JPS5893466A - スイツチング・レギユレ−タ - Google Patents

スイツチング・レギユレ−タ

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Publication number
JPS5893466A
JPS5893466A JP18976481A JP18976481A JPS5893466A JP S5893466 A JPS5893466 A JP S5893466A JP 18976481 A JP18976481 A JP 18976481A JP 18976481 A JP18976481 A JP 18976481A JP S5893466 A JPS5893466 A JP S5893466A
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JP
Japan
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magnetic
saturable reactor
series
transformer
coercive force
Prior art date
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Pending
Application number
JP18976481A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Takeda
茂 武田
Mitsuhiro Hasegawa
光洋 長谷川
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5893466A publication Critical patent/JPS5893466A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチング・レギュレータの定電圧方式の一
つとしての磁気増幅器方式の特性改良に関する。
この種のスイツチンダ拳レギュレータの一例を第1図に
示す。図において、lはスイッチング素子、2は主トラ
ンス、3.4は主トランス2の1次巻線および2次巻線
である。心は可飽昭リアクトル、6は整流回路、)は定
電圧制御回路、 8a 、 8bは直流用、力端子であ
る。
次にこの回路の動作を説明する。
直流電圧が印加された1次巻#j!3に接続されたスイ
ッチング素子1の011−OFIFにより主トランス2
の二次巻414にパルス状の電圧が誘起される。この電
圧は可飽和リアクトル5を通って、整流回路を介し、出
力端子8m、8bに直流電圧となって現われる。この時
、正パルス電流i−,により可飽和リアクトル6は第4
図(&)の飽和点ムまで達し、ilが零になった時にB
r点に戻る。負パルス電流1fiは制御回路7によって
出方直流電圧の設定値にはば反比例して変化する。すな
わち、負パルス電流1■は制御電流であり、この値が大
きくなれば、リセットされる動作点は1点→0点と次第
に移ってゆ<71−が大きくなり0点→ム点の間での動
作を繰り返した時が可飽和リアクトルのインピーダンス
は最大であり、電圧降下も最大となる。このように制御
電流1■により可飽和リアクトルによる電圧降下を変化
させ、出力直流電圧を一定にする方式が磁気増幅器方式
である。
本方式の設計上の重要な問題は1可飽和リアクシルの材
料の選択である。材料性能としては(1)第4(a)に
おける残留磁束Brが大きいこと(11)保磁力HOが
小さいことGiDできるだけ薄い板であること等が要求
される。これまでは前記性能を満足するものとして、主
にbO%MITAのパーマレイが主流であった。この種
の磁芯は第2図に示すように約25μ程度の薄板を渦巻
状に巻き込みトロイダル状の形状である。これは渦巻状
のまま約10001:’の高温で熱処理されるため、渦
巻状にする。前に電気永動法等により表面に蓼が塗布さ
れている0これは最終的には、渦巻状したパーマーイ板
の上下層間の絶縁体4となり、高周波動作時のix*m
を減少させる役目がある。磁芯は第3図に示すように1
0のようなトロイダルボビンの中に収納され、巻線11
による巻線時の応力が直接9芯に伝わらないように工夫
されている。この種の材料のB−H曲線は第4図←)に
示すようにHCzα靭eであるが、数馳程度までは充分
に実用可能な材料である。しかし、スイッチング・レギ
ュレータの周波数が数1101cH〜数100豹と高く
なるにつれて鉄損の増加がひどく、激しい温度上昇を防
ぐことができなくなった。また渦/3 流損も無視することが困難となり、V声以下の極薄材の
要求が強くなった。そのため、熱処理等の際の取扱い上
の困難さが目立ってきたのみならず素材の大巾なコスト
アップを引きおこすに到った本発明の目的は、上記従来
技術の限界に排戦しな 温度上昇の少ない組立て容易&磁気増41#方式を用い
たスイッチング・レギュレータを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のスイッチング脅レ
ギュレータは、トランスの1次巻線に直列に接続され、
周期的に断続するスイッチング素子、前期トランスの出
力の2次巻線に直列に接続葛れる可飽和リアクトル、さ
らに前期可飽和リアクトルに直列に接続される整流回路
、前期整流回路の出力端子の直流電圧を一定にするため
の制御回路により前記可飽和リアクトルの制御電流を制
御する磁気増幅器方式を用いたスイッチング・レギュレ
ータにおいて、前記可飽和リアクトル用の磁芯として、
その主たる直流磁気特性が角型比70〜915%N保磁
力Ha(α030・の範囲内にあり、かつ100mにお
ける初透磁率μmが1000以上にあるアモルファス金
属磁性材料を用いたことを特徴としている。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
114m(’b)は本発明のスイッチング・レギュレー
れ りに用いらλた25μ厚の子モル7アス金属磁性材料の
B−Hdilllである。この図から明らかなように、
角型比89%、Ha−α0080・の本材料を可飽和リ
アクトルとして用いた場合には、50%N1糸のパーマ
レイに比してHoが極端に小さいために着しく鉄損が減
少することが予想される。ここでいうアモルファス金属
磁性材料とは、ireSMi、Oo等の金属とB、Oを
混合した前期組成の溶融液を高速に回転する片p−ルあ
るいは両p−ルの表面に射出させ、急速冷却することに
より、瞬時に薄板状に作成されその構造が金属学的にア
モルファス状であるものを言う。急速冷却後に行われる
磁場中もしくは昔通の熱処理が必要であるが、その温度
は高々(8)C−500Cの範囲であり、従来材に比較
すると著しく低い。そのため、従来の50%Ni系パー
マレイのように、溶着を防ぐための層間絶縁物は必要な
いが、渦流損を減少させるためには絶縁物を層間に入れ
てもよい。一般にアモルファス金属磁性駿料は急速冷却
凝固の際に、表面が僅かに酸化されるので層間絶縁物が
必要でない場合が多い。最終的には、従来技術と同じよ
うに、第S図のトロイダル状のボビンlOの中に収納し
、巻線して可飽和リアクトルとするが、応力に対して従
来品はど敏感ではないので、これも含めて全体として組
立作業が極めて簡便となる。第6図は、50KHzのス
イッチング周波数にて動作させ可飽和リアクトルの表面
温度を測定した結果であるo14は従来のbO%■系パ
ーマロイを115は本発明に使用したアモルファス金属
材料をそれぞれ用いた場合のボビン部の表面の温度上昇
を示す。この図かられかるように、従来の!!6μ厚の
504社系パーマ四イは約10分間で80CID温度上
昇を越すのに対して、本発明に使用した25声厚のアモ
ルファス金属磁性材料の場合には、前者の約″/、〜1
4の温度上昇に抑えられることがわかる。これは第4図
伽)にアモルファス金属磁性材料のB−H曲線に示され
るように、HCzα0080・で従来品の約鴇倍である
ことが主たる原因である。
しかし、直流磁化特性における良好な角型比と低保磁力
の両方を満足する材料を実現することは難しい。第6図
は種々員なるf9型比を有するアモルファス材を用いて
、磁気増幅器として動作させた場合のコアの表面の温度
上昇を測定した結果である。角型比が100%近傍で急
速にコアの損失が増えることがわかる。また、角型比が
小さくなるにつれて単調に温度上昇は小さくなるが、角
型比が余り小さくなると磁気増幅器の制御範囲が狭くな
り、広い電流範囲で使用に耐えなくなる。実用的には7
0%以下の角槻比では主トランスの設計に無理が生じ、
逆に効率の低下を促し好ましくない。
また1信頼性を加味して温度上昇を60C以下にお葛え
る必要があるので角型比は96%以下の方が望ましい。
比 また、直流磁化特性の保磁力は角捜新と密接な関係を持
つだけでなく、コアの損失すなわち温度上昇とも強い関
係がある。第7図はこの関係を見たものである・保磁力
の低下とともに温度上昇は減少するが、goCの温度上
昇を1つの目安と考えられる−ので、直流磁化の保磁力
はα030@以下が望ましい。さらに、高周波特性の損
失を表わす簡単な量として、この場合、 1100KB
 4t:、初透磁率μmを目安とすると便利である。第
8図はμmとコアの温度上昇の関係を見たものであるが
、μm > 10@0以上では温度上昇が急速に低下し
てゆくのがわかる。
この他に、アモルファス金属磁性材料の固有電気抵抗が
130[μΩ−1]1と60%)ii;17%パーマシ
イの60〔声Ω−a+)ニJt、較シて数倍大きいこと
、またアモルファス金属の表面には薄い酸化物被服が作
成されているために、巻鉄芯とした場合の層間絶縁が保
たれ渦流損がかなり減少することがもう一つの   ビ
ニ大きな理由である。
以上、本発明の実施例を用いて説明した通り、前期性能
を有したアモルファス金属磁性材料を用いた本発明−の
方式を用いれは可飽和リアクトルの温度上昇を極端に抑
えることができ、高信頼性、高効率な磁気増幅器方式の
スイッチング・レギュレータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
纂1図は公知の回路図、第2図は公知の磁芯形状、第3
図は公知の可飽和リアクトル形状、第4図(&)は公知
の磁芯の特性、#g4図(1))は本発明の方式に用い
られたアモルファス材料の特性、第5図は本発明と公知
例との温度特性比較図、第6図、第7図、第8図は本発
明の根拠となる特性図であるO lニスイツチング素子、2:主トランス、3=1次巻線
、4:j!次巻線、5:可飽和リアクタ、6:整流回路
、?=制御回路、8:出力端子19:リアクトル磁芯、
lo−巻線、11:)aイダルボ第4 目 US図 111、。 第 6 回 保磁力(0e) ノ    さ−一 7 図 (を 初m慮率メi (100に涜) 第 8 図 特許庁長官殿 づこ明の名称 スイッチング・レギュレータ補11:、
をする者 名 称 削8)  日立金属株式会社 代&者河野 県央 代   理    人         −補10′1
〜1□、わ、ゎオ。−ヨ。。 「鈍明のwaな説明」の橢および1図面補正の内容 別紙の通り ■ 明細書の「特許請求の範囲」の欄の記載を次の通り
訂正する。 「 トランスの一次巻線に直列に接続され、周期的に断
続するスイッチング素子、前記トランスの出力の二次巻
線に直列に接続される可飽和リアクトル、さらに前記可
飽和リアクトルに直列に接続される整流回路、前記整流
回路の出力端の直流電圧を一定にするための制御回路に
より前記可飽和リアク)ルの制御電流を制御する磁気増
幅器方式を用いたスイッチング・レギュレータにおいて
、前記可飽和リアクトル用の磁芯として、その主たる直
流磁気特性が角型比76〜95%、保磁力Ha(α03
0・の範囲内にあり−、かつ100mにおける初透磁率
μmがL000以上にあるアモルファス金属磁性材料を
用いたことを特徴とするスイッチング・レギュレータ。 」 璽 明細書の「発明の、、、詳細な説明」の欄の記載を
下記の通り訂正する。 (!)  明細書第2頁第5行の「可飽昭」を「可飽和
」に訂正する0 (2) 同書第3頁第14行の「巻き込み」を「巻き込
んだ」に訂正する。 (3)  同書1s4頁第4行の「lio 、CL加O
eJ I 「Ho #α200・」に訂正する0 (4) 回書同頁末行の「前期」を「前記」に訂正する
。 (5)  同書第5頁第1行の「前期」を「前記」に訂
正する。 (6)  同書間・頁第2行の「前期」を「前記」に訂
正する。 (7)  同書同頁末行の「前期」を「前記」に訂正す
る。 傳) 同書第9頁第4行の「前期」を「前記」に訂正す
る。 ■ 第4図を別紙の通り訂正するO 茅 4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. トランスの一次春線に直列に接続され、周期的に断続す
    るスイッチング素子、前記トランスの出力の二次巻線に
    直列に接続される可飽和リアクトル、さらに前記可飽和
    リアクトルを直列に接続される整流回路、前記整流回路
    の出力端の直流電圧を一定にするための制御回路により
    前記可飽和リアクトルの制御電流を制御する磁気増幅器
    方式を用いたスイッチング・レギュレータにおいて、前
    記可飽和リアクトル用の磁芯として、その主たる直流磁
    気特性が角型比70〜95%、保磁力Ha(α030・
    の範囲内にあり、かつ1oOKHzにお□ける初透磁率
    μmがLOOO以上にあるアモルファス金属磁性材料を
    用いたことを特徴とするスイアチング拳レギュレータ〇
JP18976481A 1981-11-26 1981-11-26 スイツチング・レギユレ−タ Pending JPS5893466A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6154513A (ja) * 1984-08-23 1986-03-18 Nishimu Denshi Kogyo Kk 鉄共振形交流定電圧装置
JPS63209471A (ja) * 1987-02-26 1988-08-31 Meidensha Electric Mfg Co Ltd スイツチング電源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6154513A (ja) * 1984-08-23 1986-03-18 Nishimu Denshi Kogyo Kk 鉄共振形交流定電圧装置
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