４図は本考案の一実施例を示す。

同図において第１図と同番号、同符号のものは同−又は
同じ働きをするものである。

鉄共振トランス２は複数の出力巻線４ ａ 、４ ｂ
、４ Ｃを有し、又可飽和リアクトル９は第１の被制御
巻線１０ ａと１個又は複数（図では２個）の第２の被
制御巻線１０ｂ、ＩＯＣと１個の制御巻線１１を有して
いる。

１４は直流電源、１５は発振回路、１６はドライブ回路
、１７はスイッチングトランジスタである。

発振回路１５によって高周波パルス（１５〜２０ ＫＨ
ｚ程度）を発生し、ドライブ回路１６によりスイッチン
グトランジスタ１７を駆動し、鉄共振トランス２の入力
巻線３に高周波の交流電圧を加える。

共振用巻線４と共振用コンデンサ５とで並列共振回路を
構成し、この並列共振回路中に可飽和リアクトル９の第
１の被制御巻線１０ ａを直列に接続し、同時に複数個
の別巻の第２の被制御巻線１０ ｂ 、１０ Ｃを鉄共
振トランスの他の出力巻線４ｂ、４Ｃにそれぞれ直列に
接続し、第１の被制御巻線１０ ａの両端の電圧に比例
して誘起される複数の別巻の第２の被制御巻線１０ｂ、
１０Ｃの各両端電圧が鉄共振１−ランスの他の複数の出
力巻線４ｂ、４Ｃの両端電圧にそれぞれ相加わるように
接続する。

第４図の可飽和リアクトル９の一例を第５図に示す。

同図において第１の被制御巻線１０ ａ 、１０ ａ’
のインダクタンスは制御電源１２から供給される直流電
流■１によって第３図のように変化する。

第４図における被制御巻線１０ ａ 、１０ ｂ 、１
０ Ｃの各巻線数は各出力巻線４ ａ 、４ ｂ 、４
Ｃの巻線数に応じて例えば１０ ａ ＞１０ ｂ ＞
１０ Ｃに選定されるものとする。

第１の被制御巻線１０ ａは、鉄共振トランスの共振回
路中に挿入されており、その両端電圧は（１）式％式％ （１） ここでｅは電圧、Ｎは巻数、ｄφは磁束φの変化分、ｄ
ｔは時間ｔの変化分、市は電流の変化分、そしてＬはイ
ンダクタンス値である。

即ち、インダクタンス値りが変化すると、第１の被制御
巻線１０ ａの両端電圧は変化する。

鉄共振トランスの共振回路に直列に挿入された第１の被
制御巻線１０ ａの両端には共振用巻線４と同一極性の
電圧が発生するため、共振用コンテ゛ンサ５には共振用
巻線４と第１の被制御巻線１０ ａの両端電圧の２つの
和の電圧が発生する。

更に第１の被制御巻線１０ ａに流れた共振電流の変化
分ｄｉによって生じる磁束φの変化分ｄφは第２の被制
御巻線１０ｂ、ＩＯＣと鎖交する。

そのため第１の被制御巻線１０ ａの共振電流の変化に
より第２の被制御巻線１０ｂ、ＩＯＣと鎖交する磁束が
変化し、電磁誘導作用によって第２の被制御巻線１０ｂ
、ＩＯＣにもそれぞれの巻数比に比例した起電力が例え
ば１０ ａ ＞１０ ｂ ＞１０ ｃのように発生する
。

鉄共振トランスの出力巻線４ ａ 、４ ｂ 、４ Ｃ
はその巻数比が例えば４ ａ ＞４ ｂ ＞４ Ｃのよ
うになつており、それぞれの巻数比に応じて被制御巻線
の巻数比が１０ ａ ＞１０ ｂ ＞１０ Ｃのように
決定される。

そして被制御巻線１０ｂの両端に発生する電圧は、鉄共
振トランスの出力巻線４ｂに同一極性となるように接続
され、被制御巻線１０ Ｃの両端に発生する電圧は、鉄
共振トランスの出力巻線４Ｃに同一極性となるようにそ
れぞれ接続されている。

従って、第５図に示すように可飽和リアクトル９の制御
巻線１１に流す電流によって被制御巻線１０ａ 、１０
ｂ 、１０ Ｃのインダクタンス値が変わるので、そ
れぞれの鉄共振トランスの出力をそれぞれの巻数比に応
じて変えることができる。

第４図の回路の動作は次のようになる。

直流電源１４により発振回路１５、ドライブ回路１６、
スイッチングトランジスタ１７が動作し、鉄共振トラン
ス２の入力巻線３に１５〜２０ ＫＨｚの高周波の交流
電圧を印加する。

共振用巻線４と共振用コンデンサ５とで並列共振回路を
構成しており、この時の共振用巻線４の両端電圧Ｖは次
式で表わされる。

Ｖ−Ｖ７・π・ｆ−Ａ−Ｎ−Ｂｍ・・・・・・（２）こ
こでｆは周波数、Ａはコアの断面積、Ｎは巻数、Ｂｍは
コアの最大磁束密度である。

即ち、共振用巻線４と共振用コンデ゛ンサ５との並列共
振によって共振電流が流れ、共振用巻線４を配置してい
るコアはＢ−Ｈ曲線の正負の最大磁束密度まで励磁され
る。

第４図に示すように共振用巻線４の中間タップ点からも
出力を取出すことが可能であり、この場合は出力巻線４
ａの共振電流と負荷電流が流れる。

出力巻線４ ｂ 、４ Ｃはおのおの共振用巻線４を配
置したコアに密結合して配置されている。

従って、出力巻線４ａの出力電圧が安定化されるととも
に、各出力巻線４ｂ、４Ｃも出力電圧が安定化される。

又、上記Ｂ−Ｈ曲線の正、負の最大磁束密度付近が曲線
であるために、各出力巻線４ａ。

４ｂ、４Ｃの負荷変動により（２）式のコアの最大磁束
密度Ｂｍがやや変動する。

従っていずれかの負荷変動によって各出力巻線４ ａ
、４ ｂ 、４ Ｃの出力もその巻数比に応じて変動す
る。

上記共振用巻線４と共振用コンデンサ５の共振回路中に
挿入した第１の被制御巻線１０ ａには共振電流が流れ
るため、その両端ａ ａ’に電圧が発生する。

又第２の被制御巻線１０ ｂ 、１０ Ｃにはそれぞれ
第１の被制御巻線１０ ａとの巻数の比に比例した交流
電圧が誘起される。

これらの誘起電圧は１０ ａ ＞１０ ｂ ＞１０Ｃと
なる。

負荷８の電圧変動を検出する制御電源１２から制御巻線
１１に加えられる直流電流を大きくすると、第１の被制
御巻線１０ ａのインダクタンスは小さくなり、その両
端電圧は低下する。

従って第２の被制御巻線１０ ｂ 、１０ Ｃに誘起さ
れる電圧もその巻数比に従って低くなる。

逆に制御巻線１１に供給する直流電流を小さくすると、
第１の被制御巻線１０ ａのインダクタンスは大きくな
り、その両端電圧は高くなる。

従って第２の被制御巻線１０ｂ、ＩＯＣに誘起される電
圧も第１の被制御巻線１０ａとの巻数比に従って高くな
る。

従って図示するように例えば出力巻線４Ｃの出力電圧を
制御電源１２によって検出するようにする一方、第５図
の符号ａ、ａ’、ｌ）、ｌ）’、ｃ、ｃ’をそれぞれ第
４図の同符号のところに接続することにより、出力巻線
４Ｃの出力に変動が生じた場合、その変動は上記したよ
うに出力巻線４ ａ 、４ ｂにも及ぶが、制御電源１
２、可飽和リアクトル９の働きにより、出力巻線４Ｃの
出力電圧は勿論、他の出力巻線４ ａ 、４ ｂの出力
電圧も安定化させることができる。

なお、この実施例では、最も低電圧である出力巻線４Ｃ
の出力を精度高く安定化させるためにこの出力巻線４Ｃ
の出力を検出するようにしているが、中電圧を精度高く
安定化させようと思えば出力巻線４ｂの出力を、更に高
電圧ならば出力巻線４ａの出力をそれぞれ制御電源１２
にて検出するようにすればよい。

なお、このため他の出力巻線の出力電圧の安定化状態は
多少不安定になるが、この不安定さが小さくおさまるよ
うに出力巻線４ａ、４ｂ、４Ｃ，被制御巻線１０ ａ
、１０ ｂ 、１０ Ｃの巻線数等を設定する。

又、上述の実施例では、共振用巻線４に共振用コンデン
サ５を接続しているが、この共振用コンテ゛ンサ５の接
続位置に関しては、各出力巻線４ ａ 、４ ｂ 、４
Ｃのいずれか１つの出力巻線で代表して並列共振を起
させればよく、同様の効果が得られる。

このように本構成によれば、１個の可飽和リアクトルで
同時に多数の出力端子を有する鉄共振トランスの各出力
電圧を安定化させることができる。

以上のように本考案は、鉄共振トランスの温度上昇によ
る出力電圧の変動、負荷の変動による出力電圧の変動及
び交流電圧の周波数の変動による出力電圧の変動を１つ
の出力電圧の状態により検出し、可飽和リアクトルの被
制御巻線のインダクタンスを適当な値に変化させること
により、鉄共振トランスの複数の出力端子の出力電圧の
安定度を向上させることができるもので、回路を構成す
る部品数が少なく装置が簡単である特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一出力の鉄共振トランスの安定化回路の一例
、第２図はその可飽和リアクトルの一例、第３図はその
動作説明図、第４図は本考案の一実施例の回路、第５図
はその可飽和リアクＩ・ルの例である。 ２・・・・・・鉄共振トランス、３・・・・・・入力巻
線、４・・・・・・共振巻線、４ ａ 、４ ｂ 、４
Ｃ・・・・・・出力巻線、９・・・・・・可飽和ノア
クトル、１０ ａ・・・・・・第１の被制御巻線、１０
ｂ、１０Ｃ・・・・・・第２の被制御巻線、１１・・・
・・・制御巻線、１２・・・・・・制御電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鉄心に巻かれた入力巻線、複数個の出力巻線、共振巻線
   及び共振コンデンサから戒る鉄共振トランスと、鉄心に
   巻かれた制御巻線、第１の被制御巻線、１個又は複数個
   の第２の被制御巻線から成る可飽和リアクトルと、前記
   出力巻線の１つの出力電圧を検出して前記制御巻線に加
   える制御電源とより成り、前記鉄共振トランスの共振巻
   線のインダクタンスと前記共振コンデンサとの共振回路
   中に前記第１の被制御巻線を直列に接続し、前記鉄共振
   トランスの複数個の出力巻線のそれぞれと前記第１及び
   第２の被制御巻線のいずれかを直列に接続し、前記制御
   電源により制御巻線に制御電流を通ずることにより前記
   第１の被制御巻線のインダクタンス値を変えて前記第１
   の被制御巻線の両端電圧を可変にし、これを前記鉄共振
   トランスの複数の出力巻線の各電圧にその巻線数に応し
   て加えることにより、複数の出力電圧を一定にすること
   を特徴とする鉄共振トランスの電圧安定化装置。