CN107005167B - 绝缘型降压转换器 - Google Patents

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Abstract

一种绝缘型降压转换器,具备第1及第2降压变压器(2A、2B),该第1及第2降压变压器分别包括输入侧线圈和输出侧线圈。对将第1降压变压器(2A)的输出侧线圈和第2降压变压器(2B)的输出侧线圈一个一个地串联连接的第1、第2、第3、第4串联线圈分别串联连接第1、第2、第3、第4整流元件(31A~31D)。第1~第4串联线圈连接于平滑线圈(42A、42B)。被连接成使得仅在第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈中交替地同时流过电流,且使得在第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈这两个串联线圈中同时流过的电流成为相互相反的方向。

Description

绝缘型降压转换器
技术领域
本发明涉及绝缘型降压转换器,特别涉及从直流高电压生成直流低电压的绝缘型降压转换器。
背景技术
例如在日本特开2008-178205号公报(专利公报1)中,将降压变压器分成两个,作为输入侧电路,串联地连接两个输入侧线圈,作为输出侧电路,并联地连接两个平滑线圈。
专利文献1:日本特开2008-178205号公报
发明内容
在日本特开2008-178205号公报中,通过将平滑线圈分成两个,分散电流,从而能够进行放热量的降低以及分散。但是,在日本特开2008-178205号公报中,由于对两个降压变压器各自的输入侧线圈施加的电压之间的不平衡、以及降压变压器的输入侧线圈与输出侧线圈的耦合不平衡,有时在两个平滑线圈的各个平滑线圈中流过的电流变得不相等,该电流值变得不平衡。因此,需要与不平衡量对应地留余量。此处,留余量意味着,根据抑制由于在两个平滑线圈中的一方中流过比另一方过大的电流而导致的该一方的平滑线圈的过剩的温度上升的观点,将平滑线圈的绕组的通电剖面面积设计得大。但是,如果这样设计的话,有可能平滑线圈变得大型,招致违背半导体设备的高集成化的结果。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供如下绝缘型降压转换器:能够使在被分成两个的平滑线圈的各个平滑线圈中流过的电流值相等,使平滑线圈小型化。
本发明的绝缘型降压转换器具备第1及第2降压变压器,该第1及第2降压变压器分别包括输入侧线圈和输出侧线圈。对将第1降压变压器的输出侧线圈和第2降压变压器的输出侧线圈一个一个地串联连接的第1、第2、第3、第4串联线圈分别串联连接第1、第2、第3、第4整流元件。第1~第4串联线圈连接于平滑线圈。被连接成使得仅在第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈中交替地同时流过电流,且使得在第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈这两个串联线圈中同时流过的电流成为相互相反的方向。
根据本发明,能够使在两个平滑线圈中流过的电流值相等,所以能够使平滑线圈小型化。
附图说明
图1是实施方式1的绝缘型降压转换器的电路框图。
图2是示出构成实施方式1的降压变压器的芯以及多层印刷基板的配置的分解立体图。
图3是示出最终装配后的、沿着图2的III-III线的部分的多层印刷基板的结构的概略剖面图。
图4是示出图1的电路框图所示的、构成实施方式1的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图5是示出图1的电路框图所示的、构成实施方式1的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式1的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图6是示出图1的电路框图所示的、构成实施方式1的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图7是示出图1的电路框图所示的、构成实施方式1的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式1的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图8是示出图1的电路框图所示的、构成实施方式1的第3例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式1的第3例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式1的第3例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式1的第3例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图9是示出对输入侧线圈施加的电压的时间变化的图形(A)、示出对输出侧线圈22A、22B、22E、22F施加的电压的时间变化的图形(B)、示出对输出侧线圈22C、22D、22G、22H施加的电压的时间变化的图形(C)、示出对平滑线圈施加的电压的时间变化的图形(D)、以及示出在平滑线圈中流过的电流的时间变化的图形(E)。
图10是示出对实施方式1中的沿着图2的X-X线的部分进行装配并设置到散热器的模式的概略剖面图。
图11是实施方式2的绝缘型降压转换器的电路框图。
图12是示出图11的电路框图所示的、构成实施方式2的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图13是示出图11的电路框图所示的、构成实施方式2的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式2的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图14是示出图11的电路框图所示的、构成实施方式2的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图15是示出图11的电路框图所示的、构成实施方式2的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式2的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图16是实施方式3的绝缘型降压转换器的电路框图。
图17是示出图16的电路框图所示的、构成实施方式3的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图18是示出图16的电路框图所示的、构成实施方式3的第1例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式3的第1例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图19是示出图16的电路框图所示的、构成实施方式3的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图20是示出图16的电路框图所示的、构成实施方式3的第2例的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式3的第2例的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图21是示出构成实施方式4的降压变压器的芯以及多层印刷基板的配置的分解立体图。
图22是示出最终装配后的、沿着图21的XXII-XXII线的部分的多层印刷基板的结构的概略剖面图。
图23是示出图21的电路框图所示的、构成实施方式4的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图24是示出图21的电路框图所示的、构成实施方式4的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式4的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图25是示出对实施方式4中的沿着图21的XXV-XXV线的部分进行装配并设置到散热器的模式的概略剖面图。
图26是示出构成实施方式5的降压变压器的芯以及多层印刷基板的配置的分解立体图。
图27是示出图26的电路框图所示的、构成实施方式5的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第1状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
图28是示出图26的电路框图所示的、构成实施方式5的降压变压器的输入侧及输出侧线圈的最下层的图案、以及输入侧驱动电路为第2状态时的磁通的方向的概略图(A)、示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第2层的图案等的概略图(B)、示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第3层的图案等的概略图(C)、以及示出实施方式5的该输入侧及输出侧线圈的从最下层起第4层的图案等的概略图(D)。
符号说明
1:输入侧驱动电路;2:降压变压器;5:控制电路;6:直流电源;7:基准电位;11、11A、11B、11C、11D:开关元件;12、13:连接点;20、20A、20B、20C、20D:图案;21、21A、21B:输入侧线圈;22、22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H:输出侧线圈;23A、23B:E型芯;23A1、23A2、23B1、23B2:外脚;23A3、23B3:中脚;24A、24B:I型芯;26:多层印刷基板;26A1、26A2、26A3、26B1、26B2、26B3、54:贯通孔;27、27A、27A1、27A2、27B、27B1、27B2:金属板;28A、28B、28C:散热图案;31、31A、31B、31C、31D:整流元件;32:布线;37:基板主体部;41:平滑电容器;42、42A、42B:平滑线圈;51:散热器;52、52A、52B:绝缘薄片;53:螺钉;101、201、301:绝缘型降压转换器。
具体实施方式
以下,根据附图,说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
首先,使用图1,说明构成本实施方式的绝缘型降压转换器的电路。
参照图1,本实施方式的绝缘型降压转换器101主要具有输入侧驱动电路1、降压变压器2、整流元件31、平滑线圈42以及控制电路5。
输入侧驱动电路1具有4个开关元件11A、11B、11C、11D(将它们统称为开关元件11)。作为降压变压器2,具有降压变压器2A(第1降压变压器)和降压变压器2B(第2降压变压器)这两个。整流元件31具有4个整流元件31A、31B、31C、31D。平滑线圈42具有平滑线圈42A(第1平滑线圈)和平滑线圈42B(第2平滑线圈)。
在输入侧驱动电路1,开关元件11如图1那样连接。具体而言,串联地连接的开关元件11A、11B与串联地连接的开关元件11C、11D并联地连接。在开关元件11A与开关元件11B之间存在连接点12,在开关元件11C与开关元件11D之间存在连接点13。在连接点12与连接点13之间连接有相互串联地连接的、作为输入侧线圈21的两个输入侧线圈21A(第1输入侧线圈)和输入侧线圈21B(第2输入侧线圈)。
开关元件11连接于控制电路5,所以通过控制电路5控制成开关元件11A~11D交替地导通和断开。具体而言,开关元件11A以及开关元件11D导通的第1状态、和开关元件11B以及开关元件11C导通的第2状态每隔一定的时间间隔交替地出现。由此,在输入侧驱动电路1,在第1状态与第2状态之间,来自直流电源6的电压Vin的输入电压以相互相反的方向(以一方为正的电压、另一方为负的电压的方式)被施加到输入侧线圈21A、21B。
如上所述,开关元件11通过4个开关元件11A~11D构成所谓的全桥电路。但是,只要能够在上述第1及第2状态之间对输入侧线圈21交替地施加相互相反的方向的电压,则开关元件11的模式不限于上述图1的模式,例如也可以采用包括两个开关元件的所谓的半桥电路等。
降压变压器2A、2B具有8个输出侧线圈22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H作为输出侧线圈22。输出侧线圈22A与输出侧线圈22B串联地连接。该串联连接的输出侧线圈22A、22B的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22B侧的端部)连接于绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22A侧的端部)连接于整流元件31A的阳极。
同样地,输出侧线圈22C与输出侧线圈22D串联地连接。该串联连接的输出侧线圈22C、22D的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22C侧的端部)连接于绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22D侧的端部)连接于整流元件31B的阳极。另外,输出侧线圈22E与输出侧线圈22F串联地连接。该串联连接的输出侧线圈22E、22F的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22F侧的端部)连接于绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22E侧的端部)连接于整流元件31C的阳极。另外,输出侧线圈22G与输出侧线圈22H串联地连接。该串联连接的输出侧线圈22G、22H的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22G侧的端部)连接于绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22H侧的端部)连接于整流元件31D的阳极。
对整流元件31A和整流元件31B的阴极连接平滑线圈42A,对整流元件31C和整流元件31D的阴极连接平滑线圈42B。另外,对平滑线圈42A、42B的一对端部中的和与整流元件31A~31D连接的一侧相反的一侧的端部连接平滑电容器41。在平滑电容器41的两端部之间施加绝缘型降压转换器101的输出电压Vo。
串联地连接的输出侧线圈22A和输出侧线圈22B中的任意一方构成降压变压器2A,任意另一方构成降压变压器2B。同样地,串联地连接的输出侧线圈22C和输出侧线圈22D中的任意一方构成降压变压器2A,任意另一方构成降压变压器2B。另外,串联地连接的输出侧线圈22E和输出侧线圈22F中的任意一方构成降压变压器2A,任意另一方构成降压变压器2B。另外,串联地连接的输出侧线圈22G和输出侧线圈22H中的任意一方构成降压变压器2A,任意另一方构成降压变压器2B。
接下来,使用图2~图8,说明构成本实施方式中的降压变压器2的各部件的构造。
参照图2,本实施方式的降压变压器2作为降压变压器2A而主要具有E型芯23A(第1芯)、I型芯24A以及多层印刷基板26。另外,作为降压变压器2B而主要具有E型芯23B(第2芯)、I型芯24B以及多层印刷基板26。降压变压器2A和降压变压器2B被配置成相互(例如在水平方向上)排列。降压变压器2A和降压变压器2B共有多层印刷基板26。
E型芯23A具有图2的外脚23A1、23A2、中脚23A3以及芯连结部23A4。外脚23A1、23A2以及中脚23A3从芯连结部23A4向图2的下方延伸,芯连结部23A4是在图2的左右方向上延伸的区域。另外,E型芯23B具有图2的外脚23B1、23B2、中脚23B3以及芯连结部23B4。外脚23B1、23B2以及中脚23B3从芯连结部23B4向图2的下方延伸,芯连结部23B4是在图2的左右方向上延伸的区域。此外,图2是分解立体图,所以只不过示出上述各部件的配置,并非示出这些各部件最终在降压变压器2的内部被装配的模式。
E型芯23A的外脚23A1(第1外脚的一方)向与中脚23A3(第1中脚)相同的方向即图2的下方向延伸,与中脚23A3(在图2的左右方向上)相互隔开间隔地配置。外脚23A2(第1外脚的另一方)在相对中脚23A3而与外脚23A1相反的一侧(即图2的中脚23A3的右侧)与中脚23A3(在图2的左右方向上)相互隔开间隔地配置。即,E型芯23A中的两个外脚23A1、23A2被配置成从图2的左右侧夹着中脚23A3。芯连结部23A4是以将在图2的上下方向上延伸的外脚23A1、23A2以及中脚23A3在它们的上侧的端部处相互连接的方式在与外脚23A1、23A2以及中脚23A3延伸的方向交叉的方向(图2的左右方向)上延伸的部分。
同样地,E型芯23B的外脚23B1(第2外脚的一方)向与中脚23B3(第2中脚)相同的方向即图2的下方向延伸,与中脚23B3(在图2的左右方向上)相互隔开间隔地配置。外脚23B2(第2外脚的另一方)在相对中脚23B3而与外脚23B1相反的一侧(即图2的中脚23B3的右侧)与中脚23B3(在图2的左右方向上)相互隔开间隔地配置。即,E型芯23B中的两个外脚23B1、23B2被配置成从图2的左右侧夹着中脚23B3。芯连结部23B4是以将在图2的上下方向上延伸的外脚23B1、23B2以及中脚23B3在它们上侧的端部处相互连接的方式在与外脚23B1、23B2以及中脚23B3延伸的方向交叉的方向(图2的左右方向)上延伸的部分。
在图2中,中脚23A3、23B3的与其延伸的方向交叉的剖面大于外脚23A1、23A2、23B1、23B2的与其延伸的方向交叉的剖面。更具体而言,在图2中,外脚23A1、23B1与外脚23A2、23B2的该剖面的面积大致相等,且两个外脚23A1与外脚23A2的该剖面的面积之和(外脚23B1与外脚23B2的该剖面的面积之和)与中脚23A3(中脚23B3)的该剖面的面积大致相等。但是,不限于这样的模式。
基于前面所述,E型芯23A、23B在从图2的正面侧观察时都具有像“E”字的形状。
I型芯24A、24B如芯连结部23A4、23B4那样具有在图的左右方向上延伸的长方体状。在从上方观察图2的整体时(俯视时),E型芯23A、23B和I型芯24A、24B都优选为相互处于全等的关系的长方形形状(长条形状)。通过在I型芯24A、24B的表面上以相接的方式载置E型芯23A、23B,E型芯23A、23B和I型芯24A、24B成为构成降压变压器2A、2B那样的设置。
此外,E型芯23A、23B以及I型芯24A、24B都优选由一般公知的铁氧体等形成。
多层印刷基板26例如是在俯视时具有矩形形状的平板状的部件。在多层印刷基板26以将其从一方(图的上侧)的主表面贯通至另一方(图的下侧)的主表面的方式,例如相互隔开间隔地按照矩阵状形成有6个贯通孔26A1、26A2、26A3、26B1、26B2、26B3。
以被E型芯23A和I型芯24A夹着的方式配置的多层印刷基板26被设置成外脚23A1穿过贯通孔26A1、外脚23A2穿过贯通孔26A2、中脚23A3穿过贯通孔26A3。其外脚以及中脚23A1、23A2、23A3的末端部(图2的最下部)被固定成载置在I型芯24的长条形状的表面上。由此,以使E型芯23A的外脚23A1、23A2以及中脚23A3的一部分分别穿过贯通孔26A1、26A2、26A3的方式装配降压变压器2A。同样地,多层印刷基板26被设置成外脚23B1穿过贯通孔26B1、外脚23B2穿过贯通孔26B2、中脚23B3穿过贯通孔26B3。所装配的降压变压器2A通过外脚23A1和中脚23A3、以及外脚23A2和中脚23A3而形成两个磁路。关于降压变压器2B也是同样的。
此外,此处通过组合E型芯和I型芯而形成两个磁路,但不限于此,例如也可以通过组合两个E型芯或者组合两个EER型芯而装配具有两个磁路的降压变压器。
参照图2以及图3,最终装配后的多层印刷基板26例如是如下基板:将一般公知的树脂等绝缘材料的基板主体部37作为基座,在其内部多个例如铜等金属薄膜的图案20形成为布线。本实施方式的多层印刷基板26例如具有图案20A、20B、20C、20D这4层的图案。它们中的最下层的图案20A也可以以与基板主体部37的最下表面相接的方式(即以成为多层印刷基板26整体的最下层的方式)形成,最上层的图案20D也可以以与基板主体部37的最上表面相接的方式(即以成为多层印刷基板26整体的最上层的方式)形成。但是,不限于这样的模式,例如也可以是图案20A、20D(与图案20B、20C同样地)形成于多层印刷基板26的内部。图案20A~20D为如下模式:利用绝缘材料的基板主体部37而在图3的上下方向上相互隔开间隔地配置,例如只要不是通过布线用的通孔等而连接,就不会相互电连接(不短路)。
也可以将如图3所示具有4层的图案20A~20D的多层印刷基板26称为4层印刷基板。通过将4层的图案20A~20D配置在贯通孔26A1~26A3等的周围,从而贯通孔26A1~26A3等的周围被图案20A~20D包围。
接下来,使用图4~图8,说明各层的图案即输入侧及输出侧线圈的结构以及降压变压器的动作。
参照图4(A),在本实施方式的第1例中,在俯视多层印刷基板26的4层的图案20A~20D中的作为最下层的第1层时,在该面作为与图3的图案20A相同的层(同一平面上)而配置有4个输出侧线圈22A、22B、22E、22F。即,上述输出侧线圈22A、22B、22E、22F也可以认为是与图案20A相同的层(与图案20A对应的膜),例如是形成为铜的薄膜的图案的线圈。
输出侧线圈22A(第5输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B1与中脚23B3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22B(第1输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A1与中脚23A3之间的区域。另外,输出侧线圈22E(第4输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A2与中脚23A3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22F(第8输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B2与中脚23B3之间的区域。
因此,输出侧线圈22B和输出侧线圈22E构成降压变压器2A,输出侧线圈22A和输出侧线圈22F构成降压变压器2B。
此外,输出侧线圈22A、22B、22E、22F至少在上述外脚与中脚之间的区域在俯视时按照直线状延伸。即,输出侧线圈22A、22B、22E、22F能够虚拟地视为与在与其相邻的外脚的周围卷绕有1匝的一半(0.5匝)的情况等效。
输出侧线圈22B在被外脚23A1和中脚23A3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(A)的左侧),以与按照上述直线状延伸的方向大致正交的方式弯曲,在该弯曲部连接有基准电位7。另外,在输出侧线圈22A的、被外脚23B1和中脚23B3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(A)的右侧)串联连接有整流元件31A(第1整流元件)的阳极。但是,不限于具有这样的弯曲部的模式,例如也可以从基准电位7按照一条直线状延伸至整流元件31A。关于以后的图4~图7的所有输出侧线圈22A~22H,也同样地在图中具有弯曲部,但不限于这样的模式。
以下同样地,输出侧线圈22F在被外脚23B2和中脚23B3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(A)的右侧)的弯曲部连接有基准电位7。另外,在输出侧线圈22E的、被外脚23A2和中脚23A3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(A)的左侧)串联连接有整流元件31C(第4整流元件)的阳极。
参照图4(B),在俯视多层印刷基板26的4层的图案20A~20D中的从最下层起第2层时,在该面作为与图3的图案20B相同的层而配置有输入侧线圈21A、21B。即,上述输入侧线圈21A、21B也可以认为是与图案20B相同的层(与图案20B对应的膜),例如是形成为铜的薄膜的图案的线圈。
输入侧线圈21A被配置成通过外脚23A1与中脚23A3之间的区域、外脚23A2与中脚23A3之间的区域、以及连结上述两个区域之间的区域。更详细而言,输入侧线圈21A为在中脚23A3的周围如图所示例如按照涡旋状卷绕两匝的模式。是在涡旋状的输入侧线圈21A的第1匝与第2匝之间有间隙、两者不电短路的结构。输入侧线圈21A分别在上述各区域按照直线状延伸,在跨越各区域之间的部位以大致直角弯曲。由此,输入侧线圈21A以在俯视时呈现矩形形状的方式在中脚23A3的周围卷绕。
同样地,输入侧线圈21B被配置成通过外脚23B1与中脚23B3之间的区域、外脚23B2与中脚23B3之间的区域、以及连结上述两个区域之间的区域。更详细而言,输入侧线圈21B为在中脚23B3的周围如图所示例如按照涡旋状卷绕两匝的模式。是在涡旋状的输入侧线圈21B的第1匝与第2匝之间有间隙、两者不电短路的结构。输入侧线圈21B分别在上述各区域按照直线状延伸,在跨越各区域之间的部位以大致直角弯曲。由此,输入侧线圈21B以在俯视时呈现矩形形状的方式在中脚23B3的周围卷绕。
因此,卷绕中脚23A3的输入侧线圈21A构成降压变压器2A,卷绕中脚23B3的输入侧线圈21B构成降压变压器2B。
参照图4(C),在俯视多层印刷基板26的4层的图案20A~20D中的从最下层起第3层时,在该面作为与图3的图案20C相同的层而配置有输入侧线圈21A、21B。即,上述输入侧线圈21A、21B也可以认为是与图案20C相同的层(与图案20C对应的膜),例如是形成为铜的薄膜的图案的线圈。
图4(C)的输入侧线圈21A、21B与图4(B)的输入侧线圈21A、21B大致同样地是在中脚23A3、23B3的周围按照涡旋状卷绕例如两匝的模式。图4(B)的两匝的输入侧线圈21A、21B和图4(C)的两匝的输入侧线圈21A、21B的端部彼此通过在图3的上下方向(多层印刷基板26的厚度方向)上延伸的连接通孔25A、25B电连接,将它们合起来而作为1根输入侧线圈21A、21B发挥功能。另外,图4(B)的输入侧线圈21A、21B的和与连接通孔25A、25B连接的一侧的端部相反的一侧的端部对应于图1的连接点12、13。
通过前面所述,构成合计4匝的输入侧线圈21A、和合计4匝的输入侧线圈21B。另外,在图4(C)中,输入侧线圈21A与输入侧线圈21B串联地连接。
参照图4(D),在俯视多层印刷基板26的4层的图案20A~20D中的作为最上层的第4层时,在该面作为与图3的图案20D相同的层而配置有4个输出侧线圈22C、22D、22G、22H。即,上述输出侧线圈22C、22D、22G、22H也可以认为是与图案20D相同的层(与图案20D对应的膜),例如是形成为铜的薄膜的图案的线圈。
输出侧线圈22C(第3输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A2与中脚23A3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22D(第7输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B2与中脚23B3之间的区域。另外,输出侧线圈22G(第6输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B1与中脚23B3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22H(第2输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A1与中脚23A3之间的区域。
因此,输出侧线圈22C和输出侧线圈22H构成降压变压器2A,输出侧线圈22D和输出侧线圈22G构成降压变压器2B。基本上,在以后的各实施方式中,也是图的左侧的夹在芯23A的外脚以及中脚之间的输出侧线圈构成降压变压器2A,图的右侧的夹在芯23B的外脚以及中脚之间的输出侧线圈构成降压变压器2B。
此外,输出侧线圈22C、22D、22G、22H至少在上述外脚与中脚之间的区域在俯视时按照直线状延伸。即,输出侧线圈22C、22D、22G、22H能够虚拟地视为与在与其相邻的外脚的周围卷绕有1匝的一半(0.5匝)的情况等效。
输出侧线圈22C在被外脚23A2和中脚23A3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(D)的左侧)的弯曲部连接有基准电位7。另外,在输出侧线圈22D的、被外脚23B2和中脚23B3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(D)的右侧)串联连接有整流元件31B(第3整流元件)的阳极。
输出侧线圈22G在被外脚23B1和中脚23B3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(D)的右侧)的弯曲部连接有基准电位7。另外,在输出侧线圈22H的、被外脚23A1和中脚23A3夹着的直线状的区域的一方的端部侧(图4(D)的左侧)串联连接有整流元件31D(第2整流元件)的阳极。
如上所述,在多层印刷基板26,输入侧及输出侧线圈以相互层叠的方式形成。E型芯23A、23B的中脚23A3、23B3以被这些输入侧及输出侧线圈包围的方式穿过多层印刷基板26。
另外,上述输出侧线圈22A~22H的(夹在外脚与中脚之间的)在俯视时按照直线状延伸的部分与其正上(正下)的输入侧线圈21A、21B中的任意的输入侧线圈至少部分地相互重叠。因此,与为了能够在外脚23A1、23A2与中脚23A3之间的区域按照涡旋状卷绕两匝而宽度变窄的输入侧线圈21A、21B相比,仅配置1匝的一半(0.5匝)量的输出侧线圈22A~22H的宽度宽。
如上所述,在第1状态与第2状态之间对输入侧线圈21以相互相反的方向施加电压,所以在该输入侧线圈21中,在第1状态与第2状态之间以相互相反的方向流过电流。接下来,说明由此导致的输出侧线圈22的电流的流动的变化。
此处,例如如图4(B)以及图4(C)所示,考虑如下第1状态:开关元件11A以及开关元件11D(参照图1)导通,对输入侧线圈21施加来自直流电源6的正的输入电压,从开关元件11的连接点12向连接点13沿图中的箭头的方向流过电流。此时,在图4(B)中从输入侧线圈21A的涡旋的外侧向内侧(从输入侧线圈21B的涡旋的内侧向外侧)流过电流,在图4(C)中从输入侧线圈21A的涡旋的内侧向外侧(从输入侧线圈21B的涡旋的外侧向内侧)流过电流。
由于该电流而在被输入侧线圈21A、21B卷绕的中脚23A3、23B3内产生纸面朝上的磁通S1,在外脚23A1、23A2、23B1、23B2分别根据与中脚23A3、23B3之间形成的两个磁路而按照环状形成磁通。因此,在外脚23A1、23A2、23B1、23B2产生作为与中脚23A3、23B3中的磁通S1相反的方向的纸面朝下的磁通S2。
再次参照图4(A)、(D),在输出侧线圈22A、22B、22E、22F中产生感应电动势,将要流过电流,以消除上述图4(B)、(C)的中脚23A3、23B3内的磁通S1,即以在中脚23A3、23B3中产生磁通S2。此外,此时在外脚23A1、23A2、23B1、23B2中将要产生磁通S1。关于输出侧线圈22C、22D、22G、22H,也基于与输出侧线圈22A、22B、22E、22F同样的理论,将要流过电流。此外,在图4(A)、(D)中的芯23A1~23A3、23B1~23B3中示出起因于图4(B)、(C)所示的状况而将要产生的磁通的朝向。
为此,在输出侧线圈22A、22B、22G、22H中,将要向图的右朝向流过电流,在输出侧线圈22C、22D、22E、22F中,将要向图的左朝向流过电流。但是,由于整流元件31B、31D的整流作用,将要在输出侧线圈22C、22D、22G、22H中流过的电流被切断而不流过,实际上仅在输出侧线圈22A、22B、22E、22F中在图4(A)中用箭头示出的电流以通过整流元件31A、31C的方式流过。具体而言,输出侧线圈22A、22B、22E、22F通过E型芯23A、23B以及I型芯24A、24B而磁耦合,所以向与在与其分别在平面上重叠的输入侧线圈21A、21B中流过的电流的方向相反的方向流过电流。
接下来,如图5(B)以及图5(C)中的箭头所示,考虑如下第2状态:开关元件11B以及开关元件11C(参照图1)导通,对输入侧线圈21施加来自直流电源6的负的输入电压,从开关元件11的连接点13向连接点12流过电流。此时,在图5(B)中,从输入侧线圈21A的涡旋的内侧向外侧(从输入侧线圈21B的涡旋的外侧向内侧)流过电流,在图5(C)中,从输入侧线圈21A的涡旋的外侧向内侧(从输入侧线圈21B的涡旋的内侧向外侧)流过电流。
由于该电流而与上述相反地在被输入侧线圈21A卷绕的中脚23A3、23B3内产生磁通S2,在外脚23A1、23A2、23B1、23B2中产生磁通S1。
参照图5(A)、(D),在输出侧线圈22A、22B、22E、22F中,产生感应电动势,将要流过电流,以消除在上述图5(B)、(C)的中脚23A3、23B3内发生的磁通的变化,即以产生磁通S1。此外,此时在外脚23A1、23A2、23B1、23B2中将要产生磁通S2。关于输出侧线圈22C、22D、22G、22H也是同样的。在图5(A)、(D)中的芯23A1~23A3、23B1~23B3中示出将要产生的磁通的朝向。
为此,在输出侧线圈22A、22B、22G、22H中将要向图的左朝向流过电流,在输出侧线圈22C、22D、22E、22F中将要向图的右朝向流过电流。但是,由于整流元件31A、31C的整流作用,将要在输出侧线圈22A、22B、22E、22F中流过的电流被切断而不流过,实际上仅在输出侧线圈22C、22D、22G、22H中在图5(D)中用箭头示出的电流以通过整流元件31B、31D的方式流过。与上述同样地,在输出侧线圈22C、22D、22G、22H中,向与在与其分别在平面上重叠的输入侧线圈21A、21B中流过的电流的方向相反的方向流过电流。
接下来,参照图6(A)~(D)以及图7(A)~(D),在本实施方式的第2例中,对具有与图4以及图5的第1例同样的结构的部位附加相同的符号,不重复进行其说明。在图6(A)~(D)的本实施方式的第2例中,输出侧线圈22A(第5输出侧线圈)、输出侧线圈22B(第1输出侧线圈)、输出侧线圈22G(第6输出侧线圈)以及输出侧线圈22H(第2输出侧线圈)与上述第1例相同。另外,图6(B)、(C)基本上与图4(B)、(C)相同。
但是,在图6(A)中,输出侧线圈22C(第3输出侧线圈)与输出侧线圈22D(第7输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20A相同的层。另外,在图6(D)中,输出侧线圈22E(第4输出侧线圈)与输出侧线圈22F(第8输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20D相同的层。在该点上图6与图4不同。
参照图6,开关元件11A以及开关元件11D(参照图1)导通的第1状态下的动作即芯23A1~23A3、23B1~23B3的磁通的朝向以及输入侧线圈21A、21B以及输出侧线圈22A~22H的电流的朝向与图4基本上相同。另外,参照图7,开关元件11B以及开关元件11C(参照图1)导通的第2状态下的动作即芯23A1~23A3、23B1~23B3的磁通的朝向以及输入侧线圈21A、21B以及输出侧线圈22A~22H的电流的朝向与图5基本上相同。
接下来,参照图8(A)~(D),本实施方式的第3例的绝缘型降压转换器具有基本上与第1例同样的结构。但是此处,多层印刷基板26的第1层的图案20A及第2层的图案20B(参照图3)与图4(A)、(B)相同,但第3层的图案20C和第4层的图案20D的结构与图4(C)、(D)相反。即,与图8(C)所示的第3层的图案20C相当的部分是与图4(D)相同的输出侧线圈22C、22D、22G、22H,与图8(D)所示的第4层的图案20D相当的部分是与图4(C)相同的输入侧线圈21A、21B。
即,在第1例中,图案20A、20B、20C、20D以分别对应于输出侧线圈、输入侧线圈、输入侧线圈、输出侧线圈的方式按照该顺序层叠。但是不限于此,也可以如第3例那样,图案20A、20B、20C、20D以分别对应于输出侧线圈、输入侧线圈、输出侧线圈、输入侧线圈的方式按照该顺序层叠。另外,虽然未图示,但也可以是图案20A、20B、20C、20D以分别对应于输出侧线圈、输出侧线圈、输入侧线圈、输入侧线圈的方式按照该顺序层叠。
在图8中,仅各层的层叠顺序与图4不同,而关于各层的模式,与图4(A)~(D)中的任意的图相同。因此,本实施方式的第3例中的、上述第1及第2状态的各个状态下的动作与第1例及第2例相同。
接下来,使用图9说明上述各状态之间的对各线圈施加的电压、以及在各平滑线圈中流过的电流的变化。
参照图9(A),首先在图4以及图6所示的第1状态时,通过输入侧驱动电路1而对输入侧线圈21A以及输入侧线圈21B施加合计为正的电压Vin,因此,分别对输入侧线圈21A和输入侧线圈21B施加各Vin/2的电压。
如图9(B)所示,此时分别对流过电流的输出侧线圈22A、22B串联连接的部分(第1串联线圈)及输出侧线圈22E、22F串联连接的部分(第4串联线圈)施加正的电压。此处,根据降压变压器2A、2B内的输入侧线圈与输出侧线圈的匝数之比,输出侧线圈的电压低于输入侧线圈的电压(串联连接的例如输出侧线圈22A、22B的合计的电压为Vin/8)。因此,例如对各个输出侧线圈22A等施加的电压进而成为其一半即Vin/16。
另外,参照图9(C),此时对输出侧线圈22C、22D串联连接的部分(第3串联线圈)及输出侧线圈22G、22H串联连接的部分(第2串联线圈)施加相位相对输出侧线圈22A、22B、22E、22F反转的(错开180。的)负的电压,此处串联两个量的合计是-Vin/8(针对各个线圈是-Vin/16)。虽然对输出侧线圈22C、22D、22G、22H施加这样的电压,但如上所述由于整流元件31B、31D而电流被切断。
接下来,在图5以及图7所示的第2状态时,如图9(A)所示对输入侧线圈21A以及输入侧线圈21B施加相位与第1状态反转的合计负的电压-Vin。如图9(B)所示,此时分别对不流过电流的输出侧线圈22A、22B串联连接的部分(第1串联线圈)及输出侧线圈22E、22F串联连接的部分(第4串联线圈)施加负的电压(串联的两个的合计是-Vin/8)。
另外,如图9(C)所示,此时对流过电流的输出侧线圈22C、22D串联连接的部分(第3串联线圈)及输出侧线圈22G、22H串联连接的部分(第2串联线圈)施加电压,以使串联的两个的合计成为正的电压Vin/8。
在上述第1及第2状态中的任意的状态下,在输出侧线圈中产生的(从输出侧线圈输出的)电压都是与由于整流元件31A~31D中的电流的整流而仅向一个方向施加的直流电压同样的模式,进而利用平滑电容器41以及平滑线圈42平滑化。通过前面所述,对平滑电容器41的两端施加被平滑化的直流的电压Vo。
此处,说明以上叙述的本实施方式的绝缘型降压转换器的作用效果。
首先,能够通过输入侧驱动电路1而对输入侧线圈21A与输入侧线圈21B的串联连接每隔一定的时间间隔施加相互相反的方向的电压。由此,能够将直流的输入电压变换为交流电压,能够通过降压变压器2中的互感进行降压。
另外,例如如图4和图5所示,在降压变压器2A中输入侧线圈21A与输出侧线圈22B、22E、22H、22C的各个输出侧线圈被配置成至少在一部分处相互重叠。同样地,在降压变压器2B中输入侧线圈21B与输出侧线圈22A、22F、22G、22D的各个输出侧线圈被配置成至少在一部分处相互重叠。因此,能够得到如下高的互感的效果:在输出侧线圈22中将要向与输入侧线圈21的电流的方向相反的方向流过电流,以消除输入侧线圈21的电流所致的磁通的变化。
在本实施方式中,整流元件31A~31D对输出侧线圈22A~22H的电流进行整流,该输出侧线圈22A~22H的电流是以每当在图4以及图5(图6以及图7)所示的两个状态之间在输入侧线圈21A、21B中流过的电流的方向变化时产生消除在中脚23A3、23B3内通过的磁通S1、S2的变化的磁通的方式将要流过的电流。即,仅在作为第1串联线圈的输出侧线圈22A、22B和作为第2串联线圈的输出侧线圈22G、22H中的任一个、以及作为第3串联线圈的输出侧线圈22C、22D和作为第4串联线圈的输出侧线圈22E、22F中的任一个中(每隔一定的时间间隔)交替地同时流过电流。此处,在上述第1及第4串联线圈中同时地、在上述第2及第3串联线圈中同时地、交替地流过电流。
整流元件31A~31D如上所述进行整流以交替地流过电流,从而能够将能够在输入侧线圈21A、21B与输出侧线圈22A~22H之间通过互感得到的交流的电压变换为直流的电压,得到直流的输出。进而,通过平滑电路,能够使直流的输出值更稳定。
另外,同时流过的第1串联线圈22A、22B的电流与第4串联线圈22E、22F的电流的方向为相互相反的方向。具体而言,例如在图4(图6)中,在第1串联线圈22A、22B中流过右朝向的电流,在第4串联线圈22E、22F中流过左朝向的电流。同样地,同时流过的第2串联线圈22G、22H的电流与第3串联线圈22C、22D的电流的方向为相互相反的方向。具体而言,例如在图5(图7)中,在第2串联线圈22G、22H中流过左朝向的电流,在第3串联线圈22C、22D中流过右朝向的电流。由此,能够使同时流过电流的两个直线状的(与0.5匝等效的)输出侧线圈(例如第1及第4串联线圈)合起来而虚拟地与1匝的线圈等效。因此,能够使用1匝的输出侧线圈22A~22H而作为降压变压器2A、2B发挥降压的功能。
但是,虽然如上所述虚拟地形成1匝的状态,但作为电路整体是排列有0.5匝的输出侧线圈22A~22H的状态。因此,在考虑降压变压器2A、2B的降压比时,能够认为即使将这些多个输出侧线圈22A~22H合起来,输出侧线圈22A~22H整体也与0.5匝的线圈等效。此处,降压比是指降压变压器2A、2B的高电压的输入侧线圈的电压相对低电压的输出侧线圈的电压的比。
第1串联线圈22A、22B及第3串联线圈22C、22D连接于第1平滑线圈42A,第2串联线圈22G、22H及第4串联线圈22E、22F连接于第2平滑线圈42B。因此,在第1及第3串联线圈中流过的电流流入到平滑线圈42A,在第2及第4串联线圈中流过的电流流入到平滑线圈42B。
此处,参照图9(D),上下排列两个的图形中的上层示出对平滑线圈42A施加的电压的时间变化,下层示出对平滑线圈42B施加的电压的时间变化。这些图形的横轴以与图9(A)~(C)的横轴一致的方式表示图4(图6)所示的第1状态以及图5(图7)所示的第2状态下的时间变化,纵轴表示平滑线圈42A的电压值VA或者平滑线圈42B的电压值VB
如图9(D)所示,在图4(图6)的第1状态时,利用整流元件31A而在输出侧线圈22A、22B(第1串联线圈)中流过的电流流入到平滑线圈42A。此时,对平滑线圈42A施加Vin/8-Vo的电压。这是从输出侧线圈22A、22B的高压侧的电压减去平滑电容器41的电压而得到的值。与其同样地,利用整流元件31C而在输出侧线圈22E、22F(第4串联线圈)中流过的电流流入到平滑线圈42B,此时对平滑线圈42B也施加Vin/8-Vo的电压。
在图5(图7)的第2状态时,利用整流元件31B而在输出侧线圈22C、22D(第3串联线圈)中流过的电流流入到平滑线圈42A、另外利用整流元件31D而在输出侧线圈22G、22H(第2串联线圈)中流过的电流流入到平滑线圈42B。此时,对平滑线圈42A、42B与上述同样地施加Vin/8-Vo的电压。
此外,在与第1及第2状态中的任意的状态都不相当、在平滑线圈42A、42B中不流过电流时,被施加平滑电容器41的逆电压-Vo。另外,在各个状态时在平滑线圈42A、42B中流过的电流的斜率是将被施加的电压的值除以该线圈的电感的值而得到的值。
参照图9(E),上下排列两个的图形中的上层示出在平滑线圈42A中流过的电流值IA,下层示出在平滑线圈42B中流过的电流值IB。此外,关于横轴的经过时间1~9,将电流值IA或者IB呈现极大值或者极小值的时刻表示为无因次数的相对值。
在图9(A)中,在两个降压变压器2A与降压变压器2B之间,对输入侧线圈21A和输入侧线圈21B施加的电压的值大致相等,在图9(B)、(C)中,降压变压器2A的4个输出侧线圈22B、22E、22H、22C、与降压变压器2B的4个输出侧线圈22A、22F、22G、22D的电压的值大致相等。因此,如图9(D)、(E)所示,对平滑线圈42A和平滑线圈42B施加的电压以及流过的电流的值相等。该状态例如是由于输入侧线圈与输出侧线圈的耦合平衡而在降压变压器2A与降压变压器2B之间成为耦合平衡的状态。
但是,例如由于成为各种不平衡的主要原因,有时降压变压器2A的4个输出侧线圈22B、22E、22H、22C的电压的值比降压变压器2B的4个输出侧线圈22A、22F、22G、22D的电压的值例如高。但是,即使在该情况下,在本实施方式中,对第1~第4串联线圈的各个串联线圈施加的电压波形也相等,其振幅(两个串联连接的输出侧线圈的电压值之和)也为大致相等的值(例如V)。其原因为,在上述情况下,电压高的输出侧线圈22B与电压低的输出侧线圈22A串联地连接(同样地电压高的输出侧线圈22E(/22H/22C)与电压低的输出侧线圈22F(/22G/22D)分别串联地连接)。
由此,流过第1或第3串联线圈中的任意的串联线圈的电流的平滑线圈42A、与流过第2或第4串联线圈中的任意的串联线圈的电流的平滑线圈42B的值相等。
如以上叙述,根据将两个降压变压器各自的输出侧线圈彼此串联连接的本实施方式的结构,即使在两个降压变压器之间发生耦合不平衡而两者的输出侧线圈之间的电压值成为不同的值,也能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等。因此,无需通过两个平滑线圈42A、42B之间的电流不平衡而留平滑线圈42A、42B的余量,能够使平滑线圈42A、42B小型化。
另外,在本实施方式中,采用将外脚23A1、23A2、23B1、23B2与中脚23A1、23B1之间卷绕0.5匝量的输出侧线圈22A~22H。由此,输出侧线圈的卷绕次数少,所以能够缩短输出侧线圈的通电距离。
此外,在本实施方式中,输入侧线圈21A以及输入侧线圈21B都是4匝的线圈,输出侧线圈22A~22H分别是0.5匝的线圈,所以降压变压器2A、2B的降压比为8∶1。但是,通过变更输入侧线圈21A、21B的匝数,从而例如如果将输入侧线圈做成3匝,则能够做成6∶1的降压比,如果将输入侧线圈做成5匝,则能够做成10∶1的降压比。
最后,使用图10,说明上述降压变压器的散热路径。
参照图10,沿着图2的X-X线的部分处的装配后的降压变压器主要具有:散热器51;I型芯24A、24B,在散热器51的例如上侧的表面上以相接的方式载置;E型芯23A、23B,在I型芯24A、24B的表面上(以与散热器51的表面相接的方式)载置;以及散热器51的表面上的多层印刷基板26。
虽然在图中未明示,在多层印刷基板26以上述模式形成的输出侧线圈22的第1~第4串联线圈各自的一对端部中的一方的端部经由布线32而与载置在散热器51的表面上的整流元件31(31A~31D)的各个整流元件(电)连接。相对于此,第1~第4串联线圈各自的一对端部中的与上述一方的端部相反的一侧的另一方的端部通到散热器51。
因此,降压变压器2A、2B的各个降压变压器以在其下侧与散热器51相接的方式载置。反过来说,在散热器51的表面上载置有降压变压器2A、2B的各个降压变压器。
具体而言,多层印刷基板26以至少在其一部分处隔着绝缘薄片52(绝缘部件)而与散热器51接触的方式被载置。更详细而言,在散热器51、与多层印刷基板26的输入侧线圈21(21A、21B)中的至少任意个及第1~第8输出侧线圈22(22A~22H)中的至少任意个之间配置有绝缘薄片52。绝缘薄片52载置于散热器51的表面上的至少一部分处,以与该绝缘薄片52的至少一部分相接的方式载置有多层印刷基板26。因此,与形成于多层印刷基板26的最下层的图案20A(参照图3)相当的输出侧线圈22A、22B等还能够以与绝缘薄片52直接相接的方式载置。此外,散热器51的剖面形状不过是一个例子,不限于此。
输入侧线圈21A、21B中的至少任意个、及输出侧线圈22A~22H中的至少任意个的驱动所致的放热能够经由绝缘薄片52传递到散热器51。由此,多层印刷基板26的输入侧线圈21及输出侧线圈22被冷却。能够通过对散热器51进行空冷或者水冷来散热。
多层印刷基板26的输出侧线圈22优选通过螺钉53而与散热器51固定。能够通过该螺钉53而将多层印刷基板26稳定地固定于散热器51,并且能够容易地从输出侧线圈22将热以及电经由螺钉53传递到散热器51。另外,还能够经由多层印刷基板26的最下层的图案20A(参照图3)与散热器51的接触面而传递输出侧线圈22所发出的热。另外,还能够经由多层印刷基板26的最下层的图案20A(参照图3)与散热器51的接触面而电连接输出侧线圈22和散热器51。
综上所述,多层印刷基板26的从输出侧线圈22(图案20A)向散热器51的传热路径(虽然一部分未图示)合计存在3个。具体而言,是从输出侧线圈22向散热器51直接传热的路径、经由(夹着)固定输出侧线圈22的螺钉53从输出侧线圈22向散热器51传热的路径、以及从输出侧线圈22经由绝缘薄片52向散热器51传热的路径。它们中的上述第1个和第2个路径还可能成为从输出侧线圈22向散热器51的电流的路径。
本实施方式的散热器51还能够配置成包括降压变压器2A的输出侧线圈22(22A~22H)的输出侧驱动电路的基准电位7。如果如上所述形成于多层印刷基板26的最下层的图案20A(参照图3)是输出侧线圈,则在该输出侧线圈之上配置作为第2层的图案20B(参照图3)的输入用线圈,而且在该输出侧线圈之下配置载置其的散热器51。因此,在该情况下,能够在散热器51、与输入侧线圈21A、21B(21)中的至少任意个之间,配置输出侧线圈22A~22H(22)中的至少任意个。
在多层印刷基板26内,需要利用图3所示的绝缘性的基板主体部37而使输入侧线圈21和输出侧线圈22以满足比较严格的规格的方式绝缘。但是,被夹在和多层印刷基板26的最下层的图案20A相当的输出侧线圈22与作为输出侧的基准电位7的散热器51之间的绝缘薄片52相比于绝缘薄片52被夹在输入侧线圈21与散热器51之间的情况,并不需要使其绝缘性的规格那么严。因此,能够使被夹在输出侧线圈22与散热器51之间的绝缘薄片52的厚度变薄。因此,输入侧线圈21及输出侧线圈22的放热由于经由绝缘薄片52而能够更容易地传递到散热器51。
另外,多层印刷基板26的内部的输入侧线圈21存在通过多层印刷基板26的基板主体部37而向散热器51传热的路径、从连接通孔25(参照图4(B)、(C))经由绝缘薄片52而向散热器51传热的路径、以及边从散热图案28A、28B、28C经由未图示的图案边向散热器51传热的路径这3个路径。因此,能够使来自输入侧线圈21的放热高效地散热。
接下来,再次参照图4~图7,以与各图的(B)以及(C)的输入侧线圈21A连接的方式形成有散热图案28A,以与输入侧线圈21B连接的方式形成有散热图案28B。另外,也可以在散热图案28A与散热图案28B之间,以和第3层的输入侧线圈21A与输入侧线圈21B的连接部连接的方式形成有散热图案28C。
散热图案28A、28B、28C例如在俯视时的E型芯23A的外脚23A2与E型芯23B的外脚23B2之间的位置处,例如以在图4(B)中的左右方向上排列的方式配置。散热图案28A、28B、28C被形成为与图案20B、20C的各个图案相同的层,即与输入侧线圈21同样地被形成为例如铜的薄膜的图案。在散热图案28A、28B、28C的各个散热图案中,以将它们在多层印刷基板26的厚度方向上贯通的方式形成有作为贯通孔的散热通孔29A、29B、29C。
对散热通孔29A~29C内的壁面实施镀铜。利用该镀铜的热传导性,使输入侧线圈21的放热传导到散热通孔29A~29C内,例如传递到形成于最下层的未图示的图案。如果该未图示的图案例如与绝缘薄片52接触,则经由绝缘薄片52而将输入侧线圈21等的放热传递至绝缘薄片52的正下的散热器51。然后,从散热器51将该热排出。
另外,例如图4~图7的第1层(A)的输出侧线圈22的图案20A、及第4层(D)的输出侧线圈22的图案20D的热例如(在多层印刷基板26内传递之后)经由绝缘薄片52被传递至其正下的散热器51。或者,也可以利用从基准电位7到达散热器51的路线来传递图案20A、20D的热。
在图10中,作为一个例子,以与中央部的绝缘薄片52的上表面相接的方式载置有散热图案28A(图案20A:与输出侧线圈22的一部分相同的层)。通过前面所述,如果具有散热图案28A~28C以及散热通孔29A~29C,则能够更高效地将输入侧线圈21及输出侧线圈22的热传递至绝缘薄片52以及散热器51。
但是,在图4~图7中,也可以做成在第1层(A)至第4层(D)的任意的层都不形成散热图案28A~28C以及散热通孔29A~29C的模式。或者,例如也可以对图4~图7的各图的(A)、(D)即与输出侧线圈22相同的层也连接(和与输入侧线圈21连接的散热图案28A~28C等不同的)散热图案28A~28C以及散热通孔29A~29C,从此处散热到散热器51。
以上的散热器51也可以与内置本实施方式的绝缘型降压转换器101的各构件的、未图示的框体做成一体。在该情况下,输出侧线圈22(22A~22H)各自的一对端部中的与上述一方的端部相反的一侧的另一方的端部通到框体。
(实施方式2)
实施方式2与实施方式1在以下的点上不同。此处,使用示出本实施方式的电路结构的图11以及示出本实施方式的第1例的各层的线圈的模式的图12~图13,说明实施方式2与实施方式1的区别。
参照图11~图13,本实施方式的第1例的绝缘型降压转换器201具有基本上与实施方式1的绝缘型降压转换器101同样的结构。但是,在绝缘型降压转换器201中,在串联连接的输出侧线圈22A、22B的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22A侧的端部)连接有基准电位7和整流元件31A的阴极这双方。在该点上,本实施方式(图11)与如下实施方式1(图1)的结构不同:串联连接的输出侧线圈22A、22B的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22B侧的端部)连接于基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22A侧的端部)连接于整流元件31A的阳极。
具体而言,串联连接的输出侧线圈22A、22B(第1串联线圈)等合计4组串联线圈各自的一方的端部连接于整流元件31A~31D的阴极,另一方的端部连接于平滑线圈42A、42B。另外,整流元件31A~31D的阳极连接于基准电位7。此外,在图12(A)、(D)以及图13(A)、(D)中,与图4(A)、(D)等不同,输出侧线圈22在与基准电位7连接的一侧的端部处未弯曲,但这并非实施方式的本质性的部分,也可以在图12(A)、(D)中也与图4(A)、(D)同样地弯曲。
参照图12(A),输出侧线圈22A(第1输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A1与中脚23A3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22B(第5输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B1与中脚23B3之间的区域。另外,输出侧线圈22E(第8输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B2与中脚23B3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22F(第4输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A2与中脚23A3之间的区域。对输出侧线圈22A的图的左侧的端部连接有整流元件31A的阴极以及基准电位7,对输出侧线圈22E的图的右侧的端部连接有整流元件31C的阴极以及基准电位7。图12(B)、(C)基本上与图4(B)、(C)相同。
参照图12(D),输出侧线圈22C(第7输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B2与中脚23B3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22D(第3输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A2与中脚23A3之间的区域。另外,输出侧线圈22G(第2输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2A的外脚23A1与中脚23A3之间的区域,与其串联地连接的输出侧线圈22H(第6输出侧线圈)被配置成包括降压变压器2B的外脚23B1与中脚23B3之间的区域。对输出侧线圈22H的图的右侧的端部连接有整流元件31D的阴极以及基准电位7,对输出侧线圈22D的图的右侧的端部连接有整流元件31B的阴极以及基准电位7。
参照图12,开关元件11A以及开关元件11D(参照图1)导通的第1状态下的动作即芯23A、23B内的磁通的朝向以及输入侧线圈21及输出侧线圈22的电流的朝向与图4基本上相同。另外,参照图13,开关元件11B以及开关元件11C(参照图1)导通的第2状态下的动作即芯23A、23B内的磁通的朝向以及输入侧线圈21及输出侧线圈22的电流的朝向与图5基本上相同。
即,在本实施方式中,也仅在第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈中交替地流过电流(此处在第1及第4串联线圈中同时流过电流)。另外,在本实施方式中,同时流过的第1及第4串联线圈的电流也是相互相反的方向,第2及第3串联线圈的电流也相互相反的方向。
此外,除此以外的本实施方式的第1例的结构与实施方式1的第1例的结构大致相同,所以对相同的要素附加相同的符号,不重复进行其说明。
接下来,参照图14(A)~(D)以及图15(A)~(D),在本实施方式的第2例中,对具有与图12以及图13的第1例同样的结构的部位附加相同的符号,不重复进行其说明。在图14(A)~(D)的本实施方式的第2例中,输出侧线圈22A(第1输出侧线圈)、输出侧线圈22B(第5输出侧线圈)、输出侧线圈22G(第2输出侧线圈)及输出侧线圈22H(第6输出侧线圈)配置于与上述第1例同样的位置。另外,图14(B)、(C)基本上与图12(B)、(C)相同。
但是,在图14(A)中,输出侧线圈22C(第7输出侧线圈)与输出侧线圈22D(第3输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20A相同的层。另外,在图6(D)中,输出侧线圈22E(第8输出侧线圈)与输出侧线圈22F(第4输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20D相同的层。
另外,图14(A)中的输出侧线圈22B的右侧的端部与输出侧线圈22C的右侧的端部通过连结部(与输出侧线圈22相同的铜的薄膜的图案等)相互连接。对输出侧线圈22A的左侧的端部串联连接有整流元件31A(第1整流元件)的阴极以及基准电位7。对输出侧线圈22D的左侧的端部串联连接有整流元件31B(第3整流元件)的阴极以及基准电位7。由此,输出侧线圈22A、22B、22C、22D被形成为一体的图案。
同样地,图14(D)中的输出侧线圈22G的左侧的端部与输出侧线圈22F的左侧的端部通过连结部(与输出侧线圈22相同的铜的薄膜的图案等)相互连接。对输出侧线圈22H的右侧的端部串联连接有整流元件31D(第2整流元件)的阴极以及基准电位7。对输出侧线圈22E的右侧的端部串联连接有整流元件31C(第4整流元件)的阴极以及基准电位7。由此,输出侧线圈22E、22F、22G、22H被形成为一体的图案。在以上的点上,图14与图12不同。
图14以及图15的第1及第2状态下的芯23A、23B的磁通的朝向、输入侧线圈21、输出侧线圈22的电流的朝向等基本上分别与图6以及图7相同,换言之,图14与图12相同,图15与图13相同。因此,省略详细的说明。
接下来,说明本实施方式的作用效果。
具有以上的结构的本实施方式起到基本上与实施方式1同样的作用效果。即,在本实施方式中,也是即使在两个降压变压器之间发生耦合不平衡而两者的输出侧线圈之间的电压值成为不同的值,也能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等。因此,无需通过两个平滑线圈42A、42B之间的电流不平衡而留平滑线圈42A、42B的余量,能够使平滑线圈42A、42B小型化。本实施方式的其它作用效果也基本上与实施方式1相同。
(实施方式3)
实施方式3与实施方式1在以下的点上不同。此处,使用示出本实施方式的电路结构的图16以及示出本实施方式的第1例的各层的线圈的模式的图17~图18,说明实施方式3与实施方式1的区别。
参照图16~图18,本实施方式的第1例的绝缘型降压转换器301具有基本上与实施方式1的绝缘型降压转换器101同样的结构。但是,绝缘型降压转换器301在串联连接的输出侧线圈22A与输出侧线圈22B之间连接有整流元件31A,在串联连接的输出侧线圈22A、22B的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22B侧的端部)连接有基准电位7。在该点上,本实施方式(图16)与如下实施方式1(图1)的结构不同:串联连接的输出侧线圈22A、22B的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22B侧的端部)连接于基准电位7,另一方的端部(输出侧线圈22A侧的端部)连接于整流元件31A的阳极。
具体而言,例如参照图17(A),整流元件31A(第1整流元件)的阳极连接于输出侧线圈22B(第1输出侧线圈),整流元件31A的阴极连接于输出侧线圈22A(第5输出侧线圈)。即使这样在两个输出侧线圈22A、22B之间连接整流元件31A的情况下(与以相互相邻的方式串联连接的两个输出侧线圈22A、22B同样地),此处也是输出侧线圈22A与输出侧线圈22B串联连接而构成第1串联线圈。另外,整流元件31A也可以如实施方式1那样连接于串联连接的两个输出侧线圈22A、22B的外侧(包括输出侧线圈22A、22B的第1串联线圈的一方的端部侧),但也可以如本实施方式那样连接于串联连接的两个输出侧线圈22A、22B之间。此处,在如本实施方式那样的情况下,整流元件31A也与输出侧线圈22A、22B串联连接。
以下同样地,在图16~图18中,在串联连接的输出侧线圈22E(第4输出侧线圈)与输出侧线圈22F(第8输出侧线圈)之间连接有整流元件31C(第4整流元件),在串联连接的输出侧线圈22E、22F的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22F侧的端部)连接有基准电位7。整流元件31C的阳极连接于输出侧线圈22F,整流元件31C的阴极连接于输出侧线圈22E。图17(B)、(C)基本上与图4(B)、(C)相同。
另外,例如参照图17(D),在串联连接的输出侧线圈22G(第6输出侧线圈)与输出侧线圈22H(第2输出侧线圈)之间连接有整流元件31D(第2整流元件),在串联连接的输出侧线圈22G、22H的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22G侧的端部)连接有基准电位7。整流元件31D的阳极与输出侧线圈22G连接,整流元件31D的阴极与输出侧线圈22H连接。另外,在串联连接的输出侧线圈22C(第3输出侧线圈)与输出侧线圈22D(第7输出侧线圈)之间连接有整流元件31B(第3整流元件),在串联连接的输出侧线圈22C、22D的一对端部中的一方的端部(输出侧线圈22C侧的端部)连接有基准电位7。整流元件31B的阳极连接于输出侧线圈22C,整流元件31B的阴极连接于输出侧线圈22D。
此外,串联连接的第1串联线圈22A、22B等的一方的端部连接于基准电位7,但另一方的端部连接于平滑线圈42A等。
图17所示的上述第1状态(开关元件11A、11D导通)下的磁通以及电流的朝向与图4基本上相同,图18所示的上述第2状态(开关元件11B、11C导通)下的磁通以及电流的朝向与图5基本上相同。因此,省略详细的说明。
此外,除此以外的本实施方式的第1例的结构与实施方式1的第1例的结构大致相同,所以对相同的要素附加相同的符号,不重复进行其说明。
接下来,参照图19(A)~(D)以及图20(A)~(D),在本实施方式的第2例中,对具有与图17以及图18的第1例同样的结构的部位附加相同的符号,不重复进行其说明。在图19(A)~(D)的本实施方式的第2例中,输出侧线圈22A(第5输出侧线圈)、输出侧线圈22B(第1输出侧线圈)、输出侧线圈22G(第6输出侧线圈)及输出侧线圈22H(第2输出侧线圈)配置于与上述第1例同样的位置。另外,图19(B)、(C)基本上与图17(B)、(C)相同。
但是,在图19(A)中,输出侧线圈22C(第3输出侧线圈)与输出侧线圈22D(第7输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20A相同的层。另外,在图19(D)中,输出侧线圈22E(第4输出侧线圈)与输出侧线圈22F(第8输出侧线圈)的串联连接被配置成与图案20D相同的层。
另外,图19(A)中的输出侧线圈22B的左侧的端部与输出侧线圈22C的左侧的端部通过连结部(与输出侧线圈22相同的铜的薄膜的图案等)相互连接,在该连结部连接有基准电位7。
同样地,图19(D)中的输出侧线圈22G的右侧的端部与输出侧线圈22F的右侧的端部通过连结部(与输出侧线圈22相同的铜的薄膜的图案等)相互连接,在该连结部连接有基准电位7。在以上的点上,图19与图17不同。
图19以及图20的第1及第2状态下的芯23A、23B的磁通的朝向、输入侧线圈21、输出侧线圈22的电流的朝向等基本上分别与图6以及图7相同,换言之,图19与图17相同,图20与图18相同。因此,省略详细的说明。
本实施方式的作用效果基本上与实施方式1、2的作用效果相同,所以省略详细的说明。
(实施方式4)
实施方式4与实施方式2在以下的点上不同。首先,使用图21~图24,说明构成本实施方式中的降压变压器2的各部件的构造。此外,本实施方式的电路结构与图11的实施方式2中的绝缘型降压转换器201的电路结构相同。
参照图23以及图24,本实施方式中的各层的线圈21、22的图案的平面形状、以及基准电位7与整流元件31A~31D的连接模式基本上与图14以及图15的实施方式2的第2例中的多层印刷基板26的各层的线圈21、22的图案相同。因此,省略各部分的详细说明。
但是,参照图21~图24,在本实施方式中,作为形成于4层的多层印刷基板26的线圈中的最下层的第1层以及最上层的第4层的输出侧线圈22,分别配置有例如作为铜制的平板部件的金属板27A以及金属板27B(将它们总称为金属板27)。即,第1层的输出侧线圈22A、22B、22C、22D通过铜板等金属板27A形成,另外第4层的输出侧线圈22E、22F、22G、22H通过铜板等金属板27B形成。此外,作为金属板27A、27B,也可以代替铜而使用铝等。在该点上,本实施方式与上述最下层的第1层以及最上层的第4层通过铜的薄膜的图案20A、20D形成的实施方式2不同。
但是,参照图23(B)、(C)以及图24(B)、(C),在本实施方式中,关于形成于4层的多层印刷基板26的线圈中的从最下层起第2层的图案20B和第3层的图案20C,也形成有与实施方式1~3同样的金属(铜)的薄膜图案。
参照图22,金属板27A、27B与图3的图案20A、20D同样地,分别形成为与基板主体部37的最下表面以及最上表面相接。
另外,参照图22,金属板27A、27B被形成为比图案20B、20C厚。另外,金属板27A、27B也可以形成为具有比多层印刷基板26的与图21的纵深方向上的宽度宽的宽度、即从多层印刷基板26的与图21的纵深方向上的两端部露出。此外,如图22所示,与实施方式1同样地,金属板27A、27B以及图案20B、20C利用绝缘材料的基板主体部37而(以不相互短路的方式)相互隔开间隔地配置。
图23所示的上述第1状态(开关元件11A、11D导通)下的磁通以及电流的朝向与图4基本上相同,图24所示的上述第2状态(开关元件11B、11C导通)下的磁通以及电流的朝向与图5基本上相同。因此,省略详细的说明。
图23(A)~(D)以及图24(A)~(D)所示的散热图案28A~28C与其它实施方式同样地按照铜的薄膜的图案形成。但是,至少在图23(A)、(D)等的形成金属板27A、27B的层,在与形成金属板27A、27B的区域重叠的区域不形成铜的薄膜的图案。
此外,除此以外的本实施方式的结构与实施方式2的特别是第2例的结构大致相同,所以对相同的要素附加相同的符号,不重复进行其说明。
接下来,说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了能够起到实施方式1的作用效果之外,还能够起到以下的作用效果。
在本实施方式中,输出侧线圈22通过作为铜制的平板部件的金属板27A、27B形成,所以其厚度比输出侧线圈22被形成为薄膜图案的情况厚。因此,能够增大本实施方式的输出侧线圈22的通电剖面面积。因此,即使假设绝缘型降压转换器的输出电流增加而输出侧线圈22的电流变大,在本实施方式中也能够降低输出侧线圈22的放热量。
另外,在本实施方式中,如图23(A)、(D)等所示,输出侧线圈22A、22B(第1串联线圈)与输出侧线圈22C、22D(第3串联线圈)通过连结部相互连接。同样地,输出侧线圈22E、22F(第4串联线圈)与输出侧线圈22G、22H(第2串联线圈)通过连结部相互连接。因此,相比于这些各串联线圈之间为分开的情况,能够降低制造成本。
进而,在本实施方式中,更优选将两个金属板27A以及金属板27B做成平面形状以及厚度相互相等的、具有相同的形状以及尺寸的结构。由此,相比于金属板27A以及金属板27B的形状以及尺寸不同的情况,能够降低金属板27A、27B的制造成本。
最后,使用图25,说明上述降压变压器的散热路径。
参照图25,沿着图21的XXV-XXV线的部分处的装配后的降压变压器基本上与图12的实施方式1中的结构以及其作用效果相同,所以对与图12相同的结构要素附加同样的符号,省略其说明,但在以下的点上不同。
在图23以及图24中,基准电位7连接于整流元件31的阳极,未直接连接于输出侧线圈22。因此,在图25中,输出侧线圈22与作为基准电位7的散热器51未通过螺钉紧固。
在图25中,使金属板27A和金属板27B的连接平滑线圈42的一侧的端部不使用螺钉而是经由绝缘薄片52A从而与散热器51接触。由此,使输出侧线圈22的放热向散热器51传热而散热。另外,还存在如下路线:从层叠的层中的作为最下层的第1层的金属板27A通过绝缘薄片52B进而散热至与其下侧相接的散热器51。
(实施方式5)
实施方式5与实施方式3在以下的点上不同。首先,使用图26~图28,说明构成本实施方式中的降压变压器2的各部件的构造。此外,本实施方式的电路结构与图16的实施方式3中的绝缘型降压转换器301的电路结构相同。
参照图27以及图28,本实施方式中的各层的线圈21、22的图案的平面形状、以及基准电位7与整流元件31A~31D的连接模式与图19以及图20的实施方式3的第2例中的多层印刷基板26的各层的线圈21、22的图案相同。因此,各部分的详细的说明省略。
但是,参照图26~图28,在本实施方式中,作为形成于4层的多层印刷基板26的线圈中的最下层的第1层以及最上层的第4层的输出侧线圈22,与实施方式4同样地,分别配置有例如作为铜制的平板部件的金属板27A以及金属板27B(将它们总称为金属板27)。
第1层的金属板27A具有:金属板27A1,包括构成降压变压器2A的图27(A)的左侧一半的区域的输出侧线圈22B、22C;以及金属板27A2,包括构成降压变压器2B的图27(A)的右侧一半的区域的输出侧线圈22A、22D。即,关于右侧的金属板27A2,也与金属板27A1同样地,在输出侧线圈22A与输出侧线圈22D通过连结部连结、成为一体的点上,图27以及图28与图19以及图20存在些许的平面形状的差异。
第4层的金属板27B具有:金属板27B1,包括构成降压变压器2A的图27(D)的左侧一半的区域的输出侧线圈22H、22E;以及金属板27B2,包括构成降压变压器2B的图27(D)的右侧一半的区域的输出侧线圈22G、22F。即,关于左侧的金属板27B1,也与金属板27B2同样地,在输出侧线圈22H与输出侧线圈22E通过连结部连结、成为一体的点上,图27以及图28与图19以及图20存在些许的平面形状的差异。
也可以对金属板27A1中的输出侧线圈22B与输出侧线圈22C的连结部、以及金属板27B2中的输出侧线圈22F与输出侧线圈22G的连结部直接连接基准电位7。但是,也可以做成如下模式:通过在上述连结部设置贯通该金属板27A1、27B2的孔,将该孔例如用螺钉紧固,从而连接于作为输出侧的基准电位7的散热器51。
此外,在本实施方式中,图27(B)、(C)等所示的输入侧线圈21A、21B也通过铜的薄膜的图案形成。
在以上的点上,本实施方式与上述最下层的第1层以及最上层的第4层通过铜的薄膜的图案20A、20D形成的实施方式3不同。
图27所示的上述第1状态(开关元件11A、11D导通)下的磁通以及电流的朝向与图4基本上相同,图28所示的上述第2状态(开关元件11B、11C导通)下的磁通以及电流的朝向与图5基本上相同。因此,省略详细的说明。
此外,除此以外的本实施方式的结构与实施方式3的特别是第2例以及实施方式4的结构大致相同,所以对相同的要素附加相同的符号,不重复进行其说明。
本实施方式的作用效果基本上与实施方式4的作用效果相同,所以省略详细的说明。
也可以对以上叙述的各实施方式(所包含的各例)所记载的特征以在技术上没有矛盾的范围适当地进行组合的方式进行应用。
关于以上叙述的各实施方式,在任意的例子中,都例如如图4以及图5那样,同时流过电流的第1串联线圈和第4串联线圈配置于相互相同的第1层(同一平面上),且同时流过电流的第2串联线圈和第3串联线圈配置于与上述第1层不同的相互相同的第2层(同一平面上)。但是,不限于此,例如也可以将同时流过电流的第1串联线圈和第3串联线圈配置于作为相互相同的层的第1层或第2层。在该情况下,例如输出侧线圈22A、22B成为第1串联线圈,输出侧线圈22E、22F成为第3串联线圈。
另外,关于以上叙述的各实施方式,在任意的例子中,都例如如图6以及图7那样,同时流过电流的第1串联线圈和第4串联线圈配置于相互不同的层(不同的平面上),且同时流过电流的第2串联线圈和第3串联线圈配置于相互不同的层(不同的平面上)。但是,不限于此,例如也可以将同时流过电流的第1串联线圈和第3串联线圈配置于相互不同的层(第1串联线圈和第4串联线圈配置于相互相同的层)。在该情况下,例如串联线圈22A、22B成为第1串联线圈,串联线圈22E、22F成为第3串联线圈。
本次公开的实施方式应被认为在所有点上是例示而不是限制性的。本发明的范围并非基于上述说明而示出,而是基于权利要求书而示出,意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (10)

1.一种绝缘型降压转换器,其中,
具备相互排列配置的第1及第2降压变压器,
所述第1降压变压器包括:
第1芯,包括第1中脚、第1外脚的一方以及第1外脚的另一方,所述第1外脚的一方以向与所述第1中脚相同的方向延伸的方式与所述第1中脚隔开间隔地配置,所述第1外脚的另一方在相对所述第1中脚与所述第1外脚的一方相反的一侧与所述第1中脚隔开间隔地配置;
第1输入侧线圈,卷绕在所述第1芯的所述第1中脚的周围;
第1及第2输出侧线圈,在所述第1外脚的一方与所述第1中脚之间与所述第1输入侧线圈的至少一部分重叠,且相互隔开间隔地配置;以及
第3及第4输出侧线圈,在所述第1外脚的另一方与所述第1中脚之间与所述第1输入侧线圈的至少一部分重叠,且相互隔开间隔地配置,
所述第2降压变压器包括:
第2芯,包括第2中脚、第2外脚的一方以及第2外脚的另一方,所述第2外脚的一方以向与所述第2中脚相同的方向延伸的方式与所述第2中脚隔开间隔地配置,所述第2外脚的另一方在相对所述第2中脚与所述第2外脚的一方相反的一侧与所述第2中脚隔开间隔地配置;
第2输入侧线圈,卷绕在所述第2芯的所述第2中脚的周围,与所述第1输入侧线圈串联地连接;
第5及第6输出侧线圈,在所述第2外脚的一方和所述第2中脚之间与所述第2输入侧线圈的至少一部分重叠,且相互隔开间隔地配置,与所述第1及第2输出侧线圈的各个输出侧线圈串联地连接;以及
第7及第8输出侧线圈,在所述第2外脚的另一方和所述第2中脚之间与所述第2输入侧线圈的至少一部分重叠,且相互隔开间隔地配置,与所述第3及第4输出侧线圈的各个输出侧线圈串联地连接,
所述绝缘型降压转换器还具备:
第1整流元件,与所述第1及第5输出侧线圈串联连接;
第2整流元件,与所述第2及第6输出侧线圈串联连接;
第3整流元件,与所述第3及第7输出侧线圈串联连接;
第4整流元件,与所述第4及第8输出侧线圈串联连接;
第1平滑线圈,连接于所述第1及第5输出侧线圈串联连接而成的第1串联线圈、和所述第3及第7输出侧线圈串联连接而成的第3串联线圈;以及
第2平滑线圈,连接于所述第2及第6输出侧线圈串联连接而成的第2串联线圈、和所述第4及第8输出侧线圈串联连接而成的第4串联线圈,
所述第1、第2、第3及第4整流元件被连接成使得在所述第1及第4串联线圈中同时流过电流,在所述第2及第3串联线圈中同时流过电流,在所述第1及第4串联线圈中和在所述第2及第3串联线圈中交替地流过电流,且使得在所述第1及第2串联线圈中的任一个串联线圈以及所述第3及第4串联线圈中的任一个串联线圈这两个串联线圈中同时流过的电流成为相互相反的方向,以使得每当在所述第1及第2输入侧线圈中流过的电流的方向变化时消除在所述中脚内通过的磁通。
2.根据权利要求1所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第1及第4串联线圈配置于相互相同的第1层,所述第2及第3串联线圈配置于与所述第1层不同的相互相同的第2层。
3.根据权利要求1所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第1及第4串联线圈配置于相互不同的层,所述第2及第3串联线圈配置于相互不同的层。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈的各个输出侧线圈在俯视时按照直线状延伸。
5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
还具备输入侧驱动电路,该输入侧驱动电路对所述第1及第2输入侧线圈每隔一定的时间间隔交替地施加相互相反的方向的电压。
6.根据权利要求1~3中的任意一项所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,还具备:
散热器,被配置成与所述第1及第2降压变压器相接;以及
绝缘部件,配置于所述散热器、与所述第1及第2输入侧线圈中的至少任意个以及所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈中的至少任意个之间,
将所述第1及第2输入侧线圈中的至少任意个、以及所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈中的至少任意个的放热经由所述绝缘部件传递到所述散热器。
7.根据权利要求6所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
在所述散热器、与所述第1及第2输入侧线圈中的至少任意个之间配置所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈中的至少任意个,
所述散热器被配置成输出侧驱动电路的基准电位,该输出侧驱动电路包括所述第1及第2降压变压器的所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈。
8.根据权利要求6所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
包括散热图案以及散热通孔,该散热图案以及散热通孔连接于所述第1及第2输入侧线圈,将所述第1及第2输入侧线圈的放热传递至所述绝缘部件。
9.根据权利要求7所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
包括散热图案以及散热通孔,该散热图案以及散热通孔连接于所述第1及第2输入侧线圈,将所述第1及第2输入侧线圈的放热传递至所述绝缘部件。
10.根据权利要求1~3中的任意一项所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7及第8输出侧线圈被形成为铜制的平板部件。
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