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JP2009178020A - Switching power supply - Google Patents

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JP2009178020A JP2008246500A JP2008246500A JP2009178020A JP 2009178020 A JP2009178020 A JP 2009178020A JP 2008246500 A JP2008246500 A JP 2008246500A JP 2008246500 A JP2008246500 A JP 2008246500A JP 2009178020 A JP2009178020 A JP 2009178020A
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Abstract

【課題】製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能なスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において互いに共有化されているようにする。チョークコイル5L1,5L3を流れる電流と、チョークコイル5L2,5L4を流れる電流とが均衡状態となり、安定化する。また、この平滑回路5では、自動的にこのような均衡状態が保持されるため、素子の特性値等の調整が不要となる。
【選択図】図1
A switching power supply device capable of supplying a stable output while suppressing manufacturing costs is provided.
In a smoothing circuit 5, a magnetic flux formed by a magnetic flux in a first annular magnetic path B1, a magnetic flux in a second annular magnetic path B2, a magnetic flux formed by a current flowing through a choke coil 5Lc1, and a current flowing through a choke coil 5Lc2. The magnetic flux to be generated is shared with each other inside the common magnetic cores UCc and DCc. The current flowing through the choke coils 5L1 and 5L3 and the current flowing through the choke coils 5L2 and 5L4 are balanced and stabilized. Further, since the smoothing circuit 5 automatically maintains such an equilibrium state, it is not necessary to adjust the characteristic values of the elements.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、直流入力電圧をスイッチングして得られるスイッチング出力を電力変換トランスの出力巻線に取り出すように構成されたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device configured to extract a switching output obtained by switching a DC input voltage to an output winding of a power conversion transformer.

従来より、スイッチング電源装置として種々のDC−DCコンバータが提案され、実用に供されている。その多くは、電力変換トランス(変圧素子)の1次側巻線に接続されたスイッチング回路のスイッチング動作により直流入力電圧をスイッチングし、スイッチング出力を電力変換トランスの2次側巻線に取り出す方式である。スイッチング回路のスイッチング動作に伴い、2次側巻線に現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑回路によって直流に変換されて出力される。   Conventionally, various DC-DC converters have been proposed as switching power supply devices and put into practical use. Most of them use a switching circuit connected to the primary winding of the power conversion transformer (transformer element) to switch the DC input voltage and extract the switching output to the secondary winding of the power conversion transformer. is there. With the switching operation of the switching circuit, the voltage appearing in the secondary winding is rectified by the rectifier circuit, then converted to direct current by the smoothing circuit and output.

ところで、このようなスイッチング電源装置において、大電流を取り扱うために整流回路や平滑回路での電圧降下を小さく抑えることなどを目的として複数の整流回路を使う場合などには、LC回路を用いた平滑回路を用いて各整流回路から流れる電流同士を均衡化させることにより、出力を安定化させる必要がある。そこで例えば特許文献1では、2つの磁芯を有するインダクタを用いることにより、各整流回路から流れる電流により生ずる磁束同士を均衡化させるようにしたものが提案されている。   By the way, in such a switching power supply device, when using a plurality of rectifier circuits for the purpose of suppressing a voltage drop in a rectifier circuit or a smoothing circuit to handle a large current, a smoothing using an LC circuit is used. It is necessary to stabilize the output by balancing currents flowing from the rectifier circuits using a circuit. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a technique in which magnetic fluxes generated by current flowing from each rectifier circuit are balanced by using an inductor having two magnetic cores.

米国特許6,362,986号明細書US Pat. No. 6,362,986

しかしながら、上記特許文献1による手法ではある程度磁束同士が均衡化するものの、そのためには素子の特性値等の調整や選別を行うか、もしくは特性値等の余裕度が大きくなるような素子を使用せざるを得なかった。したがって、設計の自由度が低くなると共に、製造コストが高くなってしまうという問題があった。   However, although the magnetic fluxes are balanced to some extent by the method according to Patent Document 1, for that purpose, adjustment or selection of the characteristic value of the element or the use of an element having a large margin for the characteristic value or the like is required. I had to. Accordingly, there are problems that the degree of freedom in design is reduced and the manufacturing cost is increased.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a switching power supply device capable of supplying a stable output while suppressing manufacturing cost.

本発明の第1のスイッチング電源装置は、直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するインバータ回路と、前記インバータ回路側の1次側巻線と、2次側巻線とを有し、入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を出力するトランスと、このトランスの2次側に並列接続され、各々が出力交流電圧の整流動作を行う2つの整流回路と、これら2つの整流回路からの出力電圧を平滑化して直流出力電圧を生成する平滑回路とを備えたものである。ここで、この平滑回路は、容量素子と、第1および第2の磁芯と、これら第1および第2の磁芯の間に配置された共通磁芯と、一端が整流回路に接続されると共に第1の磁芯に巻回された第1および第2の巻線と、一端が整流回路に接続されると共に第2の磁芯に巻回された第3および第4の巻線と、第1および第3の巻線の他端同士と容量素子の一端とを接続すると共に共通磁芯に巻回された第1の共通巻線と、第2および第4の巻線の他端同士と容量素子の他端とを接続すると共に共通磁芯に巻回された第2の共通巻線とを有している。また、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とによって、第1の磁芯および共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とに同期して、第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、第2の磁芯および共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成され、第1の環状磁路における磁束と、第2の環状磁路における磁束と、第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯の内部において互いに共有化されている。なお、「同期して」とは、文字通り完全に同期している場合には限られず、実質的に同期しているものを意味する。   The first switching power supply device of the present invention includes an inverter circuit that switches a DC input voltage to generate an input AC voltage, a primary winding on the inverter circuit side, and a secondary winding. A transformer that transforms the input AC voltage and outputs an output AC voltage, two rectifier circuits that are connected in parallel to the secondary side of the transformer, and each perform a rectification operation of the output AC voltage, and from these two rectifier circuits And a smoothing circuit that generates a DC output voltage by smoothing the output voltage. Here, the smoothing circuit has a capacitive element, first and second magnetic cores, a common magnetic core disposed between the first and second magnetic cores, and one end connected to the rectifier circuit. And first and second windings wound around the first magnetic core, and third and fourth windings having one end connected to the rectifier circuit and wound around the second magnetic core, The other ends of the first and third windings are connected to one end of the capacitor and the first common winding wound around the common magnetic core and the other ends of the second and fourth windings And the other end of the capacitive element and a second common winding wound around a common magnetic core. Also, a first annular magnetic path that passes through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, and the first winding In synchronization with the current flowing through the second winding and the current flowing through the second winding, current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through the third winding and the current flowing through the fourth winding To form a second annular magnetic path that passes through the inside of the second magnetic core and the common magnetic core, the magnetic flux in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, and the first common The magnetic flux formed by the current flowing through the winding and the magnetic flux formed by the current flowing through the second common winding are shared with each other inside the common magnetic core. Note that “synchronized” is not limited to literally completely synchronized, but means substantially synchronized.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、インバータ回路によって直流入力電圧がスイッチングされることにより入力交流電圧が生成され、この入力交流電圧がトランスにより変圧され、2次側に出力交流電圧が出力される。そして2つの整流回路によってそれぞれ出力交流電圧の整流動作がなされ、これら2つの整流回路からの出力電圧が平滑回路によって平滑化されることにより、直流出力電圧が生成される。ここで、上記平滑回路では、第1ないし第4の巻線と第1および第2の共通巻線とが、第1および第2の磁芯と共通磁芯とに適切に巻回されることにより、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とによって、第1の磁芯および共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とに同期して、第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、第2の磁芯および共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成される。また、上記第1の環状磁路における磁束と、上記第2の環状磁路における磁束と、上記第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、上記第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯の内部において、互いに向きが等しくなると共に互いに共有化されるようになる。これにより、第1および第2の巻線を流れる電流と、第3および第4の巻線を流れる電流とが均衡状態となり、安定化する。また、自動的にこのような均衡状態が保持されるため、素子の特性値等の調整が不要となる。   In the first switching power supply device of the present invention, the input AC voltage is generated by switching the DC input voltage by the inverter circuit, the input AC voltage is transformed by the transformer, and the output AC voltage is output to the secondary side. The The two rectifier circuits rectify the output AC voltage, and the output voltages from the two rectifier circuits are smoothed by the smoothing circuit, thereby generating a DC output voltage. Here, in the smoothing circuit, the first to fourth windings and the first and second common windings are appropriately wound around the first and second magnetic cores and the common magnetic core. Thus, a first annular magnetic path passing through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, and the first winding In synchronization with the current flowing through the second winding and the current flowing through the second winding, current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through the third winding and the current flowing through the fourth winding As a result, a second annular magnetic path passing through the inside of the second magnetic core and the common magnetic core is formed. Further, the magnetic flux formed in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, the magnetic flux formed by the current flowing through the first common winding, and the second common winding. The magnetic flux formed by the electric current becomes equal to each other and shared with each other inside the common magnetic core. As a result, the current flowing through the first and second windings and the current flowing through the third and fourth windings are balanced and stabilized. In addition, since such an equilibrium state is automatically maintained, it is not necessary to adjust the characteristic value of the element.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、上記2つの整流回路を、各々が電流流入端および電流流出端を有する第1および第2の整流回路により構成すると共に、上記第1の巻線の一端を第1の整流回路の電流流出端に接続し、上記第2の巻線の一端を第1の整流回路の電流流入端に接続し、上記第3の巻線の一端を第2の整流回路の電流流出端に接続し、上記第4の巻線の一端を第2の整流回路の電流流入端に接続するようにしてもよい。   In the first switching power supply device of the present invention, the two rectifier circuits are constituted by first and second rectifier circuits each having a current inflow end and a current outflow end, and one end of the first winding. Is connected to the current outflow end of the first rectifier circuit, one end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit, and one end of the third winding is connected to the second rectifier circuit. The one end of the fourth winding may be connected to the current inflow end of the second rectifier circuit.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、上記2つの整流回路を、各々が電流流入端および電流流出端を有する第1および第2の整流回路により構成すると共に、上記第1の巻線の一端を第2の整流回路の電流流出端に接続し、上記第2の巻線の一端を第1の整流回路の電流流入端に接続し、上記第3の巻線の一端を第1の整流回路の電流流出端に接続し、上記第4の巻線の一端を第2の整流回路の電流流入端に接続するようにしてもよい。   In the first switching power supply device of the present invention, the two rectifier circuits are constituted by first and second rectifier circuits each having a current inflow end and a current outflow end, and one end of the first winding. Is connected to the current outflow end of the second rectifier circuit, one end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit, and one end of the third winding is connected to the first rectifier circuit. The one end of the fourth winding may be connected to the current inflow end of the second rectifier circuit.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、上記トランスを、一対の2次側巻線を有する第1のトランスと、一対の2次側巻線を有する第2のトランスとにより構成すると共に、上記2つの整流回路を、電流流入端および電流流出端を有すると共に第1のトランスの一方の2次側巻線と第2のトランスの他方の2次側巻線とに接続された第1の整流回路と、電流流入端および電流流出端を有すると共に第1のトランスの他方の2次側巻線と第2のトランスの一方の2次側巻線とに接続された第2の整流回路とにより構成し、上記第1の巻線の一端を第1の整流回路の電流流出端に接続し、上記第2の巻線の一端を第1の整流回路の電流流入端に接続し、上記第3の巻線の一端を第2の整流回路の電流流出端に接続し、上記第4の巻線の一端を第2の整流回路の電流流入端に接続するようにしてもよい。   In the first switching power supply device of the present invention, the transformer is constituted by a first transformer having a pair of secondary windings and a second transformer having a pair of secondary windings, and A first rectifier having two rectifier circuits having a current inflow end and a current outflow end and connected to one secondary winding of the first transformer and the other secondary winding of the second transformer And a second rectifier circuit having a current inflow end and a current outflow end and connected to the other secondary winding of the first transformer and the one secondary winding of the second transformer. And one end of the first winding is connected to the current outflow end of the first rectifier circuit, one end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit, and the third One end of the fourth winding is connected to the current outflow end of the second rectifier circuit, and one end of the fourth winding is It may be connected to the current inlet of the second rectifier circuit.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、上記トランスが、互いに直列接続されると共にインバータ回路によるスイッチング動作時の交流抵抗が交互に高くなる一対の1次側巻線を有するようにするのが好ましい。このように構成した場合、トランスの1次側巻線と2次側巻線との間で互いに逆向きの電流が流れるときに、表皮効果および近接効果により、交流抵抗が低くなる。したがって、相対的に交流抵抗の高い1次側巻線によって発振成分が吸収されるため、出力のリンギングが抑制される。   In the first switching power supply device of the present invention, it is preferable that the transformer has a pair of primary windings that are connected in series to each other and alternately increase in AC resistance during switching operation by the inverter circuit. . In such a configuration, when currents in opposite directions flow between the primary side winding and the secondary side winding of the transformer, the AC resistance is lowered due to the skin effect and the proximity effect. Therefore, since the oscillation component is absorbed by the primary winding having a relatively high AC resistance, output ringing is suppressed.

本発明の第1のスイッチング電源装置では、上記インバータ回路を、単一のインバータ回路により構成するようにするのが好ましい。このように構成した場合、上記インバータ回路を複数のインバータ回路により構成した場合と比べ、回路構成が簡素化すると共に、製造コストがより抑えられる。   In the first switching power supply device of the present invention, the inverter circuit is preferably constituted by a single inverter circuit. When configured in this way, the circuit configuration is simplified and the manufacturing cost is further suppressed as compared with the case where the inverter circuit is configured by a plurality of inverter circuits.

本発明の第2のスイッチング電源装置は、第1および第2の入出力端子対のうちの一方の入出力端子対から入力される直流入力電圧を電圧変換して、他方の入出力端子対から直流出力電圧を出力するものであって、第1の入出力端子対側に配置された第1のトランス巻線と、第2の入出力端子対側に配置された第2のトランス巻線とを有するトランスと、第1のトランス巻線側に配置され、複数の第1のスイッチング素子と、これら複数の第1のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された第1の整流素子とを含む第1の回路と、第2のトランス巻線側に配置され、各々が、複数の第2のスイッチング素子と、これら複数の第2のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された第2の整流素子とを含む2つの第2の回路と、これら2つの第2の回路と第2の入出力端子対との間に配置された平滑回路とを備えたものである。ここで、この平滑回路は、容量素子と、第1および第2の磁芯と、これら第1および第2の磁芯の間に配置された共通磁芯と、一端が第2の回路に接続されると共に第1の磁芯に巻回された第1および第2の巻線と、一端が第2の回路に接続されると共に第2の磁芯に巻回された第3および第4の巻線と、第1および第3の巻線の他端同士と容量素子の一端とを接続すると共に共通磁芯に巻回された第1の共通巻線と、第2および第4の巻線の他端同士と容量素子の他端とを接続すると共に共通磁芯に巻回された第2の共通巻線とを有している。また、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とによって、第1の磁芯および共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とに同期して、第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、第2の磁芯および共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成され、第1の環状磁路における磁束と、第2の環状磁路における磁束と、第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯の内部において互いに共有化されている。   The second switching power supply device of the present invention converts the DC input voltage input from one input / output terminal pair of the first and second input / output terminal pairs to a voltage from the other input / output terminal pair. A first transformer winding arranged on the first input / output terminal pair side; a second transformer winding arranged on the second input / output terminal pair side; A first transformer including a plurality of first switching elements, and a first rectifying element connected in parallel to each of the plurality of first switching elements. Two circuits including a circuit, a second transformer winding side, each including a plurality of second switching elements and a second rectifier element connected in parallel to the plurality of second switching elements, respectively. A second circuit and these two second It is obtained by a smoothing circuit disposed between the road and the second input terminal pair. Here, the smoothing circuit includes a capacitive element, first and second magnetic cores, a common magnetic core disposed between the first and second magnetic cores, and one end connected to the second circuit. And the first and second windings wound around the first magnetic core, and the third and fourth windings having one end connected to the second circuit and wound around the second magnetic core. A first common winding wound around the common magnetic core and connected to the other ends of the first and third windings and one end of the capacitive element; The other end of the capacitor and the other end of the capacitive element, and a second common winding wound around the common magnetic core. Also, a first annular magnetic path that passes through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, and the first winding In synchronization with the current flowing through the second winding and the current flowing through the second winding, current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through the third winding and the current flowing through the fourth winding To form a second annular magnetic path that passes through the inside of the second magnetic core and the common magnetic core, the magnetic flux in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, and the first common The magnetic flux formed by the current flowing through the winding and the magnetic flux formed by the current flowing through the second common winding are shared with each other inside the common magnetic core.

本発明の第2のスイッチング電源装置では、順方向動作時には、第1の入出力端子対から直流入力電圧が入力され、インバータ回路として機能する第1の回路内の第1のスイッチング素子によって、入力交流電圧が生成される。また、この入力交流電圧がトランスの第1のトランス巻線側に入力すると変圧され、第2のトランス巻線側から出力交流電圧が出力される。そしてこの出力交流電圧が、整流回路として機能する2つの第2の回路内の第2の整流素子によってそれぞれ整流され、これら2つの第2の回路からの出力電圧が平滑回路によって平滑化されることにより、第2の入出力端子から直流出力電圧が出力される。一方、逆方向動作時には、第2の入出力端子対から直流入力電圧が入力され、平滑回路を介して、各々がインバータ回路として機能する2つの第2の回路内の第2のスイッチング素子によって、入力交流電圧が生成される。また、この入力交流電圧がトランスの第2のトランス巻線側に入力すると変圧され、第1のトランス巻線側から出力交流電圧が出力される。そしてこの出力交流電圧が、整流回路として機能する第1の回路内の第1の整流素子によって整流され、第1の入出力端子から直流出力電圧が出力される。ここで、上記平滑回路では、第1ないし第4の巻線と第1および第2の共通巻線とが、第1および第2の磁芯と共通磁芯とに適切に巻回されることにより、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とによって、第1の磁芯および共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、第1の巻線を流れる電流と第2の巻線を流れる電流とに同期して、第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、第2の磁芯および共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成される。また、上記第1の環状磁路における磁束と、上記第2の環状磁路における磁束と、上記第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、上記第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯の内部において、互いに向きが等しくなると共に互いに共有化されるようになる。これにより、第1および第2の巻線を流れる電流と、第3および第4の巻線を流れる電流とが均衡状態となり、安定化する。また、自動的にこのような均衡状態が保持されるため、素子の特性値等の調整が不要となる。   In the second switching power supply device of the present invention, during forward operation, a DC input voltage is input from the first input / output terminal pair, and the input is input by the first switching element in the first circuit functioning as an inverter circuit. An alternating voltage is generated. Further, when this input AC voltage is input to the first transformer winding side of the transformer, it is transformed, and an output AC voltage is output from the second transformer winding side. The output AC voltage is rectified by the second rectifier elements in the two second circuits functioning as rectifier circuits, and the output voltages from the two second circuits are smoothed by the smoothing circuit. Thus, a DC output voltage is output from the second input / output terminal. On the other hand, during reverse operation, a DC input voltage is input from the second input / output terminal pair, and through the smoothing circuit, the second switching elements in the two second circuits, each functioning as an inverter circuit, An input AC voltage is generated. Further, when this input AC voltage is input to the second transformer winding side of the transformer, it is transformed, and an output AC voltage is output from the first transformer winding side. The output AC voltage is rectified by the first rectifying element in the first circuit functioning as a rectifying circuit, and a DC output voltage is output from the first input / output terminal. Here, in the smoothing circuit, the first to fourth windings and the first and second common windings are appropriately wound around the first and second magnetic cores and the common magnetic core. Thus, a first annular magnetic path passing through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, and the first winding In synchronization with the current flowing through the second winding and the current flowing through the second winding, current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through the third winding and the current flowing through the fourth winding As a result, a second annular magnetic path passing through the inside of the second magnetic core and the common magnetic core is formed. Further, the magnetic flux formed in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, the magnetic flux formed by the current flowing through the first common winding, and the second common winding. The magnetic flux formed by the electric current becomes equal to each other and shared with each other inside the common magnetic core. As a result, the current flowing through the first and second windings and the current flowing through the third and fourth windings are balanced and stabilized. In addition, since such an equilibrium state is automatically maintained, it is not necessary to adjust the characteristic value of the element.

本発明のスイッチング電源装置によれば、平滑回路において、第1の磁芯および共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路を形成すると共に第2の磁芯および共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路を形成し、第1の環状磁路における磁束と、第2の環状磁路における磁束と、第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯の内部において、互いに向きが等しくなると共に互いに共有化されるようにしたので、第1および第2の巻線を流れる電流と第3および第4の巻線を流れる電流とを均衡状態とし、安定化することができる。また、自動的にこのような均衡状態が保持されるために素子の特性値等の調整が不要となり、素子の特性値等に大きな余裕度を必要としなくなる。よって、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   According to the switching power supply device of the present invention, in the smoothing circuit, the first annular magnetic path passing through the first magnetic core and the common magnetic core is formed, and the second magnetic core and the common magnetic core are passed through. A second annular magnetic path is formed, the magnetic flux formed in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, the magnetic flux formed by the current flowing through the first common winding, and the second common Since the magnetic flux formed by the current flowing through the windings is equal in direction and shared with each other within the common magnetic core, the currents flowing through the first and second windings and the third And the current flowing through the fourth winding can be balanced and stabilized. Further, since such an equilibrium state is automatically maintained, it is not necessary to adjust the characteristic value of the element, and a large margin is not required for the characteristic value of the element. Therefore, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に実施の形態という。)について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1)の回路構成を表すものである。このスイッチング電源装置1は、高圧バッテリ10から供給される高圧の直流入力電圧Vinをより低い直流出力電圧Voutに変換し、図示しない低圧バッテリに供給して負荷6を駆動するDC−DCコンバータとして機能するものである。   FIG. 1 shows a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1) according to an embodiment of the present invention. The switching power supply device 1 functions as a DC-DC converter that converts a high-voltage DC input voltage Vin supplied from the high-voltage battery 10 into a lower DC output voltage Vout and supplies the low-voltage battery (not shown) to drive the load 6. To do.

このスイッチング電源装置1は、1次側高圧ラインL1Hと1次側低圧ラインL1Lとの間に設けられた入力平滑コンデンサ2と、1次側高圧ラインL1Hと1次側低圧ラインL1Lとの間で互いに並列して設けられたインバータ回路11,12と、1次側巻線311および2次側巻線312A,312Bを有するトランス31と、1次側巻線321および2次側巻線322A,322Bを有するトランス32とを備えている。1次側高圧ラインL1Hの入力端子T1と1次側低圧ラインL1Lの入力端子T2との間には、高圧バッテリ10から出力される直流入力電圧Vinが印加されるようになっている。このスイッチング電源装置1はまた、2つの整流回路、すなわち、トランス31の2次側に設けられた整流回路41およびトランス32の2次側に設けられた整流回路42と、これら整流回路41,42に接続された平滑回路5とを備えている。   The switching power supply device 1 includes an input smoothing capacitor 2 provided between the primary high voltage line L1H and the primary low voltage line L1L, and the primary high voltage line L1H and the primary low voltage line L1L. Inverter circuits 11 and 12 provided in parallel to each other, a transformer 31 having a primary side winding 311 and secondary side windings 312A and 312B, a primary side winding 321 and secondary side windings 322A and 322B And a transformer 32 having. A DC input voltage Vin output from the high voltage battery 10 is applied between the input terminal T1 of the primary high voltage line L1H and the input terminal T2 of the primary low voltage line L1L. The switching power supply device 1 also includes two rectifier circuits, that is, a rectifier circuit 41 provided on the secondary side of the transformer 31 and a rectifier circuit 42 provided on the secondary side of the transformer 32, and the rectifier circuits 41 and 42. And a smoothing circuit 5 connected to the.

入力平滑コンデンサ2は、入力端子T1,T2から入力された直流入力電圧Vinを平滑化するためのものである。   The input smoothing capacitor 2 is for smoothing the DC input voltage Vin input from the input terminals T1 and T2.

インバータ回路11は、4つのスイッチング素子S11〜S14から構成されたフルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子S11,S12の一端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子S13,S14の一端同士が互いに接続され、これらの一端同士は、トランス31の1次側巻線311を介して互いに接続されている。また、スイッチング素子S11,S13の他端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子S12,S14の他端同士が互いに接続され、これらの他端同士は、それぞれ入力端子T1,T2に接続されている。インバータ回路11はこのような構成により、図示しない駆動回路から供給される駆動信号に応じて、入力端子T1,T2間に印加される直流入力電圧Vinを入力交流電圧に変換するようになっている。   The inverter circuit 11 has a full-bridge circuit configuration including four switching elements S11 to S14. Specifically, one ends of the switching elements S11 and S12 are connected to each other and one ends of the switching elements S13 and S14 are connected to each other, and these one ends are connected to each other via the primary side winding 311 of the transformer 31. Connected to each other. Further, the other ends of the switching elements S11 and S13 are connected to each other and the other ends of the switching elements S12 and S14 are connected to each other, and these other ends are connected to the input terminals T1 and T2, respectively. With such a configuration, the inverter circuit 11 converts the DC input voltage Vin applied between the input terminals T1 and T2 into an input AC voltage in accordance with a drive signal supplied from a drive circuit (not shown). .

インバータ回路12もまた、4つのスイッチング素子S21〜S24から構成されたフルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子S21,S22の一端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子S23,S24の一端同士が互いに接続され、これらの一端同士は、トランス32の1次側巻線321を介して互いに接続されている。また、スイッチング素子S21,S23の他端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子S22,S24の他端同士が互いに接続され、これらの他端同士は、それぞれ入力端子T1,T2に接続されている。インバータ回路12もこのような構成により、図示しない駆動回路から供給される駆動信号に応じて、入力端子T1,T2間に印加される直流入力電圧Vinを入力交流電圧に変換するようになっている。   The inverter circuit 12 also has a full-bridge circuit configuration including four switching elements S21 to S24. Specifically, one ends of the switching elements S21 and S22 are connected to each other and one ends of the switching elements S23 and S24 are connected to each other, and these one ends are connected to each other via the primary side winding 321 of the transformer 32. Are connected to each other. The other ends of the switching elements S21 and S23 are connected to each other, and the other ends of the switching elements S22 and S24 are connected to each other, and the other ends are connected to the input terminals T1 and T2, respectively. With this configuration, the inverter circuit 12 also converts the DC input voltage Vin applied between the input terminals T1 and T2 into an input AC voltage in accordance with a drive signal supplied from a drive circuit (not shown). .

なお、これらスイッチング素子S11〜S14,S21〜S24としては、例えば電界効果型トランジスタ(MOS−FET;Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolor Transistor)などのスイッチ素子が用いられる。   In addition, as these switching elements S11-S14, S21-S24, switch elements, such as a field effect transistor (MOS-FET; Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) and IGBT (Insulated Gate Bipolor Transistor), are used, for example.

トランス31の一対の2次側巻線312A,312Bの一端同士はセンタタップP1で互いに接続され、このセンタタップP1からの配線が平滑回路5の端子TL1に導かれている。このトランス31は、インバータ回路11によって生成された入力交流電圧を変圧し、一対の2次側巻線312A,312Bの各端部(センタタップP1とは反対側の端部)から、互いに180度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、1次側巻線311と2次側巻線312A,312Bとの巻数比によって定まる。   One ends of the pair of secondary windings 312A and 312B of the transformer 31 are connected to each other by a center tap P1, and a wiring from the center tap P1 is led to a terminal TL1 of the smoothing circuit 5. The transformer 31 transforms the input AC voltage generated by the inverter circuit 11 and is 180 degrees from each end (end opposite to the center tap P1) of the pair of secondary windings 312A and 312B. Output AC voltages with different phases are output. In this case, the degree of transformation is determined by the turn ratio between the primary winding 311 and the secondary windings 312A and 312B.

トランス32の一対の2次側巻線322A,322Bの一端同士はセンタタップP3で互いに接続され、このセンタタップP3からの配線が平滑回路5の端子TL3に導かれている。このトランス32は、インバータ回路12によって生成された入力交流電圧を変圧し、一対の2次側巻線322A,322Bの各端部(センタタップP3とは反対側の端部)から、互いに180度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、1次側巻線321と2次側巻線322A,322Bとの巻数比によって定まる。   One ends of the pair of secondary windings 322A and 322B of the transformer 32 are connected to each other by a center tap P3, and wiring from the center tap P3 is led to a terminal TL3 of the smoothing circuit 5. The transformer 32 transforms the input AC voltage generated by the inverter circuit 12 and is 180 degrees from each end (the end opposite to the center tap P3) of the pair of secondary windings 322A and 322B. Output AC voltages with different phases are output. Note that the degree of transformation in this case is determined by the turn ratio between the primary winding 321 and the secondary windings 322A and 322B.

整流回路41は、一対の整流ダイオード41A,41Bからなる単相全波整流型のものである。整流ダイオード41Aのカソードはトランス31の2次側巻線312Aの他端に接続され、整流ダイオード41Bのカソードはトランス31の2次側巻線312Bの他端に接続されている。また、これら整流ダイオード41A,41Bのアノード同士は互いに接続点P2において接続され、平滑回路5の端子TL2に導かれている。つまり、この整流回路41はセンタタップ型のアノードコモン接続の構成となっており、トランス31からの出力交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード41A,41Bによって個別に整流して直流電圧を得るようになっている。   The rectifier circuit 41 is a single-phase full-wave rectifier type composed of a pair of rectifier diodes 41A and 41B. The cathode of the rectifier diode 41A is connected to the other end of the secondary winding 312A of the transformer 31, and the cathode of the rectifier diode 41B is connected to the other end of the secondary winding 312B of the transformer 31. The anodes of the rectifier diodes 41A and 41B are connected to each other at the connection point P2, and are led to the terminal TL2 of the smoothing circuit 5. That is, this rectifier circuit 41 has a center tap type anode common connection configuration, and each half-wave period of the output AC voltage from the transformer 31 is individually rectified by the rectifier diodes 41A and 41B to generate a DC voltage. To get.

整流回路42もまた、一対の整流ダイオード42A,42Bからなる単相全波整流型のものである。整流ダイオード42Aのカソードはトランス32の2次側巻線322Aの他端に接続され、整流ダイオード42Bのカソードはトランス32の2次側巻線322Bの他端に接続されている。また、これら整流ダイオード42A,42Bのアノード同士は互いに接続点P4において接続され、平滑回路5の端子TL4に導かれている。つまり、この整流回路42もセンタタップ型のアノードコモン接続の構成となっており、トランス32からの出力交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード42A,42Bによって個別に整流して直流電圧を得るようになっている。   The rectifier circuit 42 is also a single-phase full-wave rectifier type composed of a pair of rectifier diodes 42A and 42B. The cathode of the rectifier diode 42A is connected to the other end of the secondary winding 322A of the transformer 32, and the cathode of the rectifier diode 42B is connected to the other end of the secondary winding 322B of the transformer 32. The anodes of the rectifier diodes 42A and 42B are connected to each other at the connection point P4 and led to the terminal TL4 of the smoothing circuit 5. That is, this rectifier circuit 42 is also configured to be center tap type anode common connection, and each half wave period of the output AC voltage from the transformer 32 is individually rectified by the rectifier diodes 42A and 42B to generate the DC voltage. To get.

平滑回路5は、後述するコア部材(図示せず)と、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2と、出力平滑コンデンサ5Cとにより構成されている。チョークコイル5L1は、出力ラインLO(接続点P51と出力端子T3との間を結ぶラインであり、負荷6に対して出力電流を供給するライン)上に挿入配置されており、一端が端子TL1に接続され、他端が接続点P51に接続されている。チョークコイル5L2は、接地ラインLG(接続点P52と出力端子T4との間を結ぶ接地ライン)上に挿入配置されており、一端が端子TL2に接続され、他端が接続点P52に接続されている。チョークコイル5L3は、出力ラインLO上に挿入配置されており、一端が端子TL3に接続され、他端が接続点P51に接続されている。チョークコイル5L4は、接地ラインLG上に挿入配置されており、一端が端子TL4に接続され、他端が接続点P52に接続されている。チョークコイル5Lc1は、出力ラインLO上に挿入配置されており、一端が接続点P51に接続され、他端が接続点P53(出力平滑コンデンサ5Cの一端)に接続されている。チョークコイル5Lc2は、接地ラインLG上に挿入配置されており、一端が接続点P52に接続され、他端が接続点P54(出力平滑コンデンサ5Cの他端)に接続されている。また、チョークコイル5L1とチョークコイル5L2との間は、コア部材のうちの第1磁芯UC1,DC1(詳細は後述)によって磁気的に結合され、チョークコイル5L3とチョークコイル5L4との間は、コア部材のうちの第2磁芯UC2,DC2(詳細は後述)によって磁気的に結合されている。また、チョークコイル5L1,5Lc1,5Lc2,5L3の間はそれぞれ、コア部材のうちの共通磁芯(中央磁芯)UCc,DCc(詳細は後述)によって互いに磁気的に結合されている。また、平滑コンデンサ5Cは、出力ラインLO(具体的には、接続点P53)と接地ラインLG(具体的には、接続点P54)との間に接続されている。なお、出力ラインLOの端部には出力端子T3が設けられており、接地ラインLGの端部には出力端子T4が設けられている。このような構成により平滑回路5では、整流回路41,42で整流された直流電圧を平滑化して直流出力電圧Voutを生成し、これを出力端子T3,T4から低圧バッテリ(図示せず)に給電するようになっている。   The smoothing circuit 5 includes a core member (not shown), choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2, and an output smoothing capacitor 5C. The choke coil 5L1 is inserted and arranged on the output line LO (a line connecting the connection point P51 and the output terminal T3 and supplying an output current to the load 6), and one end of the choke coil 5L1 is connected to the terminal TL1. The other end is connected to the connection point P51. The choke coil 5L2 is inserted and arranged on the ground line LG (a ground line connecting the connection point P52 and the output terminal T4), one end is connected to the terminal TL2, and the other end is connected to the connection point P52. Yes. The choke coil 5L3 is inserted and disposed on the output line LO, and one end is connected to the terminal TL3 and the other end is connected to the connection point P51. The choke coil 5L4 is inserted and disposed on the ground line LG, and one end is connected to the terminal TL4 and the other end is connected to the connection point P52. The choke coil 5Lc1 is inserted and arranged on the output line LO, and one end is connected to the connection point P51 and the other end is connected to the connection point P53 (one end of the output smoothing capacitor 5C). The choke coil 5Lc2 is inserted and disposed on the ground line LG, and one end is connected to the connection point P52 and the other end is connected to the connection point P54 (the other end of the output smoothing capacitor 5C). The choke coil 5L1 and the choke coil 5L2 are magnetically coupled by the first magnetic cores UC1 and DC1 (details will be described later) of the core members, and the choke coil 5L3 and the choke coil 5L4 are The second magnetic cores UC2 and DC2 (details will be described later) of the core members are magnetically coupled. The choke coils 5L1, 5Lc1, 5Lc2, and 5L3 are magnetically coupled to each other by common magnetic cores (center magnetic cores) UCc and DCc (details will be described later) of the core members. The smoothing capacitor 5C is connected between the output line LO (specifically, the connection point P53) and the ground line LG (specifically, the connection point P54). An output terminal T3 is provided at the end of the output line LO, and an output terminal T4 is provided at the end of the ground line LG. With such a configuration, the smoothing circuit 5 smoothes the DC voltage rectified by the rectifier circuits 41 and 42 to generate the DC output voltage Vout, and supplies this to the low voltage battery (not shown) from the output terminals T3 and T4. It is supposed to be.

次に、図2を参照して、本発明の主な特徴的部分である平滑回路5の詳細構成について説明する。図2は、平滑回路5の外観構成を斜視図で表したものである。   Next, a detailed configuration of the smoothing circuit 5 which is a main characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view of the external configuration of the smoothing circuit 5.

この平滑回路5は、互いに対向する上部E型コアUCおよび下部E型コアDCからなるE−Eコアであるコア材Uの周囲に、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2が巻回された構造となっている。なお、上部E型コアUCおよび下部E型コアDCはそれぞれ、例えばフェライトなどの磁性材料により構成され、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2は、例えば銅やアルミニウムなどの導電性材料により構成される。   This smoothing circuit 5 has a structure in which choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 are wound around a core material U which is an EE core composed of an upper E core UC and a lower E core DC facing each other. It has become. The upper E-type core UC and the lower E-type core DC are each made of a magnetic material such as ferrite, and the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 are made of a conductive material such as copper and aluminum, for example. .

上部E型コアUCは、ベースコアUCbと、このベースコアUCbから延びた3本の脚部分である第1の磁芯UC1、第2磁芯UC2および共通磁芯(中央磁芯)UCcとから構成されている。下部E型コアDCは、ベースコアDCbと、このベースコアDCbから延びた3本の脚部分である第1の磁芯DC1、第2磁芯DC2および共通磁芯(中央磁芯)DCcとから構成されている。なお、共通磁芯UCc,DCc間や、第1の磁芯UC1,DC1間や、第2の磁芯UC2,DC2間には、所定のギャップを設けるようにしてもよい。具体的には、共通磁芯UCc,DCc間のみに所定のギャップを設けるようにしてもよく、あるいは第1の磁芯UC1,DC1間および第2の磁芯UC2,DC2間にのみ所定のギャップをもうけるようにしてもよく、あるいは共通磁芯UCc,DCc間、第1の磁芯UC1,DC1間および第2の磁芯UC2,DC2間の全てに所定のギャップを設けるようにしてもよい。また、磁束が分流している両外脚(第1の磁芯UC1,DC1および第2の磁芯UC2,DC2)に完全に等価なギャップを入れることは困難であるが、中央磁心(共通磁芯UCc,DCc)であれば共通で磁束が流れているため、両ループにとって完全に等価なギャップとなる。   The upper E-type core UC includes a base core UCb, and a first magnetic core UC1, a second magnetic core UC2, and a common magnetic core (central magnetic core) UCc that are three leg portions extending from the base core UCb. It is configured. The lower E-type core DC is composed of a base core DCb, and a first magnetic core DC1, a second magnetic core DC2, and a common magnetic core (center magnetic core) DCc that are three leg portions extending from the base core DCb. It is configured. It should be noted that a predetermined gap may be provided between the common magnetic cores UCc and DCc, between the first magnetic cores UC1 and DC1, and between the second magnetic cores UC2 and DC2. Specifically, a predetermined gap may be provided only between the common magnetic cores UCc and DCc, or a predetermined gap may be provided only between the first magnetic cores UC1 and DC1 and between the second magnetic cores UC2 and DC2. Alternatively, a predetermined gap may be provided between the common magnetic cores UCc and DCc, between the first magnetic cores UC1 and DC1, and between the second magnetic cores UC2 and DC2. In addition, it is difficult to put a completely equivalent gap in both outer legs (first magnetic cores UC1, DC1 and second magnetic cores UC2, DC2) to which magnetic flux is divided, but the central magnetic core (common magnetic core) If the cores UCc and DCc), the magnetic flux flows in common, resulting in a completely equivalent gap for both loops.

チョークコイル5L1は、一端が端子TL1に接続されると共に、第1の磁芯UC1,DC1に図中の上からみて右回りに1ターン分巻回されることにより、他端が接続点P51に接続されている。また、チョークコイル5L2は、一端が端子TL2に接続されると共に、第1の磁芯UC1,DC1に図中の上からみて左回りに1ターン分巻回されることにより、他端が接続点P52に接続されている。また、チョークコイル5L3は、一端が端子TL3に接続されると共に、第2の磁芯UC2,DC2に図中の上からみて右回りに1ターン分巻回されることにより、他端が接続点P51に接続されている。また、チョークコイル5L4は、一端が端子TL4に接続されると共に、第2の磁芯UC2,DC2に図中の上からみて左回りに1ターン分巻回されることにより、他端が接続点P52に接続されている。   One end of the choke coil 5L1 is connected to the terminal TL1, and the other end is connected to the connection point P51 by being wound around the first magnetic cores UC1 and DC1 by one turn clockwise as viewed from above. It is connected. The choke coil 5L2 has one end connected to the terminal TL2, and is wound around the first magnetic cores UC1 and DC1 by one turn counterclockwise as viewed from above in the figure, so that the other end is connected to the connection point. It is connected to P52. The choke coil 5L3 is connected at one end to the terminal TL3 and wound around the second magnetic cores UC2 and DC2 by one turn clockwise as viewed from above in the drawing, so that the other end is connected to the connection point. Connected to P51. The choke coil 5L4 has one end connected to the terminal TL4 and wound around the second magnetic cores UC2 and DC2 by one turn counterclockwise as viewed from above in the figure, so that the other end is connected to the connection point. It is connected to P52.

また、図1に示したように、チョークコイル5L1の一端は、端子TL1を介して接続点P1(センタタップ)に接続され、チョークコイル5L2の一端は、端子TL2を介して接続点P2に接続され、チョークコイル5L3の一端は、端子TL3を介して接続点P3(センタタップ)に接続され、チョークコイル5L4の一端は、端子TL4を介して接続点P4に接続されている。   As shown in FIG. 1, one end of the choke coil 5L1 is connected to the connection point P1 (center tap) via the terminal TL1, and one end of the choke coil 5L2 is connected to the connection point P2 via the terminal TL2. One end of the choke coil 5L3 is connected to the connection point P3 (center tap) via the terminal TL3, and one end of the choke coil 5L4 is connected to the connection point P4 via the terminal TL4.

チョークコイル5L1,5L3の他端同士は接続点P51において互いに接続され、チョークコイル5Lc1の一端に接続されている。このチョークコイル5Lc1は、共通磁芯UCc,DCcに図中の上からみて左回りに0.5ターン分巻回される(図中の上からみて、共通磁芯UCc,DCcの右側面付近を通過する)ことにより、他端が出力平滑コンデンサ5Cの一端(接続点P53)に接続されている。また、チョークコイル5L2,5L4の他端同士は接続点P52において互いに接続され、チョークコイル5Lc2の一端に接続されている。このチョークコイル5Lc2は、共通磁芯UCc,DCcに図中の上からみて右回りに0.5ターン分巻回される(図中の上からみて、共通磁芯UCc,DCcの左側面付近を通過する)ことにより、他端が出力平滑コンデンサ5Cの他端(接続点P54)に接続されている。   The other ends of the choke coils 5L1 and 5L3 are connected to each other at the connection point P51 and are connected to one end of the choke coil 5Lc1. The choke coil 5Lc1 is wound around the common magnetic cores UCc and DCc by 0.5 turns counterclockwise when viewed from above (as viewed from above, the vicinity of the right side surface of the common magnetic cores UCc and DCc). The other end is connected to one end (connection point P53) of the output smoothing capacitor 5C. The other ends of the choke coils 5L2 and 5L4 are connected to each other at the connection point P52 and are connected to one end of the choke coil 5Lc2. The choke coil 5Lc2 is wound around the common magnetic cores UCc and DCc by 0.5 turns clockwise as viewed from above (in the vicinity of the left side surface of the common magnetic cores UCc and DCc as viewed from above). The other end is connected to the other end (connection point P54) of the output smoothing capacitor 5C.

なお、詳細は後述するが、これらチョークコイル5L1〜5L4およびチョークコイル5Lc1,5Lc2を流れる電流によって、所定の還流磁路等が形成されるようになっている。   Although details will be described later, a predetermined return magnetic path or the like is formed by the current flowing through the choke coils 5L1 to 5L4 and the choke coils 5Lc1 and 5Lc2.

ここで、出力平滑コンデンサ5Cが本発明における「容量素子」の一具体例に対応する。また、チョークコイル5L1が本発明における「第1の巻線」の一具体例に対応し、チョークコイル5L2が本発明における「第2の巻線」の一具体例に対応し、チョークコイル5L3が本発明における「第3の巻線」の一具体例に対応し、チョークコイル5L4が本発明における「第4の巻線」の一具体例に対応する。また、チョークコイル5Lc1が本発明における「第1の共通巻線」の一具体例に対応し、チョークコイル5Lc2が本発明における「第2の共通巻線」の一具体例に対応する。また、整流回路41が本発明における「第1の整流回路」の一具体例に対応し、整流回路42が本発明における「第2の整流回路」の一具体例に対応する。また、接続点P1(センタタップ)が本発明における「第1の整流回路における電流流出端」の一具体例に対応し、接続点P2が本発明における「第1の整流回路の電流流入端」の一具体例に対応し、接続点P3(センタタップ)が本発明における「第2の整流回路における電流流出端」の一具体例に対応し、接続点P4が本発明における「第2の整流回路の電流流入端」の一具体例に対応する。   Here, the output smoothing capacitor 5C corresponds to a specific example of “capacitance element” in the present invention. Further, the choke coil 5L1 corresponds to a specific example of “first winding” in the present invention, the choke coil 5L2 corresponds to a specific example of “second winding” in the present invention, and the choke coil 5L3 includes The choke coil 5L4 corresponds to a specific example of the “third winding” in the present invention, and the choke coil 5L4 corresponds to a specific example of the “fourth winding” in the present invention. Further, the choke coil 5Lc1 corresponds to a specific example of “first common winding” in the present invention, and the choke coil 5Lc2 corresponds to a specific example of “second common winding” in the present invention. Further, the rectifier circuit 41 corresponds to a specific example of “first rectifier circuit” in the present invention, and the rectifier circuit 42 corresponds to a specific example of “second rectifier circuit” in the present invention. Further, the connection point P1 (center tap) corresponds to a specific example of “a current outflow end in the first rectifier circuit” in the present invention, and the connection point P2 is “a current inflow end of the first rectifier circuit” in the present invention. The connection point P3 (center tap) corresponds to a specific example of “current outflow end in the second rectifier circuit” in the present invention, and the connection point P4 corresponds to “second rectification in the present invention. This corresponds to a specific example of “the current inflow end of the circuit”.

次に、図3〜図5を参照して、本実施の形態のスイッチング電源装置1の作用について説明する。   Next, the operation of the switching power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

最初に、図3および図4を参照して、スイッチング電源装置1の基本動作について説明する。   First, the basic operation of the switching power supply device 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

このスイッチング電源装置1では、インバータ回路11において、入力端子T1,T2から供給される直流入力電圧Vinがスイッチングされて入力交流電圧が生成され、この入力交流電圧がトランス31の1次側巻線311へ供給される。そしてトランス31では入力交流電圧が変圧され、2次側巻線312A,312Bから、変圧された出力交流電圧が出力される。同様に、インバータ回路12において、入力端子T1,T2から供給される直流入力電圧Vinがスイッチングされて入力交流電圧が生成され、この入力交流電圧がトランス32の1次側巻線321へ供給される。そしてトランス32では入力交流電圧が変圧され、2次側巻線322A,322Bから、変圧された出力交流電圧が出力される。   In this switching power supply device 1, in the inverter circuit 11, the DC input voltage Vin supplied from the input terminals T <b> 1 and T <b> 2 is switched to generate an input AC voltage, and this input AC voltage is converted into the primary side winding 311 of the transformer 31. Supplied to. The transformer 31 transforms the input AC voltage, and the transformed output AC voltage is output from the secondary windings 312A and 312B. Similarly, in the inverter circuit 12, the DC input voltage Vin supplied from the input terminals T 1 and T 2 is switched to generate an input AC voltage, and this input AC voltage is supplied to the primary winding 321 of the transformer 32. . The transformer 32 transforms the input AC voltage, and the transformed output AC voltage is output from the secondary windings 322A and 322B.

整流回路41では、トランス31から出力された出力交流電圧が、整流ダイオード41A,41Bによって整流される。これにより、センタタップP1と整流ダイオード41A,41Bの接続点P2との間に、整流出力が発生する。同様に、整流回路42では、トランス32から出力された出力交流電圧が、整流ダイオード42A,42Bによって整流される。これにより、センタタップP3と整流ダイオード42A,42Bの接続点P4との間に、整流出力が発生する。   In the rectifier circuit 41, the output AC voltage output from the transformer 31 is rectified by the rectifier diodes 41A and 41B. As a result, a rectified output is generated between the center tap P1 and the connection point P2 of the rectifier diodes 41A and 41B. Similarly, in the rectifier circuit 42, the output AC voltage output from the transformer 32 is rectified by the rectifier diodes 42A and 42B. As a result, a rectified output is generated between the center tap P3 and the connection point P4 of the rectifier diodes 42A and 42B.

平滑回路5では、これら整流回路41,42において発生する整流出力が、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2と出力平滑コンデンサ5Cとによって平滑化され、出力端子T3,T4から直流出力電圧Voutとして出力される。そしてこの直流出力電圧Voutは、図示しない低圧バッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷6が駆動される。   In the smoothing circuit 5, the rectified outputs generated in the rectifying circuits 41 and 42 are smoothed by the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 and the output smoothing capacitor 5C, and output as the DC output voltage Vout from the output terminals T3 and T4. Is done. The DC output voltage Vout is fed to a low-voltage battery (not shown) to be charged, and the load 6 is driven.

また、本実施の形態のスイッチング電源装置1では、インバータ回路11,12においてそれぞれ、スイッチング素子S11,S14およびスイッチング素子S21,S24がオン状態になる期間と、スイッチング素子S12,S13およびスイッチング素子S22,S23がオン状態になる期間とが、交互に繰り返される。したがって、スイッチング電源装置1の動作をより詳細に説明すると、以下のようになる。   Further, in the switching power supply device 1 of the present embodiment, in the inverter circuits 11 and 12, the switching elements S11 and S14 and the switching elements S21 and S24 are turned on, the switching elements S12 and S13, and the switching elements S22 and S22, respectively. The period in which S23 is turned on is repeated alternately. Therefore, the operation of the switching power supply device 1 will be described in detail as follows.

まず、図3に示したように、インバータ回路11のスイッチング素子S11,S14およびインバータ回路12のスイッチング素子S21,S24がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子S11からスイッチング素子S14の方向に1次側ループ電流Ia11が流れると共に、スイッチング素子S21からスイッチング素子S24の方向に1次側ループ電流Ia12が流れる。すると、トランス31の2次側巻線312A,312Bにそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード41Bに対して逆方向となる一方、整流ダイオード41Aに対して順方向となる。このため、整流ダイオード41Aから2次側巻線312A、チョークコイル5L1,5Lc1、出力平滑コンデンサ5C、チョークコイル5Lc2,5L2を順に通る2次側ループ電流Ia21が流れる。同様に、トランス32の2次側巻線322A,322Bにそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード42Bに対して逆方向となる一方、整流ダイオード42Aに対して順方向となる。このため、整流ダイオード42Aから2次側巻線322A、チョークコイル5L3,5Lc1、出力平滑コンデンサ5C、チョークコイル5Lc2,5L4を順に通る2次側ループ電流Ia22が流れる。そしてこれら2次側ループ電流Ia21,Ia22により、直流出力電圧Voutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷6が駆動される。   First, as shown in FIG. 3, when the switching elements S11 and S14 of the inverter circuit 11 and the switching elements S21 and S24 of the inverter circuit 12 are turned on, the primary loop in the direction from the switching element S11 to the switching element S14 is performed. While the current Ia11 flows, the primary loop current Ia12 flows in the direction from the switching element S21 to the switching element S24. Then, the voltages appearing in the secondary windings 312A and 312B of the transformer 31 are in the reverse direction with respect to the rectifier diode 41B, while in the forward direction with respect to the rectifier diode 41A. Therefore, a secondary loop current Ia21 flows from the rectifier diode 41A through the secondary winding 312A, the choke coils 5L1 and 5Lc1, the output smoothing capacitor 5C, and the choke coils 5Lc2 and 5L2. Similarly, the voltages appearing on the secondary windings 322A and 322B of the transformer 32 are in the reverse direction with respect to the rectifier diode 42B, while in the forward direction with respect to the rectifier diode 42A. For this reason, the secondary side loop current Ia22 that flows from the rectifier diode 42A in order to the secondary side winding 322A, the choke coils 5L3 and 5Lc1, the output smoothing capacitor 5C, and the choke coils 5Lc2 and 5L4 flows. The secondary side loop currents Ia21 and Ia22 feed the DC output voltage Vout to a low-voltage battery (not shown) and drive the load 6.

一方、図4に示したように、インバータ回路11のスイッチング素子S11,S14およびインバータ回路12のスイッチング素子S21,S24がそれぞれオフ状態になると共に、インバータ回路11のスイッチング素子S12,S13およびインバータ回路12のスイッチング素子S23,S23がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子S13からスイッチング素子S12の方向に1次側ループ電流Ib11が流れると共に、スイッチング素子S23からスイッチング素子S22の方向に1次側ループ電流Ib12が流れる。すると、トランス31の2次側巻線312A,312Bにそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード41Aに対して逆方向となる一方、整流ダイオード41Bに対して順方向となる。このため、整流ダイオード41Bから2次側巻線312B、チョークコイル5L1,5Lc1、出力平滑コンデンサ5C、チョークコイル5Lc2,5L2を順に通る2次側ループ電流Ib21が流れる。同様に、トランス32の2次側巻線322A,322Bにそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード42Aに対して逆方向となる一方、整流ダイオード42Bに対して順方向となる。このため、整流ダイオード42Bから2次側巻線322B、チョークコイル5L3,5Lc1、出力平滑コンデンサ5C、チョークコイル5Lc2,5L4を順に通る2次側ループ電流Ib22が流れる。そしてこれら2次側ループ電流Ib21,Ib22により、直流出力電圧Voutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷6が駆動される。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the switching elements S11 and S14 of the inverter circuit 11 and the switching elements S21 and S24 of the inverter circuit 12 are turned off, and the switching elements S12 and S13 of the inverter circuit 11 and the inverter circuit 12 When the switching elements S23 and S23 are turned on, the primary loop current Ib11 flows in the direction from the switching element S13 to the switching element S12, and the primary loop current Ib12 flows in the direction from the switching element S23 to the switching element S22. Flowing. Then, the voltages appearing on the secondary windings 312A and 312B of the transformer 31 are in the reverse direction with respect to the rectifier diode 41A, and are in the forward direction with respect to the rectifier diode 41B. Therefore, a secondary loop current Ib21 flows from the rectifier diode 41B through the secondary winding 312B, the choke coils 5L1 and 5Lc1, the output smoothing capacitor 5C, and the choke coils 5Lc2 and 5L2. Similarly, the voltages appearing in the secondary windings 322A and 322B of the transformer 32 are in the reverse direction with respect to the rectifier diode 42A, and are in the forward direction with respect to the rectifier diode 42B. Therefore, a secondary loop current Ib22 flows from the rectifier diode 42B through the secondary winding 322B, the choke coils 5L3 and 5Lc1, the output smoothing capacitor 5C, and the choke coils 5Lc2 and 5L4 in this order. The DC output voltage Vout is fed to a low-voltage battery (not shown) and the load 6 is driven by these secondary loop currents Ib21 and Ib22.

次に、図5を参照して、本実施の形態のスイッチング電源装置1における特徴的部分の作用について詳細に説明する。   Next, with reference to FIG. 5, the operation of the characteristic part in the switching power supply device 1 of the present embodiment will be described in detail.

このスイッチング電源装置1では、図1,図2に示した構成の平滑回路5において、図3および図4に示したように各チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2および出力平滑コンデンサ5Cに電流(2次側ループ電流Ia21,Ia22,Ib21,Ib22)が流れると、コア材Uでは、図5に示したような磁路が形成される。すなわち、この平滑回路5では、チョークコイル5L1〜5L4とチョークコイル5Lc1,5Lc2とが、図2に示したように、第1磁芯UC1,DC1、第2磁芯UC2,DC2および共通磁芯UCc,DCcに適切に巻回されることにより、チョークコイル5L1を流れる電流とチョークコイル5L2を流れる電流とによって、第1磁芯UC1,DC1および共通磁芯UCc,DCcの内部を通る第1環状磁路B1が形成され、これらチョークコイル5L1を流れる電流とチョークコイル5L2を流れる電流とに同期して、チョークコイル5L3,5L4にそれぞれ電流が流れると共に、これらチョークコイル5L3を流れる電流とチョークコイル5L4を流れる電流とによって、第2磁芯UC2,DC2および共通磁芯UCc,DCcの内部を通る第2環状磁路B2が形成される。また、これら第1還流磁路B1および第2還流磁路B2における磁束は、共通磁芯UCc,DCcの部分において、互いに向きが等しくなっている。   In the switching power supply 1, in the smoothing circuit 5 having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIGS. 3 and 4, each choke coil 5L1 to 5L4, 5Lc1, 5Lc2 and the output smoothing capacitor 5C are supplied with current ( When the secondary loop currents Ia21, Ia22, Ib21, Ib22) flow, the core material U forms a magnetic path as shown in FIG. That is, in the smoothing circuit 5, the choke coils 5L1 to 5L4 and the choke coils 5Lc1 and 5Lc2 are, as shown in FIG. 2, the first magnetic cores UC1 and DC1, the second magnetic cores UC2 and DC2, and the common magnetic core UCc. , DCc, and the first annular magnet passing through the first magnetic cores UC1, DC1 and the common magnetic cores UCc, DCc by the current flowing through the choke coil 5L1 and the current flowing through the choke coil 5L2 A path B1 is formed, and in synchronization with the current flowing through the choke coil 5L1 and the current flowing through the choke coil 5L2, the current flows through the choke coils 5L3 and 5L4, respectively, and the current flowing through the choke coil 5L3 and the choke coil 5L4 are The second magnetic cores UC2 and DC2 and the common magnetic cores UCc and DC depending on the flowing current. Second annular path B2 passing through the inside is formed. Further, the magnetic fluxes in the first return magnetic path B1 and the second return magnetic path B2 have the same direction in the common magnetic cores UCc and DCc.

このようにして、本実施の形態の平滑回路5では、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において、互いに向きが等しいと共に互いに共有化されている。これにより、チョークコイル5L1,5L3を流れる電流と、チョークコイル5L2,5L4を流れる電流とが均衡状態となり、安定化する。   Thus, in the smoothing circuit 5 of the present embodiment, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke coil The magnetic flux formed by the current flowing through 5Lc2 has the same direction and is shared with each other inside the common magnetic cores UCc and DCc. As a result, the current flowing through the choke coils 5L1 and 5L3 and the current flowing through the choke coils 5L2 and 5L4 are balanced and stabilized.

また、この平滑回路5では自動的にこのような均衡状態が保持されるため、素子の特性値等の調整が不要となる。   Further, since such a balanced state is automatically maintained in the smoothing circuit 5, adjustment of element characteristic values and the like is not necessary.

以上のように本実施の形態では、平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において、互いに向きが等しいと共に互いに共有化されているようにしたので、チョークコイル5L1,5L2を流れる電流とチョークコイル5L3,5L4を流れる電流とを均衡状態とし、安定化することができる。また、この平滑回路5では自動的にこのような均衡状態が保持されるために素子の特性値等の調整が不要となり、素子の特性値等に大きな余裕度を必要としなくなる。よって、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, in the smoothing circuit 5, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke coil Since the magnetic flux formed by the current flowing through 5Lc2 is shared in the common magnetic cores UCc and DCc with the same direction, the current flowing through the choke coils 5L1 and 5L2 and the choke coil 5L3 are shared. , 5L4 can be balanced and stabilized. Further, since the smoothing circuit 5 automatically maintains such an equilibrium state, it is not necessary to adjust the characteristic value of the element, and a large margin is not required for the characteristic value of the element. Therefore, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost.

また、チョークコイル5L1の一端を、端子TL1を介して接続点P1(センタタップ)に接続し、チョークコイル5L2の一端を、端子TL2を介して接続点P2に接続し、チョークコイル5L3の一端を、端子TL3を介して接続点P3(センタタップ)に接続し、チョークコイル5L4の一端を、端子TL4を介して接続点P4に接続するようにしたので、上記したような効果を得ることができる。   Further, one end of the choke coil 5L1 is connected to the connection point P1 (center tap) through the terminal TL1, one end of the choke coil 5L2 is connected to the connection point P2 through the terminal TL2, and one end of the choke coil 5L3 is connected to the connection point P1. Since the terminal TL3 is connected to the connection point P3 (center tap) and one end of the choke coil 5L4 is connected to the connection point P4 via the terminal TL4, the above-described effects can be obtained. .

また、コア部材Uを、共通磁芯UCc,DCcを介して2つの還流磁路B1,B2を有するE−Eコアにより構成すると共に、共通磁芯UCc,DCcの外側の第1の磁芯UC1,DC1および第2の磁芯UC2,DC2に巻線を巻回するようにしたので、共通磁芯UCc,DCcのみに巻線を巻回するようにした場合と比べ、コアが巻線に重なる面積を減少させることができ、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2の放熱面積をより増大させることができる。よって、放熱特性が改善するため、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2の安定化した動作が可能となる。   Further, the core member U is constituted by an EE core having two return magnetic paths B1 and B2 via the common magnetic cores UCc and DCc, and the first magnetic core UC1 outside the common magnetic cores UCc and DCc. , DC1 and the second magnetic cores UC2 and DC2 are wound with windings, so that the core overlaps the windings as compared with the case where windings are wound only on the common magnetic cores UCc and DCc. The area can be reduced, and the heat radiation area of the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 can be further increased. Therefore, since the heat dissipation characteristics are improved, the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 can be stabilized.

以下、本発明の変形例をいくつか挙げて説明する。なお、上記実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, some modified examples of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as the component in the said embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

[変形例1]
図6および図7は、変形例1に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1A)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Aは、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、整流回路41、42と平滑回路5との間の接続関係を変更したものである。具体的には、チョークコイル5L1の一端が、端子TL1を介して接続点P3(センタタップ)に接続され、チョークコイル5L2の一端が、端子TL2を介して接続点P2に接続され、チョークコイル5L3の一端が、端子TL3を介して接続点P1(センタタップ)に接続され、チョークコイル5L4の一端が、端子TL4を介して接続点P4に接続されている。すなわち、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、端子TL1,TL3と接続点P1,P3との接続関係を入れ換えたものとなっている。
[Modification 1]
6 and 7 illustrate a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1A) according to the first modification. This switching power supply device 1A is obtained by changing the connection relationship between the rectifier circuits 41 and 42 and the smoothing circuit 5 in the switching power supply device 1 described in the above embodiment. Specifically, one end of the choke coil 5L1 is connected to the connection point P3 (center tap) via the terminal TL1, and one end of the choke coil 5L2 is connected to the connection point P2 via the terminal TL2, and the choke coil 5L3 Is connected to the connection point P1 (center tap) via the terminal TL3, and one end of the choke coil 5L4 is connected to the connection point P4 via the terminal TL4. That is, in the switching power supply device 1 described in the above embodiment, the connection relationship between the terminals TL1, TL3 and the connection points P1, P3 is exchanged.

このような構成により本変形例のスイッチング電源装置1Aでは、1次側ループ電流Ia11,Ia12に基づき、トランス31,32の2次側において、図6に示したような2次側ループ電流Ia23,Ia24が流れる一方、1次側ループ電流Ib11,Ib12に基づき、図7に示したような2次側ループ電流Ib23,Ib24が流れる。   With such a configuration, in the switching power supply device 1A of the present modification example, the secondary side loop current Ia23, as shown in FIG. 6, on the secondary side of the transformers 31 and 32, based on the primary side loop currents Ia11 and Ia12. While Ia24 flows, secondary side loop currents Ib23 and Ib24 as shown in FIG. 7 flow based on the primary side loop currents Ib11 and Ib12.

このようにして本変形例においても、平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において互いに共有化されているようにしたので、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   Thus, also in this modification, in the smoothing circuit 5, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke coil Since the magnetic flux formed by the current flowing through 5Lc2 is shared with each other in the common magnetic cores UCc and DCc, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost.

[変形例2]
図8は、変形例2に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1B)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Aは、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、トランス31B,32Bがそれぞれ、一対の2次側巻線312A,312Bおよび一対の2次側巻線322A,322Bを有するようにすると共に、トランス31Bの一方の2次側巻線312Aとトランス32Bの他方の2次側巻線322Bとに接続された整流回路と、トランス31Bの他方の2次側巻線312Bとトランスの32B一方の2次側巻線322Aとに接続された整流回路とにより構成されるようにしたものである。また、チョークコイル5L1の一端は、端子TL1を介して接続点P6に接続され、チョークコイル5L2の一端は、端子TL2を介して接続点P2に接続され、チョークコイル5L3の一端は、端子TL3を介して接続点P7に接続され、チョークコイル5L4の一端は、端子TL4を介して接続点P4に接続されている。
[Modification 2]
FIG. 8 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1B) according to the second modification. In the switching power supply device 1A, in the switching power supply device 1 described in the above embodiment, the transformers 31B and 32B have a pair of secondary windings 312A and 312B and a pair of secondary windings 322A and 322B, respectively. In addition, a rectifier circuit connected to one secondary winding 312A of the transformer 31B and the other secondary winding 322B of the transformer 32B, and the other secondary winding 312B of the transformer 31B and the transformer 32B is configured by a rectifier circuit connected to one secondary winding 322A. One end of the choke coil 5L1 is connected to the connection point P6 via the terminal TL1, one end of the choke coil 5L2 is connected to the connection point P2 via the terminal TL2, and one end of the choke coil 5L3 is connected to the terminal TL3. And one end of the choke coil 5L4 is connected to the connection point P4 via the terminal TL4.

なお、トランス31Bが本発明における「第1のトランス」の一具体例に対応し、トランス32Bが本発明における「第2のトランス」の一具体例に対応する。また、接続点P6が本発明における「第1の整流回路の電流流出端」に対応し、接続点P7が本発明における「第2の整流回路の電流流出端」に対応する。   The transformer 31B corresponds to a specific example of “first transformer” in the present invention, and the transformer 32B corresponds to a specific example of “second transformer” in the present invention. The connection point P6 corresponds to the “current outflow end of the first rectifier circuit” in the present invention, and the connection point P7 corresponds to the “current outflow end of the second rectifier circuit” in the present invention.

このような構成により本変形例においても、平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において互いに共有化されているようにしたので、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   With such a configuration, also in the present modification, in the smoothing circuit 5, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke Since the magnetic flux formed by the current flowing through the coil 5Lc2 is shared with each other inside the common magnetic cores UCc and DCc, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost. .

[変形例3]
図9は、変形例3に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1C)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Cでは、トランス31C,32Cが、互いに直列接続されると共にインバータ回路11,12によるスイッチング動作時の交流抵抗が交互に高くなる一対の1次側巻線311A,311Bおよび1次側巻線321A,321Bを有するようになっている。
[Modification 3]
FIG. 9 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1 </ b> C) according to the third modification. In this switching power supply device 1C, the transformers 31C and 32C are connected in series with each other, and a pair of primary windings 311A and 311B and a primary side in which alternating current resistance during switching operation by the inverter circuits 11 and 12 is alternately increased. Windings 321A and 321B are provided.

このような構成により本変形例のスイッチング電源装置1Cでは、図中に示したように、トランス31C,32Cの1次側巻線311A,311B,321A,321Bと2次側巻線312A,312B,322A,322Bとの間で互いに逆向きの電流が流れるときに、表皮効果および近接効果により、交流抵抗が低くなる。具体的には、1次側ループ電流Ia11,Ia12が1次側巻線311A,311Bおよび1次側巻線321A,321Bを流れているときには、2次側ループ電流Ia21,Ia22が流れる2次側巻線312A,322Aの近くに配置されている1次側巻線311A,321Aでは、1次側ループ電流Ia11,Ia12と2次側ループ電流Ia21,Ia22との電流の向きが互いに逆向きとなるため、これら1次側巻線311A,321Aでは、電流の向きが互いに同一である巻線同士を近接させた場合と比べ、表皮効果および近接効果により、交流抵抗が低くなる。また、1次側ループ電流Ib11,Ib12が1次側巻線311A,311Bおよび1次側巻線321A,321Bを流れているときには、2次側ループ電流Ib21,Ib22が流れる2次側巻線312B,322Bの近くに配置されている1次側巻線311B,321Bでは、1次側ループ電流Ib11,Ib12と2次側ループ電流Ib21,Ib22との電流の向きが互いに逆向きとなるため、これら1次側巻線311B,321Bでは、電流の向きが互いに同一である巻線同士を近接させた場合と比べ、表皮効果および近接効果により、交流抵抗が低くなる。これらにより、相対的に交流抵抗の高い1次側巻線によって発振成分が吸収されるため、出力のリンギングを抑制することができる。   With this configuration, in the switching power supply 1C of the present modification, as shown in the figure, the primary windings 311A, 311B, 321A, 321B and the secondary windings 312A, 312B, When currents in opposite directions flow between 322A and 322B, the AC resistance is lowered due to the skin effect and the proximity effect. Specifically, when the primary side loop currents Ia11 and Ia12 are flowing through the primary side windings 311A and 311B and the primary side windings 321A and 321B, the secondary side loop currents Ia21 and Ia22 flow. In the primary side windings 311A and 321A arranged near the windings 312A and 322A, the directions of the currents of the primary side loop currents Ia11 and Ia12 and the secondary side loop currents Ia21 and Ia22 are opposite to each other. Therefore, in these primary side windings 311A and 321A, the AC resistance is lowered due to the skin effect and the proximity effect, compared to the case where the windings having the same current direction are brought close to each other. Further, when the primary loop currents Ib11 and Ib12 are flowing through the primary windings 311A and 311B and the primary windings 321A and 321B, the secondary winding 312B through which the secondary loop currents Ib21 and Ib22 flow is provided. , 322B, the primary side windings 311B and 321B are arranged in such a manner that the directions of the primary side loop currents Ib11 and Ib12 and the secondary side loop currents Ib21 and Ib22 are opposite to each other. In the primary side windings 311B and 321B, the AC resistance is lowered due to the skin effect and the proximity effect as compared with the case where windings having the same current direction are brought close to each other. As a result, the oscillation component is absorbed by the primary side winding having a relatively high AC resistance, so that ringing of the output can be suppressed.

以上のように本変形例では、上記実施の形態における効果に加え、出力のリンギングを抑制することができ、出力をより安定化することが可能となる。   As described above, in this modified example, in addition to the effects in the above embodiment, ringing of output can be suppressed, and output can be further stabilized.

[変形例4]
図10は、変形例4に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1D)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Dは、上記変形例3で説明したスイッチング電源装置1Cにおいて、インバータ回路11,12とトランス31D,32D内の一対の1次側巻線311A,311Bおよび1次側巻線321A,321Bとの接続関係を互いに入れ換えたものとなっている。
[Modification 4]
FIG. 10 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1D) according to Modification 4. This switching power supply device 1D is the same as the switching power supply device 1C described in the third modification, but includes a pair of primary windings 311A, 311B and primary windings 321A in the inverter circuits 11, 12 and transformers 31D, 32D. The connection relationship with 321B is interchanged.

このような構成により本変形例においても、平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において互いに共有化されているようにしたので、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   With such a configuration, also in the present modification, in the smoothing circuit 5, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke Since the magnetic flux formed by the current flowing through the coil 5Lc2 is shared with each other inside the common magnetic cores UCc and DCc, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost. .

[変形例5]
図11は、変形例5に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1E)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Eは、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、トランス31,32の1次側に配置されたインバータ回路を、単一のインバータ回路10Eにより構成するようにしたものである。
[Modification 5]
FIG. 11 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1E) according to Modification 5. This switching power supply device 1E is configured such that, in the switching power supply device 1 described in the above embodiment, the inverter circuit arranged on the primary side of the transformers 31 and 32 is configured by a single inverter circuit 10E. is there.

このような構成により本変形例においても、平滑回路5において、第1環状磁路B1における磁束と、第2環状磁路B2における磁束と、チョークコイル5Lc1を流れる電流によって形成される磁束と、チョークコイル5Lc2を流れる電流によって形成される磁束とが、共通磁芯UCc,DCcの内部において互いに共有化されているようにしたので、製造コストを抑えつつ安定的な出力を供給することが可能となる。   With such a configuration, also in the present modification, in the smoothing circuit 5, the magnetic flux formed by the magnetic flux in the first annular magnetic path B1, the magnetic flux in the second annular magnetic path B2, the current flowing through the choke coil 5Lc1, and the choke Since the magnetic flux formed by the current flowing through the coil 5Lc2 is shared with each other inside the common magnetic cores UCc and DCc, it is possible to supply a stable output while suppressing the manufacturing cost. .

また、上記実施の形態のようにインバータ回路を複数のインバータ回路11,12により構成した場合と比べ、回路構成が簡素化すると共に、製造コストをより抑えることが可能となる。   In addition, as compared with the case where the inverter circuit is configured by a plurality of inverter circuits 11 and 12 as in the above embodiment, the circuit configuration is simplified and the manufacturing cost can be further suppressed.

[変形例6]
図12は、変形例6に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1F)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Fは、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、整流回路41,42の代わりに、整流回路(スイッチング回路)41F,42Fを設けるようにしたものである。
[Modification 6]
FIG. 12 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1F) according to Modification 6. This switching power supply device 1F is obtained by providing rectifier circuits (switching circuits) 41F and 42F instead of the rectifier circuits 41 and 42 in the switching power supply device 1 described in the above embodiment.

整流回路41F,42Fでは、整流素子として、FET(電界効果型トランジスタ)が用いられている。すなわち、これまでは、整流素子の一例として整流ダイオードを挙げて説明したが、本変形例では、整流素子としてFETを用いている。これにより、上記実施の形態における整流ダイオード素子41A,41B,42A,42Bを、スイッチング素子S41A,S41B,S42A,S42Bと、それらに並列接続された整流ダイオードD41A,D41B,D42A,D42B(スイッチング素子S41A,S41B,S42A,S42Bの寄生ダイオード)とから構成することができる。   In the rectifier circuits 41F and 42F, FETs (field effect transistors) are used as rectifier elements. In other words, the rectifier diode has been described as an example of the rectifier so far, but in the present modification, an FET is used as the rectifier. As a result, the rectifier diode elements 41A, 41B, 42A, and 42B in the above embodiment are replaced with the switching elements S41A, S41B, S42A, and S42B, and the rectifier diodes D41A, D41B, D42A, and D42B connected in parallel to them (switching element S41A). , S41B, S42A, and S42B parasitic diodes).

このような構成により本変形例では、整流回路41F,42Fにおいて同期整流動作を行うことにより、上記実施の形態等と比べて回路の効率を向上させることが可能となる。   With this configuration, in this modified example, by performing the synchronous rectification operation in the rectifier circuits 41F and 42F, it is possible to improve the efficiency of the circuit as compared with the above-described embodiment and the like.

[変形例7]
図13は、変形例7に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1G)の回路構成を表したものである。このスイッチング電源装置1Gは、上記実施の形態で説明したスイッチング電源装置1において、整流回路41,42の代わりに、上記変形例7で説明したスイッチング回路41F,42Fを設けると共に、インバータ回路11,12の代わりに、スイッチング回路11G,12Gを設けるようにしたものである。
[Modification 7]
FIG. 13 illustrates a circuit configuration of a switching power supply device (switching power supply device 1G) according to Modification 7. The switching power supply device 1G is provided with the switching circuits 41F and 42F described in the modification 7 in place of the rectifier circuits 41 and 42 in the switching power supply device 1 described in the above embodiment, and the inverter circuits 11 and 12 Instead of these, switching circuits 11G and 12G are provided.

スイッチング回路11G,12Gでは、上記実施の形態におけるスイッチング素子S11〜S14が、MOS−FET等により構成されている。これにより、スイッチング回路11G,12Gでは、上記実施の形態におけるスイッチング素子S11〜S14が、スイッチング素子S11〜S14と、それらに並列接続された整流ダイオードD11〜D14(スイッチング素子S11〜S14の寄生ダイオード)とからなるとみなすことができる。   In the switching circuits 11G and 12G, the switching elements S11 to S14 in the above embodiment are configured by MOS-FETs or the like. Thereby, in switching circuit 11G, 12G, switching element S11-S14 in the said embodiment is switching element S11-S14 and the rectifier diode D11-D14 (parasitic diode of switching element S11-S14) connected in parallel to them. It can be regarded as consisting of

このような構成により本変形例では、上記実施の形態で説明したような、入力端子T1,T2から入力される直流入力電圧Vinを降圧して、直流出力電圧Voutを出力端子T3,T4から出力する降圧動作に加え、以下説明するような、出力端子T3,T4から入力される直流入力電圧Vinを昇圧して、直流出力電圧Voutを入力端子T1,T2から出力する昇圧動作も行うことが可能となる(双方向動作が可能となる)。その場合、降圧動作時(順方向動作時)には、スイッチング回路11G,12Gがインバータ回路として機能すると共にスイッチング回路41F,42Fが整流回路として機能し、昇圧動作時(逆方向動作時)には、スイッチング回路41F,42Fがインバータ回路として機能すると共にスイッチング回路11G,12Gが整流回路として機能することになる。   With this configuration, in this modification, the DC input voltage Vin input from the input terminals T1 and T2 is stepped down as described in the above embodiment, and the DC output voltage Vout is output from the output terminals T3 and T4. In addition to the step-down operation, the step-up operation of boosting the DC input voltage Vin input from the output terminals T3 and T4 and outputting the DC output voltage Vout from the input terminals T1 and T2 as described below can be performed. (Bidirectional operation is possible). In that case, during the step-down operation (forward operation), the switching circuits 11G and 12G function as an inverter circuit and the switching circuits 41F and 42F function as a rectifier circuit, and during the step-up operation (reverse operation). The switching circuits 41F and 42F function as an inverter circuit, and the switching circuits 11G and 12G function as a rectifier circuit.

ここで、入力端子T1,T2が本発明における「第1の入出力端子」の一具体例に対応し、出力端子T3,T4が本発明における「第2の入出力端子」の一具体例に対応する。また、スイッチング回路11G,12Gが本発明における「第1の回路」の一具体例に対応し、スイッチング回路41F,42Fが本発明における「2つの第2の回路」の一具体例に対応する。また、スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24が本発明における「第1のスイッチング素子」の一具体例に対応し、整流ダイオードD11〜D14,D21〜D24が本発明における「第1の整流素子」の一具体例に対応する。また、スイッチング素子S41A,S41B,S42A,S42Bが本発明における「第2のスイッチング素子」の一具体例に対応し、整流ダイオードD41A,D41B,D42A,D42Bが本発明における「第2の整流素子」の一具体例に対応する。   Here, the input terminals T1 and T2 correspond to a specific example of “first input / output terminal” in the present invention, and the output terminals T3 and T4 correspond to a specific example of “second input / output terminal” in the present invention. Correspond. The switching circuits 11G and 12G correspond to a specific example of “first circuit” in the present invention, and the switching circuits 41F and 42F correspond to a specific example of “two second circuits” in the present invention. Further, the switching elements S11 to S14 and S21 to S24 correspond to a specific example of “first switching element” in the present invention, and the rectifier diodes D11 to D14 and D21 to D24 are “first rectifier element” in the present invention. This corresponds to a specific example. The switching elements S41A, S41B, S42A, and S42B correspond to a specific example of “second switching element” in the present invention, and the rectifier diodes D41A, D41B, D42A, and D42B are “second rectifier elements” in the present invention. This corresponds to a specific example.

なお、上記した昇圧動作時(逆方向動作時)には、スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24の駆動信号は常に0Vとなっており、スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24が常にオフ状態となる。ただし、前述した同期整流を行う場合には、スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24もオン・オフ動作することになり、整流ダイオードの場合よりも損失が小さくなる。なお、以下の図14〜図16では、スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24がこのような同期整流を行う場合について説明する。   Note that during the above-described step-up operation (reverse operation), the drive signals of the switching elements S11 to S14 and S21 to S24 are always 0V, and the switching elements S11 to S14 and S21 to S24 are always in the OFF state. Become. However, when performing the above-described synchronous rectification, the switching elements S11 to S14 and S21 to S24 are also turned on / off, and the loss is smaller than in the case of the rectifier diode. In the following FIG. 14 to FIG. 16, the case where the switching elements S11 to S14 and S21 to S24 perform such synchronous rectification will be described.

まず、図14に示したように、スイッチング素子S41A,S42Aおよびスイッチング素子S41B,S42Bとも、オン状態となる。したがって、スイッチング回路41F,42Fを含む低圧側には、図中に示したようなループ電流Ic11,Ic12,Id11,Id12が低圧バッテリ70から流れ、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2が励磁される。また、トランス31における巻線312A,312Bおよびトランス32における巻線322A,322Bはそれぞれ、互いに巻回し方向が逆であると共に巻数が等しいため、巻線312A,312Bおよび巻線322A,322Bに流れる電流によって発生する磁束がそれぞれ、互いに打ち消し合うこととなり、巻線312A,312Bの両端間および巻線322A,322Bの両端間の電圧は、いずれも0Vとなっている。よって、この期間では、低圧側から高圧側への電力伝送はなされない。ただし、高圧側では、図中に示したような出力電流Ioutが、入力平滑コンデンサ2から負荷Lへと流れている。   First, as shown in FIG. 14, the switching elements S41A and S42A and the switching elements S41B and S42B are both turned on. Therefore, on the low voltage side including the switching circuits 41F and 42F, loop currents Ic11, Ic12, Id11 and Id12 as shown in the figure flow from the low voltage battery 70, and the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2 are excited. . In addition, since the windings 312A and 312B in the transformer 31 and the windings 322A and 322B in the transformer 32 have opposite winding directions and the same number of turns, the currents flowing through the windings 312A and 312B and the windings 322A and 322B, respectively. Thus, the magnetic fluxes generated by each other cancel each other, and the voltage between both ends of the windings 312A and 312B and between both ends of the windings 322A and 322B is 0V. Therefore, power transmission from the low voltage side to the high voltage side is not performed during this period. However, on the high voltage side, an output current Iout as shown in the figure flows from the input smoothing capacitor 2 to the load L.

次に、図15に示したように、スイッチング素子S41A,S42Aのみがオフ状態となる。よって、低圧側には、図中に示したようなループ電流Ic11,Ic12のみが流れ、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2に蓄積されたエネルギーに基づいて、低圧側から高圧側への電力伝送がなされる。このとき、スイッチング回路11Gでは、スイッチング素子S12,S13がオン状態となると共にスイッチング素子S11,S14がオフ状態となっており、同期整流動作がなされている。また、同様にスイッチング回路12Gでは、スイッチング素子S22,S23がオン状態となると共にスイッチング素子S21,S24がオフ状態となっており、同期整流動作がなされている。なお、この図15に示した動作状態の期間の後は、再び、図14に示した動作状態となる。   Next, as shown in FIG. 15, only switching elements S41A and S42A are turned off. Therefore, only the loop currents Ic11 and Ic12 as shown in the figure flow on the low voltage side, and power is transmitted from the low voltage side to the high voltage side based on the energy accumulated in the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2. Is made. At this time, in the switching circuit 11G, the switching elements S12 and S13 are turned on and the switching elements S11 and S14 are turned off, so that a synchronous rectification operation is performed. Similarly, in the switching circuit 12G, the switching elements S22 and S23 are turned on and the switching elements S21 and S24 are turned off, so that a synchronous rectification operation is performed. Note that after the period of the operation state shown in FIG. 15, the operation state shown in FIG. 14 is reached again.

次に、そのような再度の図14に示した状態の後は、図16に示したように、スイッチング素子S41B,S42Bのみがオフ状態となる。よって、低圧側には、図中に示したようなループ電流Id11,Id12のみが流れ、チョークコイル5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2に蓄積されたエネルギーに基づいて、低圧側から高圧側への電力伝送がなされる。このとき、スイッチング回路11Gでは、スイッチング素子S11,S14がオン状態となると共にスイッチング素子S12,S13がオフ状態となっており、同期整流動作がなされている。また、同様にスイッチング回路12Gでは、スイッチング素子S21,S24がオン状態となると共にスイッチング素子S22,S23がオフ状態となっており、同期整流動作がなされている。   Next, after such a state shown in FIG. 14 again, only the switching elements S41B and S42B are turned off as shown in FIG. Therefore, only the loop currents Id11 and Id12 as shown in the figure flow on the low voltage side, and power is transferred from the low voltage side to the high voltage side based on the energy accumulated in the choke coils 5L1 to 5L4, 5Lc1 and 5Lc2. Is made. At this time, in the switching circuit 11G, the switching elements S11 and S14 are turned on and the switching elements S12 and S13 are turned off, so that the synchronous rectification operation is performed. Similarly, in the switching circuit 12G, the switching elements S21 and S24 are turned on and the switching elements S22 and S23 are turned off, so that a synchronous rectification operation is performed.

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the embodiment and the modification examples, the present invention is not limited to the embodiment and the like, and various modifications can be made.

例えば、チョークコイル5L1を流れる電流およびチョークコイル5L2を流れる電流と、チョークコイル5L3を流れる電流およびチョークコイル5L4を流れる電流とは、上記実施の形態等で説明したように文字通り完全に同期している場合には限られず、実質的に同期していればよい。また、チョークコイル5L1を流れる電流およびチョークコイル5L2を流れる電流同士や、チョークコイル5L3を流れる電流およびチョークコイル5L4を流れる電流同士は、完全に同時に流れている必要はなく、実質的に同時であればよい。   For example, the current flowing through the choke coil 5L1 and the current flowing through the choke coil 5L2, and the current flowing through the choke coil 5L3 and the current flowing through the choke coil 5L4 are literally completely synchronized as described in the above embodiments and the like. It is not limited to the case, and it may be substantially synchronized. Further, the current flowing through the choke coil 5L1 and the current flowing through the choke coil 5L2, or the current flowing through the choke coil 5L3 and the current flowing through the choke coil 5L4 do not need to flow completely at the same time. That's fine.

また、上記実施の形態等では、コア材UがE−Eコアにより構成されている場合について説明したが、例えばE−Iコアなどにより構成してもよい。   Moreover, although the said embodiment etc. demonstrated the case where the core material U was comprised with the EE core, you may comprise with an EI core etc., for example.

また、インバータ回路の構成は、フルブリッジ型以外(例えば、ハーフブリッジ型など)の構成でもよい。   Further, the configuration of the inverter circuit may be a configuration other than a full bridge type (for example, a half bridge type).

また、整流回路の構成は、アノードコモン接続ではなく、カソードコモン接続でもよく、またセンタタップ型以外(例えば、ブリッジ型やフォワード型など)の構成でもよい。また、全波整流型の整流回路ではなく、半波整流型の整流回路でもよい。   Further, the configuration of the rectifier circuit may be a cathode common connection instead of an anode common connection, or may be a configuration other than the center tap type (for example, a bridge type or a forward type). Further, instead of a full-wave rectification type rectification circuit, a half-wave rectification type rectification circuit may be used.

さらに、上記実施の形態等において説明した変形例等を組み合わせてもよい。   Furthermore, you may combine the modification etc. which were demonstrated in the said embodiment etc.

本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した平滑回路の外観構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the external appearance structure of the smoothing circuit shown in FIG. 図1に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the basic operation | movement of the switching power supply device shown in FIG. 図1に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the basic operation | movement of the switching power supply device shown in FIG. 図2に示したコア材における電流および磁束の方向を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the direction of the electric current and magnetic flux in the core material shown in FIG. 本発明の変形例1に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of a switching power supply apparatus which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例1に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of a switching power supply apparatus which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例2に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of the switching power supply apparatus which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例3に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of a switching power supply apparatus which concerns on the modification 3 of this invention. 本発明の変形例4に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of a switching power supply apparatus which concerns on the modification 4 of this invention. 本発明の変形例5に係るスイッチング電源装置の構成および基本動作を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure and basic operation | movement of a switching power supply apparatus which concerns on the modification 5 of this invention. 本発明の変形例6に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on the modification 6 of this invention. 本発明の変形例7に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on the modification 7 of this invention. 図13に示したスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating operation | movement of the switching power supply device shown in FIG. 図13に示したスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating operation | movement of the switching power supply device shown in FIG. 図13に示したスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating operation | movement of the switching power supply device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A〜1G…スイッチング電源装置、10…高圧バッテリ、11,12,10E…インバータ回路、11G,12G…スイッチング回路、2…入力平滑コンデンサ、31,31B,31C,31D,32,32B,32C,32D,30E…トランス、310,320,30…磁芯、311,311A,311B,321,321A,321B,31E…1次側巻線、312A,312B,322A,322B…2次側巻線、41,41B,41F,42,42B,42F…整流回路、41F,42F…整流回路(スイッチング回路)、41A,41B,42A,42B,D11〜D14,D21〜D24,D41A,D41B,D42A,D42B…整流ダイオード、5…平滑回路、5L1〜5L4,5Lc1,5Lc2…チョークコイル、5C…出力平滑コンデンサ、6…負荷、70…低圧バッテリ、L1H…1次側高圧ライン、L1L…1次側低圧ライン、LO…出力ライン、LG…接地ライン、T1,T2…入力端子、T3,T4…出力端子、TL1〜TL4…平滑回路の端子、S1〜S4,S11〜S14,S21〜S24,S41A,S41B,S42A,S42B…スイッチング素子、U…コア材、UC…上部E型コア、DC…下部E型コア、UCb,DCb…ベースコア、UC1,DC1…第1磁芯、UC2,DC2…第2磁芯、UCc,DCc…共通磁芯(中央磁芯)、P1,P3…接続点(センタタップ)、P2,P4,P51〜P54,P6,P7,P81,P82,P91,P92…接続点、Vin…直流入力電圧、Vout…直流出力電圧、Ia1,Ia11,Ia12,Ib1,Ib11,Ib12,Ic11,Ic12,Id11,Id12…電流(1次側ループ電流)、Ia21,Ia22,Ia23,Ia24,Ib21,Ib22,Ib23,Ib24,Ic21,Ic22,Id21,Id22…電流(2次側ループ電流)、Iout…出力電流、B1…第1環状磁路、B2…第2環状磁路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A-1G ... Switching power supply device, 10 ... High voltage battery, 11, 12, 10E ... Inverter circuit, 11G, 12G ... Switching circuit, 2 ... Input smoothing capacitor, 31, 31B, 31C, 31D, 32, 32B, 32C , 32D, 30E ... transformer, 310, 320, 30 ... magnetic core, 311, 311A, 311B, 321, 321A, 321B, 31E ... primary winding, 312A, 312B, 322A, 322B ... secondary winding, 41, 41B, 41F, 42, 42B, 42F ... Rectifier circuit, 41F, 42F ... Rectifier circuit (switching circuit), 41A, 41B, 42A, 42B, D11-D14, D21-D24, D41A, D41B, D42A, D42B ... Rectifier diode, 5 ... smoothing circuit, 5L1 to 5L4, 5Lc1, 5Lc2 ... choke 5C ... Output smoothing capacitor, 6 ... Load, 70 ... Low voltage battery, L1H ... Primary side high voltage line, L1L ... Primary side low voltage line, LO ... Output line, LG ... Ground line, T1, T2 ... Input terminal, T3, T4: Output terminal, TL1 to TL4: Smoothing circuit terminal, S1 to S4, S11 to S14, S21 to S24, S41A, S41B, S42A, S42B ... Switching element, U ... Core material, UC ... Upper E type core , DC ... lower E-type core, UCb, DCb ... base core, UC1, DC1 ... first magnetic core, UC2, DC2 ... second magnetic core, UCc, DCc ... common magnetic core (central magnetic core), P1, P3 ... Connection point (center tap), P2, P4, P51 to P54, P6, P7, P81, P82, P91, P92 ... connection point, Vin ... DC input voltage, Vout ... DC output voltage, Ia1, Ia1 1, Ia12, Ib1, Ib11, Ib12, Ic11, Ic12, Id11, Id12... Current (primary loop current), Ia21, Ia22, Ia23, Ia24, Ib21, Ib22, Ib23, Ib24, Ic21, Ic22, Id21, Id22 ... current (secondary loop current), Iout ... output current, B1 ... first annular magnetic path, B2 ... second annular magnetic path.

Claims (7)

直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するインバータ回路と、
前記インバータ回路側の1次側巻線と、2次側巻線とを有し、前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を出力するトランスと、
前記トランスの2次側に並列接続され、各々が前記出力交流電圧の整流動作を行う2つの整流回路と、
前記2つの整流回路からの出力電圧を平滑化して直流出力電圧を生成する平滑回路と
を備え、
前記平滑回路は、
容量素子と、
第1および第2の磁芯と、
前記第1および第2の磁芯の間に配置された共通磁芯と、
一端が前記整流回路に接続されると共に、前記第1の磁芯に巻回された第1および第2の巻線と、
一端が前記整流回路に接続されると共に、前記第2の磁芯に巻回された第3および第4の巻線と、
前記第1および第3の巻線の他端同士と前記容量素子の一端とを接続すると共に、前記共通磁芯に巻回された第1の共通巻線と、
前記第2および第4の巻線の他端同士と前記容量素子の他端とを接続すると共に、前記共通磁芯に巻回された第2の共通巻線と
を有し、
前記第1の巻線を流れる電流と前記第2の巻線を流れる電流とによって、前記第1の磁芯および前記共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、
前記第1の巻線を流れる電流と前記第2の巻線を流れる電流とに同期して、前記第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、前記第2の磁芯および前記共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成され、
前記第1の環状磁路における磁束と、前記第2の環状磁路における磁束と、前記第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、前記第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、前記共通磁芯の内部において互いに共有化されている
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
An inverter circuit that generates an input AC voltage by switching a DC input voltage;
A transformer having a primary side winding and a secondary side winding on the inverter circuit side, transforming the input AC voltage and outputting an output AC voltage;
Two rectifier circuits connected in parallel to the secondary side of the transformer, each performing a rectification operation of the output AC voltage;
A smoothing circuit for smoothing output voltages from the two rectifier circuits to generate a DC output voltage,
The smoothing circuit is
A capacitive element;
First and second magnetic cores;
A common magnetic core disposed between the first and second magnetic cores;
One end of which is connected to the rectifier circuit and the first and second windings wound around the first magnetic core;
A third end and a fourth winding wound around the second magnetic core, with one end connected to the rectifier circuit;
Connecting the other ends of the first and third windings and one end of the capacitive element, and a first common winding wound around the common magnetic core;
Connecting the other ends of the second and fourth windings and the other end of the capacitive element, and having a second common winding wound around the common magnetic core,
A first annular magnetic path that passes through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding,
In synchronization with the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, the current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through these third windings A second annular magnetic path passing through the second magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the fourth winding;
Due to the magnetic flux in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, the magnetic flux formed by the current flowing through the first common winding, and the current flowing through the second common winding. A switching power supply, wherein the magnetic flux formed is shared with each other inside the common magnetic core.
前記2つの整流回路が、各々が電流流入端および電流流出端を有する第1および第2の整流回路により構成され、
前記第1の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第2の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流入端に接続され、
前記第3の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第4の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流入端に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
The two rectifier circuits are constituted by first and second rectifier circuits each having a current inflow end and a current outflow end,
One end of the first winding is connected to a current outflow end of the first rectifier circuit;
One end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit,
One end of the third winding is connected to the current outflow end of the second rectifier circuit,
The switching power supply according to claim 1, wherein one end of the fourth winding is connected to a current inflow end of the second rectifier circuit.
前記2つの整流回路が、各々が電流流入端および電流流出端を有する第1および第2の整流回路により構成され、
前記第1の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第2の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流入端に接続され、
前記第3の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第4の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流入端に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
The two rectifier circuits are constituted by first and second rectifier circuits each having a current inflow end and a current outflow end,
One end of the first winding is connected to a current outflow end of the second rectifier circuit,
One end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit,
One end of the third winding is connected to a current outflow end of the first rectifier circuit,
The switching power supply according to claim 1, wherein one end of the fourth winding is connected to a current inflow end of the second rectifier circuit.
前記トランスが、一対の前記2次側巻線を有する第1のトランスと、一対の前記2次側巻線を有する第2のトランスとにより構成され、
前記2つの整流回路が、電流流入端および電流流出端を有すると共に前記第1のトランスの一方の2次側巻線と前記第2のトランスの他方の2次側巻線とに接続された第1の整流回路と、電流流入端および電流流出端を有すると共に前記第1のトランスの他方の2次側巻線と前記第2のトランスの一方の2次側巻線とに接続された第2の整流回路とにより構成され、
前記第1の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第2の巻線の一端が、前記第1の整流回路の電流流入端に接続され、
前記第3の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流出端に接続され、
前記第4の巻線の一端が、前記第2の整流回路の電流流入端に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
The transformer is composed of a first transformer having a pair of secondary windings and a second transformer having a pair of secondary windings,
The two rectifier circuits have a current inflow end and a current outflow end, and are connected to one secondary winding of the first transformer and the other secondary winding of the second transformer. A second rectifier circuit having a current inflow end and a current outflow end and connected to the other secondary winding of the first transformer and one secondary winding of the second transformer. Rectifier circuit and
One end of the first winding is connected to a current outflow end of the first rectifier circuit;
One end of the second winding is connected to the current inflow end of the first rectifier circuit,
One end of the third winding is connected to the current outflow end of the second rectifier circuit,
The switching power supply according to claim 1, wherein one end of the fourth winding is connected to a current inflow end of the second rectifier circuit.
前記トランスは、互いに直列接続されると共に前記インバータ回路によるスイッチング動作時の交流抵抗が交互に高くなる一対の前記1次側巻線を有する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
5. The transformer according to claim 1, wherein the transformer includes a pair of primary windings that are connected in series with each other and alternately have an alternating current resistance during switching operation by the inverter circuit. The switching power supply device according to Item 1.
前記インバータ回路が、単一のインバータ回路により構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
The switching power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the inverter circuit is configured by a single inverter circuit.
第1および第2の入出力端子対のうちの一方の入出力端子対から入力される直流入力電圧を電圧変換して、他方の入出力端子対から直流出力電圧を出力するスイッチング電源装置であって、
前記第1の入出力端子対側に配置された第1のトランス巻線と、前記第2の入出力端子対側に配置された第2のトランス巻線とを有するトランスと、
前記第1のトランス巻線側に配置され、複数の第1のスイッチング素子と、これら複数の第1のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された第1の整流素子とを含む第1の回路と、
前記第2のトランス巻線側に配置され、各々が、複数の第2のスイッチング素子と、これら複数の第2のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された第2の整流素子とを含む2つの第2の回路と、
前記2つの第2の回路と前記第2の入出力端子対との間に配置された平滑回路と
を備え、
前記平滑回路は、
容量素子と、
第1および第2の磁芯と、
前記第1および第2の磁芯の間に配置された共通磁芯と、
一端が前記第2の回路に接続されると共に、前記第1の磁芯に巻回された第1および第2の巻線と、
一端が前記第2の回路に接続されると共に、前記第2の磁芯に巻回された第3および第4の巻線と、
前記第1および第3の巻線の他端同士と前記容量素子の一端とを接続すると共に、前記共通磁芯に巻回された第1の共通巻線と、
前記第2および第4の巻線の他端同士と前記容量素子の他端とを接続すると共に、前記共通磁芯に巻回された第2の共通巻線と
を有し、
前記第1の巻線を流れる電流と前記第2の巻線を流れる電流とによって、前記第1の磁芯および前記共通磁芯の内部を通る第1の環状磁路が形成され、
前記第1の巻線を流れる電流と前記第2の巻線を流れる電流とに同期して、前記第3および第4の巻線に電流が流れると共に、これら第3の巻線を流れる電流と第4の巻線を流れる電流とによって、前記第2の磁芯および前記共通磁芯の内部を通る第2の環状磁路が形成され、
前記第1の環状磁路における磁束と、前記第2の環状磁路における磁束と、前記第1の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束と、前記第2の共通巻線を流れる電流によって形成される磁束とが、前記共通磁芯の内部において互いに共有化されている
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply apparatus that converts a DC input voltage input from one input / output terminal pair of the first and second input / output terminal pairs and outputs a DC output voltage from the other input / output terminal pair. And
A transformer having a first transformer winding disposed on the first input / output terminal pair side and a second transformer winding disposed on the second input / output terminal pair side;
A first circuit disposed on the first transformer winding side and including a plurality of first switching elements and a first rectifier element connected in parallel to each of the plurality of first switching elements;
Two second elements each disposed on the second transformer winding side, each including a plurality of second switching elements and a second rectifying element connected in parallel to each of the plurality of second switching elements. And the circuit
A smoothing circuit disposed between the two second circuits and the second input / output terminal pair;
The smoothing circuit is
A capacitive element;
First and second magnetic cores;
A common magnetic core disposed between the first and second magnetic cores;
One end connected to the second circuit and the first and second windings wound around the first magnetic core;
A third end and a fourth winding wound around the second magnetic core and having one end connected to the second circuit;
Connecting the other ends of the first and third windings and one end of the capacitive element, and a first common winding wound around the common magnetic core;
Connecting the other ends of the second and fourth windings and the other end of the capacitive element, and having a second common winding wound around the common magnetic core,
A first annular magnetic path that passes through the first magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding,
In synchronization with the current flowing through the first winding and the current flowing through the second winding, the current flows through the third and fourth windings, and the current flowing through these third windings A second annular magnetic path passing through the second magnetic core and the common magnetic core is formed by the current flowing through the fourth winding;
Due to the magnetic flux in the first annular magnetic path, the magnetic flux in the second annular magnetic path, the magnetic flux formed by the current flowing through the first common winding, and the current flowing through the second common winding. A switching power supply, wherein the magnetic flux formed is shared with each other inside the common magnetic core.
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