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公開番号2024179217
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097886
出願日2023-06-14
発明の名称スイッチング電源装置
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241219BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】トランスの1次巻線に対する複数の2次巻線の結合係数を揃えることができ、電流アンバランスを解消することができるスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】プレーナ型のトランスを備え、前記トランスの1次側に、複数のスイッチ素子が直列に接続されたブリッジと、1次巻線を有し、前記スイッチ素子は、第1オン時間で制御される前記スイッチ素子と、前記第1オン時間とは異なる第2オン時間で制御される前記スイッチ素子と、を含む、スイッチング電源装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
プレーナ型のトランスを備え、
前記トランスの１次側に、複数のスイッチ素子が直列に接続されたブリッジと、１次巻線を有し、
前記スイッチ素子は、第１オン時間で制御される前記スイッチ素子と、前記第１オン時間とは異なる第２オン時間で制御される前記スイッチ素子と、を含む、
スイッチング電源装置。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記トランスの２次側に、センタータップ構成の２個の２次巻線を有する、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記トランスは、非対称な位置に存在するエアギャップを有する、
請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記第１オン時間および前記第２オン時間と所定の指標値との対応関係に基づいて、前記第１オン時間および前記第２オン時間が前記指標値に応じて設定される、
請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、スイッチング電源装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電源装置として、スイッチング電源装置が用いられている。
特許文献１では、電流共振電源用トランスにおいて、２個の２次巻線が１個の１次巻線と結合するときの結合度を同等に近付けることが図られている（特許文献１参照。）。特許文献１では、第１の２次巻線と接続された引き出し線と、当該引き出し線と隣接する第２の２次巻線との間に、層間テープが挟まれている構成となっている。
【０００３】
特許文献１では、例えば、層間テープの厚みまたはターン数の構成により、２個の２次巻線が１個の１次巻線と結合するときの結合度を同等に近付けることが図られている。
また、特許文献１では、例えば、１次巻線が２個の２次巻線の外側に巻かれ、層間テープが一方の２次巻線の外側を通るように巻かれるとともに他方の２次巻線の内側を通るように巻かれる構成により、２個の２次巻線が１個の１次巻線と結合するときの結合度を同等に近付けることが図られている。
また、特許文献１では、例えば、１個の１次巻線に隣接して２個の２次巻線を、各々１本ずつ交互に巻く構成により、各２次巻線の高さ位置に対する１次巻線との結合度を同等に近付けることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１２６６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の技術では、理想的には各２次巻線の結合度が同等であっても、現実的にはバラツキが生じる場合があった。
例えば、出力側に２個の２次巻線を備えるセンタータップ・ハーフブリッジ（ＨＢ）－ＬＬＣコンバータでは、２個の２次巻線の間で、Ｌ値または結合度にバラツキが生じる場合があった。
このようなバラツキが生じる結果、例えば、出力される電流にも偏りが生じ、様々なデメリットが生じる場合があった。
【０００６】
本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、トランスの１次巻線に対する複数の２次巻線の結合係数を揃えることができ、電流アンバランスを解消することができるスイッチング電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様は、プレーナ型のトランスを備え、前記トランスの１次側に、複数のスイッチ素子が直列に接続されたブリッジと、１次巻線を有し、前記スイッチ素子は、第１オン時間で制御される前記スイッチ素子と、前記第１オン時間とは異なる第２オン時間で制御される前記スイッチ素子と、を含む、スイッチング電源装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、スイッチング電源装置において、トランスの１次巻線に対する複数の２次巻線の結合係数を揃えることができ、電流アンバランスを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態に係るスイッチング電源装置の回路の構成例を示す図である。
実施形態に係るスイッチング電源装置における巻線のプレーナトランス構造の概略的な構成例を示す図である。
実施形態に係るハイサイドとローサイドとでデューティ比が等しい場合の制御電圧の一例を示す図である。
実施形態に係るハイサイドが修正された場合の制御電圧の一例を示す図である。
実施形態に係るハイサイドおよびローサイドが修正された場合の制御電圧の一例を示す図である。
比較例に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
比較例に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが２１Ａである場合における比較例に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが２１Ａである場合における比較例に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが２１Ａである場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが２１Ａである場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが１０Ａである場合における比較例に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが１０Ａである場合における比較例に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが１０Ａである場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが１０Ａである場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが５Ａである場合における比較例に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが５Ａである場合における比較例に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが５Ａである場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
負荷電流Ｉｏが５Ａである場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが４００Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが４００Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３５０Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３５０Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３００Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３００Ｖであり固定補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３５０Ｖであり可変補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３５０Ｖであり可変補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３００Ｖであり可変補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のスイッチング素子に流れる電流の一例を示す図である。
入力電圧Ｖｉｎが３００Ｖであり可変補正が用いられる場合における実施形態に係る２個のダイオードに流れる電流の一例を示す図である。
実施形態に係る可変補正用テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本開示の実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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