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JPS6314588B2 - - Google Patents
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JPS6314588B2 - - Google Patents

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JPS6314588B2
JPS6314588B2 JP9204681A JP9204681A JPS6314588B2 JP S6314588 B2 JPS6314588 B2 JP S6314588B2 JP 9204681 A JP9204681 A JP 9204681A JP 9204681 A JP9204681 A JP 9204681A JP S6314588 B2 JPS6314588 B2 JP S6314588B2
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JP
Japan
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transformer
power supply
secondary winding
switching element
load
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JP9204681A
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Toyokazu Kato
Ryoji Saito
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Origin Electric Co Ltd
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Origin Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6314588B2 publication Critical patent/JPS6314588B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion 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

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランスによつて入出力間を直流的に
絶縁してなるスイツチング電源装置に係り、特に
トランスの漏洩インダクタンスをトランスの1次
側から2次側へのエネルギ伝達要素として積極的
に活用し得るDC−DCコンバータを提供するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switching power supply device in which input and output are isolated by a transformer in terms of direct current, and in particular, the present invention relates to a switching power supply device that uses a transformer to provide direct current isolation between input and output. This provides a DC-DC converter that can be actively used as an element.

この種の従来におけるスイツチング電源装置と
しては第1図及び第2図に夫々示す様なものがあ
り、何れも入出力間を直流的に絶縁しながら半導
体スイツチ素子のスイツチング制御により入力電
圧に対する出力電圧を昇圧及び降圧して負荷に供
給できる様になつている。
This type of conventional switching power supply device includes the ones shown in Figures 1 and 2, respectively, which control the output voltage relative to the input voltage by controlling the switching of a semiconductor switch element while providing direct current isolation between the input and output. It is possible to step up and step down the voltage and supply it to the load.

第1図に示すDC−DCコンバータにあつては、
半導体スイツチ素子として用いられるトランジス
タ2のオン期間において、直流電源1からの出力
により1次巻線N1と2次巻線N2とを有するトラ
ンスの励磁インダクタンスにエネルギを蓄え、ト
ランジスタ2のオフ期間において前記蓄えられた
エネルギをトランス3の2次巻線N2、整流器4
及びフイルタ用キヤパシタ5を介して負荷6に供
給している。斯かるコンバータにあつてはトラン
ジスタ2のオン−オフ比、即ちデユーテイサイク
ルを制御することにより入力電圧に対する出力電
圧を昇圧或いは降圧し、出力電圧の調節と安定化
を行つている。
For the DC-DC converter shown in Figure 1,
During the ON period of the transistor 2 used as a semiconductor switch element, energy is stored in the excitation inductance of the transformer having the primary winding N 1 and the secondary winding N 2 by the output from the DC power supply 1, and during the OFF period of the transistor 2. The stored energy is transferred to the secondary winding N 2 of the transformer 3 and the rectifier 4.
and is supplied to the load 6 via the filter capacitor 5. In such a converter, by controlling the on-off ratio, that is, the duty cycle, of the transistor 2, the output voltage is stepped up or down relative to the input voltage, and the output voltage is adjusted and stabilized.

また第2図のものは昇圧動作モード及び降圧動
作モードのいずれでも動作可能であり、例えば昇
圧動作モードの場合、トランジスタ2Aと2Dと
が共にオン状態にある区間でチヨークコイル8に
エネルギを蓄え、次にトランジスタ2Dがオフし
てトランジスタ2Aと2Cとがオンの状態にある
とき、チヨークコイル8及び直流電源1からトラ
ンス3の1次巻線N1、2次巻線N2及び整流器4
Aを介してチヨークコイル8に蓄えられたエネル
ギ及び直流電源1の電力が負荷6に供給される。
次にトランジスタ2Bと2Cとが共にオンする
と、直流電源1の電力によつてチヨークコイル8
にエネルギが蓄えられ、このエネルギはトランジ
スタ2Cがオフに至り、かつトランジスタ2Bと
2Dとが共にオンの状態にあるときトランス3、
整流器4Bを介して負荷6に供給される。以下こ
の様な動作を繰り返す。
Furthermore, the one shown in FIG. 2 can operate in either a boost operation mode or a buck operation mode. For example, in the step-up operation mode, energy is stored in the choke coil 8 in the section where both transistors 2A and 2D are on, and the next operation is performed. When the transistor 2D is turned off and the transistors 2A and 2C are turned on, the current flows from the chiyoke coil 8 and the DC power supply 1 to the primary winding N1, secondary winding N2 , and rectifier 4 of the transformer 3.
The energy stored in the chiyoke coil 8 and the power of the DC power source 1 are supplied to the load 6 via A.
Next, when both transistors 2B and 2C are turned on, the electric power from the DC power supply 1 causes
Energy is stored in the transformer 3, when the transistor 2C is turned off and both the transistors 2B and 2D are on.
It is supplied to the load 6 via the rectifier 4B. Repeat this operation below.

また降圧動作モードの場合には、一方の対のト
ランジスタ2Aと2Cとが共にオン状態にある区
間で直流電源1からの電力でチヨークコイル8に
エネルギを蓄えると共にトランス3を介して負荷
側に給電する。次にトランジスタ2A,2Cを共
にターンオフさせることによりチヨークコイル8
に蓄えられたエネルギをダイオード7を介して直
流電源1に帰環する。次に他方の対のトランジス
タ2Bと2Dとが共にオンし、以下同様な動作を
繰り返す。
In the case of the step-down operation mode, in the section where one pair of transistors 2A and 2C are both in the on state, energy is stored in the electric coil 8 using the power from the DC power supply 1, and power is supplied to the load side via the transformer 3. . Next, by turning off both transistors 2A and 2C, the chiyoke coil 8
The energy stored in the DC power source 1 is returned to the DC power supply 1 via the diode 7. Next, the other pair of transistors 2B and 2D are both turned on, and the same operation is repeated.

前記いずれの動作モードの場合にもトランジス
タ2Aと2C,2Bと2Dのデユーテイサイクル
を制御することにより、出力電圧の制御及び安定
化を行つているが、トランス3の1次巻線N1
2次巻線N2との結合を密にしなければ漏洩イン
ダクタンスが大きくなり、電力効率を大幅に低下
させるばかりでなく、漏洩インダクタンスに起因
する不要なサージ電圧を発生する。従つてトラン
ス3の1次巻線N1と2次巻線N2は互いに空間配
置上、出来る限り近接させて配設せねばならず、
このため特に1次、2次側間に大きな絶縁耐力を
必要とする場合、或いは1次、2次巻線間の静電
結合を微小にしたい場合などには実現が非常に困
難になる欠点があつた。
In any of the above operating modes, the output voltage is controlled and stabilized by controlling the duty cycles of the transistors 2A, 2C, 2B and 2D . If the coupling between N and secondary winding N 2 is not made tight, leakage inductance will increase, which will not only significantly reduce power efficiency but also generate unnecessary surge voltage due to leakage inductance. Therefore, the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the transformer 3 must be arranged as close to each other as possible in terms of spatial arrangement.
For this reason, it has the drawback that it is extremely difficult to achieve this, especially when a large dielectric strength is required between the primary and secondary sides, or when it is desired to minimize the capacitive coupling between the primary and secondary windings. It was hot.

本発明は斯かる従来の電源装置の欠点を解消す
るために、トランスの2次巻線の少くとも一部分
を短絡し得る様な半導体開閉素子を設け、該素子
を開閉制御することによりトランスの漏洩インダ
クタンスをエネルギの充放電要素として積極的に
活用する様に構成したことを特徴としている。
In order to eliminate the drawbacks of the conventional power supply device, the present invention provides a semiconductor switching element that can short-circuit at least a portion of the secondary winding of the transformer, and controls the opening and closing of the element to prevent leakage from the transformer. It is characterized by a structure that actively utilizes inductance as an energy charging/discharging element.

先ず第3図により本発明の一実施例を詳述す
る。トランス3は直流電源1間に直列接続された
2組のトランジスタ2Aと2D,2Bと2Cの接
続点間に接続された1次巻線N1と該1次巻線に
対し比較的疎に結合された2次巻線N2とを有す
る。各トランジスタ2A〜2Dの夫々に対し逆並
列ダイオード7A〜7Dが設けられ、またトラン
ス3の2次巻線N2の中点タツプと整流器4Aと
4Bのカソード間には半導体開閉素子としてのト
ランジスタ9が設けられている。尚、10は逆流
阻止用ダイオードである。
First, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The transformer 3 is relatively loosely coupled to the primary winding N1 connected between the connection points of two sets of transistors 2A and 2D, 2B and 2C connected in series between the DC power supply 1. It has a secondary winding N2 . Antiparallel diodes 7A to 7D are provided for each of the transistors 2A to 2D, and a transistor 9 as a semiconductor switching element is provided between the center tap of the secondary winding N2 of the transformer 3 and the cathodes of the rectifiers 4A and 4B. is provided. Note that 10 is a backflow blocking diode.

この実施例の電源装置は大別して2種類の動作
モードで動作し、これら各々の動作モード,
におけるトランスの2次巻線N2の動作電流波形
図を第4図a,cに示し、更に前記動作モード
,の各々の変形をモード′,′としてその
場合のトランス3の2次巻線N2の動作電流波形
図を第4図b,dに示す。また以下の説明ではト
ランス3の1次巻線と2次巻線の巻数が等しいも
のとして説明するが、この場合の動作波形は第4
図a〜dの実線で示される様になる。先ず動作モ
ードについて説明すると、第4図aにおけるt0
−t1の区間ではトランジスタ2Aと2C及びトラ
ンジスタ9がオンしており、この状態では直流電
源1からトランス3の漏洩インダクタンスにエネ
ルギが蓄えられ、トランス3側から負荷6には給
電されない。時刻t1に至ると、前区間の状態から
トランス3の2次巻線N2を短絡していたトラン
ジスタ9がオンすることにより、t1−t2の区間で
は電源1からトランス3の1次、2次巻線N1
N2、整流器4A、ダイオード10及びキヤパシ
タ5を介して負荷6に電力が供給される。次に時
刻t2に至ると、トランジスタ2A,2Cの内のい
ずれか一方のみがオフし、他方がオンし続ける。
例えばトランジスタ2Aがオン状態に保持される
と、トランス3の1次巻線N1はトランジスタ2
Aとダイオード7Bとを含む直列回路によりほぼ
短絡状態になり、トランス3の漏洩インダクタン
スに蓄えられていたエネルギが負荷側に放出さ
れ、時刻t3に至つて終了する。次にt4−t5の区間
ではトランジスタ2B,2D及び9がオンして前
記半サイクルのときとは逆方向にトランス3の漏
洩インダクタンスにエネルギを蓄える。時刻t5
至つてトランジスタ9がターンオフすると、直流
電源1からトランス3などを介して負荷6に給電
される。そして時刻t6でオン状態にあるトランジ
スタ2B,2Dの内のいずれか一方がオフする。
例えばトランジスタ2Bがオン状態を接続する
と、トランス3の1次巻線N1はトランジスタ2
Bとダイオード7Aとを含む直列回路によりほぼ
短絡されるので、トランス3の漏洩インダクタン
スに蓄えられていたエネルギは負荷6に放出され
る。以下同様な動作を繰り返す。
The power supply device of this embodiment can be roughly divided into two types of operation modes.
The operating current waveform diagrams of the secondary winding N 2 of the transformer 3 are shown in FIGS. Figures 4b and d show the operating current waveform diagrams of 2 . In addition, in the following explanation, it is assumed that the primary winding and the secondary winding of the transformer 3 have the same number of turns, but the operating waveform in this case is the fourth one.
It becomes as shown by the solid line in Figures a to d. First, to explain the operation mode, t 0 in Fig. 4a
In the period -t1 , the transistors 2A and 2C and the transistor 9 are on, and in this state, energy is stored in the leakage inductance of the transformer 3 from the DC power supply 1, and power is not supplied to the load 6 from the transformer 3 side. At time t 1 , the transistor 9, which had short-circuited the secondary winding N 2 of the transformer 3 from the state of the previous interval, turns on, and in the interval t 1 - t 2 , the primary winding of the transformer 3 is disconnected from the power supply 1. , secondary winding N 1 ,
Power is supplied to the load 6 via N 2 , the rectifier 4A, the diode 10 and the capacitor 5. Next, at time t2 , only one of the transistors 2A and 2C is turned off, while the other remains on.
For example, when transistor 2A is held on, the primary winding N1 of transformer 3 is connected to transistor 2
The series circuit including A and diode 7B becomes almost short-circuited, and the energy stored in the leakage inductance of transformer 3 is released to the load side, and ends at time t3 . Next, in the interval t4 - t5 , transistors 2B, 2D, and 9 are turned on, and energy is stored in the leakage inductance of the transformer 3 in the opposite direction to that in the half cycle. When the transistor 9 turns off at time t5 , power is supplied from the DC power supply 1 to the load 6 via the transformer 3 and the like. Then, at time t6 , one of the transistors 2B and 2D that is in the on state is turned off.
For example, when transistor 2B connects the on state, the primary winding N1 of transformer 3 is connected to transistor 2
Since the series circuit including B and diode 7A is substantially short-circuited, the energy stored in the leakage inductance of transformer 3 is released to load 6. The same operation is repeated below.

次に動作モードを第4図Cにより説明する
と、t0−t1の区間t1−t2の区間の動作は前記動作
モードにおけるt0−t1,t1−t2の区間の動作と
同様に行われるが、次のt2−t3の区間ではトラン
ジスタ2A,2Cが共にオフになる。この結果、
t0−t1の区間にトランス3の漏洩インダクタンス
に蓄えられたエネルギは、負荷側に放出されると
同時にダイオード7Bと7Dを介して直流電源1
に帰還される。次にt4−t6の区間では動作モード
の区間t4−t6と同様な動作が行われ、次のt6
t7の区間においてトランジスタ2Bと2Dとが共
にオフする。この結果、t4−t5の区間においてト
ランス3の漏洩インダクタンスに蓄えられたエネ
ルギは負荷側に放出されると同時にダイオード7
Aと7Cとを介して直流電源1に帰還される。以
下同様な動作を繰り返す。
Next , the operation mode will be explained with reference to FIG . The same process is performed, but in the next period t 2 - t 3 , both transistors 2A and 2C are turned off. As a result,
The energy stored in the leakage inductance of the transformer 3 during the interval t 0 - t 1 is simultaneously released to the load side and transferred to the DC power supply 1 via diodes 7B and 7D.
will be returned to. Next, in the interval t 4 - t 6 , the same operation as in the operation mode interval t 4 - t 6 is performed, and the next t 6 -
In the interval t7 , both transistors 2B and 2D are turned off. As a result, the energy stored in the leakage inductance of the transformer 3 in the interval t 4 - t 5 is released to the load side and at the same time is transferred to the diode 7.
It is fed back to the DC power supply 1 via A and 7C. The same operation is repeated below.

また動作モードの変形態様として第4図bに
示す様に、動作モードのt1−t2及びt5−t6の区
間を除去した動作モード′があり、動作モード
の変形態様として第4図dに示す様に動作モー
ドにおけるt1−t2及びt5−t6の区間の動作を除
去してなる動作モード′もある。
In addition, as a variation of the operation mode, there is an operation mode' in which the sections t 1 - t 2 and t 5 - t 6 of the operation mode are removed, as shown in Figure 4b. As shown in d, there is also an operation mode ' in which the operation in the sections t 1 -t 2 and t 5 -t 6 in the operation mode is removed.

尚、以上の説明では入力電圧と出力電圧とがほ
ぼ等しい場合を説明したが、同様な動作でもつ
て、入力電圧が出力電圧より大きい場合の動作波
形は第4図a〜dの鎖線の様になり、入力電圧が
出力電圧より小さい場合の動作波形は第4図a〜
dの一点鎖線で示す様になる。
In the above explanation, the case where the input voltage and the output voltage are almost equal has been explained, but even in the same operation, when the input voltage is larger than the output voltage, the operation waveform is as shown by the chain lines in Fig. 4 a to d. The operating waveforms when the input voltage is smaller than the output voltage are shown in Figure 4 a~
It becomes as shown by the dashed line d.

次に第5図は本発明の他の一実施例を示す回路
であり、前記実施例と異なる点は1次側の回路を
プシユプル接続構成としているところにある。こ
の実施例におけるDC−DCコンバータは、第4図
C′,dに夫々示される様な動作モード,′で
動作し、トランジスタ2A,2Bの動作は夫々第
3図回路における一対のトランジスタ2Aと2
C,2Bと2Dの動作に相当する。ここで第5図
に示した回路において、1次巻線N1の少くとも
一部分を短絡し得る様な半導体スイツチ素子を設
け、トランス3の漏洩インダクタンスに蓄えられ
たエネルギの放出時に前記半導体スイツチ素子を
オンさせる様に動作させれば、動作モード,
′の動作も可能である。これら実施例にあつて
は各トランジスタのデユーテイサイクルの比率を
変化させることにより出力電圧の調節及び制御が
可能であることは勿論のこと、1次側のトランジ
スタのデユーテイサイクルを固定し、2次側に設
けたトランジスタ9のオフ時刻を制御することに
よつても出力電圧の調節及び制御が可能である。
Next, FIG. 5 shows a circuit showing another embodiment of the present invention, which differs from the previous embodiment in that the primary side circuit has a push-pull connection configuration. The DC-DC converter in this example is shown in Figure 4.
The transistors 2A and 2B operate in the operating modes shown in C' and d, respectively, and the operations of the transistors 2A and 2B in the circuit of FIG.
This corresponds to the operations of C, 2B and 2D. In the circuit shown in FIG. 5, a semiconductor switch element is provided that can short-circuit at least a portion of the primary winding N1 , and when the energy stored in the leakage inductance of the transformer 3 is released, the semiconductor switch element If you operate it so that it turns on, the operation mode,
′ operation is also possible. In these embodiments, it is possible to adjust and control the output voltage by changing the duty cycle ratio of each transistor, but it is also possible to fix the duty cycle of the primary side transistor. The output voltage can also be adjusted and controlled by controlling the off time of the transistor 9 provided on the secondary side.

以上の記憶から明らかな様にこれら実施例にあ
つては、従来では不要とされていたトランスの漏
洩インダクタンスを積極的にエネルギ授受要素と
して利用しているので、トランスの漏洩インダク
タンスの値を従来に比べて大きくすることがで
き、従つてトランスの1次、2次巻線を充分に絶
縁できるので高耐圧、高入出力絶縁のトランスを
容易に実現出来る。更に前述の様に1次側に設け
たトランジスタのデユーテイサイクルを固定し、
2次側のトランジスタの制御だけで出力電力の制
御が出来るので、制御が容易になることは勿論の
こと、入出力間の制御系の絶縁も容易に行える。
As is clear from the above memories, in these embodiments, the leakage inductance of the transformer, which was considered unnecessary in the past, is actively used as an energy transfer element, so the value of the leakage inductance of the transformer is not changed from the conventional value. Since the transformer can be made larger in comparison and the primary and secondary windings of the transformer can be sufficiently insulated, a transformer with high withstand voltage and high input/output insulation can be easily realized. Furthermore, as mentioned above, the duty cycle of the transistor provided on the primary side is fixed,
Since the output power can be controlled only by controlling the transistors on the secondary side, not only control becomes easy, but also insulation of the control system between input and output can be easily achieved.

次に本発明の他の夫々異なる実施例を第6図乃
至第10図により説明すると、トランス3の1次
側に接続される回路は第3図又は第5図に示され
た様な1次側回路のいずれか一方、或いはこれら
1次側回路を変更した回路が接続されるが、省略
されている。第6図乃至第8図は第3図及び第5
図におけるトランス3の2次側回路の変形態様を
示し、負荷電流を担持する整流器4A,4Bとは
別個に半導体開閉素子9を流れる電流を担持する
整流器4Cと4Dとを設けている点に特徴があ
り、斯かる実施例によれば負荷電流が通流する整
流器の数を前記実施例に比べて半減できるので電
力損失を低減できる。特に第7図に示した実施例
では低電圧大電流出力の場合に出力電流に比べて
小さい電流容量の半導体開閉素子9の使用を可能
としている。第8図に示した実施例では特に高圧
出力電圧を得る場合に、半導体開閉素子9により
短絡される2次巻線部分を少くすることにより半
導体開閉素子の必要耐圧を低く出来る。更に第9
図に示す様に全波整流器4′を用い、その交流側
端子にトランス3の2次巻線N2を接続し、その
直流側端子間に半導体開閉素子9を接続しても良
い。また上記いずれの実施例においても、2次巻
線を互いに密の結合になるように設けられた複数
の巻線で構成し、該巻線のうちの負荷の接続され
ていない巻線を短絡し得るように半導体開閉素子
を接続しても良い。
Next, other different embodiments of the present invention will be explained with reference to FIGS. 6 to 10. The circuit connected to the primary side of the transformer 3 is a primary circuit as shown in FIG. 3 or 5. Either one of the side circuits or a circuit obtained by modifying these primary side circuits is connected, but is omitted. Figures 6 to 8 are similar to Figures 3 and 5.
The figure shows a modified form of the secondary circuit of the transformer 3, and is characterized by the fact that rectifiers 4C and 4D that carry the current flowing through the semiconductor switching element 9 are provided separately from the rectifiers 4A and 4B that carry the load current. According to this embodiment, the number of rectifiers through which the load current flows can be halved compared to the above embodiments, so power loss can be reduced. Particularly, in the embodiment shown in FIG. 7, it is possible to use a semiconductor switching element 9 having a smaller current capacity than the output current in the case of low voltage and large current output. In the embodiment shown in FIG. 8, especially when obtaining a high output voltage, by reducing the portion of the secondary winding short-circuited by the semiconductor switching element 9, the required breakdown voltage of the semiconductor switching element can be lowered. Furthermore, the ninth
As shown in the figure, a full-wave rectifier 4' may be used, the secondary winding N2 of the transformer 3 may be connected to its AC side terminal, and the semiconductor switching element 9 may be connected between its DC side terminals. Furthermore, in any of the above embodiments, the secondary winding is composed of a plurality of windings that are closely coupled to each other, and the windings that are not connected to the load are short-circuited. Semiconductor switching elements may be connected so as to obtain the same.

また第10図に示す様に2次側巻線として複数
の互いに疎結合の巻線を設けると共に、これら巻
線の夫々に整流器及び半導体開閉素子を設けて、
夫々から出力をとり出せば、各々独立して出力電
圧の制御が可能な多出力電源が実現できる。尚、
上記実施例においては半導体スイツチ素子及び半
導体開閉素子をトランジスタとして説明したが、
通常のシリコン制御整流器、トライアツク或いは
GTOの様なサイリスタ或いはFETなどでも勿論
よい。
Further, as shown in FIG. 10, a plurality of windings that are loosely coupled to each other are provided as secondary windings, and a rectifier and a semiconductor switching element are provided in each of these windings.
By extracting the output from each, a multi-output power supply whose output voltage can be controlled independently can be realized. still,
In the above embodiments, the semiconductor switch element and the semiconductor switching element were explained as transistors, but
Ordinary silicon controlled rectifier, triax or
Of course, a thyristor like GTO or FET is also suitable.

以上述べた様に本発明によれば、従来では極力
小さくすべきとされていたトランスの漏洩インダ
クタンスをエネルギの授受要素として積極的に活
用しているので、トランスの漏洩インダクタンス
の値を従来に比べて大きくすることが出来、従つ
て高耐圧、高入出力絶縁のトランスを容易に実現
できる。またトランスの漏洩インダクタンスによ
り、容量性負荷に流れがちな突入電流を制限で
き、負荷短絡の場合にも電流の急激な増加を抑止
することが出来る。更にまた1次側の半導体スイ
ツチ素子のデユーテイサイクルを固定とし、2次
側に設けた半導体開閉素子のデユーテイサイクル
を変化することによつて出力電圧の調節及び制御
が可能であるので、制御回路を簡単にできること
は勿論のこと、制御回路の入出力間の絶縁も容易
にできる。
As described above, according to the present invention, the leakage inductance of the transformer, which was conventionally considered to be as small as possible, is actively utilized as an energy transfer element. Therefore, a transformer with high withstand voltage and high input/output insulation can be easily realized. Furthermore, the leakage inductance of the transformer can limit the inrush current that tends to flow into the capacitive load, and can prevent a sudden increase in current even in the case of a load short circuit. Furthermore, the output voltage can be adjusted and controlled by fixing the duty cycle of the semiconductor switching element on the primary side and changing the duty cycle of the semiconductor switching element provided on the secondary side. Not only can the control circuit be simplified, but also insulation between the input and output of the control circuit can be easily achieved.

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

第1図及び第2図は従来の電源回路を示し、第
3図及び第5図は夫々本発明の異なる電源装置の
一実施例を示す図、第4図a〜dは本発明を説明
するためのトランスにおける電流の動作波形図、
第6図乃至第10図は夫々本発明の異なる実施例
の一部分の回路を示す図である。 1……直流電源、2A〜2D……半導体スイツ
チ素子、3……トランス、4A〜4D,4′……
整流器、6……負荷、7A〜7D……ダイオー
ド、9……半導体開閉素子。
1 and 2 show a conventional power supply circuit, FIGS. 3 and 5 each show an embodiment of a different power supply device of the present invention, and FIGS. 4a to 4d illustrate the present invention. Operating waveform diagram of current in transformer for
6 to 10 are diagrams showing partial circuits of different embodiments of the present invention, respectively. 1...DC power supply, 2A to 2D...Semiconductor switch element, 3...Transformer, 4A to 4D, 4'...
Rectifier, 6...Load, 7A to 7D...Diode, 9...Semiconductor switching element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直流電源と、該直流電源に接続された少なく
とも一対の半導体スイツチ素子と、これら半導体
スイツチ素子の夫々に逆並列接続されたダイオー
ドと、前記半導体スイツチ素子に接続された1次
巻線及び該1次巻線と磁気的に結合された2次巻
線とを少なくとも有するトランスと、前記2次巻
線に接続された整流器及び負荷とからなる電源装
置において、前記トランスの2次巻線に半導体開
閉素子を接続し、該半導体開閉素子が前記半導体
スイツチ素子のターンオンに同期してオンすると
き、前記2次巻線の少なくとも一部分を短絡して
前記トランスの1次巻線と2次巻線間の漏洩イン
ダクタンスにエネルギを蓄え、前記半導体開閉素
子のオフ時に前記エネルギの少なくとも一部分を
負荷に供給するようになしたことを特徴とする電
源装置。 2 前記トランスの2次巻線を互いに密の結合に
なるように設けられた複数の巻線で構成し、該巻
線のうちの負荷の接続されていない巻線に半導体
開閉素子を接続したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の電源装置。 3 前記半導体開閉素子はトランスの2次巻線に
前記整流器を介して接続されていることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の電源装置。
[Scope of Claims] 1. A DC power supply, at least one pair of semiconductor switch elements connected to the DC power supply, diodes connected in anti-parallel to each of these semiconductor switch elements, and 1 connected to the semiconductor switch elements. A power supply device comprising a transformer having at least a secondary winding and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a rectifier and a load connected to the secondary winding. A semiconductor switching element is connected to the secondary winding, and when the semiconductor switching element is turned on in synchronization with the turn-on of the semiconductor switch element, at least a portion of the secondary winding is short-circuited and connected to the primary winding of the transformer. A power supply device characterized in that energy is stored in a leakage inductance between secondary windings, and at least a portion of the energy is supplied to a load when the semiconductor switching element is turned off. 2. The secondary winding of the transformer is composed of a plurality of windings that are closely coupled to each other, and a semiconductor switching element is connected to one of the windings that is not connected to a load. A power supply device according to claim 1, characterized in that: 3. The power supply device according to claim 1, wherein the semiconductor switching element is connected to a secondary winding of a transformer via the rectifier.
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