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JP2007068278A - Switching power supply circuit and transformer - Google Patents

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JP2007068278A JP2005248881A JP2005248881A JP2007068278A JP 2007068278 A JP2007068278 A JP 2007068278A JP 2005248881 A JP2005248881 A JP 2005248881A JP 2005248881 A JP2005248881 A JP 2005248881A JP 2007068278 A JP2007068278 A JP 2007068278A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply circuit for rapidly supplying a current required for a steep current rise in a load during turnon and turnoff periods. <P>SOLUTION: The circuit has a primary coil, a secondary coils loosely coupled, a transformer provided with a connection tap, a switching element for switching turnon and turnoff of a DC voltage to the other end of the primary coil, a primary diode for carrying a current to the other end of the primary coil, and a secondary diode for carrying a current to the other end of the secondary coil. During turnon, a first current is output and carried from the primary coil to the tap, and a second current is output by a magnetic induction generated in the secondary coil and carried to the tap. During turnon, a third current is output and carried from the primary diode to the tap through the primary coil, and a fourth current is output and carried to the tap by the magnetic induction generated in the secondary coil. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、タップ付きインダクタを用いたスイッチング電源回路及びこの回路に用いられるトランスに関する。   The present invention relates to a switching power supply circuit using a tapped inductor and a transformer used in the circuit.

降圧型スイッチング電源回路は、多くの用途において大電流、低電圧及び高速応答の出力を要求される。図12は、降圧型スイッチング電源回路の一つであり特許文献1及び非特許文献1等に記載された「タップ付きインダクタ降圧コンバータ」の基本例を示す。図12の降圧型スイッチング電源回路は、直列にチョークコイル結合されたコイルL11とコイルL12との接続点にタップを有するトランスT10を有し、スイッチング素子Q21がコイルL11に対する直流電源Vinからの直流電圧の印加をオンオフする。また、ダイオードD31のカソードがタップへ接続され、アノードは接地点へ接続されている。コイルL12の出力側と接地点との間には平滑コンデンサCが接続され、電圧Voが出力される。スイッチング素子Q21の制御端子にはパルス幅変調信号が入力され、負荷の変動に対してオン期間を調整することにより電源回路の出力電圧を一定に保持する帰還制御を行っている。尚、破線で示すダイオードD32は、後述する問題点の説明のために示しているが実際には接続されない。   The step-down switching power supply circuit is required to output a large current, a low voltage, and a high-speed response in many applications. FIG. 12 shows a basic example of a “tapped inductor step-down converter” described in Patent Document 1, Non-Patent Document 1, etc., which is one of step-down switching power supply circuits. The step-down switching power supply circuit of FIG. 12 has a transformer T10 having a tap at a connection point between a coil L11 and a coil L12 coupled in series with a choke coil, and the switching element Q21 has a DC voltage from the DC power supply Vin to the coil L11. Turn on / off the application of. The cathode of the diode D31 is connected to the tap, and the anode is connected to the ground point. A smoothing capacitor C is connected between the output side of the coil L12 and the ground point, and a voltage Vo is output. A pulse width modulation signal is input to the control terminal of the switching element Q21, and feedback control is performed to keep the output voltage of the power supply circuit constant by adjusting the ON period in response to load fluctuations. The diode D32 indicated by a broken line is shown for the purpose of explaining a problem described later, but is not actually connected.

スイッチング素子Q21がオンのとき、コイルL11及びL12を通して出力端子Voに直流電圧が出力される。Q21がオフになると、コイルL11及びL12に対する電圧供給は停止するが、タップにダイオードD31が接続されているため、コイルL12に生じる逆起電力(フライバック電圧)によりダイオードD31からコイルL12を通って電流が流れ、出力端子Voに直流電圧が出力される。   When the switching element Q21 is on, a DC voltage is output to the output terminal Vo through the coils L11 and L12. When Q21 is turned off, the voltage supply to the coils L11 and L12 is stopped, but since the diode D31 is connected to the tap, the counter electromotive force (flyback voltage) generated in the coil L12 causes the diode D31 to pass through the coil L12. A current flows and a DC voltage is output to the output terminal Vo.

先ず、コイルL11の役割を説明するために、図12の回路においてコイルL11のない(コイルL12とダイオードD31のみ)場合の回路の問題点について説明する。十分な出力電流を得るためにコイルL12のインダクタンスを小さくすると、Q21がオンになった瞬間にコイルL12に流れる電流のピーク値が大きく、回路の配線等から電磁波として放出されるノイズレベルが大きい。このオン時のピーク電流値はオン期間のパルス幅をいかに狭くしても下げることができない。   First, in order to explain the role of the coil L11, the problem of the circuit when the coil L11 is not provided (only the coil L12 and the diode D31) in the circuit of FIG. 12 will be described. If the inductance of the coil L12 is reduced in order to obtain a sufficient output current, the peak value of the current flowing through the coil L12 at the moment when Q21 is turned on is large, and the noise level emitted as electromagnetic waves from the circuit wiring or the like is large. The peak current value at the time of ON cannot be lowered no matter how narrow the pulse width during the ON period.

また、コイルL12のインダクタンスが小さいため、オン期間のパルス幅を拡げることができない。パルス幅を拡げると直流電圧が直接印加されたときと同じ作用をもたらし、直流電圧印加時間が長くなるにつれてコイルL12は単なる直流抵抗成分としてのみ働くため、直流電圧が直接負荷に印加されることとなり、低電圧仕様の負荷は破壊される。これを避けるために、非常に狭いパルス幅でスイッチング制御を行おうとすると、スイッチング素子Q21の応答特性が限界となる。   Further, since the inductance of the coil L12 is small, the pulse width during the ON period cannot be expanded. Increasing the pulse width brings about the same effect as when a DC voltage is directly applied. As the DC voltage application time becomes longer, the coil L12 works only as a DC resistance component, so that the DC voltage is directly applied to the load. The load with low voltage specification is destroyed. In order to avoid this, if switching control is performed with a very narrow pulse width, the response characteristic of the switching element Q21 is limited.

上記の問題点を回避するため、図12のようにコイルL12よりもインダクタンスの大きいコイルL11を直列に挿入する必要がある。これによりコイルL11及びコイルL12を流れるオン時のピーク電流値を制限し、スイッチング素子Q21により制御し易い長さのオン期間をとることができるようになった。
特開2005−101406号公報(図5、0026) コーセル株式会社、「電源について」、p36-37、平成17年7月20日検索、<URL:http://www.cosel.co.jp/jp/products/img/technotes.pdf>
In order to avoid the above problems, it is necessary to insert a coil L11 having a larger inductance than the coil L12 in series as shown in FIG. As a result, the on-state peak current value flowing through the coil L11 and the coil L12 is limited, and an on period having a length that can be easily controlled by the switching element Q21 can be taken.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-101406 (FIG. 5, 0026) Cosel Corporation, “About Power Supply”, p36-37, search on July 20, 2005, <URL: http://www.cosel.co.jp/jp/products/img/technotes.pdf>

しかしながら、図12の回路のようにインダクタンスの大きいコイルL11を挿入したことにより、以下の問題点が新たに生じた。
その1つは、スイッチング素子Q21がオンしたときにインダクタンスの大きいコイルL11の電流値は徐々に上昇するため、負荷の急峻な電流の立ち上がりに対応できないことである。すなわち、オン期間において大電流、低電圧及び短時間での電流の立ち上がりを要求する負荷に対する応答性がよくないという問題が生じる。
However, insertion of the coil L11 having a large inductance as in the circuit of FIG.
One of them is that when the switching element Q21 is turned on, the current value of the coil L11 having a large inductance gradually increases, so that it cannot cope with the steep rise of the load current. That is, there arises a problem that the responsiveness to a load that requires a large current, a low voltage, and a rise of current in a short time during the ON period is not good.

一方、オフ期間には、オン期間にコイルL11及びコイルL12に蓄積された磁気エネルギーが全てコイルL12に与えられるので、コイルL12から負荷に供給される電流最大値は大きい。このとき、コイルL12→負荷及びC→ダイオードD31→コイルL12の閉回路に電流が流れて負荷に電流が供給される。すなわちコイルL11は両端開放され、コイルL12のみが出力電流に寄与しかつコイルL12はインダクタンスが小さいため、大電流、低電圧及び短時間で負荷へ電流を供給できる。しかしながら、オフ期間のみの動作という点でやはり負荷への電流供給は遅れるといえる。   On the other hand, in the off period, all of the magnetic energy accumulated in the coil L11 and the coil L12 in the on period is supplied to the coil L12, so the maximum current value supplied from the coil L12 to the load is large. At this time, a current flows through the closed circuit of the coil L12 → the load and C → the diode D31 → the coil L12, and the current is supplied to the load. That is, the coil L11 is open at both ends, and only the coil L12 contributes to the output current and the coil L12 has a small inductance, so that a current can be supplied to the load in a large current, a low voltage, and in a short time. However, it can be said that the current supply to the load is delayed in terms of the operation only during the off period.

さらに別の問題は、スイッチング素子Q21がオフするときにQ21とコイルL11との接続点(FETではソース、バイポーラトランジスタではエミッタ)に大きなスパイク電圧が発生するため、スイッチング素子Q21を高耐圧とする必要があることである。この対策として仮にスイッチング素子Q21とコイルL11との接続点にダイオードD32(破線)を入れた場合、スパイク電圧は抑制できるが、オフ期間にもコイルL11とL12の大きな合成インダクタンスが電流源となるため、小電流、高電圧、長時間で負荷に電流供給することとなる。オフ期間には、コイルL11→コイルL12→負荷及びC→ダイオードD32→コイルL11→コイルL12の閉回路に電流が流れるためである。この結果、重負荷に対しては負荷電圧を維持できず電圧降下が生じ、また長時間放出電流源であるためにコイルL11とL12の磁気回路の磁束がオフ期間にリセットしきれず磁気飽和してしまい、十分なエネルギーを磁気回路に供給できなくなる。これを避けるためにコイルL11のインダクタンスを小さくすると軽負荷に対して過大電圧が生じる。よって、オフ時のスパイク電圧対策としてダイオードD32を接続する手法は採用できない。   Yet another problem is that when the switching element Q21 is turned off, a large spike voltage is generated at the connection point between the Q21 and the coil L11 (source for FET, emitter for bipolar transistor), so the switching element Q21 needs to have a high breakdown voltage. Is that there is. As a countermeasure, if a diode D32 (broken line) is inserted at the connection point between the switching element Q21 and the coil L11, the spike voltage can be suppressed, but the large combined inductance of the coils L11 and L12 becomes a current source even in the off period. Therefore, a small current, a high voltage, and a current are supplied to the load in a long time. This is because a current flows through a closed circuit of the coil L11 → the coil L12 → the load and C → the diode D32 → the coil L11 → the coil L12 during the off period. As a result, the load voltage cannot be maintained for a heavy load, resulting in a voltage drop, and since it is an emission current source for a long time, the magnetic flux of the magnetic circuits of the coils L11 and L12 cannot be reset during the off period and magnetic saturation occurs. As a result, sufficient energy cannot be supplied to the magnetic circuit. If the inductance of the coil L11 is reduced to avoid this, an excessive voltage is generated for a light load. Therefore, the method of connecting the diode D32 as a countermeasure against the spike voltage at the time of OFF cannot be adopted.

オフ時のスパイク電圧対策として、図12の実際の回路では、ダイオードD32の替わりにスナバ回路を用いることが知られている。スナバ回路は、一般に、ダイオード、ダイオードと抵抗の直列回路、コンデンサと抵抗の直列回路、あるいはコンデンサとダイオードの直列回路等からなり、スパイク電圧を吸収またはクランプするものである。しかしながら、スナバ回路はスパイク電圧の抑制ではなくダイオードやコンデンサ等の素子に吸収させるものであるから電力損失となり、スイッチング電源回路の電力変換効率を低下させることとなる。   As a countermeasure against the spike voltage at the OFF time, it is known that a snubber circuit is used instead of the diode D32 in the actual circuit of FIG. The snubber circuit is generally composed of a diode, a series circuit of a diode and a resistor, a series circuit of a capacitor and a resistor, or a series circuit of a capacitor and a diode, and absorbs or clamps a spike voltage. However, since the snubber circuit is not suppressed by the spike voltage but is absorbed by an element such as a diode or a capacitor, power loss occurs and the power conversion efficiency of the switching power supply circuit is reduced.

以上述べた従来のタップ付きインダクタを用いたスイッチング電源回路の問題点に鑑み、本発明は、次のことを目的とする。
本発明は、小インダクタンスの二次コイルにおけるオン時のピーク電流値低減等のために大インダクタンスの一次コイルを接続した場合であっても、負荷の急峻な電流立ち上がりに対してオンオフいずれの期間にも必要な電流を直ちに供給できるスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
また本発明は、上記に加えて、オン期間のパルス幅を拡げても小インダクタンスの二次コイルから負荷へ過大電流が流れないスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
また本発明は、高耐圧のスイッチング素子やスナバ回路を用いることなくオフ時に一次コイルに生じるスパイク電圧を解消することができるスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
In view of the problems of the switching power supply circuit using the conventional tapped inductor described above, the present invention has the following objects.
In the present invention, even when a primary coil with a large inductance is connected to reduce a peak current value when the secondary coil with a small inductance is turned on, it can be turned on or off with respect to a steep current rise of the load. Another object of the present invention is to provide a switching power supply circuit that can supply a necessary current immediately.
In addition to the above, an object of the present invention is to provide a switching power supply circuit in which an excessive current does not flow from a secondary coil having a small inductance to a load even if the pulse width of the ON period is expanded.
It is another object of the present invention to provide a switching power supply circuit that can eliminate a spike voltage generated in a primary coil at the time of off without using a high breakdown voltage switching element or a snubber circuit.

(1)請求項1に係るスイッチング電源回路は、一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオードと、
前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオードとを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードから前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とする。
(1) A switching power supply circuit according to claim 1 includes a primary coil, a secondary coil loosely magnetically coupled to the primary coil, and a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil. A transformer having a provided tap;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side diode that conducts a current toward the other end of the primary coil that is at a negative potential when the switching element is off;
A secondary diode that conducts a current toward the other end of the secondary coil when the other end of the secondary coil has a negative potential;
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the primary diode to the tap through the primary coil by the back electromotive force generated in the primary coil when the switching element is turned off, and the tap side is caused to have a positive potential due to the third current. A fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil is output from the tap.

(2)請求項2に係るスイッチング電源回路は、一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備する一次側スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるとき該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備する二次側スイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側スイッチング素子の電流路から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とする。
(2) A switching power supply circuit according to claim 2 includes a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil. A transformer having a provided tap;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side switching element that has a current path that is controlled in the opposite phase to the on-off of the switching element, is interrupted when the switching element is on, and conducts current toward the other end of the primary coil when the switching element is off;
Controlled in the same phase as the on / off state of the switching element. When the switching element is on, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. When the switching element is off, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. A secondary-side switching element having a current path for blocking a current flowing out from the other end of the secondary coil when a positive potential is applied to the other end of the secondary coil when the switching element is off. ,
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the current path of the primary side switching element through the primary coil to the tap due to a counter electromotive force generated in the primary coil when the switching element is off, and the tap due to the third current A fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil with the side being a positive potential is output from the tap.

(3)請求項3に係るスイッチング電源回路は、一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオードと、
前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるとき該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備する二次側スイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードから前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とする。
(3) The switching power supply circuit according to claim 3 includes a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil. A transformer having a provided tap;
A switching element for switching on and off the voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side diode that conducts a current toward the other end of the primary coil that is at a negative potential when the switching element is off;
Controlled in the same phase as the on / off state of the switching element. When the switching element is on, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. When the switching element is off, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. A secondary-side switching element having a current path for blocking a current flowing out from the other end of the secondary coil when a positive potential is applied to the other end of the secondary coil when the switching element is off. ,
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the primary diode to the tap through the primary coil by the back electromotive force generated in the primary coil when the switching element is turned off, and the tap side is caused to have a positive potential due to the third current. A fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil is output from the tap.

(4)請求項4に係るスイッチング電源回路は、一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備する一次側スイッチング素子と、
前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオードとを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とする。
(4) A switching power supply circuit according to claim 4 includes a primary coil, a secondary coil loosely magnetically coupled to the primary coil, and a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil. A transformer having a provided tap;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side switching element that has a current path that is controlled in the opposite phase to the on-off of the switching element, is interrupted when the switching element is on, and conducts current toward the other end of the primary coil when the switching element is off;
A secondary diode that conducts a current toward the other end of the secondary coil when the other end of the secondary coil has a negative potential;
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
When the switching element is turned off, a third current that flows from the primary side switching element to the tap through the primary coil due to a counter electromotive force generated in the primary coil, and the tap side is positively caused by the third current. A fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil as a potential is output from the tap.

(5)請求項5に係るスイッチング電源回路は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚の各々に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記一対の外側脚へそれぞれ流れる磁束が、各々の外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記一対の外側脚へそれぞれ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ各々の外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
(5) A switching power supply circuit according to a fifth aspect of the present invention is the switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of both yokes, and both yokes. Having a core composed of a pair of outer legs extending between the first ends and the second ends facing each other;
The primary coil is wound around the central leg, and the secondary coil is wound around each of the pair of outer legs;
A portion of the magnetic flux from the central leg to the outer leg is configured to pass through a gap between the primary coil and the secondary coil;
Magnetic flux flowing from the central leg to the pair of outer legs due to the first current flowing through the primary coil increases in each outer leg to generate a reverse magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. And the second current flows through
Magnetic fluxes respectively flowing from the central leg to the pair of outer legs due to the third current flowing through the primary coil are in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increase in each outer leg. Thus, the fourth current flows through the secondary coil so as to generate a reverse magnetic flux.

(6)請求項6に係るスイッチング電源回路は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装され、少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップが設けられ、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙及び前記二次コイルを巻装されない方の外側脚を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記二次コイルが巻装された外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記二次コイルが巻装された外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
(6) A switching power supply circuit according to a sixth aspect of the present invention is the switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of both yokes, and both yokes. Having a core composed of a pair of outer legs extending between the first ends and the second ends facing each other;
The primary coil is wound around the central leg, the secondary coil is wound around one of the pair of outer legs, and at least a magnetic gap at the middle position of the outer leg on which the secondary coil is not wound Is provided,
A part of the magnetic flux from the central leg to the outer leg passes through the gap between the primary coil and the secondary coil and the outer leg not wound with the secondary coil;
A magnetic flux flowing from the central leg to the outer leg around which the secondary coil is wound due to the first current flowing through the primary coil increases in the outer leg, so that a reverse magnetic flux is generated. The second current flows through the secondary coil; and
The magnetic flux flowing from the central leg to the outer leg on which the secondary coil is wound due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux resulting from the first current and the outer leg. The fourth current flows through the secondary coil so as to generate a reverse magnetic flux.

(7)請求項7に係るスイッチング電源回路は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に前記一対の外側脚の内側に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
(7) A switching power supply circuit according to a seventh aspect of the present invention is the switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of both yokes, Having a core composed of a pair of outer legs extending between the first ends and the second ends facing each other;
The primary coil is wound around the central leg, the secondary coil is spaced apart from the primary coil and concentrically with the primary coil, wound around the pair of outer legs,
A portion of the magnetic flux from the central leg to the outer leg is configured to pass through a gap between the primary coil and the secondary coil;
The second current flows through the secondary coil to generate a reverse magnetic flux by increasing the magnetic flux flowing through the central leg due to the first current flowing through the primary coil; and
The magnetic flux flowing through the central leg due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increases, thereby generating the secondary magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. The fourth current flows through the coil.

(8)請求項8に係るスイッチング電源回路は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが該一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が前記磁性体片を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする。
(8) A switching power supply circuit according to an eighth aspect of the present invention is the switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of both yokes, and both yokes. Having a core composed of a pair of outer legs extending between the first ends and the second ends facing each other;
The primary coil is wound around the central leg, and the secondary coil is wound concentrically with the primary coil via a magnetic piece disposed outside the primary coil,
A part of the magnetic flux from the central leg toward the outer leg passes through the magnetic piece,
The second current flows through the secondary coil to generate a reverse magnetic flux by increasing the magnetic flux flowing through the central leg due to the first current flowing through the primary coil; and
The magnetic flux flowing through the central leg due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increases, thereby generating the secondary magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. The fourth current flows through the coil.

(9)請求項9に係る電源トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚の各々に巻装された二次コイルとを有し、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙を漏洩磁気回路とすることを特徴とする。
(9) A power transformer according to claim 9 includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of both yokes, and between the first end portions and the second end portions that face each other. A core composed of a pair of outer legs each extending to
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound around each of the pair of outer legs,
The gap between the primary coil and the secondary coil is a leakage magnetic circuit.

(10)請求項10に係る電源トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装された二次コイルとを有し、
少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップを設け、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙及び前記二次コイルを巻装されない方の外側脚を漏洩磁気回路とすることを特徴とする。
(10) A power transformer according to claim 10 includes a pair of opposing yokes, a central leg connecting the central portions of both yokes, and between the first end portions and the second end portions facing each other. A core composed of a pair of outer legs each extending to
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound around one of the pair of outer legs,
A magnetic gap is provided at an intermediate position of at least the outer leg on which the secondary coil is not wound,
A gap between the primary coil and the secondary coil and an outer leg on which the secondary coil is not wound are used as a leakage magnetic circuit.

(11)請求項11に係る電源トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚の内側にて前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に巻装された二次コイルとを有し、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙を漏洩磁気回路とすることを特徴とする。
(11) A power transformer according to an eleventh aspect includes a pair of opposing yokes, a central leg connecting the central portions of both yokes, and between the first end portions and the second end portions facing each other. A core composed of a pair of outer legs each extending to
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil spaced apart from the primary coil inside the pair of outer legs and wound concentrically with the primary coil;
The gap between the primary coil and the secondary coil is a leakage magnetic circuit.

(12)請求項12に係る電源トランスは、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装された二次コイルとを有し、
前記磁性体片を漏洩磁気回路とすることを特徴とする。
(12) According to a twelfth aspect of the present invention, a power transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg connecting the central portions of both yokes, and between the first end portions and the second end portions facing each other. A core composed of a pair of outer legs each extending to
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound concentrically with the primary coil via a magnetic piece disposed outside the primary coil;
The magnetic piece is a leakage magnetic circuit.

(13)請求項13に係る電源トランスは、第1磁気回路を有する一次コイルと、第2磁気回路を有しかつ該一次コイルに疎に磁気結合された二次コイルと、前記一次コイルの発生する磁束の一部が前記二次コイルを通過しないで漏洩する漏洩磁気回路とを有し、
前記一次コイルに直流電圧が印加されたとき前記二次コイルに電圧を誘起させると共に前記一次コイルの有する第1磁気回路内に存在する磁束の磁束密度を前記二次コイルの有する第2磁気回路内に存在する磁束の磁束密度より大として保持し、
前記一次コイルへの直流電圧の印加が停止され該一次コイルに発生する逆起電力による電流が該一次コイルに流れるとき前記二次コイルに、前記一次コイルに直流電圧が印加されたときと同極性の電圧を誘起させることを特徴とする。
(13) A power transformer according to claim 13 includes a primary coil having a first magnetic circuit, a secondary coil having a second magnetic circuit and loosely magnetically coupled to the primary coil, and generation of the primary coil. A part of the magnetic flux to be leaked without passing through the secondary coil, and a leakage magnetic circuit,
When a DC voltage is applied to the primary coil, a voltage is induced in the secondary coil, and the magnetic flux density of the magnetic flux existing in the first magnetic circuit of the primary coil is in the second magnetic circuit of the secondary coil. Hold as greater than the magnetic flux density of the magnetic flux present in the
When the application of the DC voltage to the primary coil is stopped and the current caused by the counter electromotive force generated in the primary coil flows to the primary coil, the same polarity as when the DC voltage is applied to the secondary coil The voltage is induced.

(14)請求項14に係る電源トランスは、前記一次コイルへの直流電圧の印加が停止され該一次コイルに発生する逆起電力による電流が該一次コイルに流れるとき、前記第1磁気回路から前記第2磁気回路へ磁束が流れ込むことを特徴とする。 (14) In the power transformer according to claim 14, when the application of the DC voltage to the primary coil is stopped and a current caused by the counter electromotive force generated in the primary coil flows to the primary coil, the power transformer A magnetic flux flows into the second magnetic circuit.

・請求項1〜4に記載のスイッチング電源回路では、疎に磁気結合された一次コイルと二次コイルとを具備するトランスを用い、一次コイルに対してスイッチング素子によりオンオフする直流電圧を印加し、一次コイルの一端と二次コイルの一端を接続した接続点であるタップから出力を得る。一次コイルの他端(直流電圧印加端)は、スイッチング素子がオフのとき逆起電力により負電位となるが、このときに一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオード(または一次側スイッチング素子)が接続されている。さらに、二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオード(または二次側スイッチング素子)が接続されている。本発明の効果は次の通りである。 In the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 4, a transformer including a sparsely magnetically coupled primary coil and secondary coil is used, and a DC voltage that is turned on and off by a switching element is applied to the primary coil. An output is obtained from a tap which is a connection point connecting one end of the primary coil and one end of the secondary coil. The other end of the primary coil (DC voltage application end) becomes a negative potential due to the back electromotive force when the switching element is off, but at this time the primary side diode (or the primary side) that conducts the current toward the other end of the primary coil Switching element). Further, a secondary side diode (or secondary side switching element) is connected that conducts current toward the other end of the secondary coil when the other end of the secondary coil has a negative potential. The effects of the present invention are as follows.

オン期間においては、一次コイルに直流電圧(一次側ダイオード側が正電位、タップ側が負電位)が印加されると、一次コイルのインダクタンスを必要十分に大きくした場合、比較的ゆっくりと電流が立ち上がりタップを通して負荷に供給される(第1電流)。   During the on-period, when a DC voltage is applied to the primary coil (primary side diode has positive potential and tap side has negative potential), the current rises slowly through the tap when the primary coil inductance is increased sufficiently and sufficiently. Supplied to the load (first current).

一方、二次コイルは一次コイルとトランス結合されているため一次コイルに電圧が印加されると、一次コイルに生じた磁束が二次コイルを通りこれに抗する相互誘導の起磁力が瞬時に二次コイルに生じ、対応する起電力(タップ側が正電位、二次側ダイオード側が負電位)が発生する。二次コイルのインダクタンスを必要十分に小さくすれば、この起電力による誘導電流は瞬時にタップを通して負荷に供給される(第2電流)。   On the other hand, since the secondary coil is transformer-coupled with the primary coil, when a voltage is applied to the primary coil, the magnetic flux generated in the primary coil passes through the secondary coil and the magnetomotive force of mutual induction against it instantaneously becomes 2 A corresponding electromotive force (positive potential on the tap side and negative potential on the secondary diode side) is generated in the secondary coil. If the inductance of the secondary coil is made sufficiently small, the induced current due to the electromotive force is instantaneously supplied to the load through the tap (second current).

よって本発明では、大インダクタンスの一次コイルを直列接続した場合であっても、トランス結合された小インダクタンスの二次コイルからの誘導電流によりオン時に負荷へ迅速に電流供給することができ、オン期間に負荷において電流の急峻な立ち上がりが生じても対応できる。   Therefore, in the present invention, even when a primary coil of a large inductance is connected in series, a current can be quickly supplied to a load at the time of on-state due to an induced current from a transformer-coupled small-inductance secondary coil. It is possible to cope with a sudden rise in current at the load.

また、一次コイルと二次コイルとはトランス結合ではあっても疎結合である。「疎結合」とは、一次コイルの磁気回路に発生する磁束の全てを二次コイルの磁気回路に通さず、その一部を意図的に設けた漏洩磁気回路に漏らすことにより二次コイルの磁気回路を通る磁束を少なくするようにトランスが構成されていることを意味する。これにより、オン時に二次コイルに激しいピーク電流を生じることはないため、負荷への激しいピーク電流が抑制できる。この結果、回路の配線等から電磁波として放出されるノイズレベルが低減される。また、従来は必要であったチョークコイルが不要となる。   Further, the primary coil and the secondary coil are loosely coupled even if they are transformer coupled. “Loose coupling” means that all of the magnetic flux generated in the magnetic circuit of the primary coil is not passed through the magnetic circuit of the secondary coil, but part of it is leaked to the leakage magnetic circuit that is intentionally provided. It means that the transformer is configured to reduce the magnetic flux passing through the circuit. Thereby, since a violent peak current is not generated in the secondary coil at the time of ON, the intensive peak current to the load can be suppressed. As a result, the noise level emitted as electromagnetic waves from the circuit wiring or the like is reduced. Further, the choke coil that has been necessary in the past is not necessary.

さらに、上記の通りオン時の迅速な電流供給は二次コイルにより確保されるので、一次コイルについてはそのインダクタンスを必要十分に大きくとることができる。これにより、オン期間のパルス幅を拡げても直流電圧が負荷へ直接印加されることが避けられる。また、パルス幅を拡げられることによりスイッチング素子の応答性に対する要求が緩和され制御が容易となる。   Furthermore, as described above, since a rapid current supply at the time of ON is ensured by the secondary coil, the inductance of the primary coil can be made sufficiently large. As a result, even if the pulse width of the ON period is widened, it is possible to avoid a direct voltage being directly applied to the load. Further, by expanding the pulse width, the demand for the response of the switching element is relaxed and the control becomes easy.

さらに、一次コイルと二次コイルがトランス結合しているため、一次コイルに幅の広いパルス電圧を印加しても、印加時間の経過と共に磁気回路が磁気飽和して二次コイルの起電力が消失するため二次コイルから負荷への電流は一定値に制限され、過大電流が流れることが防止される。   Furthermore, since the primary coil and the secondary coil are transformer-coupled, even if a wide pulse voltage is applied to the primary coil, the magnetic circuit is magnetically saturated with the lapse of application time, and the electromotive force of the secondary coil disappears. Therefore, the current from the secondary coil to the load is limited to a constant value, and an excessive current is prevented from flowing.

また、一次コイルの磁気回路に生じた磁束の全てを二次コイルの磁気回路に通さず、その一部を漏らすトランス構成により、オン期間の終わりの時点では、一次コイルの磁気回路には大量の磁束が蓄積されて磁束密度が高い状態となる一方、二次コイルの磁気回路の磁束密度は低い状態のままである、両コイルの磁気回路の磁束密度が不均衡状態となることを実現できる。この磁束密度の不均衡状態は、以下に説明するオフ期間に二次コイルに流れる電流の要因となる。   In addition, the magnetic circuit of the primary coil does not pass all the magnetic flux generated in the magnetic circuit of the primary coil through the magnetic circuit of the secondary coil but leaks a part of it. While the magnetic flux is accumulated and the magnetic flux density is high, the magnetic flux density of the magnetic circuit of the secondary coil remains low, and the magnetic flux density of the magnetic circuits of both coils can be realized to be in an unbalanced state. This unbalanced state of magnetic flux density causes a current flowing in the secondary coil during the off period described below.

次に、オフ期間においては、一次コイルへの直流電圧の印加が停止されることで一次コイルには自己誘導による逆起電力が発生する。本回路ではこのとき、一次コイル→負荷→一次側ダイオード(または一次側スイッチング素子)→一次コイルの閉回路が形成されるため、一次コイルの逆起電力によりタップを通して負荷に電流が流れる(第3電流)。   Next, in the off period, the application of the DC voltage to the primary coil is stopped, so that a counter electromotive force is generated in the primary coil due to self-induction. In this circuit, since a closed circuit of primary coil → load → primary side diode (or primary side switching element) → primary coil is formed at this time, a current flows to the load through the tap by the back electromotive force of the primary coil (third Current).

この一次コイルに流れる第3電流は、オン期間に一次コイルの磁気回路に蓄積された磁束を保持する(かしめる)働きがある。このため、一次コイルの磁気回路の磁束は瞬時に消滅することなく緩やかに減少し、その結果、一次コイルと二次コイルの磁束密度の不均衡状態はオフ期間に入ってもしばらく持続する。この両コイルの磁気回路における磁束の不均衡状態が存在することにより、一次コイルの磁気回路の磁束は減少傾向であるにも拘わらず一次コイルから生じて二次コイルを通過する磁束は増加を続ける。   The third current flowing through the primary coil has a function of holding (caulking) the magnetic flux accumulated in the magnetic circuit of the primary coil during the ON period. For this reason, the magnetic flux of the magnetic circuit of the primary coil decreases gradually without disappearing instantaneously. As a result, the imbalance state of the magnetic flux density between the primary coil and the secondary coil continues for a while even during the off period. Due to the magnetic flux imbalance state in the magnetic circuit of both coils, the magnetic flux generated from the primary coil and passing through the secondary coil continues to increase even though the magnetic flux in the primary coil magnetic circuit tends to decrease. .

そして、この増加する磁束に抗する起磁力が二次コイルの磁気回路に発生する。すなわち、この起磁力に対応して二次コイルにはオン期間と同じ方向の起電力(タップ側が正電位、二次側ダイオード側が負電位)が生じることとなる。本回路ではこのとき二次コイル→負荷→二次側ダイオード(または二次側スイッチング素子)→二次コイルの閉回路が形成されるため、二次コイルの起電力によりタップを通して負荷に電流が流れる(第4電流)。   A magnetomotive force that resists this increasing magnetic flux is generated in the magnetic circuit of the secondary coil. That is, in response to this magnetomotive force, an electromotive force (positive potential on the tap side and negative potential on the secondary diode side) is generated in the secondary coil in the same direction as the ON period. In this circuit, a secondary coil → load → secondary side diode (or secondary side switching element) → secondary coil closed circuit is formed at this time, so current flows through the tap through the tap due to the electromotive force of the secondary coil. (4th current).

尚、二次コイルにも逆起電力(フライバック電圧)は生じるが、一次コイルにかしめられた磁束により二次コイルに生じる起電力の方が支配的であるため逆起電力は相殺され顕在化しない。よって、本回路における二次コイルでは、オン期間もオフ期間も同方向すなわちフォワード方向に電流が流れて負荷に供給することができる。   Although a counter electromotive force (flyback voltage) is also generated in the secondary coil, the electromotive force generated in the secondary coil is more dominant due to the magnetic flux caulked in the primary coil, so the counter electromotive force is offset and becomes apparent. do not do. Therefore, in the secondary coil in this circuit, a current flows in the same direction, that is, in the forward direction during the on period and the off period, and can be supplied to the load.

また、二次コイルのインダクタンスを必要十分に小さくすれば、このオフ期間の電流についても、負荷の電流の急峻な立ち上がりに対応して迅速に電流供給できる。   Further, if the inductance of the secondary coil is made sufficiently small, current can be supplied quickly for the off-period current in response to a sharp rise in the load current.

尚、オフ期間において一次コイルの磁気回路の磁束が減少する一方、二次コイルの磁気回路の磁束が増加していくと、両者が均衡した時点で一次コイルから二次コイルへの磁束の流れが停止し両コイルとも磁束がリセット(磁束ゼロ)される。このとき、磁束が急減する二次コイルには逆起電力が生じるが、二次側ダイオード(または二次側スイッチング素子)があるため逆方向電流は流れない。   In addition, when the magnetic flux of the magnetic circuit of the primary coil decreases in the off period, while the magnetic flux of the magnetic circuit of the secondary coil increases, the flow of the magnetic flux from the primary coil to the secondary coil at the time when both balance each other. The magnetic flux is reset (zero magnetic flux) in both coils. At this time, a counter electromotive force is generated in the secondary coil in which the magnetic flux rapidly decreases, but no reverse current flows because of the secondary diode (or the secondary switching element).

さらに、一次コイルに第3電流が流れてその磁束がかしめられることで、一次コイルにオフ時のスパイク電圧が発生しない。これにより、スイッチング素子のスパイク電圧に対する耐圧性が不要となり低耐圧のものを使用できる。当然、スナバ回路も不要となり回路が簡素化され、スナバ回路による電力損失の問題も解消される。   Further, since the third current flows through the primary coil and the magnetic flux is caulked, no spike voltage is generated when the primary coil is turned off. As a result, the withstand voltage against the spike voltage of the switching element is not required and a low withstand voltage can be used. Naturally, the snubber circuit is not required, the circuit is simplified, and the problem of power loss due to the snubber circuit is solved.

・請求項2及び3において、二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオードに替えて二次側スイッチング素子を接続した場合、一次コイルに対する印加電圧のオンオフと同相で同期したスイッチング制御を行うことができる。これにより、オン期間においては電流路を確実にオン状態として十分な第2電流を流すことができる。また、オフ期間においては、負荷と並列の平滑コンデンサから二次コイルの他端へ向かう逆電流を阻止し、二次コイルの磁束リセット時の逆電圧を阻止すると共に、二次側スイッチング素子に寄生するダイオード要素を利用してオン期間の第2電流と同じ方向に第4電流が流れることができる。また、ダイオードを用いる場合に比べてダイオードの順方向電圧降下がない分だけ負荷への出力電圧が大きくなる。 In claim 2 and 3, when a secondary side switching element is connected instead of a secondary side diode that conducts current toward the other end of the secondary coil, switching synchronized with the on / off of the applied voltage to the primary coil in the same phase Control can be performed. As a result, in the on period, the current path can be reliably turned on to allow a sufficient second current to flow. In the off period, the reverse current from the smoothing capacitor in parallel with the load to the other end of the secondary coil is blocked, the reverse voltage at the time of resetting the magnetic flux of the secondary coil is blocked, and the secondary switching element is parasitic. The fourth current can flow in the same direction as the second current during the ON period by using the diode element. In addition, the output voltage to the load increases as much as there is no forward voltage drop of the diode as compared with the case where the diode is used.

・請求項2及び4において、一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオードに替えて一次側スイッチング素子を接続した場合、一次コイルに対する印加電圧のオンオフと逆相で同期したスイッチング制御を行うことができる。従って、一次コイルに直流電圧が印加されるオン期間には、一次側スイッチング素子がオフとなることにより直流電圧が接地されることを確実に防止する。この場合もダイオードを用いる場合に比べてダイオードの順方向電圧降下がない分だけ負荷への出力電圧が大きくなる。 In claim 2 and 4, when a primary side switching element is connected instead of a primary side diode that conducts current toward the other end of the primary coil, switching control synchronized with the on / off of the applied voltage to the primary coil in reverse phase is performed. It can be carried out. Therefore, during the ON period in which the DC voltage is applied to the primary coil, the DC voltage is reliably prevented from being grounded by turning off the primary side switching element. In this case as well, the output voltage to the load increases as much as there is no forward voltage drop of the diode compared to the case where the diode is used.

・請求項5〜8においては、請求項1〜4のスイッチング電源回路におけるトランスのコアが、対向する一対のヨークとこれらを連結する中央脚及び一対の外側脚とで構成されている。そして、中央脚に一次コイルが巻装される。二次コイルは外側脚のいずれか若しくは双方に巻装されるか、一次コイルと同心状に両外側脚の内側に巻装されるか若しくは磁性体片を介して一次コイルの上に重ねて巻装されている。本トランスでは、一次コイルと二次コイルとの間に空隙が形成されるように二次コイルを巻装するか、または、磁性体片を介して二次コイルを巻装することにより、一次コイルと二次コイルとを離隔させている。 -In Claims 5-8, the core of the transformer in the switching power supply circuit of Claims 1-4 comprises a pair of opposing yokes, a central leg connecting them, and a pair of outer legs. A primary coil is wound around the central leg. The secondary coil is wound on one or both of the outer legs, is wound on the inner side of both outer legs concentrically with the primary coil, or is wound on the primary coil via a magnetic piece. It is disguised. In this transformer, the primary coil is wound by winding the secondary coil so that a gap is formed between the primary coil and the secondary coil, or by winding the secondary coil via a magnetic piece. And the secondary coil are separated from each other.

斯かるトランスでは、スイッチング素子がオンのとき、一次コイルにより中央脚に生じた磁束が二次コイルの磁気回路へ流れ込むことにより二次コイルにはこれに抗する起磁力が瞬時に生じ、これに対応する起電力による電流が二次コイルに流れる。   In such a transformer, when the switching element is turned on, the magnetic flux generated in the central leg by the primary coil flows into the magnetic circuit of the secondary coil, so that a magnetomotive force is instantaneously generated in the secondary coil. A current due to the corresponding electromotive force flows through the secondary coil.

また、斯かるトランスでは、一次コイルと二次コイルが空隙または磁性体片を介して離隔しているため、一次コイルに生じて中央脚から外側脚へ向かう磁束の一部は、漏洩磁気回路となる両コイル間の空隙または磁性体片を通る漏れ磁束となり、二次コイルと鎖交する磁束が減少する。この漏洩磁気回路を通る磁束にはエネルギー損失がほとんどないことから一次コイルの磁束の増加を促進する働きがある。一方、二次コイルを通る磁束が少なくなることで二次コイルの磁束の増加を遅くする。これにより、両コイルの磁束密度に大きな差を生じさせることができる。   In such a transformer, since the primary coil and the secondary coil are separated by a gap or a magnetic piece, a part of the magnetic flux generated in the primary coil from the central leg to the outer leg is separated from the leakage magnetic circuit. As a result, a magnetic flux leaks through the gap between the two coils or the magnetic piece, and the magnetic flux interlinking with the secondary coil decreases. Since there is almost no energy loss in the magnetic flux passing through the leakage magnetic circuit, it functions to promote an increase in the magnetic flux of the primary coil. On the other hand, the increase in the magnetic flux of the secondary coil is delayed by reducing the magnetic flux passing through the secondary coil. Thereby, a big difference can be produced in the magnetic flux density of both coils.

従って、オン期間の終わりの時点では一次コイルの磁気回路に磁束が蓄積されて磁束密度が高い状態となる一方、二次コイルの磁気回路の磁束密度は低い状態のままであり、両コイルの磁束密度が不均衡状態となっている。この不均衡状態のままオフ期間となり一次コイルにフライバック電流が流れると、一次コイルの磁気回路の磁束はかしめられてその減少が緩慢となる一方、二次コイルの磁気回路の磁束は増加を続ける。この増加する磁束に抗するように、オン期間と同方向の起磁力が二次コイルの磁気回路に生じ、これに対応する起電力による電流がオン期間と同方向に流れる。   Therefore, at the end of the ON period, magnetic flux is accumulated in the magnetic circuit of the primary coil and the magnetic flux density is high, while the magnetic flux density of the secondary coil magnetic circuit remains low, and the magnetic flux of both coils Density is in an unbalanced state. When the flyback current flows through the primary coil in this off-balanced state, the magnetic flux of the primary coil magnetic circuit is caulked and the decrease is slow, while the magnetic flux of the secondary coil magnetic circuit continues to increase. . In order to resist this increasing magnetic flux, a magnetomotive force in the same direction as the on period is generated in the magnetic circuit of the secondary coil, and a current due to the electromotive force corresponding thereto flows in the same direction as the on period.

請求項6において、外側脚の片側のみに二次コイルを巻装した場合は、少なくとも巻装されていない方の外側脚に磁気ギャップを設ける。これにより、巻装されていない方の外側脚へ過度に磁束が流れることを防止すると共に、この外側脚もまた漏洩磁気回路となる。こうして磁気飽和を防止し、十分な大きさの二次コイル出力電流を確保することが可能となる。片側のみに二次コイルを巻装することは製造コスト上、有利である。   In claim 6, when the secondary coil is wound only on one side of the outer leg, a magnetic gap is provided on at least the outer leg that is not wound. This prevents excessive magnetic flux from flowing to the outer leg that is not wound, and this outer leg also becomes a leakage magnetic circuit. Thus, magnetic saturation can be prevented and a sufficiently large secondary coil output current can be secured. It is advantageous in terms of manufacturing cost to wind the secondary coil only on one side.

・請求項9〜12におけるトランスは、対向する一対のヨークとこれらを連結する中央脚及び一対の外側脚とで構成され、中央脚と各外側脚との間には窓空間が形成される。そして、中央脚に一次コイルが巻装される。二次コイルは外側脚のいずれか若しくは双方に巻装されるか、一次コイルと同心状に離隔して両外側脚の内側に巻装されるか若しくは磁性体片を介して一次コイルの上に重ねて巻装されている。本トランスでは、一次コイルと二次コイルとの間に空隙が形成されるように二次コイルを巻装するか、または、磁性体片を介して二次コイルを巻装することにより、一次コイルと二次コイルとを離隔させている。 The transformer according to claims 9 to 12 is composed of a pair of opposing yokes, a central leg and a pair of outer legs connecting them, and a window space is formed between the central leg and each outer leg. A primary coil is wound around the central leg. The secondary coil is wound on one or both of the outer legs, is wound concentrically with the primary coil, is wound inside the outer legs, or is placed on the primary coil via a magnetic piece. It is wrapped in layers. In this transformer, the primary coil is wound by winding the secondary coil so that a gap is formed between the primary coil and the secondary coil, or by winding the secondary coil via a magnetic piece. And the secondary coil are separated from each other.

斯かるトランスでは、一次コイルの磁気回路と二次コイルの磁気回路が空隙または磁性体片を介して離隔しているため、一次コイルに生じた磁束の一部は、漏洩磁気回路となる両コイル間の空隙または磁性体片を通る漏れ磁束となり、二次コイルと鎖交する磁束が減少する。これにより、一次コイルと二次コイルとが疎結合となるトランスを実現できる。請求項10において、外側脚の片側のみに二次コイルを巻装し、少なくとも巻装されていない方の外側脚に磁気ギャップを設けた場合は、巻装されていない方の外側脚へ過度に磁束が流れることを防止すると共に、この外側脚もまた漏洩磁気回路となる。   In such a transformer, the magnetic circuit of the primary coil and the magnetic circuit of the secondary coil are separated by a gap or a magnetic piece, so that a part of the magnetic flux generated in the primary coil is both coils that become a leakage magnetic circuit. Leakage magnetic flux passing through the gap or magnetic piece between them, and the magnetic flux interlinking with the secondary coil decreases. Thereby, a transformer in which the primary coil and the secondary coil are loosely coupled can be realized. In claim 10, when the secondary coil is wound only on one side of the outer leg and a magnetic gap is provided on at least the outer leg that is not wound, excessively to the outer leg that is not wound. While preventing the flow of magnetic flux, this outer leg also becomes a leakage magnetic circuit.

請求項13及び14のトランスは、一次コイルに生じる磁束の一部が二次コイルを通過しないで漏洩する漏洩磁気回路を設けたので、一次コイルに電圧を印加したときに生じる磁束の全てが二次コイルに与えられずに一次コイルに蓄積され、一次コイルの磁束密度が二次コイルの磁束密度に対して相対的に大となって保持される。このような磁束密度の差が生じた状態で一次コイルへの電圧印加を停止すると、一次コイルには逆起電力による電流が流れる。これにより二次コイルにも起電力が生じるが、その起電力は、上記磁束密度の差が存在することにより一次コイルに電圧印加したときと同方向に電流を流すように生じる。よって、本トランスでは、一次コイルへの電圧印加時も非印加時も、二次コイルから同方向の出力電流を得ることができる。   In the transformer according to claims 13 and 14, since a leakage magnetic circuit is provided in which a part of the magnetic flux generated in the primary coil leaks without passing through the secondary coil, all of the magnetic flux generated when a voltage is applied to the primary coil. The magnetic flux density of the primary coil is stored in the primary coil without being given to the secondary coil, and the magnetic flux density of the primary coil is relatively increased with respect to the magnetic flux density of the secondary coil. When voltage application to the primary coil is stopped in a state where such a difference in magnetic flux density occurs, a current due to the counter electromotive force flows through the primary coil. As a result, an electromotive force is also generated in the secondary coil, and the electromotive force is generated so that a current flows in the same direction as when a voltage is applied to the primary coil due to the difference in magnetic flux density. Therefore, in this transformer, it is possible to obtain an output current in the same direction from the secondary coil both when the voltage is applied to the primary coil and when it is not applied.

(1)スイッチング電源回路の第1の実施形態
(1−1)回路構成
本発明によるタップ付きインダクタを用いた降圧型スイッチング電源回路では、例えば、入力直流電圧12Vに対して、出力が1V、100A、立ち上がり1μSという低電圧、大電流、短時間応答が要求される。
(1) First Embodiment of Switching Power Supply Circuit (1-1) Circuit Configuration In the step-down switching power supply circuit using the tapped inductor according to the present invention, for example, the output is 1V, 100A with respect to the input DC voltage 12V. Therefore, a low voltage of 1 μS rise, a large current, and a short time response are required.

図1は、本発明による降圧型スイッチング電源回路の第1の実施形態の基本構成回路である。本回路はトランスTを有し、トランスTは、直列接続された一次コイルL1と二次コイルL2とを具備し、その接続点X0にタップを設けている。すなわち一次コイルL1の巻き終わり端子(黒点で示した端子の反対側)と二次コイルL2の巻き始め端子(黒点で示した端子)が接続されている。接続点X0 は出力端子Voへ接続され、ここから出力電圧を得る。一次コイルL1と二次コイルL2とはトランス結合であるが、後述するトランスTの特徴的構成(図6及び図9〜11にて説明)により疎結合である。つまり、一次コイルから二次コイルへ向かう磁束の一部を積極的に漏洩磁気回路に漏洩させるトランス結合である。よって従来のトランスと異なり、本発明のトランスTでは出力電圧が巻数比のみによっては決定されず、漏洩する磁束量にも依存する。しかしながら一般的な設定と同様に、降圧型とするためには、通常、相対的に一次コイルL1のインダクタンスが大きく、二次コイルのインダクタンスが小さくなるように巻き数が設定される。   FIG. 1 is a basic configuration circuit of a first embodiment of a step-down switching power supply circuit according to the present invention. This circuit includes a transformer T. The transformer T includes a primary coil L1 and a secondary coil L2 connected in series, and a tap is provided at the connection point X0. That is, the winding end terminal of the primary coil L1 (the opposite side of the terminal indicated by the black dot) and the winding start terminal (terminal indicated by the black dot) of the secondary coil L2 are connected. The node X0 is connected to the output terminal Vo, from which an output voltage is obtained. The primary coil L1 and the secondary coil L2 are transformer-coupled, but are loosely coupled due to the characteristic configuration of the transformer T (described later with reference to FIGS. 6 and 9 to 11). That is, it is transformer coupling that actively leaks a part of the magnetic flux from the primary coil to the secondary coil to the leakage magnetic circuit. Therefore, unlike the conventional transformer, in the transformer T of the present invention, the output voltage is not determined only by the turn ratio but also depends on the amount of magnetic flux leaked. However, like the general setting, in order to achieve the step-down type, the number of turns is usually set so that the inductance of the primary coil L1 is relatively large and the inductance of the secondary coil is relatively small.

一次コイルL1の巻き始め端子(黒点で示した端子)X1は、スイッチング素子Q1であるNチャネルFET(field effect transistor)のソースと接続されている。このFETのドレインは直流電圧の入力端子Vinと接続される。FETのゲートに対しては、制御信号であるパルス電圧信号が入力される。   The winding start terminal (terminal indicated by a black dot) X1 of the primary coil L1 is connected to the source of an N-channel FET (field effect transistor) which is the switching element Q1. The drain of this FET is connected to a DC voltage input terminal Vin. A pulse voltage signal, which is a control signal, is input to the gate of the FET.

スイッチング素子Q1の別の実施例として、PチャネルFETを用いる場合は、そのソースを直流電圧Vinと接続し、ドレインを一次コイルL1の巻き始め端子X1と接続する。ゲートに対しては同様に制御信号であるパルス電圧信号(但し、負電圧がオン)を入力する。以下の本発明の他の実施形態においても、直流電圧Vinのスイッチング素子Q1としてNチャネルFETもPチャネルFETも同様に用いることができる。   As another example of the switching element Q1, when using a P-channel FET, the source is connected to the DC voltage Vin, and the drain is connected to the winding start terminal X1 of the primary coil L1. Similarly, a pulse voltage signal which is a control signal (however, the negative voltage is on) is input to the gate. Also in other embodiments of the present invention described below, an N-channel FET and a P-channel FET can be similarly used as the switching element Q1 of the DC voltage Vin.

さらに、一次側ダイオードD1のカソードが一次コイルL1の巻き始め端子X1に接続され、アノードが接地点に接続されている。
また、二次側ダイオードD2のカソードが二次コイルL2の巻き終わりX2に接続され、アノードが接地点に接続されている。ダイオードD2の順方向電圧降下(通常0.6V程度)の分だけ負荷への供給電圧が低下するため、ダイオードD2として電圧降下が0.2V程度のショットキーバリアダイオードを用いることが好適である。
Further, the cathode of the primary diode D1 is connected to the winding start terminal X1 of the primary coil L1, and the anode is connected to the ground point.
The cathode of the secondary diode D2 is connected to the winding end X2 of the secondary coil L2, and the anode is connected to the ground point. Since the supply voltage to the load is reduced by the forward voltage drop (usually about 0.6V) of the diode D2, it is preferable to use a Schottky barrier diode having a voltage drop of about 0.2V as the diode D2.

出力端子Voと接地点との間には平滑コンデンサCが接続されている。図示しないが負荷も出力端子Voと接地点との間に接続される。   A smoothing capacitor C is connected between the output terminal Vo and the ground point. Although not shown, a load is also connected between the output terminal Vo and the ground point.

尚、図1に示したスイッチング電源回路は、正の入力電圧から正の出力電圧を得る回路であるが、負の入力電圧から負の出力電圧を得るには、図1の回路構成を、極性のみ異なる全く同じ構成の回路とすればよいことは、当業者には自明のことである。その場合は、各構成要素(ダイオード及びスイッチング素子)及びオンオフ制御信号の極性を必要に応じて入れ替えればよく、正負の極性が逆となるだけで実質的に同じ動作が実現される。   The switching power supply circuit shown in FIG. 1 is a circuit that obtains a positive output voltage from a positive input voltage. To obtain a negative output voltage from a negative input voltage, the circuit configuration of FIG. It is obvious to those skilled in the art that only different circuits having the same configuration may be used. In that case, the polarities of the constituent elements (diodes and switching elements) and the on / off control signal may be switched as necessary, and substantially the same operation is realized only by reversing the positive and negative polarities.

(1−2)動作説明
<オン期間の動作>
スイッチング素子Q1のゲートに入力されるパルス電圧信号は、負荷の変動に対して入力直流電圧のオン期間を調整することにより電源回路の出力電圧を一定に保持する帰還制御を行っている。
(1-2) Explanation of operation <Operation during ON period>
The pulse voltage signal input to the gate of the switching element Q1 performs feedback control to keep the output voltage of the power supply circuit constant by adjusting the ON period of the input DC voltage with respect to the load variation.

スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオンとなると、ドレイン・ソース間の電流路が導通して直流電圧Vinが一次コイルL1の巻き始め端子X1に印加される。このとき一次コイルL1は、直流電圧Vinの負荷として働く。一次コイルL1の巻き始め端子X1が正電位、巻き終わり端子(タップX0側)が負電位となる。一次側ダイオードD1は逆バイアスとなるため電流は流れない。従って、直流電源Vin→スイッチング素子Q1→一次コイルL1→負荷及びC、という経路で電流が流れる。このオン期間に一次コイルL1を通りタップX0から出力される電流を「第1電流(i1)」と称することとする。   When the pulse voltage signal applied to the gate of the switching element Q1 is turned on, the current path between the drain and the source is conducted, and the DC voltage Vin is applied to the winding start terminal X1 of the primary coil L1. At this time, the primary coil L1 functions as a load of the DC voltage Vin. The winding start terminal X1 of the primary coil L1 has a positive potential, and the winding end terminal (tap X0 side) has a negative potential. Since the primary diode D1 is reverse-biased, no current flows. Therefore, a current flows through the path of the DC power source Vin → the switching element Q1 → the primary coil L1 → the load and C. The current output from the tap X0 through the primary coil L1 during this ON period is referred to as “first current (i1)”.

一方、一次コイルL1に第1電流が流れると一次コイルL1の磁気回路に磁束が発生する。そしてこの磁束が、トランス結合された二次コイルL2の磁気回路を通ることにより、これに抗する相互誘導による起磁力が二次コイルL2の磁気回路に瞬時に発生する。このとき二次コイルL2の巻き始め端子(タップX0側)が正電位、巻き終わり端子X2が負電位であり、二次側ダイオードD2は順バイアスとなる。この相互誘導による起電力により、二次コイルL2→負荷及びC→二次側ダイオードD2、という経路で電流が流れる。このオン期間に二次コイルL2を通りタップX0から出力される電流を「第2電流(i2)」と称することとする。   On the other hand, when the first current flows through the primary coil L1, a magnetic flux is generated in the magnetic circuit of the primary coil L1. Then, when this magnetic flux passes through the magnetic circuit of the secondary coil L2 coupled to the transformer, a magnetomotive force due to mutual induction against this is instantaneously generated in the magnetic circuit of the secondary coil L2. At this time, the winding start terminal (tap X0 side) of the secondary coil L2 is a positive potential, the winding end terminal X2 is a negative potential, and the secondary diode D2 is forward biased. Due to the electromotive force due to the mutual induction, a current flows through a path of the secondary coil L2 → load and C → secondary diode D2. The current output from the tap X0 through the secondary coil L2 during this ON period is referred to as “second current (i2)”.

一次コイルL1のインダクタンスが大きいために第1電流の立ち上がりは比較的遅いが、二次コイルL2のインダクタンスは小さいので第2電流の立ち上がりは迅速であり、瞬時に遅れなく負荷に供給される。また、一次コイルL1と二次コイルL2は疎結合であるので、オン時に一次コイルL1に生じる磁束によって二次コイルL2に激しいピーク電流が流れることはない。さらに、一次コイルのインダクタンスを大きくできるため、パルス幅を広くしても直流電圧が直接負荷に印加されることが避けられる。   The rise of the first current is relatively slow because the inductance of the primary coil L1 is large, but the rise of the second current is quick because the inductance of the secondary coil L2 is small and is supplied to the load instantly without delay. Further, since the primary coil L1 and the secondary coil L2 are loosely coupled, a violent peak current does not flow through the secondary coil L2 due to the magnetic flux generated in the primary coil L1 when it is turned on. Furthermore, since the inductance of the primary coil can be increased, it is possible to avoid a direct current voltage being directly applied to the load even if the pulse width is increased.

所要負荷電圧までは、トランス結合作用による一次コイルL1と二次コイルL2の巻き数比設定により二次コイルL2を低インピーダンスで駆動できる。これにより負荷における電流の急峻な立ち上がりにも対応できる。例えば、入力直流電圧が12V、所要負荷電圧が1Vであり、一次コイルL1と二次コイルL2の巻き数比において二次コイルL2に1V発生するように設定すると、1V未満(1Vより若干低い電圧)までは電流が急峻に立ち上がる。負荷電圧が1Vに達すると、二次コイルL2の発生する電圧と負荷電圧(コンデンサCも含む)とバランスするため、電流は流れなくなる。これに対し、従来技術では、電流を急峻に立ち上がらせるため一次コイルと二次コイルのインダクタンスを共に小さくすると直流電圧が負荷に直接印加される事態が発生し、所要負荷電圧を超過して負荷に電圧が印加されることとなっていた。   Up to the required load voltage, the secondary coil L2 can be driven with low impedance by setting the turn ratio of the primary coil L1 and the secondary coil L2 by the transformer coupling action. As a result, it is possible to cope with a steep rise of current in the load. For example, if the input DC voltage is 12V, the required load voltage is 1V, and the winding ratio of the primary coil L1 and the secondary coil L2 is set so that 1V is generated in the secondary coil L2, it is less than 1V (a voltage slightly lower than 1V) ) Until the current rises sharply. When the load voltage reaches 1V, the voltage generated by the secondary coil L2 balances with the load voltage (including the capacitor C), so that no current flows. On the other hand, in the conventional technology, if the inductances of the primary coil and the secondary coil are both reduced in order to make the current rise steeply, a situation occurs in which DC voltage is directly applied to the load, exceeding the required load voltage to the load. A voltage was to be applied.

尚、一次コイルL1と二次コイルL2は、トランス構造上疎結合であるので、一次コイルL1に生じた磁束の一部のみが二次コイルL2の磁気回路を通る。この結果、オン期間の終了時点では、一次コイルL1の磁気回路には大量の磁束が蓄積されて磁束密度が高い状態となる一方、二次コイルL2の磁気回路の磁束密度は低い状態のままであり、両コイルの磁気回路の磁束密度が不均衡状態となっている。この不均衡状態は以下のオフ期間における電流の要因となる。   Since the primary coil L1 and the secondary coil L2 are loosely coupled due to the transformer structure, only a part of the magnetic flux generated in the primary coil L1 passes through the magnetic circuit of the secondary coil L2. As a result, at the end of the ON period, a large amount of magnetic flux is accumulated in the magnetic circuit of the primary coil L1 and the magnetic flux density is high, while the magnetic flux density of the magnetic circuit of the secondary coil L2 remains low. Yes, the magnetic flux density of the magnetic circuit of both coils is in an unbalanced state. This unbalanced state causes a current in the following off period.

<オフ期間の動作>
スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオフとなると、ドレイン・ソース間の電流路が直ちに遮断して直流電圧Vinの一次コイルL1への印加が停止される。印加電圧が急に停止されることで一次コイルL1には、自己誘導に基づく逆起電力(フライバック電圧)が発生する。このとき一次コイルL1は電源として働き、その巻き始め端子X1が負電位、巻き終わり端子(タップX0側)が正電位となる。よって一次側ダイオードD1は順バイアスとなる。この結果、一次コイルL1→負荷及びC→一次側ダイオードD1→一次コイルL1、という閉回路に電流が流れる。これは準短絡状態である。このオフ期間に一次コイルL1を通りタップX0から出力される電流を「第3電流(i3)」と称することとする。
<Operation during off period>
When the pulse voltage signal applied to the gate of the switching element Q1 is turned off, the current path between the drain and the source is immediately cut off, and the application of the DC voltage Vin to the primary coil L1 is stopped. When the applied voltage is suddenly stopped, a counter electromotive force (flyback voltage) based on self-induction is generated in the primary coil L1. At this time, the primary coil L1 functions as a power source, and the winding start terminal X1 has a negative potential and the winding end terminal (tap X0 side) has a positive potential. Therefore, the primary diode D1 is forward biased. As a result, a current flows through a closed circuit of primary coil L1 → load and C → primary side diode D1 → primary coil L1. This is a quasi-short circuit condition. The current output from the tap X0 through the primary coil L1 during this off period is referred to as “third current (i3)”.

一次コイルL1の磁気回路の磁束は、スイッチング素子Q1がオフとなる時点で最大となっている。一次コイルL1に流れるフライバック電流である第3電流は、オン期間に一次コイルL1に蓄積された磁束を保持する(かしめる)働きがあり、磁束の減少を緩慢とする。つまり、オフ期間になって一次コイルL1の磁束は減少しつつも、一次コイルL1が二次コイルL2よりも相対的に磁束密度の高い状態がしばらく持続する。この両コイルの磁束密度の不均衡状態が持続する限り、一次コイルL1にかしめられた磁束により二次コイルL2の磁気回路を通過する磁束は増加を続け、これに抗する起磁力が二次コイルL2の磁気回路に生じる。従って、この起磁力の方向はオン期間と同じである。よって二次コイルL2には、オン期間と同じ方向の起電力が生じ、フォワード動作を行う。すなわち、オフ期間においても一次コイルL1が磁束発生源となり二次コイルL2が磁束受領源となり、二次コイルL2は一次コイルL1の磁束を受け続け、しかもその増加率は正である。従って二次コイルL2は、オン期間と同じく巻き始め端子(タップX0側)が正電位、巻き終わり端子X2が負電位となり、二次側ダイオードD2は順バイアスとなる。この結果、二次コイルL2→負荷及びC→二次側ダイオードD2→二次コイルL2、という閉回路に電流が流れる。これも準短絡状態である。このオフ期間に二次コイルL2を通りタップX0から出力される電流を「第4電流(i4)」と称することとする。   The magnetic flux of the magnetic circuit of the primary coil L1 is maximum when the switching element Q1 is turned off. The third current, which is a flyback current flowing in the primary coil L1, has a function of holding (caulking) the magnetic flux accumulated in the primary coil L1 during the ON period, and slows the decrease of the magnetic flux. That is, the primary coil L1 has a relatively higher magnetic flux density than the secondary coil L2, while the magnetic flux of the primary coil L1 decreases during the off period. As long as the unbalanced state of the magnetic flux densities of the two coils continues, the magnetic flux passing through the magnetic circuit of the secondary coil L2 continues to increase due to the magnetic flux caulked by the primary coil L1, and the magnetomotive force that resists this increases. It occurs in the magnetic circuit of L2. Therefore, the direction of the magnetomotive force is the same as the on period. Therefore, an electromotive force in the same direction as the on period is generated in the secondary coil L2, and a forward operation is performed. That is, even in the off period, the primary coil L1 serves as a magnetic flux generation source and the secondary coil L2 serves as a magnetic flux reception source, the secondary coil L2 continues to receive the magnetic flux of the primary coil L1, and the rate of increase is positive. Accordingly, in the secondary coil L2, the winding start terminal (tap X0 side) is at a positive potential, the winding end terminal X2 is at a negative potential, and the secondary diode D2 is forward biased as in the on period. As a result, a current flows through a closed circuit of secondary coil L2 → load and C → secondary diode D2 → secondary coil L2. This is also a quasi-short circuit state. The current output from the tap X0 through the secondary coil L2 during this off period is referred to as “fourth current (i4)”.

尚、オフになったときに一次コイルL1に生じる逆起電力によって二次コイルL2にも逆起電力(フライバック電圧)は生じる(一次コイルと同様に巻き始め端子(タップX0側)が負電位、巻き終わり端子X2が正電位)が、上述の第3電流により一次コイルL1にかしめられた磁束によって二次コイルL2に生じる起電力の方が支配的であるため逆起電力は相殺され顕在化しない(これに対し図12の従来回路では、オフ時の二次コイルには逆起電力のみが生じる)。このように、本回路における二次コイルL2では、オン期間もオフ期間も同方向(フォワード方向)に電流が流れて負荷に供給することができる。また、二次コイルL2はインダクタンスが小さいためオフ期間においても低インピーダンスで負荷に迅速に電流を供給できる。   Note that the counter electromotive force (flyback voltage) is also generated in the secondary coil L2 due to the counter electromotive force generated in the primary coil L1 when the switch is turned off (the winding start terminal (tap X0 side) is at a negative potential as in the primary coil. However, since the electromotive force generated in the secondary coil L2 by the magnetic flux caulked by the primary coil L1 by the above-described third current is more dominant, the counter electromotive force is canceled and becomes apparent. (On the other hand, in the conventional circuit of FIG. 12, only the counter electromotive force is generated in the secondary coil in the off state). As described above, in the secondary coil L2 in this circuit, a current flows in the same direction (forward direction) during the ON period and the OFF period, and can be supplied to the load. Further, since the secondary coil L2 has a small inductance, a current can be quickly supplied to the load with a low impedance even during the off period.

その後、オフ期間における時間経過と共に、磁束発生源である一次コイルL1の保持磁束量が減少し、磁束密度が低下していくと、二次コイルL2の磁気回路の磁束密度と均衡する点に達する。両コイルの磁束密度が均衡すると、磁束の流れがなくなり両コイルの磁束がゼロにリセットされる。この時点で一次コイルL1を流れる第3電流及び二次コイルL2を流れる第4電流はゼロとなる。尚、二次コイルL2の磁束が急激にリセットされることによる逆起電力が発生するが、二次側ダイオードD2が逆バイアスとなるため逆方向電流は流れない。その後、次の周期のオン期間を迎える。これらの動作については、後に図6〜8においてトランスTの構成との関係と共にさらに詳細に述べる。   Thereafter, with the passage of time in the off period, the amount of magnetic flux retained in the primary coil L1, which is a magnetic flux generation source, decreases, and when the magnetic flux density decreases, a point is reached that balances with the magnetic flux density of the magnetic circuit of the secondary coil L2. . When the magnetic flux density of both coils is balanced, the flow of magnetic flux is lost and the magnetic flux of both coils is reset to zero. At this time, the third current flowing through the primary coil L1 and the fourth current flowing through the secondary coil L2 become zero. Although a counter electromotive force is generated due to abrupt reset of the magnetic flux of the secondary coil L2, no reverse current flows because the secondary diode D2 is reverse biased. Then, the on period of the next cycle is reached. These operations will be described in more detail later together with the relationship with the configuration of the transformer T in FIGS.

(1−3)波形計測結果
図3〜図5は、図1に示した回路図の各測定点M1〜M5における電流または電圧の計測波形である。横軸は時間軸(s)、縦軸は電流または電圧(AまたはV)である。
(1-3) Waveform Measurement Results FIGS. 3 to 5 are current or voltage measurement waveforms at the measurement points M1 to M5 in the circuit diagram shown in FIG. The horizontal axis is the time axis (s), and the vertical axis is the current or voltage (A or V).

図3(A)は、スイッチング素子Q1のソース側の計測点M1での電流波形である。第1電流i1はスイッチング素子Q1がオンになるとゼロから徐々に増加していき、Q1がオフになると直ちに遮断される。   FIG. 3A shows a current waveform at the measurement point M1 on the source side of the switching element Q1. The first current i1 gradually increases from zero when the switching element Q1 is turned on, and is immediately cut off when Q1 is turned off.

図3(B)は、ダイオードD1のカソード側の計測点M2での電流計測波形である。第3電流i3は、スイッチング素子Q1のオン期間には流れず、Q1がオフになると直ちに最大電流で立ち上がり徐々に減少していく。   FIG. 3B shows a current measurement waveform at the measurement point M2 on the cathode side of the diode D1. The third current i3 does not flow during the ON period of the switching element Q1, and immediately rises at the maximum current and gradually decreases as Q1 turns OFF.

図3(C)は、一次コイルL1の巻き終わり端子側の計測点M3での電流波形である。計測点M3では一次コイルL1のみを流れる電流が計測される。スイッチング素子Q1のオン期間には第1電流i1がゼロから徐々に増加しオフ期間には第3電流i3に切り替わり徐々に減少する。図3(C)の電流は、図3(A)と図3(B)の電流を足し合わせた波形となっている。   FIG. 3C shows a current waveform at the measurement point M3 on the winding end terminal side of the primary coil L1. At the measurement point M3, the current flowing through only the primary coil L1 is measured. The first current i1 gradually increases from zero during the ON period of the switching element Q1, and switches to the third current i3 during the OFF period and gradually decreases. The current in FIG. 3 (C) has a waveform obtained by adding the currents in FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B).

ここで図3(A)を参照すると、第1電流i1がオフ時に遮断された直後には、振動するトランジェント波形が観られ、また図3(B)を参照すると、第3電流i3がオフ時に立ち上がった直後にもトランジェント波形が観られる。しかしながら、図3(C)の波形ではこれらのトランジェントが消失している。このように、波形の重ね合わせにより、第1電流i1と第3電流i3の切り替わり時のトランジェントを打ち消し合う効果が得られることがわかる。   Referring now to FIG. 3 (A), immediately after the first current i1 is cut off, an oscillating transient waveform is observed. Referring to FIG. 3 (B), the third current i3 is turned off. A transient waveform can be seen immediately after getting up. However, these transients disappear in the waveform of FIG. Thus, it can be seen that the effect of canceling out the transient at the time of switching between the first current i1 and the third current i3 can be obtained by overlapping the waveforms.

図3(D)は、タップX0より出力端子Vo側の計測点M4での電流波形である。すなわち図3(D)は、図3(A)及び(B)の一次コイルL1を流れる電流に、二次コイルL2を流れる電流を足し合わせた電流の波形である。オン期間にはゼロから徐々に増加し、オフ期間には最大電流から徐々に減少している。   FIG. 3D shows a current waveform at the measurement point M4 on the output terminal Vo side from the tap X0. That is, FIG. 3D shows a current waveform obtained by adding the current flowing through the primary coil L1 of FIGS. 3A and 3B to the current flowing through the secondary coil L2. It gradually increases from zero during the on period and gradually decreases from the maximum current during the off period.

図4(A)は、スイッチング素子Q1のソース電圧波形である。
図4(B)は、図3(C)と同じ、一次コイルL1のみを流れる電流波形である。
図4(C)は、二次コイルL2の巻き始め端子側の計測点M5での電流波形である。スイッチング素子Q1のオン期間には第2電流i2がゼロから徐々に増加して流れ、オフ期間には第4電流i4が直ちに最大電流で立ち上がり徐々に減少しつつ流れる。
FIG. 4A shows a source voltage waveform of the switching element Q1.
FIG. 4B shows the same current waveform that flows through the primary coil L1 as in FIG. 3C.
FIG. 4C shows a current waveform at the measurement point M5 on the winding start terminal side of the secondary coil L2. During the ON period of the switching element Q1, the second current i2 gradually increases from zero and flows, and during the OFF period, the fourth current i4 immediately rises at the maximum current and gradually decreases.

図4(D)は、図3(D)と同じく計測点M4での電流波形である。図4(D)の電流は、図4(B)と図4(C)の電流を足し合わせた電流の波形である。スイッチング素子Q1のオン期間には第1電流i1と第2電流i2とを足し合わせた電流がゼロから徐々に増加して流れ、オフ期間には第3電流i3と第4電流i4とを足し合わせた最大電流が直ちに立ち上がり徐々に減少しつつ流れる。   FIG. 4D shows a current waveform at the measurement point M4 as in FIG. The current in FIG. 4D is a current waveform obtained by adding the currents in FIGS. 4B and 4C. During the ON period of the switching element Q1, the current obtained by adding the first current i1 and the second current i2 gradually increases from zero and flows, and during the OFF period, the third current i3 and the fourth current i4 are added. The maximum current immediately rises and flows while gradually decreasing.

図5(A)は、図4(A)と同じくスイッチング素子Q1のソース電圧波形である。
図5(B)は、図4(B)、図4(C)及び図4(D)の電流波形を同じベースライン上に示した図である。
FIG. 5A shows the source voltage waveform of the switching element Q1 as in FIG.
FIG. 5B shows the current waveforms of FIGS. 4B, 4C, and 4D on the same baseline.

(2)スイッチング電源回路の第2の実施形態
(2−1)回路構成
図2は、本発明による降圧型スイッチング電源回路の第2の実施形態の基本構成回路である。本回路は、上記の第1の実施形態において二次側ダイオードD2に替えて二次側スイッチング素子Q2を接続し、一次側ダイオードD1に替えて一次側スイッチング素子Q3を接続している点が異なる。他の構成要素については第1の実施形態と同様である。
(2) Second Embodiment of Switching Power Supply Circuit (2-1) Circuit Configuration FIG. 2 is a basic configuration circuit of a second embodiment of a step-down switching power supply circuit according to the present invention. This circuit is different from the first embodiment in that a secondary side switching element Q2 is connected instead of the secondary side diode D2, and a primary side switching element Q3 is connected instead of the primary side diode D1. . Other components are the same as those in the first embodiment.

二次側スイッチング素子Q2としてはFETを用いており、二次コイルL2の巻き終わり端子X2にドレインを接続し、ソースを接地点に接続している。二次側スイッチング素子Q2の制御端子であるゲートに対しては、スイッチング素子Q1のゲートに入力するパルス電圧信号と同じ信号を入力する。従って、二次側スイッチング素子Q2は、スイッチング素子Q1のオン及びオフと同じタイミングでドレイン・ソース間の電流路が導通及び遮断されることとなる。   An FET is used as the secondary side switching element Q2, a drain is connected to the winding end terminal X2 of the secondary coil L2, and a source is connected to the ground point. The same signal as the pulse voltage signal input to the gate of the switching element Q1 is input to the gate which is the control terminal of the secondary side switching element Q2. Therefore, in the secondary side switching element Q2, the current path between the drain and the source is turned on and off at the same timing as when the switching element Q1 is turned on and off.

二次側スイッチング素子Q2のFETは、オン期間にはドレイン・ソース間のいずれの方向にも電流が流れることができる。オフ期間にはドレインからソースへの電流は遮断されるが、寄生ダイオードによりソースからドレインへは電流が流れることができる。二次側スイッチング素子Q2は、電流の流れに関して第1の実施形態のダイオードD2と同様に動作するため、オンオフいずれの期間にもソースからドレインへ電流が流れることとなる。本回路は大電流出力を目的とするので、二次側スイッチング素子Q2のFETは、スイッチング素子Q1のFETよりも大電流用とすることが好適である。   In the FET of the secondary side switching element Q2, a current can flow in either direction between the drain and the source during the ON period. In the off period, the current from the drain to the source is cut off, but the current can flow from the source to the drain by the parasitic diode. Since the secondary side switching element Q2 operates in the same manner as the diode D2 of the first embodiment with respect to the current flow, the current flows from the source to the drain in both the on and off periods. Since this circuit is intended to output a large current, it is preferable that the FET of the secondary side switching element Q2 is for a larger current than the FET of the switching element Q1.

一次側スイッチング素子Q3として用いるFETは、一次コイルL1の巻き始め端子X1にドレインを接続し、ソースを接地点に接続している。一次側スイッチング素子Q3のゲートには、スイッチング素子Q1のゲートに入力するパルス電圧信号と逆相の信号を入力する。そのために、パルス電圧信号を反転回路INVを介してQ3のゲートに入力している。従って、一次側スイッチング素子Q3は、スイッチング素子Q1のオン及びオフと逆のタイミングでドレイン・ソース間が遮断及び導通することとなる。   The FET used as the primary side switching element Q3 has a drain connected to the winding start terminal X1 of the primary coil L1, and a source connected to the ground point. A signal having a phase opposite to that of the pulse voltage signal input to the gate of the switching element Q1 is input to the gate of the primary side switching element Q3. For this purpose, a pulse voltage signal is input to the gate of Q3 via the inversion circuit INV. Therefore, in the primary side switching element Q3, the drain and the source are cut off and conducted at the timing opposite to the ON and OFF of the switching element Q1.

(2−2)動作説明
<オン期間の動作>
第2の実施形態の回路動作は、二次側スイッチング素子Q2及び一次側スイッチング素子Q3の動作を除いて、第1の実施形態の回路動作と同じであり、オン期間に流れる第1電流及び第2電流、並びにオフ期間に流れる第3電流及び第4電流の発生原理は同じであるので、簡略的に説明する。
(2-2) Description of operation <Operation during ON period>
The circuit operation of the second embodiment is the same as the circuit operation of the first embodiment except for the operations of the secondary side switching element Q2 and the primary side switching element Q3. Since the generation principles of the two currents and the third and fourth currents flowing during the off period are the same, a brief description will be given.

スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオンとなると、ドレイン・ソース間の電流路が導通して直流電圧Vinが一次コイルL1の巻き始め端子に印加される。このとき一次コイルL1の巻き始め端子X1が正電位、巻き終わり端子(タップX0側)が負電位となる。このとき一次側スイッチング素子Q3はオフとなりドレイン・ソース間は遮断され電流は流れない。従って、第1の実施形態と同様に、直流電源Vin→スイッチング素子Q1→一次コイルL1→負荷及びC、という経路で第1電流i1が流れる。   When the pulse voltage signal applied to the gate of the switching element Q1 is turned on, the current path between the drain and source is conducted, and the DC voltage Vin is applied to the winding start terminal of the primary coil L1. At this time, the winding start terminal X1 of the primary coil L1 has a positive potential, and the winding end terminal (tap X0 side) has a negative potential. At this time, the primary side switching element Q3 is turned off, the drain and source are cut off, and no current flows. Accordingly, as in the first embodiment, the first current i1 flows through the path of the DC power source Vin → the switching element Q1 → the primary coil L1 → the load and C.

一方、一次コイルL1に流れる第1電流i1による磁束に起因して、トランス結合された二次コイルL2に生じる相互誘導による起電力により、二次コイルL2→負荷及びC→二次側スイッチング素子Q2、という経路で第2電流i2が流れる。このとき二次側スイッチング素子Q2はオンでありドレイン・ソース間は導通している。   On the other hand, the secondary coil L2 → load and C → secondary switching element Q2 due to the mutual electromotive force generated in the transformer-coupled secondary coil L2 due to the magnetic flux generated by the first current i1 flowing in the primary coil L1. , The second current i2 flows. At this time, the secondary side switching element Q2 is on and the drain and the source are conductive.

<オフ期間の動作>
スイッチング素子Q1のゲートに印加されるパルス電圧信号がオフとなると、ドレイン・ソース間の電流路が直ちに遮断して直流電圧Vinの一次コイルL1への印加が停止される。一次コイルL1には自己誘導に基づく逆起電力が発生する。このとき一次側スイッチング素子Q3はオンとなりドレイン・ソース間が導通するため、一次コイルL1→負荷及びC→一次側スイッチング素子Q3→一次コイルL1、という閉回路に第3電流i3が流れる。
<Operation during off period>
When the pulse voltage signal applied to the gate of the switching element Q1 is turned off, the current path between the drain and the source is immediately cut off, and the application of the DC voltage Vin to the primary coil L1 is stopped. A counter electromotive force based on self-induction is generated in the primary coil L1. At this time, since the primary side switching element Q3 is turned on and the drain and source are made conductive, the third current i3 flows through a closed circuit of the primary coil L1 → load and C → primary side switching element Q3 → primary coil L1.

一次コイルL1に流れる第3電流i3は、オン期間に一次コイルL1に蓄積された磁束をかしめる。そして一次コイルL1にかしめられた磁束が二次コイルL2の磁気回路を増加しつつ通過することにより二次コイルL2には、オン期間と同じ方向の起電力が生じる。二次側スイッチング素子Q2のゲートへのパルス電圧信号は、スイッチング素子Q1のゲートと同時にオフとなるが、二次側スイッチング素子Q2は大電流用であるためやや遅れてオフとなる。そして二次側スイッチング素子Q2はオフとなっても寄生ダイオードによりソースからドレインへ電流が流れることができる。よって、二次コイルL2→負荷及びC→二次側スイッチング素子Q2→二次コイルL2、という閉回路に電流が流れる。   The third current i3 flowing through the primary coil L1 caulks the magnetic flux accumulated in the primary coil L1 during the ON period. When the magnetic flux caulked by the primary coil L1 passes through the magnetic circuit of the secondary coil L2 while increasing, an electromotive force in the same direction as the ON period is generated in the secondary coil L2. The pulse voltage signal to the gate of the secondary side switching element Q2 is turned off simultaneously with the gate of the switching element Q1, but the secondary side switching element Q2 is turned off with a slight delay because it is for large current. Even if the secondary side switching element Q2 is turned off, a current can flow from the source to the drain by the parasitic diode. Therefore, a current flows through a closed circuit of secondary coil L2 → load and C → secondary side switching element Q2 → secondary coil L2.

(3)スイッチング電源回路の第3の実施形態
本発明による降圧型スイッチング電源回路の第3の実施形態は、図示しないが、第1の実施形態の回路において二次側ダイオードD2を、第2の実施形態の二次側スイッチング素子Q2に置き換えた形態である。この第3の実施形態における二次側スイッチング素子Q2の接続及び動作は第2の実施形態と同様である。
(3) Third Embodiment of Switching Power Supply Circuit Although the third embodiment of the step-down switching power supply circuit according to the present invention is not shown, the secondary side diode D2 in the circuit of the first embodiment is replaced with the second This is a form in which the secondary side switching element Q2 of the embodiment is replaced. The connection and operation of the secondary side switching element Q2 in the third embodiment are the same as those in the second embodiment.

(4)スイッチング電源回路の第4の実施形態
本発明による降圧型スイッチング電源回路の第4の実施形態は、図示しないが、第1の実施形態の回路において一次側ダイオードD1を、第2の実施形態の一次側スイッチング素子Q3に置き換えた形態である。この第4の実施形態における一次側スイッチング素子Q3の接続及び動作は第2の実施形態と同様である。
(4) Fourth Embodiment of Switching Power Supply Circuit Although the fourth embodiment of the step-down switching power supply circuit according to the present invention is not shown, the primary side diode D1 in the circuit of the first embodiment is replaced with the second embodiment. This is a form in which the primary side switching element Q3 is replaced. The connection and operation of the primary side switching element Q3 in the fourth embodiment are the same as those in the second embodiment.

(5)トランスの第1の実施形態
(5−1)トランスの構成
図6は、上記のスイッチング電源回路の第1〜第4の実施形態に好適に用いられるトランスTの第1の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
(5) First Embodiment of Transformer (5-1) Configuration of Transformer FIG. 6 shows the first embodiment of the transformer T that is preferably used in the first to fourth embodiments of the switching power supply circuit described above. It is sectional drawing which shows a structure typically.

トランスTのコアは、対向する一対のヨーク21a、21bと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚22と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚23a、23bとから構成され、さらに両ヨーク間の中間位置にて外側脚23a、23bに磁気ギャップ24a、24bをそれぞれ設けている。中央脚22と外側脚23a、23bとの間にはそれぞれ窓空間25a、25bが形成されている。   The core of the transformer T includes a pair of opposing yokes 21a and 21b, a central leg 22 that connects the central portions of both yokes, and a first end portion and a second end portion that face each other. A pair of extending outer legs 23a and 23b is formed, and magnetic gaps 24a and 24b are provided on the outer legs 23a and 23b at intermediate positions between the yokes, respectively. Window spaces 25a and 25b are formed between the center leg 22 and the outer legs 23a and 23b, respectively.

一次コイルL1は中央脚22に巻装され、巻き始め端子X1が引き出されている。X1端子には、図1のスイッチング素子Q1のソース及び一次側ダイオードD1のカソードが接続される。二次コイルL2は、第1の二次コイルL2aと第2の二次コイルL2bに分割されて双方の外側脚23a、23bにそれぞれ巻装されている。第1の二次コイルL2aの巻き終わりと第2の二次コイルL2bの巻き始めは接続されている。第2の二次コイルL2bは、その巻き終わり端子X2が引き出されている。X2端子には、図1の二次側ダイオードD2のカソードが接続される。一次コイルL1の巻き終わり端子と第1の二次コイルL2aの巻き始め端子とは接続され、この接続点からタップX0すなわち出力端子Voが引き出されている。一次コイルL1と二次コイルL2a、L2bとは、ほぼ窓空間25a、25bの幅だけそれぞれ離隔して(当然であるが、コイルを巻装した厚み分は減じられる)巻装されており、これにより疎のトランス結合が実現される。以下、第1及び第2の二次コイルL2a、L2bはまとめて「二次コイルL2」と称する。   The primary coil L1 is wound around the center leg 22, and the winding start terminal X1 is drawn out. The X1 terminal is connected to the source of the switching element Q1 in FIG. 1 and the cathode of the primary side diode D1. The secondary coil L2 is divided into a first secondary coil L2a and a second secondary coil L2b and is wound around both outer legs 23a and 23b, respectively. The winding end of the first secondary coil L2a and the winding start of the second secondary coil L2b are connected. The second secondary coil L2b has its winding end terminal X2 pulled out. The cathode of the secondary side diode D2 of FIG. 1 is connected to the X2 terminal. The winding end terminal of the primary coil L1 and the winding start terminal of the first secondary coil L2a are connected, and the tap X0, that is, the output terminal Vo is drawn from this connection point. The primary coil L1 and the secondary coils L2a and L2b are wound substantially apart from each other by the width of the window spaces 25a and 25b (of course, the thickness around which the coils are wound is reduced). Sparse transformer coupling is realized. Hereinafter, the first and second secondary coils L2a and L2b are collectively referred to as “secondary coil L2”.

(5−2)トランスの動作説明
図7及び図8を参照しつつ、磁気回路と電気回路との関係を含めて図6に示したトランスTの動作を説明する。
図7(A)は、中央脚22の磁気回路(以下「中心磁極磁気回路」と称する)の磁束φ1と、外側脚23a、23bの各磁気回路(以下「両脚磁気回路」と称する)に流れ込む磁束φ1aの各々の磁束密度の時間変化を模式的に示した図である。
図7(B)は、図7(A)と時間軸を揃えた二次コイルL2の第2及び第4電流i2、i4の時間変化と、参考のために一次コイルL1のフライバック電流である第3電流i3の時間変化を模式的に示した図である。
図8(A)は、スイッチング素子Q1のソース電圧波形である。図8(B)は、二次側ダイオードD2のカソード電位すなわち二次コイルL2の巻き終わり端子X2の電位波形である。図8(C)は、一次コイルL1のフライバック電流(第3電流)波形である。図8(D)は、二次コイルL2の電流波形(第2及び第4電流)である。
(5-2) Description of Operation of Transformer The operation of the transformer T shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 7 and 8 including the relationship between the magnetic circuit and the electric circuit.
7A flows into the magnetic flux φ1 of the magnetic circuit of the central leg 22 (hereinafter referred to as “central magnetic pole magnetic circuit”) and the magnetic circuits of the outer legs 23a and 23b (hereinafter referred to as “double-leg magnetic circuit”). It is the figure which showed typically the time change of each magnetic flux density of magnetic flux (phi) 1a.
FIG. 7B is a time change of the second and fourth currents i2 and i4 of the secondary coil L2 aligned with the time axis of FIG. 7A, and the flyback current of the primary coil L1 for reference. It is the figure which showed typically the time change of the 3rd electric current i3.
FIG. 8A shows a source voltage waveform of the switching element Q1. FIG. 8B shows the cathode potential of the secondary diode D2, that is, the potential waveform of the winding end terminal X2 of the secondary coil L2. FIG. 8C shows a flyback current (third current) waveform of the primary coil L1. FIG. 8D shows a current waveform (second and fourth currents) of the secondary coil L2.

<オン期間の動作>
一次コイルL1の巻き始め端子X1に直流電圧が印加されて電流(図1の第1電流i1)が流れると、中心磁極磁気回路に磁束φ1(破線)が発生する。第1電流i1は、図6のトランスTの底面からみて一次コイルL1を時計回りに流れる。
<Operation during ON period>
When a DC voltage is applied to the winding start terminal X1 of the primary coil L1 and a current (first current i1 in FIG. 1) flows, a magnetic flux φ1 (broken line) is generated in the central magnetic pole magnetic circuit. The first current i1 flows through the primary coil L1 clockwise as viewed from the bottom surface of the transformer T in FIG.

磁束φ1の一部である磁束φ1a(実線)が、両脚磁気回路へ流れ込むことにより、二次コイルL2には相互誘導により磁束φ1aに抗する起磁力による磁束φ2が生じる。二次コイルL2の電流(図7(B)の第2電流i2)は、この磁束φ2を生じる方向に流れる。よって、第2電流i2は、トランスTの底面からみて二次コイルL2を時計回りに流れる。第1電流i1と第2電流i2は共にタップX0へと流れ、出力される。   When a magnetic flux φ1a (solid line) which is a part of the magnetic flux φ1 flows into the both leg magnetic circuit, a magnetic flux φ2 is generated in the secondary coil L2 due to a magnetomotive force against the magnetic flux φ1a by mutual induction. The current of the secondary coil L2 (second current i2 in FIG. 7B) flows in the direction in which the magnetic flux φ2 is generated. Thus, the second current i2 flows through the secondary coil L2 clockwise as viewed from the bottom surface of the transformer T. Both the first current i1 and the second current i2 flow to the tap X0 and are output.

トランスTでは、中心磁極磁気回路に生じた磁束φ1の一部である磁束φ1b(二点破線)が、一次コイルL1と二次コイルL2の間の空隙である漏洩磁気回路を通ることにより、両脚磁気回路を通る磁束φ1aは少なくなっている。漏洩磁気回路は磁束φ1の迂回路である。   In the transformer T, a magnetic flux φ1b (a two-dot broken line) that is a part of the magnetic flux φ1 generated in the center magnetic pole magnetic circuit passes through a leakage magnetic circuit that is a gap between the primary coil L1 and the secondary coil L2, thereby The magnetic flux φ1a passing through the magnetic circuit is reduced. The leakage magnetic circuit is a bypass for the magnetic flux φ1.

図7(A)に示すように、直流電圧が一次コイルL1に印加されると中心磁極磁気回路の磁束密度は急速に増加する。このとき、両脚磁気回路の磁束密度も一次コイルL1の磁束φ1の影響により増加するが、この増加は中心磁極磁気回路のそれよりも少ない。これは、次のように説明される。中心磁極磁気回路に生じた磁束φ1は、本来、二次コイルが巻装された両脚磁気回路を通り難いものであり、従来のトランスではこの通り難い磁束をできるだけ漏れなく通すことを理想としている。これに対し、本発明のトランスでは中心磁極磁気回路に生じた磁束φ1の一部φ1bを積極的に漏洩磁気回路へ迂回させることにより、二次コイルと鎖交する磁束φ1aを減少させている。そして、漏洩磁気回路に迂回させられる磁束φ1bは、そのエネルギー損失がほとんどないことから中心磁極磁気回路の磁束密度の増加を促進することに寄与する。一方、鎖交する磁束φ1aが相対的に減少した両脚磁気回路の磁束密度の増加は低く抑えられることとなる。この結果、中心磁極磁気回路と両脚磁気回路の磁束密度に大きな差が生じる。   As shown in FIG. 7A, when a DC voltage is applied to the primary coil L1, the magnetic flux density of the center magnetic pole magnetic circuit increases rapidly. At this time, the magnetic flux density of both leg magnetic circuits also increases due to the influence of the magnetic flux φ1 of the primary coil L1, but this increase is less than that of the central magnetic pole magnetic circuit. This is explained as follows. The magnetic flux φ1 generated in the central magnetic pole magnetic circuit is inherently difficult to pass through the both leg magnetic circuit around which the secondary coil is wound, and it is ideal that the conventional magnetic flux passes through the difficult magnetic flux without leakage as much as possible. On the other hand, in the transformer of the present invention, the magnetic flux φ1a interlinked with the secondary coil is reduced by actively diverting a part φ1b of the magnetic flux φ1 generated in the central magnetic pole magnetic circuit to the leakage magnetic circuit. The magnetic flux φ1b bypassed by the leakage magnetic circuit contributes to promoting an increase in the magnetic flux density of the central magnetic pole magnetic circuit because there is almost no energy loss. On the other hand, an increase in the magnetic flux density of the both leg magnetic circuit in which the interlinkage magnetic flux φ1a is relatively reduced is suppressed to a low level. As a result, there is a large difference in magnetic flux density between the center magnetic pole magnetic circuit and the both leg magnetic circuit.

従来のトランスであれば中心磁極磁気回路から両脚磁気回路へ与えられるべき磁束が、本トランスにおいては、両脚磁気回路へ与えられず中心磁極磁気回路に蓄積するが、この中心磁極磁気回路に蓄積されたエネルギーは、後述するオフ期間になってから両脚磁気回路へと放出されるので、エネルギーの損失はない。   In the case of a conventional transformer, the magnetic flux to be given from the central magnetic pole magnetic circuit to the two-leg magnetic circuit is not given to the two-leg magnetic circuit and is accumulated in the central magnetic pole magnetic circuit, but is accumulated in the central magnetic pole magnetic circuit. Since the energy is released to the both-leg magnetic circuit after an off period described later, there is no energy loss.

尚、両脚磁気回路の磁束密度の増加自体は少ないが、これに抗して生じる起磁力φ2の変化率は二次コイルL2に瞬時に電流を流すために十分な大きさであるので、図7(B)に示すように十分な第2電流i2が流れる。   Although the increase in the magnetic flux density of the both leg magnetic circuit itself is small, the rate of change of the magnetomotive force φ2 generated against this is large enough to allow current to flow instantaneously through the secondary coil L2. A sufficient second current i2 flows as shown in FIG.

こうして、図7(A)の通り、オン期間の終了時点t1では、中心磁極磁気回路に大量の磁束が蓄積されて磁束密度が最大となる一方、両脚磁気回路の磁束密度は相対的に低い不均衡状態となっている。   Thus, as shown in FIG. 7A, at the end time t1 of the ON period, a large amount of magnetic flux is accumulated in the center magnetic pole magnetic circuit, and the magnetic flux density becomes maximum, while the magnetic flux density of both leg magnetic circuits is relatively low. It is in equilibrium.

尚、外側脚23a、23bに磁気ギャップ24a、24bを設けたのは、磁気抵抗を大きくして磁気飽和を防止するために好適だからであり、必要に応じて設けても設けなくともよい。   The reason why the magnetic gaps 24a and 24b are provided on the outer legs 23a and 23b is that it is suitable for increasing the magnetic resistance and preventing magnetic saturation, and may or may not be provided as necessary.

<オフ期間の動作>
一次コイルL1への直流電圧印加が停止され第1電流i1が遮断されると、通常であれば磁束φ1は瞬時に消失するが、一次コイルL1に生じる逆起電力により即座に外部との閉回路(L1は準短絡状態)に電流が流れる(図7(B)の第3電流i3)。そして第3電流i3が一次コイルL1に流れ始めることで磁束φ1は強固に保持され(かしめられ)、図7(A)の通り、φ1の磁束密度は最大値から比較的緩やかに減少していく。従って、オフ期間になっても、中心磁極磁気回路と両脚磁気回路の磁束密度の不均衡状態は持続し、この不均衡状態が持続する限り、中心磁極磁気回路から両脚磁気回路へ流れ込む磁束φ1aは増加傾向を維持する。
<Operation during off period>
When the application of the DC voltage to the primary coil L1 is stopped and the first current i1 is cut off, the magnetic flux φ1 disappears instantaneously if it is normal, but it is immediately closed by the back electromotive force generated in the primary coil L1. A current flows in (L1 is a quasi-short circuit state) (third current i3 in FIG. 7B). Then, as the third current i3 starts to flow through the primary coil L1, the magnetic flux φ1 is firmly held (caulked), and as shown in FIG. 7A, the magnetic flux density of φ1 decreases relatively slowly from the maximum value. . Therefore, even in the off period, the magnetic flux density unbalanced state of the center magnetic pole magnetic circuit and the both leg magnetic circuit continues, and as long as this unbalanced state persists, the magnetic flux φ1a flowing from the center magnetic pole magnetic circuit to the both leg magnetic circuit is Maintain an increasing trend.

図7(A)に示すように、中心磁極磁気回路から両脚磁気回路へ供給される磁束φ1aの単位時間あたりの増加率は、オン期間に比べれば小さくはなるが、オン期間と同様に正である。この結果、オフ期間においても磁束φ1aに抗する起磁力φ2の方向はオン期間と同じであり、よって、二次コイルL2にはオン期間と同じ方向に起電力が誘起され続け、同じ方向に電流が流れる(図7(B)の第4電流i4)。こうして、第3電流i3と第4電流i4は共にタップX0へと流れ、出力される。
因みに、従来のトランスであれば、オフとなった時点で中心磁極磁気回路と両脚磁気回路に磁束密度の不均衡状態は生じていないため、両脚磁気回路の磁束密度も直ちに減少し、二次コイルL2にフライバック電圧のみが生じてオン期間とは逆方向に電流を流そうとする。本発明では、これと全く逆の動作を実現している。
As shown in FIG. 7A, the increase rate per unit time of the magnetic flux φ1a supplied from the center magnetic pole magnetic circuit to the both leg magnetic circuit is smaller than that in the on period, but is positive as in the on period. is there. As a result, even in the off period, the direction of the magnetomotive force φ2 that opposes the magnetic flux φ1a is the same as that in the on period. Therefore, an electromotive force is continuously induced in the secondary coil L2 in the same direction as the on period. Flows (fourth current i4 in FIG. 7B). Thus, both the third current i3 and the fourth current i4 flow to the tap X0 and are output.
Incidentally, in the case of a conventional transformer, since there is no magnetic flux density imbalance between the center magnetic pole magnetic circuit and both leg magnetic circuits when the transformer is turned off, the magnetic flux density of both leg magnetic circuits immediately decreases, and the secondary coil Only a flyback voltage is generated in L2, and an electric current is caused to flow in the direction opposite to the ON period. In the present invention, a completely opposite operation is realized.

やがて、図7(A)のt2の時点で、中心磁極磁気回路のφ1の磁束密度と両脚磁気回路のφ1aの磁束密度とが均衡し、磁束の流れが停止する。これにより、図7(B)に示すように一次コイルL1及び二次コイルL2の電流はゼロとなり、この瞬間は両コイルがオープン状態となる。   Eventually, at time t2 in FIG. 7A, the magnetic flux density of φ1 of the central magnetic pole magnetic circuit and the magnetic flux density of φ1a of both leg magnetic circuits are balanced, and the flow of magnetic flux stops. As a result, as shown in FIG. 7B, the currents of the primary coil L1 and the secondary coil L2 become zero, and both coils are in an open state at this moment.

ここで、図7(A)に示すように、t2の時点においては両脚磁気回路へ与えられる磁束φ1aがそれまでの増加傾向から急激にゼロとなるために、その磁束変化率は負の最大値となる。この結果、それまでと逆方向に大きな起磁力が生じ、二次コイルL2に逆起電力が発生する。尚、二次側ダイオードD2が逆バイアスとなるために、この逆起電力による電流は流れない。   Here, as shown in FIG. 7A, since the magnetic flux φ1a applied to the both leg magnetic circuits suddenly becomes zero at the time point t2, the rate of change in the magnetic flux is a negative maximum value. It becomes. As a result, a large magnetomotive force is generated in the opposite direction, and a counter electromotive force is generated in the secondary coil L2. Since the secondary diode D2 is reverse-biased, no current flows due to this counter electromotive force.

図8の波形を参照すると、この二次コイルL2に生じる逆起電力は、図8(B)の二次コイルL2の巻き終わり端子の電位波形に現れている。図8(B)の波形に大きな逆起電力が観られる時点は、図8(C)の一次コイルL1のフライバック電流(第3電流)が消失する時点、及び、図8(D)の二次コイルL2のフォワード電流(第4電流)が消失する時点と一致することがわかる。この波形観測結果から、オフ期間においても中心磁極磁気回路から両脚磁気回路への磁束の供給が増加傾向を維持していることが証明できる。   Referring to the waveform in FIG. 8, the back electromotive force generated in the secondary coil L2 appears in the potential waveform at the winding end terminal of the secondary coil L2 in FIG. 8B. The time point at which a large back electromotive force is observed in the waveform of FIG. 8B is the time point when the flyback current (third current) of the primary coil L1 of FIG. 8C disappears, and the time point of FIG. It can be seen that this coincides with the time when the forward current (fourth current) of the secondary coil L2 disappears. From this waveform observation result, it can be proved that the supply of magnetic flux from the center magnetic pole magnetic circuit to the both leg magnetic circuit maintains an increasing tendency even in the off period.

(6)トランスの第2の実施形態
図9は、トランスTの第2の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、二次コイルL2が片側の外側脚23bにのみ巻装されている点である。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
(6) Second Embodiment of Transformer FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the second embodiment of the transformer T. The difference from FIG. 6 is that the secondary coil L2 is wound only on one outer leg 23b. About another structure, it is the same as that of embodiment of FIG.

図9のトランスTでは、二次コイルL2を巻装された外側脚23bには、一次コイルL1に生じた磁束φ1が通り難く、巻装されていない外側脚23aには通り易い。この結果、二次コイルL2から必要な大きさの出力電流が得られなくなる。そこで、二次コイルL2から十分な出力電流を得るためには、巻装されない外側脚23aの磁気ギャップ24aを広くするか、巻装された外側脚23bに磁気ギャップ24bを設けないことが有効である。巻装されていない外側脚23aは、一次コイルL1と二次コイルL2の間の空隙と同様に、磁束の迂回路となる漏洩磁気回路として働く。このように、片側のみに二次コイルL2を巻装することは、製造コストを低減できる利点がある。   In the transformer T of FIG. 9, the magnetic flux φ1 generated in the primary coil L1 does not easily pass through the outer leg 23b wound with the secondary coil L2, and easily passes through the outer leg 23a that is not wound. As a result, an output current having a required magnitude cannot be obtained from the secondary coil L2. Therefore, in order to obtain a sufficient output current from the secondary coil L2, it is effective to widen the magnetic gap 24a of the outer leg 23a that is not wound, or not to provide the magnetic gap 24b on the outer leg 23b that is wound. is there. The outer leg 23a which is not wound acts as a leakage magnetic circuit serving as a bypass for the magnetic flux, like the gap between the primary coil L1 and the secondary coil L2. Thus, winding the secondary coil L2 only on one side has an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

(7)トランスの第3の実施形態
図10は、トランスTの第3の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、図6との相違点は、二次コイルL2が一次コイルL1と同心状に巻装される点である。図10では二次コイルL2が両外側脚の内壁に密着して巻装されているがこれに限定されず、両外側脚の内側であれば両外側脚から離れていてもよい。本発明のトランスでは二次コイルL2を一次コイルL1に密着させないで、一次コイルL1と二次コイルL2を離隔して巻装し、この離隔空隙に漏洩磁気回路を構成させることが特徴であるので、二次コイルL2を両外側脚の内壁に密着して巻装する必要はない。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
(7) Third Embodiment of Transformer FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the third embodiment of the transformer T. The difference from FIG. 6 is that the secondary coil L2 is wound concentrically with the primary coil L1. In FIG. 10, the secondary coil L <b> 2 is wound in close contact with the inner walls of both outer legs, but is not limited thereto, and may be separated from both outer legs as long as it is inside the outer legs. The transformer of the present invention is characterized in that the secondary coil L2 is not closely attached to the primary coil L1, and the primary coil L1 and the secondary coil L2 are separated and wound, and a leakage magnetic circuit is configured in this separation gap. It is not necessary to wind the secondary coil L2 in close contact with the inner walls of both outer legs. About another structure, it is the same as that of embodiment of FIG.

図10のトランスTでは、二次コイルL2が一次コイルL1と同心状に巻装されているので、一次コイルL1に生じた磁束φ1に抗する起磁力φ2が外側脚23a、23bの磁気回路に生じ、これに対応する電流が二次コイルL2に流れる。この場合、図10のトランスTの底面からみて、第1電流i1は一次コイルL1を時計回りに流れ、第2電流i2は二次コイルL2を反時計回りに流れる。但し、結線は同じであるので電気回路の動作は同じである。また上記と同様に、一次コイルL1による磁束φ1の一部φ1bが、一次コイルL1と二次コイルL2の間の空隙を漏洩磁気回路として漏れる。   In the transformer T of FIG. 10, since the secondary coil L2 is wound concentrically with the primary coil L1, a magnetomotive force φ2 against the magnetic flux φ1 generated in the primary coil L1 is applied to the magnetic circuit of the outer legs 23a and 23b. And a corresponding current flows through the secondary coil L2. In this case, when viewed from the bottom surface of the transformer T in FIG. 10, the first current i1 flows clockwise through the primary coil L1, and the second current i2 flows counterclockwise through the secondary coil L2. However, since the connection is the same, the operation of the electric circuit is the same. Similarly to the above, a part φ1b of the magnetic flux φ1 generated by the primary coil L1 leaks through the gap between the primary coil L1 and the secondary coil L2 as a leakage magnetic circuit.

(8)トランスの第4の実施形態
図11は、トランスTの第4の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図6との相違点は、二次コイルL2が、一次コイルL1の外側に配置された一対の磁性体片26a、26bを介して一次コイルL1と同心状に巻装されている点である。磁性体片26a、26bはトランスTの底面側から見てそれぞれ円弧状断面を有する。その他の構成については、図6の実施形態と同様である。
(8) Fourth Embodiment of Transformer FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the fourth embodiment of the transformer T. The difference from FIG. 6 is that the secondary coil L2 is wound concentrically with the primary coil L1 via a pair of magnetic body pieces 26a, 26b arranged outside the primary coil L1. The magnetic pieces 26a and 26b each have an arcuate cross section when viewed from the bottom side of the transformer T. About another structure, it is the same as that of embodiment of FIG.

図11のトランスTでは、二次コイルL2が一次コイルL1と同心状に巻装されているので、一次コイルL1に生じた磁束φ1に抗する起磁力φ2が外側脚23a、23bの磁気回路に生じ、これに対応する電流が二次コイルL2に流れる。この場合、図11のトランスTの底面からみて、第1電流i1は一次コイルL1を時計回りに流れ、第2電流i2は二次コイルL2を反時計回りに流れる。但し、結線は同じであるので電気回路の動作は同じである。また、一次コイルL1による磁束φ1の一部φ1bが双方の磁性体片26a、26bを通り漏れる。この場合、双方の磁性体片26a、26bが漏洩磁気回路として作用する。   In the transformer T of FIG. 11, since the secondary coil L2 is wound concentrically with the primary coil L1, the magnetomotive force φ2 against the magnetic flux φ1 generated in the primary coil L1 is applied to the magnetic circuit of the outer legs 23a and 23b. And a corresponding current flows through the secondary coil L2. In this case, when viewed from the bottom surface of the transformer T in FIG. 11, the first current i1 flows clockwise through the primary coil L1, and the second current i2 flows counterclockwise through the secondary coil L2. However, since the connection is the same, the operation of the electric circuit is the same. Further, a part φ1b of the magnetic flux φ1 generated by the primary coil L1 leaks through both magnetic pieces 26a and 26b. In this case, both magnetic pieces 26a, 26b act as a leakage magnetic circuit.

(9)トランスの特徴のまとめ
本発明のトランスは、一次コイルL1と二次コイルL2との間に漏洩磁気回路を形成するように、空隙または磁性体片を介して両コイルが巻装されている。そして、漏洩磁束の量をどの程度にするかによって、一次コイルL1と二次コイルL2を離隔する距離を決定する。この点において本発明のトランスは、従来のトランスが一次コイルと二次コイルの結合率を限りなく100%(結合度=1)になるように一次コイルと二次コイルを密着して巻装する点と大きく相違する。
(9) Summary of characteristics of the transformer The transformer of the present invention is such that both coils are wound via a gap or a magnetic piece so as to form a leakage magnetic circuit between the primary coil L1 and the secondary coil L2. Yes. And the distance which separates the primary coil L1 and the secondary coil L2 is determined by how much the amount of leakage magnetic flux is made. In this respect, the transformer of the present invention is wound with the primary coil and the secondary coil in close contact so that the coupling ratio between the primary coil and the secondary coil is 100% (coupling degree = 1). It is very different from the point.

本発明による降圧型スイッチング電源回路の第1の実施形態の基本構成回路である。1 is a basic configuration circuit of a first embodiment of a step-down switching power supply circuit according to the present invention. 本発明による降圧型スイッチング電源回路の第2の実施形態の基本構成回路である。3 is a basic configuration circuit of a second embodiment of a step-down switching power supply circuit according to the present invention. 図1に示した回路図の各測定点における電流または電圧の計測波形である。FIG. 2 is a current or voltage measurement waveform at each measurement point in the circuit diagram shown in FIG. 1. FIG. 図1に示した回路図の各測定点における電流または電圧の計測波形である。FIG. 2 is a current or voltage measurement waveform at each measurement point in the circuit diagram shown in FIG. 1. FIG. 図1に示した回路図の各測定点における電流または電圧の計測波形である。FIG. 2 is a current or voltage measurement waveform at each measurement point in the circuit diagram shown in FIG. 1. FIG. 本発明によるスイッチング電源回路に好適に用いられるトランスTの第1の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 1st Embodiment of the transformer T used suitably for the switching power supply circuit by this invention. (A)は、中心磁極磁気回路及び両脚磁気回路の磁束密度の時間変化を模式的に示した図である。(B)は、二次コイルL2と一次コイルL1の電流の時間変化を模式的に示した図である。(A) is the figure which showed typically the time change of the magnetic flux density of a center magnetic pole magnetic circuit and a both leg magnetic circuit. (B) is the figure which showed typically the time change of the electric current of the secondary coil L2 and the primary coil L1. 図1に示した回路図の各測定点における電流または電圧の計測波形である。FIG. 2 is a current or voltage measurement waveform at each measurement point in the circuit diagram shown in FIG. 1. FIG. 本発明によるスイッチング電源回路に好適に用いられるトランスTの第2の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 2nd Embodiment of the transformer T used suitably for the switching power supply circuit by this invention. 本発明によるスイッチング電源回路に好適に用いられるトランスTの第3の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 3rd Embodiment of the transformer T used suitably for the switching power supply circuit by this invention. 本発明によるスイッチング電源回路に好適に用いられるトランスTの第4の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 4th Embodiment of the transformer T used suitably for the switching power supply circuit by this invention. 従来の降圧型スイッチング電源回路の基本例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic example of the conventional step-down switching power supply circuit.

符号の説明Explanation of symbols

T トランス
Q1 スイッチング素子
Q2 二次側スイッチング素子
Q3 一次側スイッチング素子
D1 一次側ダイオード
D2 二次側ダイオード
L1 一次コイル
L2 二次コイル
T transformer Q1 switching element Q2 secondary side switching element Q3 primary side switching element D1 primary side diode D2 secondary side diode L1 primary coil L2 secondary coil

Claims (14)

一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオードと、
前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオードとを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードから前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とするスイッチング電源回路。
A transformer comprising a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a tap provided at a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side diode that conducts a current toward the other end of the primary coil that is at a negative potential when the switching element is off;
A secondary diode that conducts a current toward the other end of the secondary coil when the other end of the secondary coil has a negative potential;
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the primary diode to the tap through the primary coil by the back electromotive force generated in the primary coil when the switching element is turned off, and the tap side is caused to have a positive potential due to the third current. A switching power supply circuit that outputs from the tap a fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil.
一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備する一次側スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるとき該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備する二次側スイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側スイッチング素子の電流路から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とするスイッチング電源回路。
A transformer comprising a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a tap provided at a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side switching element that has a current path that is controlled in the opposite phase to the on-off of the switching element, is interrupted when the switching element is on, and conducts current toward the other end of the primary coil when the switching element is off;
Controlled in the same phase as the on / off state of the switching element. When the switching element is on, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. When the switching element is off, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. A secondary-side switching element having a current path for blocking a current flowing out from the other end of the secondary coil when a positive potential is applied to the other end of the secondary coil when the switching element is off. ,
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the current path of the primary side switching element through the primary coil to the tap due to a counter electromotive force generated in the primary coil when the switching element is off, and the tap due to the third current A switching power supply circuit that outputs from the tap a fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil with the side being a positive potential.
一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオフ時に、負電位となる前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる一次側ダイオードと、
前記スイッチング素子のオンオフと同相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ、該スイッチング素子のオフ時に前記二次コイルの他端へ向かう電流を導通させ該スイッチング素子のオフ時に該二次コイルの他端に正電位が印加されるとき該二次コイルの他端から流出する電流を阻止する電流路を具備する二次側スイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側ダイオードから前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とするスイッチング電源回路。
A transformer comprising a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a tap provided at a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil;
A switching element for switching on and off the voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side diode that conducts a current toward the other end of the primary coil that is at a negative potential when the switching element is off;
Controlled in the same phase as the on / off state of the switching element. When the switching element is on, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. When the switching element is off, the current toward the other end of the secondary coil is conducted. A secondary-side switching element having a current path for blocking a current flowing out from the other end of the secondary coil when a positive potential is applied to the other end of the secondary coil when the switching element is off. ,
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
A third current that flows from the primary diode to the tap through the primary coil by the back electromotive force generated in the primary coil when the switching element is turned off, and the tap side is caused to have a positive potential due to the third current. A switching power supply circuit that outputs from the tap a fourth current that flows to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil.
一次コイルと、該一次コイルに対し疎に磁気結合された二次コイルと、該一次コイルの一端と該二次コイルの一端との接続点に設けたタップとを具備するトランスと、
前記一次コイルの他端に印加する直流電圧のオンオフを切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフと逆相にて制御され、該スイッチング素子のオン時に遮断されオフ時に前記一次コイルの他端へ向かう電流を導通させる電流路を具備する一次側スイッチング素子と、
前記二次コイルの他端が負電位のとき該二次コイルの他端へ向かう電流を導通させる二次側ダイオードとを有し、
前記スイッチング素子のオン時に、前記直流電圧により前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第1電流と、該第1電流に起因して前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第2電流とを、該タップから出力すると共に、
前記スイッチング素子のオフ時に、前記一次コイルに発生する逆起電力により前記一次側スイッチング素子から前記一次コイルを通り前記タップへ流れる第3電流と、該第3電流に起因して前記タップ側を正電位として前記二次コイルに生じる磁気誘導により該二次コイルを通り前記タップへ流れる第4電流とを、該タップから出力することを特徴とするスイッチング電源回路。
A transformer comprising a primary coil, a secondary coil that is loosely magnetically coupled to the primary coil, and a tap provided at a connection point between one end of the primary coil and one end of the secondary coil;
A switching element for switching on and off a DC voltage applied to the other end of the primary coil;
A primary-side switching element that has a current path that is controlled in the opposite phase to the on-off of the switching element, is interrupted when the switching element is on, and conducts current toward the other end of the primary coil when the switching element is off;
A secondary diode that conducts a current toward the other end of the secondary coil when the other end of the secondary coil has a negative potential;
When the switching element is turned on, a first current flowing through the primary coil to the tap by the DC voltage and a magnetic induction generated in the secondary coil due to the first current pass through the secondary coil by the tap. A second current flowing through the tap is output from the tap,
When the switching element is turned off, a third current that flows from the primary side switching element to the tap through the primary coil due to a counter electromotive force generated in the primary coil, and the tap side is positively caused by the third current. A switching power supply circuit that outputs, from the tap, a fourth current that flows as a potential to the tap through the secondary coil by magnetic induction generated in the secondary coil.
前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚の各々に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記一対の外側脚へそれぞれ流れる磁束が、各々の外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記一対の外側脚へそれぞれ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ各々の外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
The transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of the yokes, and a pair of outer sides that extend between the opposing first ends and the second ends of the yokes. Having a core composed of legs,
The primary coil is wound around the central leg, and the secondary coil is wound around each of the pair of outer legs;
A portion of the magnetic flux from the central leg to the outer leg is configured to pass through a gap between the primary coil and the secondary coil;
Magnetic flux flowing from the central leg to the pair of outer legs due to the first current flowing through the primary coil increases in each outer leg to generate a reverse magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. And the second current flows through
Magnetic fluxes respectively flowing from the central leg to the pair of outer legs due to the third current flowing through the primary coil are in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increase in each outer leg. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the fourth current flows through the secondary coil so as to generate a reverse magnetic flux.
前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装され、少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップが設けられ、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙及び前記二次コイルを巻装されない方の外側脚を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚から前記二次コイルが巻装された外側脚へ流れる磁束が、該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚から前記二次コイルが巻装された外側脚へ流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ該外側脚内で増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
The transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of the yokes, and a pair of outer sides that extend between the opposing first ends and the second ends of the yokes. Having a core composed of legs,
The primary coil is wound around the central leg, the secondary coil is wound around one of the pair of outer legs, and at least a magnetic gap at the middle position of the outer leg on which the secondary coil is not wound Is provided,
A part of the magnetic flux from the central leg to the outer leg passes through the gap between the primary coil and the secondary coil and the outer leg not wound with the secondary coil;
A magnetic flux flowing from the central leg to the outer leg around which the secondary coil is wound due to the first current flowing through the primary coil increases in the outer leg, so that a reverse magnetic flux is generated. The second current flows through the secondary coil; and
The magnetic flux flowing from the central leg to the outer leg on which the secondary coil is wound due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux resulting from the first current and the outer leg. 5. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the fourth current flows through the secondary coil so as to generate a reverse magnetic flux.
前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に前記一対の外側脚の内側に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が該一次コイルと該二次コイルとの間の空隙を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
The transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of the yokes, and a pair of outer sides that extend between the opposing first ends and the second ends of the yokes. Having a core composed of legs,
The primary coil is wound around the central leg, the secondary coil is spaced apart from the primary coil and concentrically with the primary coil, wound around the pair of outer legs,
A portion of the magnetic flux from the central leg to the outer leg is configured to pass through a gap between the primary coil and the secondary coil;
The second current flows through the secondary coil to generate a reverse magnetic flux by increasing the magnetic flux flowing through the central leg due to the first current flowing through the primary coil; and
The magnetic flux flowing through the central leg due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increases, thereby generating the secondary magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the fourth current flows through the coil.
前記トランスが、対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアを有し、
前記一次コイルが前記中央脚に巻装され、前記二次コイルが該一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装され、
前記中央脚から前記外側脚へ向かう磁束の一部が前記磁性体片を通るよう構成され、
前記一次コイルを流れる前記第1電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第2電流が流れ、かつ、
前記一次コイルを流れる前記第3電流に起因して前記中央脚に流れる磁束が、前記第1電流に起因する磁束と同方向でありかつ増加することにより、逆方向磁束を発生するべく前記二次コイルに前記第4電流が流れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
The transformer includes a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central portions of the yokes, and a pair of outer sides that extend between the opposing first ends and the second ends of the yokes. Having a core composed of legs,
The primary coil is wound around the central leg, and the secondary coil is wound concentrically with the primary coil via a magnetic piece disposed outside the primary coil,
A part of the magnetic flux from the central leg toward the outer leg passes through the magnetic piece,
The second current flows through the secondary coil to generate a reverse magnetic flux by increasing the magnetic flux flowing through the central leg due to the first current flowing through the primary coil; and
The magnetic flux flowing through the central leg due to the third current flowing through the primary coil is in the same direction as the magnetic flux due to the first current and increases, thereby generating the secondary magnetic flux to generate a reverse magnetic flux. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the fourth current flows through the coil.
対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚の各々に巻装された二次コイルとを有し、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙を漏洩磁気回路とすることを特徴とする電源トランス。
Consists of a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central parts of both yokes, and a pair of outer legs that respectively extend between the opposing first and second ends of both yokes Core to be
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound around each of the pair of outer legs,
A power transformer, wherein a gap between the primary coil and the secondary coil is a leakage magnetic circuit.
対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚のいずれか一方に巻装された二次コイルとを有し、
少なくとも前記二次コイルを巻装されない方の外側脚の中間位置に磁気ギャップを設け、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙及び前記二次コイルを巻装されない方の外側脚を漏洩磁気回路とすることを特徴とする電源トランス。
Consists of a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central parts of both yokes, and a pair of outer legs that respectively extend between the opposing first and second ends of both yokes Core to be
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound around one of the pair of outer legs,
A magnetic gap is provided at an intermediate position of at least the outer leg on which the secondary coil is not wound,
A power transformer, wherein a gap between the primary coil and the secondary coil and an outer leg on which the secondary coil is not wound are a leakage magnetic circuit.
対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一対の外側脚の内側に前記一次コイルから離隔しかつ該一次コイルと同心状に巻装された二次コイルとを有し、
前記一次コイルと前記二次コイルとの間の空隙を漏洩磁気回路とすることを特徴とする電源トランス。
Consists of a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central parts of both yokes, and a pair of outer legs that respectively extend between the opposing first and second ends of both yokes Core to be
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil spaced apart from the primary coil and wound concentrically with the primary coil inside the pair of outer legs;
A power transformer, wherein a gap between the primary coil and the secondary coil is a leakage magnetic circuit.
対向する一対のヨークと、両ヨークの中央部同士を連結する中央脚と、両ヨークの対向する第1端部同士及び第2端部同士の間にそれぞれ延在する一対の外側脚とから構成されるコアと、
前記中央脚に巻装された一次コイルと、
前記一次コイルの外側に配置された磁性体片を介して該一次コイルと同心状に巻装された二次コイルとを有し、
前記磁性体片を漏洩磁気回路とすることを特徴とする電源トランス。
Consists of a pair of opposing yokes, a central leg that connects the central parts of both yokes, and a pair of outer legs that respectively extend between the opposing first and second ends of both yokes Core to be
A primary coil wound around the central leg;
A secondary coil wound concentrically with the primary coil via a magnetic piece disposed outside the primary coil;
A power transformer, wherein the magnetic piece is a leakage magnetic circuit.
第1磁気回路を有する一次コイルと、第2磁気回路を有しかつ該一次コイルに疎に磁気結合された二次コイルと、前記一次コイルの発生する磁束の一部が前記二次コイルを通過しないで漏洩する漏洩磁気回路とを有し、
前記一次コイルに直流電圧が印加されたとき前記二次コイルに電圧を誘起させると共に前記一次コイルの有する第1磁気回路内に存在する磁束の磁束密度を前記二次コイルの有する第2磁気回路内に存在する磁束の磁束密度より大として保持し、
前記一次コイルへの直流電圧の印加が停止され該一次コイルに発生する逆起電力による電流が該一次コイルに流れるとき前記二次コイルに、前記一次コイルに直流電圧が印加されたときと同極性の電圧を誘起させることを特徴とする電源トランス。
A primary coil having a first magnetic circuit, a secondary coil having a second magnetic circuit and loosely magnetically coupled to the primary coil, and a portion of the magnetic flux generated by the primary coil passes through the secondary coil Without leaking magnetic circuit,
When a DC voltage is applied to the primary coil, a voltage is induced in the secondary coil, and the magnetic flux density of the magnetic flux existing in the first magnetic circuit of the primary coil is in the second magnetic circuit of the secondary coil. Hold as greater than the magnetic flux density of the magnetic flux present in the
When the application of the DC voltage to the primary coil is stopped and the current caused by the counter electromotive force generated in the primary coil flows to the primary coil, the same polarity as when the DC voltage is applied to the secondary coil A power transformer characterized by inducing a voltage of.
前記一次コイルへの直流電圧の印加が停止され該一次コイルに発生する逆起電力による電流が該一次コイルに流れるとき、前記第1磁気回路から前記第2磁気回路へ磁束が流れ込むことを特徴とする請求項13に記載の電源トランス。   Magnetic flux flows from the first magnetic circuit to the second magnetic circuit when the application of the DC voltage to the primary coil is stopped and a current due to the counter electromotive force generated in the primary coil flows to the primary coil. The power transformer according to claim 13.
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