JPH06176946A - Switching power supply - Google Patents
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- JPH06176946A JPH06176946A JP32956892A JP32956892A JPH06176946A JP H06176946 A JPH06176946 A JP H06176946A JP 32956892 A JP32956892 A JP 32956892A JP 32956892 A JP32956892 A JP 32956892A JP H06176946 A JPH06176946 A JP H06176946A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な部品を用いて、制御可能な負荷変動を
広げて、負荷変動に対する高速の追従応答を確保するこ
とを目的とする。
【構成】 フォワード型スイッチング電源装置は、エネ
ルギー蓄積型のチョークコイル16にフェライトパウダ
とポリアミドを混練してなるフェライト樹脂32により
コイルがモールドされてなるチョークコイルを使用す
る。
(57) [Summary] [Purpose] The purpose is to widen controllable load fluctuations by using inexpensive parts and to secure a high-speed follow-up response to load fluctuations. A forward type switching power supply device uses a choke coil in which an energy storage type choke coil 16 is molded by a ferrite resin 32 formed by kneading ferrite powder and polyamide.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、負荷変動に対して高速
に追従させて電流供給するスイッチング電源装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device which supplies current by following a load change at high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、従来から主に使われてるコイル
には、例えばU・E・C・ドラム型のフェライトコアに
巻線したものがある。これらコイルの特性は、コイルに
印化する印加電流値を横軸に、コイルのインダクタンス
を縦軸にプロットして表すことができる(図2に示すイ
ンダクタンス−電流特性図である直流重畳特性図を参
照)。図2に示したコイルの特性は、流れる電流値が直
流重畳電流保証値を越えると、コイルの磁気飽和特性に
よってコイルのインダクタンスを急激に低下させてい
る。このため、この領域で負荷が変動する場合、コイル
を流れる電流の応答性は良くなる。2. Description of the Related Art Generally, a coil that has been mainly used in the past is, for example, a coil wound around a ferrite core of U, E, C, drum type. The characteristics of these coils can be represented by plotting the applied current value to be printed on the coil on the horizontal axis and the inductance of the coil on the vertical axis (see the DC-superimposed characteristic diagram which is the inductance-current characteristic diagram shown in FIG. 2). reference). In the characteristic of the coil shown in FIG. 2, when the value of the flowing current exceeds the guaranteed value of the superimposed DC current, the inductance of the coil is sharply reduced due to the magnetic saturation characteristic of the coil. Therefore, when the load changes in this region, the response of the current flowing through the coil is improved.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに負荷変動により、負荷電流の増加要求があったとき
スイッチング電源装置内のインピーダンス値が急激に減
少するため、スイッチング素子を流れる電流が大きくな
り素子の安全動作領域(ASO)を越えて破壊されるこ
とがあった。By the way, as described above, when the load variation demands an increase in the load current, the impedance value in the switching power supply device suddenly decreases, so that the current flowing through the switching element increases. It was sometimes destroyed beyond the safe operating area (ASO) of the device.
【0004】さらに、従来のコイルは、図2に示した不
飽和領域USが存在し、負荷電流に対して電流値の変動
してもインダクタンスが変化しない。このため、負荷電
流が増えたとしてもスイッチング素子から見たインピー
ダンスは、絶縁トランスの結合によるインピーダンスの
変化のみによる。これにより、負荷変動に対する応答は
悪くなってしまう。応答の悪化を改善するため、スイッ
チング電源装置は絶縁トランスの結合を少しでも改善し
なければならない。そこで、絶縁トランスは、一次巻
線、二次巻線のサンドウィッチ構造による巻線、銅箔平
角線を巻く等の各種の提案がされている。Further, the conventional coil has the unsaturated region US shown in FIG. 2, and the inductance does not change even if the current value changes with respect to the load current. Therefore, even if the load current increases, the impedance seen from the switching element is only due to the change in impedance due to the coupling of the insulating transformer. As a result, the response to the load fluctuation deteriorates. In order to improve the deterioration of the response, the switching power supply device should improve the coupling of the isolation transformer as much as possible. Therefore, various proposals have been made for the insulating transformer, such as winding having a sandwich structure of a primary winding and a secondary winding, and winding a copper foil rectangular wire.
【0005】これらの問題点を解決する具体的な提案の
一つとしてスイッチング電源装置が、実開昭62−57
589号の公報に開示されている。この考案は、上記コ
イルの出力電流を負荷に供給する際に上記コイルの磁束
を図2の破線で示した直線的な特性の飽和領域SAで使
用して負荷変動に対する電流応答特性を改善させてい
る。As one of concrete proposals for solving these problems, a switching power supply device is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-57.
No. 589 is disclosed. This invention uses the magnetic flux of the coil in the saturation region SA of the linear characteristic shown by the broken line in FIG. 2 when supplying the output current of the coil to the load to improve the current response characteristic to the load fluctuation. There is.
【0006】ところが、重負荷が、図2に示す不飽和領
域USの低入力電圧で起こると、負荷変動に対して出力
電圧を一定に保つことができないことになる。However, if a heavy load occurs at a low input voltage in the unsaturated region US shown in FIG. 2, the output voltage cannot be kept constant with respect to load fluctuation.
【0007】このため、スイッチング電源装置は、負荷
変動に高速に追従させ、安定な出力による出力を供給す
るために、使用する制御系のフィードバックゲインを上
げる必要があり、制御系の高速化、高ゲイン化を果たさ
なければならなくなってしまう。Therefore, the switching power supply unit needs to increase the feedback gain of the control system used in order to follow the load fluctuation at high speed and supply an output with a stable output. You will have to achieve gain.
【0008】しかしながら、上述した制御を行うと、外
乱ノイズ、内部で発生するノイズに対してこの制御系が
誤動作し、出力電圧の安定性に問題が生じる。また、こ
れらの原因で起こる異常発振等の対策にも、多大な設計
工数、費用、余分なフィルタ用の部品が必要になってし
まう問題があった。However, when the above-mentioned control is performed, this control system malfunctions with respect to disturbance noise and noise generated internally, which causes a problem in the stability of the output voltage. In addition, there is a problem in that a great deal of design man-hours, cost, and extra filter parts are required for countermeasures against abnormal oscillation caused by these causes.
【0009】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたものであり、安価な部品を用いて、制御可能
な負荷変動を広げて、負荷変動に対する高速の追従応答
を確保することができるスイッチング電源装置の提供を
目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to widen the controllable load fluctuation by using inexpensive parts and secure a high-speed follow-up response to the load fluctuation. An object of the present invention is to provide a switching power supply device that can be used.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係るスイッチン
グ電源装置は、スイッチング素子と、該スイッチング素
子の出力信号により駆動される出力トランスと、電磁エ
ネルギーを蓄積するチョークコイルと、該出力トランス
の出力信号を整流する整流回路とを有するフォワード型
スイッチング電源装置において、上記チョークコイル
は、軟磁性粉末とバインダを混練してなるフェライト樹
脂によりコイルがモールドされてなるチョークコイルで
あることにより、上述の課題を解決する。A switching power supply device according to the present invention includes a switching element, an output transformer driven by an output signal of the switching element, a choke coil for storing electromagnetic energy, and an output of the output transformer. In the forward type switching power supply device having a rectifying circuit for rectifying a signal, the choke coil is a choke coil formed by molding a ferrite resin obtained by kneading a soft magnetic powder and a binder. To solve.
【0011】[0011]
【作用】本発明のスイッチング電源装置は、軟磁性粉末
とバインダを混練してなるフェライト樹脂によりコイル
がモールドされてなるチョークコイルを使用してなるこ
とにより、上記チョークコイルの直流重畳電流特性に不
飽和領域をなくして、低い入力電圧でも出力電圧を一定
に保つことができ、負荷変動に対する応答制御を自動的
に行うことができる。Since the switching power supply device of the present invention uses the choke coil formed by molding the coil with the ferrite resin obtained by kneading the soft magnetic powder and the binder, the DC superimposed current characteristic of the choke coil is not satisfied. By eliminating the saturation region, the output voltage can be kept constant even at a low input voltage, and the response control to the load fluctuation can be automatically performed.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明に係るスイッチング電源装置の
一実施例について、それぞれ図面を参照しながら説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】先ず、本実施例のスイッチング電源装置の
概略的な構成について、図1に示すブロック回路を参照
しながら説明する。このスイッチング電源装置は、入力
電源10のノイズを低減するためのフィルタ部11と、
該フィルタ部11からの出力を整流する整流部12と、
該整流部12からの出力を変換する変換部13と、該変
換部13の入力側に入力電圧の変化を制御する制御部1
4と、上記変換部13の出力を整流する出力整流部1
5、チョークコイル16とで構成して出力を負荷17に
供給している。First, the schematic configuration of the switching power supply device of this embodiment will be described with reference to the block circuit shown in FIG. The switching power supply device includes a filter unit 11 for reducing noise of the input power supply 10,
A rectifying unit 12 for rectifying the output from the filter unit 11,
A converter 13 that converts the output from the rectifier 12, and a controller 1 that controls the change of the input voltage at the input side of the converter 13.
4 and an output rectifier 1 for rectifying the output of the converter 13
5 and choke coil 16 to supply the output to the load 17.
【0014】図1のスイッチング電源装置の各部の構成
を簡単に説明する。上記フィルタ部11は、ローパスフ
ィルタのコモンモードフィルタ11aとノーマルモード
フィルタ11bで構成している。The configuration of each part of the switching power supply device of FIG. 1 will be briefly described. The filter section 11 includes a low-pass filter common mode filter 11a and a normal mode filter 11b.
【0015】上記整流部12は、ブリッジダイオードか
らなる整流ブロック12a、平滑コンデンサ12b、ス
ナバ回路12cで構成している。また、上記出力整流部
15は、出力を整流するダイオード15aとフライホイ
ールダイオード15bで構成している。The rectifying section 12 is composed of a rectifying block 12a composed of a bridge diode, a smoothing capacitor 12b, and a snubber circuit 12c. The output rectifying unit 15 is composed of a diode 15a for rectifying the output and a flywheel diode 15b.
【0016】また、上記制御部14は、スイッチングト
ランジスタTR1、ドライブトランス14b、補助電源
14c、発振器14d、積分器14e、比較器14f、
パルス幅変調(以下PWMという)部14g及びドライ
ブトランス駆動用トランジスタTR2で構成している。The control section 14 includes a switching transistor TR1, a drive transformer 14b, an auxiliary power supply 14c, an oscillator 14d, an integrator 14e, a comparator 14f, and
It is composed of a pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) unit 14g and a drive transformer driving transistor TR2.
【0017】このスイッチング電源装置は、以下に説明
するように接続及び動作を行っている。入力電源10
は、商用交流入力端子を介してフィルタ部11に交流を
出力する。上記フィルタ部11のコモンモードフィルタ
11aで50kHz以上の高周波成分を除去した交流が
整流部12に供給される。整流部12は、整流ブロック
12a、平滑コンデンサ12b及びスナバ回路12cに
よって交流を直流に変換している。この直流が変換部1
3の変換トランス13Aの一次巻線の一端側13aに供
給される。This switching power supply device is connected and operated as described below. Input power 10
Outputs AC to the filter unit 11 via the commercial AC input terminal. The common mode filter 11a of the filter section 11 removes high frequency components of 50 kHz or more and supplies the alternating current to the rectification section 12. The rectifying unit 12 converts alternating current into direct current by the rectifying block 12a, the smoothing capacitor 12b, and the snubber circuit 12c. This DC is the converter 1
3 is supplied to one end side 13a of the primary winding of the conversion transformer 13A.
【0018】この一次巻線の他端側13bは、スイッチ
ングトランジスタTR1のコレクタと接続すると共に、
スナバ回路12cの抵抗18及びダイオード19のアノ
ード側と接続している。また、上記変換トランス13A
の二次巻線の一端側13cは、出力整流部のダイオード
15aに接続している。上記二次巻線の他端側13d
は、フライホイールダイオード15bのアノードと接続
している。The other end 13b of the primary winding is connected to the collector of the switching transistor TR1 and
It is connected to the resistor 18 of the snubber circuit 12c and the anode side of the diode 19. In addition, the conversion transformer 13A
One end side 13c of the secondary winding of is connected to the diode 15a of the output rectification unit. The other end 13d of the secondary winding
Is connected to the anode of the flywheel diode 15b.
【0019】上記スイッチングトランジスタTR1のベ
ースは、ドライブトランス14bの出力巻線C側と接続
している。一方、出力巻線の他端側Dは、平滑コンデン
サ12bと整流ブロック12aと接続している。また、
上記ドライブトランス14bの入力巻線A側には、補助
電源14cから電流が電源オン時に供給される。上記入
力巻線B側は、ドライブトランス駆動用トランジスタT
R2のコレクタ側と接続している。The base of the switching transistor TR1 is connected to the output winding C side of the drive transformer 14b. On the other hand, the other end D of the output winding is connected to the smoothing capacitor 12b and the rectification block 12a. Also,
A current is supplied to the input winding A side of the drive transformer 14b from the auxiliary power supply 14c when the power is turned on. The input winding B side is a drive transformer driving transistor T
It is connected to the collector side of R2.
【0020】上記補助電源14cは電源オン時に発振器
14d及び積分器14eに電流が供給されている。発振
器14dは、方形波パルスを発振して出力を積分器14
eに供給する。積分器14eは、供給されるパルスを積
分して三角波、あるいは鋸歯状波を発生させてPWM部
14gの一端側に出力する。The auxiliary power supply 14c supplies a current to the oscillator 14d and the integrator 14e when the power is turned on. The oscillator 14d oscillates a square wave pulse and outputs its output to the integrator 14d.
supply to e. The integrator 14e integrates the supplied pulse to generate a triangular wave or a sawtooth wave, and outputs the triangular wave or sawtooth wave to one end of the PWM unit 14g.
【0021】前記出力整流部15は、整流した直流をチ
ョークコイル16に供給する。ここで、このチョークコ
イル16は、エネルギー蓄積型のチョークコイルであ
る。このチョークコイルについては後段で詳述する。こ
のチョークコイル16を介した直流が、平滑コンデンサ
20を通して負荷17に供給されると共に、制御部14
の比較器14fの一端側に供給される。比較器14fの
他端側には、比較器14fの基準電圧として例えば直流
電源から電圧が印加されている。比較器14fは、負荷
17に供給した電圧が基準電圧に対して比較増幅し、P
WM部14gの他端側に出力する。The output rectifier 15 supplies the rectified direct current to the choke coil 16. Here, the choke coil 16 is an energy storage type choke coil. This choke coil will be described in detail later. Direct current through the choke coil 16 is supplied to the load 17 through the smoothing capacitor 20, and the control unit 14
Is supplied to one end of the comparator 14f. A voltage is applied to the other end of the comparator 14f from a DC power supply, for example, as a reference voltage for the comparator 14f. The comparator 14f compares and amplifies the voltage supplied to the load 17 with respect to the reference voltage, and outputs P
Output to the other end of the WM unit 14g.
【0022】PWM部14gは、三角波、あるいは鋸歯
状波の幅を上記比較器14fでの比較出力に応じて変化
させ、出力電圧が一定のパルス幅変調信号をドライブト
ランス駆動用トランジスタTR2のベースに供給してい
る。上記パルス幅の変化は、供給される上記三角波、あ
るいは上記鋸歯状波の傾きを変化させて行っている。こ
の傾きの変化は、オン−デューティ幅を決定している。The PWM section 14g changes the width of the triangular wave or the sawtooth wave in accordance with the comparison output from the comparator 14f, and outputs a pulse width modulation signal having a constant output voltage to the base of the drive transformer driving transistor TR2. We are supplying. The pulse width is changed by changing the inclination of the supplied triangular wave or sawtooth wave. This change in slope determines the on-duty width.
【0023】ドライブトランス駆動用トランジスタTR
2は、PWM部14gからの出力をトランジスタのオン
−オフ動作の制御信号として用いてドライブトランス1
4bの入力巻線(一次側)に流す電流を制御している。
このドライブトランス14bは、この入力巻線(一次
側)に電流が流れたとき、ドライブトランス14bの出
力巻線(二次側)にスイッチングトランジスタTR1の
オン−オフ動作の制御信号として電流を流す。Drive transformer driving transistor TR
2 uses the output from the PWM unit 14g as a control signal for the on / off operation of the transistor, and the drive transformer 1
The current flowing through the input winding (primary side) of 4b is controlled.
When a current flows through the input winding (primary side), the drive transformer 14b causes a current to flow through the output winding (secondary side) of the drive transformer 14b as a control signal for the on / off operation of the switching transistor TR1.
【0024】前述したようにスイッチングトランジスタ
TR1のコレクタには、変換トランス13Aの一次巻線
の他端側13bと接続しており、整流部12のスナバ回
路12cを経た直流電流が供給されている。この直流電
流の流れは、上述した構成及び動作から明かなように前
記チョークコイル16から制御部14に供給する出力に
応じて制御されることになる。このエネルギー蓄積型の
チョークコイル16を使用したスイッチング電源装置
は、一石フォワード型スイッチング電源装置と呼ばれて
いる。As described above, the collector of the switching transistor TR1 is connected to the other end side 13b of the primary winding of the conversion transformer 13A, and is supplied with the direct current through the snubber circuit 12c of the rectifying unit 12. The flow of the direct current is controlled according to the output supplied from the choke coil 16 to the control unit 14, as is clear from the above-described configuration and operation. A switching power supply device using the energy storage type choke coil 16 is called an Ichikoku forward type switching power supply device.
【0025】スイッチングトランジスタTR1の動作
が、オン時において、変換トランス13Aは、一次巻線
から二次巻線に電磁エネルギーを伝送する。実際、この
電磁エネルギーは、上記二次巻線に高周波電流を生じさ
せ、出力整流部15を介してチョークコイル16にエネ
ルギーを蓄積させると同時に、負荷17に対してもエネ
ルギーを供給する。また、スイッチングトランジスタT
R1の動作が、オフ時において、スイッチング電源装置
の出力電流は、上記チョークコイル16に蓄積されてい
たエネルギーが電流として上記負荷17や出力整流部1
5のフライホイールダイオード15bを経由して流れ
る。When the operation of the switching transistor TR1 is on, the conversion transformer 13A transfers electromagnetic energy from the primary winding to the secondary winding. In fact, this electromagnetic energy causes a high-frequency current in the secondary winding to accumulate energy in the choke coil 16 via the output rectifier 15 and at the same time supply energy to the load 17. In addition, the switching transistor T
When the operation of R1 is off, the output current of the switching power supply device is the energy accumulated in the choke coil 16 as a current, and the load 17 and the output rectifier 1
5 through the flywheel diode 15b.
【0026】なお、スイッチング電源装置は、起動時、
パルス幅変調信号のオン−デューティ幅を徐々に広げな
がら起動するソフトスタート回路を用いてもよい。ま
た、スイッチング電源装置は、保護措置としてパルス幅
変調信号の最大デューティ幅を制限し、完全にオン動作
にならないようにしたり、スイッチングトランジスタの
安全動作領域を越えないように制限回路を設けてもよ
い。The switching power supply unit is
A soft start circuit that starts while gradually increasing the on-duty width of the pulse width modulation signal may be used. Further, the switching power supply device may limit the maximum duty width of the pulse width modulation signal as a protective measure so as not to be completely turned on, or may be provided with a limiting circuit so as not to exceed the safe operation area of the switching transistor. .
【0027】次に、スイッチング電源装置の動作特性を
制御するチョークコイルとパルス幅変調信号の関係につ
いて図2を参照しながら説明する。図2は、横軸に印加
電流値、縦軸にインダクタンス値をそれぞれとってコイ
ルの直線重畳特性を表している。この直線重畳特性は、
一般に右下がりの直線的な特性を示す。従来のチョーク
コイルの特性は、飽和領域SAと不飽和領域USの特性
を示す。上述した直線の傾斜角は、チョークコイル16
に用いる軟磁性粉末の粒径と磁気飽和特性によって決ま
る。チョークコイル16は、飽和領域SAで電流が増加
すれば、インダクタンス値が減少し、インピーダンスを
小さくなるためスイッチングトランジスタTR1を流れ
る電流を流れ易くする。このため、スイッチング電源装
置は、負荷が重くなった場合、負荷変動の応答性、追従
性のよい電源装置にすることができる。Next, the relationship between the choke coil for controlling the operating characteristics of the switching power supply and the pulse width modulation signal will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the applied current value and the vertical axis represents the inductance value, respectively, to represent the linear superposition characteristics of the coil. This straight line superposition characteristic is
In general, it shows a linear characteristic with a downward slope. The characteristics of the conventional choke coil show the characteristics of the saturated region SA and the unsaturated region US. The inclination angle of the straight line described above is determined by the choke coil 16
It is determined by the particle size and magnetic saturation characteristics of the soft magnetic powder used for. When the current increases in the saturation area SA, the choke coil 16 reduces the inductance value and reduces the impedance, so that the current flowing through the switching transistor TR1 can easily flow. For this reason, when the load becomes heavy, the switching power supply device can be a power supply device that has excellent responsiveness and followability for load fluctuations.
【0028】しかしながら、従来のチョークコイルは、
図2の破線の特性が示す不飽和領域USを有しているこ
とにより、負荷変動の低い領域で応答性がよくなかっ
た。チョークコイル16は、負荷の大きさにかかわら
ず、どの負荷変動にも高速に追従でき、安定した出力す
るチョークコイルが望まれる。この要望を満足するた
め、チョークコイル16は、例えば軟磁性粉末であるフ
ェライトパウダとバインダであるポリアミドを混練して
なるフェライト樹脂32によりコイルがモールドされて
なるチョークコイルを用いている。However, the conventional choke coil is
Due to having the unsaturated region US indicated by the characteristic of the broken line in FIG. 2, the responsiveness was not good in the region where the load fluctuation was low. The choke coil 16 is desired to be a choke coil that can follow any load change at high speed regardless of the size of the load and that provides stable output. To meet this demand, the choke coil 16 is a choke coil formed by molding a ferrite resin 32 made by kneading a ferrite powder, which is a soft magnetic powder, and a polyamide, which is a binder, into a coil.
【0029】このモールドされてなるチョークコイル1
6は、例えばマグネットワイヤで形成したコイルを包埋
し、形状を圧縮、または射出成形により整えている。This molded choke coil 1
6, a coil formed of, for example, a magnet wire is embedded, and its shape is adjusted by compression or injection molding.
【0030】さらに、このチョークコイル16の具体的
な実施例について図2〜図4を参照しながら説明する。
上記軟磁性粉末は、例えばNi径フェライトを平均粒径
40〜100μmを用いる。また、バインダは、例えば
ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド
(PA)等の熱可塑性樹脂、フェノール等の熱硬化性樹
脂を用いる。Further, a concrete example of the choke coil 16 will be described with reference to FIGS.
As the soft magnetic powder, for example, Ni diameter ferrite having an average particle diameter of 40 to 100 μm is used. As the binder, for example, a thermoplastic resin such as polyphenylene sulfide (PPS) or polyamide (PA) or a thermosetting resin such as phenol is used.
【0031】チョークコイルの各種のパラメータの一例
は、以下に示す通りである。 周波数1kHzでのインダクタンス :47μH 巻線の種類 :1種PEW 巻線の直径 :φ0.9mm 巻線の巻数 :32ターン 巻線の直流抵抗 :32mΩ フェライト樹脂について フェライトパウダ 平均粒径 :70μm Ni系フ
ェライト 高分子樹脂 :ポリアミド 充填密度 :重量百分率 90% チョークコイルの絶縁抵抗 :巻線−モールド
部 1MΩ以上(1分間チャージ後、DC100Vで) 外形寸法 外径 :φ18.0mm 高さ :20.0mm リード端子長: 4.0mmExamples of various parameters of the choke coil are as follows. Inductance at a frequency of 1 kHz: 47 μH Type of winding: Type 1 PEW Diameter of winding: φ 0.9 mm Number of windings: 32 turns DC resistance of winding: 32 mΩ About ferrite resin Ferrite powder Average particle size: 70 μm Ni-based ferrite Polymer resin: Polyamide Filling density: Weight percentage 90% Insulation resistance of choke coil: Winding-molded portion 1 MΩ or more (DC100V after charging for 1 minute) Outer diameter: φ18.0 mm Height: 20.0 mm Lead terminal Length: 4.0mm
【0032】このチョークコイルは、最初に、上記条件
の巻線31が所定の巻数だけ巻かれたコイルをフェライ
ト樹脂32に包埋してなる(図3(a)を参照)。この
他に、チョークコイルは、図3(b)の断面図が示すよ
うに巻線31の空芯部分にフェライトの棒コア33を挿
入して構成し、高インダクタンス値のチョークコイルに
している。さらに、チョークコイルは、図3(c)の断
面図が示すように図3(a)、図3(b)の巻線31の
代わりに銅箔34、リボンワイヤ、あるいは平角線等を
用いる構成により、高インダクタンス値のチョークコイ
ルを作成してもよい。In the choke coil, first, a coil formed by winding a predetermined number of windings 31 under the above conditions is embedded in a ferrite resin 32 (see FIG. 3 (a)). In addition, the choke coil is constructed by inserting a ferrite rod core 33 into the air-core portion of the winding 31 as shown in the sectional view of FIG. Further, as shown in the sectional view of FIG. 3C, the choke coil uses a copper foil 34, a ribbon wire, a rectangular wire or the like instead of the winding wire 31 of FIGS. 3A and 3B. Therefore, a choke coil having a high inductance value may be created.
【0033】このようにして製造したチョークコイル
は、図2に示す直流重畳特性(実線)が示すように従来
のチョークコイルで見られた不飽和領域USのない右下
がりの特性を常に得ることができる。The choke coil manufactured as described above can always obtain the right-down characteristic without the unsaturated region US as seen in the conventional choke coil as shown by the DC superposition characteristic (solid line) shown in FIG. it can.
【0034】スイッチング電源装置は、このチョークコ
イルを用いて、図4(a)に示すこのチョークコイルの
出力電流の三角波、あるいは鋸歯状波(実線)の傾斜角
が従来のチョークコイルの波形(破線)の傾斜角より大
きくする。チョークコイルは、軟磁性粉末の粒径と磁気
飽和特性によってインダクタンスを小さくする。インダ
クタンスの低下は、スイッチングトランジスタTR1の
インピーダンスを小さくでき、電流を流れ易くする。Using the choke coil, the switching power supply device uses the choke coil shown in FIG. 4 (a) in which the triangular wave of the output current of the choke coil or the sawtooth wave (solid line) has an inclination angle of ) Larger than the inclination angle of. The choke coil reduces the inductance due to the particle size of the soft magnetic powder and the magnetic saturation characteristics. The reduction in inductance can reduce the impedance of the switching transistor TR1 and facilitate the flow of current.
【0035】このため、PWM部14gは、図4(b)
に示すスイッチングトランジスタTR1に出力する一定
電圧(スイッチング電圧)のパルス幅変調信号のパルス
幅を狭くしてる。このチョークコイルを用いることによ
り、スイッチング電源装置は、動作応答性、追従性を高
めることができる。このスイッチング電源装置は、特
に、テレビジョンセット等の水平同期信号やコンピュー
タのクロック信号により高速に負荷変動を起こすものに
用いて好適である。For this reason, the PWM unit 14g is configured as shown in FIG.
The pulse width of the pulse width modulation signal of the constant voltage (switching voltage) output to the switching transistor TR1 shown in is narrowed. By using this choke coil, the switching power supply device can improve operation response and followability. This switching power supply device is particularly suitable for use in a device such as a television set which causes a load change at high speed by a horizontal synchronizing signal or a computer clock signal.
【0036】スイッチング電源装置は、このチョークコ
イルを用い、チョークコイルの直流重畳特性により、負
荷変動に対する制御を自動的に行うことができる。この
ため、スイッチング電源装置は、制御系を変換トランス
の一次側に配設し、入力電圧の制御を行うだけでよくな
る。制御系のこの配置によって、スイッチング電源装置
は、二次側から一次側に絶縁を取り、制御信号を伝達さ
せるための絶縁トランスやフォトカプラ等の部品が不要
になる。The switching power supply device can automatically control the load fluctuation by using the choke coil and the direct current superposition characteristic of the choke coil. Therefore, in the switching power supply device, it suffices to dispose the control system on the primary side of the conversion transformer and control the input voltage. Due to this arrangement of the control system, the switching power supply device does not require parts such as an insulation transformer and a photocoupler for insulating the secondary side to the primary side and transmitting the control signal.
【0037】また、スイッチング電源装置は、このチョ
ークコイルを用いることにより、従来のチョークコイル
の使用で最大パルス幅の条件であった低入力電圧、重負
荷時よりもさらに低い入力電圧でも出力電圧を一定に保
つことができ、制御可能な入力電圧の範囲を従来より広
げることができる。By using this choke coil, the switching power supply device can output an output voltage at a low input voltage which is a condition of the maximum pulse width when the conventional choke coil is used, and an input voltage which is lower than that under heavy load. It can be kept constant, and the range of controllable input voltage can be expanded compared to the conventional case.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のスイッチング電源装置によれば、使用するチョーク
コイルとして軟磁性粉末とバインダを混練してなるフェ
ライト樹脂によりコイルがモールドされてなるチョーク
コイルを使用してなることにより、上記チョークコイル
の直流重畳電流特性の不飽和領域をなくすことができ、
従来のチョークコイルの使用で最大パルス幅の条件であ
った低入力電圧、重負荷時よりもさらに低い入力電圧で
も出力電圧を一定に保つことができ、制御可能な入力電
圧の範囲を従来より広げることができる。As is apparent from the above description, according to the switching power supply device of the present invention, the choke coil used is a choke formed by molding a ferrite resin obtained by kneading soft magnetic powder and a binder. By using a coil, it is possible to eliminate the unsaturated region of the DC superimposed current characteristics of the choke coil,
Use of a conventional choke coil keeps the output voltage constant even at low input voltage, which was the condition of maximum pulse width, and even lower input voltage than under heavy load, and expands the controllable input voltage range than before. be able to.
【0039】また、負荷変動に対する制御をこのコイル
の特性で自動的に行われるため、スイッチング電源装置
は、制御系で入力電圧の変化を制御するだけでよくな
り、絶縁トランスの結合も従来より疎でよく、安価なト
ランスの使用を可能にする。Further, since the control for the load fluctuation is automatically performed by the characteristic of this coil, the switching power supply device only needs to control the change of the input voltage by the control system, and the coupling of the insulation transformer is less sparse than before. It allows the use of inexpensive and inexpensive transformers.
【0040】また、上記チョークコイルを用いることに
より、安定した出力を供給するために制御回路のフィー
ドバックゲインを上げる必要がなくなり、制御信号を伝
達するための部品等を削減でき、安価な部品を用いても
負荷変動に対する高速の追従応答を確保することができ
る。Further, by using the above choke coil, it is not necessary to increase the feedback gain of the control circuit in order to supply a stable output, the parts for transmitting the control signal and the like can be reduced, and inexpensive parts are used. However, it is possible to secure a high-speed follow-up response to a load change.
【0041】このように部品の削減及び安価な部品の使
用を可能にすることにより、コストの大幅な低減を図る
ことができる。By thus reducing the number of parts and using inexpensive parts, the cost can be greatly reduced.
【図1】本発明のスイッチング電源装置の一実施例にお
ける概略的なブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a switching power supply device of the present invention.
【図2】図1に示したチョークコイルと従来のチョーク
コイルの直流重畳電流特性をそれぞれ示した特性図であ
る。FIG. 2 is a characteristic diagram showing DC superimposed current characteristics of the choke coil shown in FIG. 1 and a conventional choke coil, respectively.
【図3】図1に示したチョークコイルの構成上における
特徴を説明するために一部を破断して示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing a part of the choke coil shown in FIG. 1 in order to explain the structural features of the choke coil.
【図4】チョークコイルからの出力電流とスイッチング
トランジスタをオンーオフ制御するスイッチング電圧の
波形を時間軸に対して表した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing waveforms of an output current from a choke coil and a switching voltage for on / off controlling a switching transistor, with respect to a time axis.
10・・・・・・・・入力電源 11・・・・・・・・フィルタ部 12・・・・・・・・整流部 13・・・・・・・・変換部 14・・・・・・・・制御部 15・・・・・・・・出力制御部 16・・・・・・・・チョークコイル 17・・・・・・・・負荷 31・・・・・・・・巻線 32・・・・・・・・フェライト樹脂 10 ... Input power supply 11 ... Filter unit 12 ... Rectification unit 13 ... Conversion unit 14 ... ... Control unit 15 ... Output control unit 16 ... Choke coil 17 ... Load 31 ... Winding 32・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ferrite resin
Claims (1)
子の出力信号により駆動される出力トランスと、電磁エ
ネルギーを蓄積するチョークコイルと、該出力トランス
の出力信号を整流する整流回路とを有するフォワード型
スイッチング電源装置において、 上記チョークコイルは、軟磁性粉末とバインダを混練し
てなるフェライト樹脂によりコイルがモールドされてな
るチョークコイルであることを特徴とするスイッチング
電源装置。1. A forward type switching power supply having a switching element, an output transformer driven by an output signal of the switching element, a choke coil for accumulating electromagnetic energy, and a rectifying circuit for rectifying an output signal of the output transformer. In the device, the choke coil is a choke coil obtained by molding a coil with a ferrite resin obtained by kneading a soft magnetic powder and a binder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32956892A JPH06176946A (en) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | Switching power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32956892A JPH06176946A (en) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | Switching power supply |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176946A true JPH06176946A (en) | 1994-06-24 |
Family
ID=18222811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32956892A Pending JPH06176946A (en) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | Switching power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176946A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523711A (en) * | 2000-02-17 | 2003-08-05 | タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション | Startup circuit for flyback converter with secondary side pulse width modulation |
| JP2009522768A (en) * | 2005-12-28 | 2009-06-11 | トダ イス コーポレイション | Surface mount type power inductor |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP32956892A patent/JPH06176946A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523711A (en) * | 2000-02-17 | 2003-08-05 | タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション | Startup circuit for flyback converter with secondary side pulse width modulation |
| JP2009522768A (en) * | 2005-12-28 | 2009-06-11 | トダ イス コーポレイション | Surface mount type power inductor |
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|---|---|---|---|
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