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TAP INDUCTOR CONVERTER

Patent code P110005793
Posted date Sep 21, 2011
Application number P2008-259612
Publication number P2010-093893A
Patent number P4951772
Date of filing Oct 6, 2008
Date of publication of application Apr 22, 2010
Date of registration Mar 23, 2012
Inventor
  • (In Japanese)西嶋 仁浩
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 大分大学
Title TAP INDUCTOR CONVERTER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency and low-noise tap inductor converter whose output voltage is easily controlled as compared with conventional active clamp tap inductor converters.
SOLUTION: The tap inductor converter includes, between an input power source Vi and a load R, a main switch Sm, a rectifying element Dsr, a magnetic body Trs with primary and secondary windings wound thereon, and an output smoothing capacitor Co. An auxiliary switch Sc and an auxiliary capacitor Cc are added to the converter. The auxiliary switch Sc is turned on only during a period slightly before the main switch Sm is turned on. While the auxiliary switch Sc is on, the auxiliary capacitor Cc and the leakage inductor component of a tap inductor current resonate.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


マイクロプロセッサにおいて、高クロック周波数、高集積、低消費電力を実現させるには、駆動電圧を下げる必要がある。例えば、パソコンのCPUでは、1997年は1.8Vで駆動していたのに対し、2007年では、1.0Vで駆動している。これに対し、マイクロプロセッサ用電源の入力電圧は、パソコンでは12V、産業応用機器では24Vが利用されており、これらの高い電圧から1V程度へ大幅に降圧する電源が必要となる。



低電圧出力を作る場合には、一般的に、図19に示す降圧形コンバータが用いられている。しかし、降圧形コンバータは、降圧比が大きくなるに連れて電力効率が悪くなるため、大幅に降圧する用途には不向きである。



そこで、大幅な電圧変換率を得るために、図20に示す様なタップインダクタコンバータが提案されている。このコンバータは、従来の降圧形コンバータの持つインダクタに中間タップを設けたもので、1次巻線n1と2次巻線n2の巻数比に比例して大幅な電圧変換率を得ることが出来る。



ただし、タップインダクタコンバータは、タップインダクタの漏れインダクタンスの影響により、主スイッチ(メインスイッチ)Smに過大なスイッチングサージが発生するため、このサージを取り除く対策が必要となる。しかし、RCスナバ回路など、熱損失としてサージエネルギーを捨てる方法では、電力効率を悪くするため問題がある。



そこで、損失を伴わない方法として、米国特許6,429,628、米国特許6,512,352、米国特許6,094,038に記載されたアクティブクランプ方式が提案されている。図1にその一例を示す。この方式は、1次巻線n1と並列に補助コンデンサ(クランプコンデンサ)Ccと補助スイッチ(クランプスイッチ)Scを接続し、主スイッチSmと補助スイッチScを交互にオン・オフさせる。なお、ダイオードDScとDSRは、補助スイッチScと同期整流スイッチSmのボディーダイオードである。これにより、補助スイッチScがオンの期間中に、サージエネルギーが一端補助コンデンサCcで吸収され、その後、このエネルギーは入力電源Viもしくは負荷Rへ回生されるため、原理的には電力損失が発生しない。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、スイッチング電源に関し、特に、大幅な電圧変換率を高い電力効率で得られるタップインダクタコンバータに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
入力電源と負荷の間に、主スイッチ、整流素子、1次及び2次の巻線を巻いた磁性体、出力平滑コンデンサとを設けて直流電圧を異なった直流電圧に変換するタップインダクタコンバータにおいて、補助スイッチと補助コンデンサからなる直列回路を、1次の巻線又は主スイッチと並列に設け、或いは主スイッチと1次巻線との中点とグランドとの間に設け、前記補助スイッチと並列に補助ダイオードを接続し、前記補助スイッチを主スイッチがオンになる時点から所定時間前迄の間だけオンにすることによって、コンバータの伝達特性を悪化させることなく、主スイッチのスイッチングサージを除去することを特徴とするタップインダクタコンバータ。

【請求項2】
 
前記補助スイッチの有するボディーダイオードを前記補助ダイオードの代わりに利用し、部品点数を減らしたことを特徴とする前記請求項1に記載のタップインダクタコンバータ。

【請求項3】
 
前記補助スイッチがオンの期間に、補助コンデンサとタップインダクタの漏れインダクタ成分を電流共振させることを特徴とする前記請求項1、請求項2に記載のタップインダクタコンバータ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008259612thum.jpg
State of application right Registered
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