CN107251393A - 绝缘型降压转换器 - Google Patents

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Abstract

绝缘型降压转换器具备第一及第二降压变压器(2A、2B),其各个包括输入侧线圈、和输出侧线圈。第一降压变压器(2A)的输出侧线圈的中间部和第二降压变压器(2B)的输出侧线圈的中间部被连接。对第一、第二、第三、第四输出侧线圈的各个串联连接第一、第二、第三、第四整流元件(31A~31D)。对第一~第四输出侧线圈连接平滑线圈(42A、42B)。第一、第二、第三及第四整流元件(31A~31D)以使第一输出侧线圈(22A)和第三输出侧线圈(22C)的电流同时流过,使第二输出侧线圈(22B)和第四输出侧线圈(22D)的电流同时地并且与第一输出侧线圈(22A)和第三输出侧线圈(22C)的电流交替地流过的方式连接。

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
在例如日本特开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有两个输入侧线圈,作为输出侧电路并联地连接有两个平滑线圈(smoothing coil)。
现有技术文献
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而使电流分散,能够实现发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失衡、以及降压变压器的输入侧线圈和输出侧线圈的耦合失衡,在两个平滑线圈的各个中流过的电流不相等,有时导致该电流值失衡。因此,需要取平滑线圈的失衡量的余量。在此,取余量意味着,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所致的该一方的平滑线圈的过剩的温度上升的观点,将各平滑线圈的绕组的通电剖面积设计得较大。
另外,在两个降压变压器各自的输出侧线圈中流过的电流也不相等,所以有两个降压变压器各自的输出侧线圈的温度失衡的情况。其结果,有两个降压变压器各自的输出侧线圈的温度变得不相等而失衡的情况。因此,需要取输出侧线圈的失衡量的余量。在此取余量意味着,根据抑制在两个降压变压器中的一方的降压变压器的输出侧线圈中流过比另一方的降压变压器的输出侧线圈过大的电流所致的该一方的降压变压器的输出侧线圈的过剩的温度上升的观点,将各输出侧线圈的绕组的通电剖面积设计得较大。
但是,这样的话,平滑线圈以及降压变压器成为大型化,有可能导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,其目的在于提供一种通过使在分成两个的平滑线圈的各个中流过的电流值、以及两个降压变压器各自的输出侧线圈的温度相等而能够使平滑线圈以及降压变压器小型化的绝缘型降压转换器。
本发明的绝缘型降压转换器具备第一及第二降压变压器,其各个变压器包括输入侧线圈和输出侧线圈。第一降压变压器的输出侧线圈的中间部和第二降压变压器的输出侧线圈的中间部被连接。对第一、第二、第三、第四输出侧线圈分别串联连接第一、第二、第三、第四整流元件。对第一~第四输出侧线圈连接平滑线圈。第一、第二、第三及第四整流元件被连接成:使第一输出侧线圈和第三输出侧线圈的电流同时流过,使第二输出侧线圈和第四输出侧线圈的电流同时地并且与第一输出侧线圈和第三输出侧线圈的电流交替地流过。
根据本发明,能够使在两个平滑线圈中流过的电流值、以及两个降压变压器各自的输出侧线圈的温度相等,所以能够使平滑线圈和降压变压器小型化。
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是表示构成实施方式1的降压变压器的芯以及多层印刷基板(printed board)的配置的分解立体图。
图3是表示最终装配后的、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是表示在图1的电路框图中表示的、构成实施方式1的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式1的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式1的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式1的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图5是表示在图1的电路框图中表示的、构成实施方式1的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式1的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式1的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式1的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图6是实施方式1中的图2所示的部分被装配时的、从图中用箭头表示的方向VI观察的概略投影图。
图7是表示对输入侧线圈施加的电压的时间变化的图形(A)、表示对输出侧线圈22A、22C施加的电压的时间变化的图形(B)、表示对输出侧线圈22B、22D施加的电压的时间变化的图形(C)、表示对平滑线圈施加的电压的时间变化的图形(D)、和表示在平滑线圈中流过的电流的时间变化的图形(E)。
图8是表示构成实施方式2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9是表示构成实施方式2的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式2的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式2的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式2的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图10是表示构成实施方式2的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式2的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式2的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式2的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图11是实施方式2中的图8所示的部分被装配时的、从图中用箭头表示的方向XI观察的概略投影图。
图12是实施方式3的绝缘型降压转换器的电路框图。
图13是表示在图12的电路框图中表示的、构成实施方式3的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式3的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式3的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式3的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图14是表示在图12的电路框图中表示的、构成实施方式3的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式3的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式3的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式3的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图15是表示构成实施方式4的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式4的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式4的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式4的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图16是表示构成实施方式4的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式4的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式4的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式4的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图17是表示构成实施方式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18是表示最终装配后的、沿着图17的XVIII-XVIII线的部分的多层印刷基板的结构的概略剖面图。
图19是表示构成实施方式5的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式5的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式5的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式5的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图20是表示构成实施方式5的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式5的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式5的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式5的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图21是实施方式5中的图17所示的部分被装配时的、从图中用箭头表示的方向XXI观察的概略投影图。
图22是表示构成实施方式6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23是表示构成实施方式6的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式6的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式6的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式6的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图24是表示构成实施方式6的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式6的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式6的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式6的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图25是实施方式6中的图22所示的部分被装配时的、从图中用箭头表示的方向XXV观察的概略投影图。
图26是实施方式7的绝缘型降压转换器的电路框图。
图27是表示构成实施方式8的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式8的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式8的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式8的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图28是表示构成实施方式8的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第二状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式8的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式8的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式8的第二状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
图29是表示构成实施方式9的降压变压器的输入侧以及输出侧线圈的最下层的图案、及输入侧驱动电路是第一状态时的磁通的方向的概略图(A)、表示实施方式9的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第二层的图案等的概略图(B)、表示实施方式9的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第三层的图案等的概略图(C)、和表示实施方式9的第一状态下的该输入侧以及输出侧线圈的从最下层起第四层的图案等的概略图(D)。
(附图标记说明)
1:输入侧驱动电路;2、2A、2B: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;21、21A、21B:输入侧线圈;22、22A、22B、22C、22D:输出侧线圈;23A、23B:E型芯;23A1、23A2、23B1、23B2:外足;23A3、23B3:中足;24A、24B:I型芯;25A、25B、33A、33B:连接通路;26:多层印刷基板;28A、28B、28C:散热图案;29A、29B、29C:散热通路;31、31A、31B、31C、31D:整流元件;32A、32B:中间连接部;39:布线;42、42A、42B:平滑线圈;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框图。
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具有四个开关元件11A、11B、11C、11D(将它们集中设为开关元件11)。作为降压变压器2,具有降压变压器2A(第一降压变压器)、和降压变压器2B(第二降压变压器)这两个。整流元件31具有四个整流元件31A、31B、31C、31D。平滑线圈42具有平滑线圈42A(第一平滑线圈)和平滑线圈42B(第二平滑线圈)。
在输入侧驱动电路1中,如图1所示连接开关元件11。具体而言,串联地连接的开关元件11A、11B、和串联地连接的开关元件11C、11D被并联地连接。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(第一输入侧线圈)和输入侧线圈21B(第二输入侧线圈)。
开关元件11与控制电路5连接,所以通过控制电路5控制为开关元件11A~11D交替成为接通断开。具体而言,开关元件11A以及开关元件11D接通的第一状态、和开关元件11B以及开关元件11C接通的第二状态按一定的时间间隔交替地出现。由此,在输入侧驱动电路1中,在第一状态与第二状态之间,在相互相反方向上(以使一方成为正的电压、使另一方成为负的电压的方式),对输入侧线圈21A、21B施加来自直流电源6的电压Vin的输入电压。因此,能够通过输入侧驱动电路1,使用直流电源6形成电流的朝向在时间上变化的电路。
如以上所述,开关元件11通过四个开关元件11A~11D构成所谓全桥电路。但是,如果能够在上述第一及第二状态之间对输入侧线圈21交替施加相互相反方向的电压,则开关元件11的形式不限于上述图1的形式,也可以采用例如用两个开关元件构成的所谓半桥电路等。
在降压变压器2A、2B中,作为输出侧线圈22,具有四个输出侧线圈22A(第一输出侧线圈)、22B(第二输出侧线圈)、22C(第三输出侧线圈)、22D(第四输出侧线圈)。输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部与绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7连接,另一方的端部与整流元件31A的阳极连接。
同样地,输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部与绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7连接,另一方的端部与整流元件31B的阳极连接。另外,输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部与绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7连接,另一方的端部与整流元件31C的阳极连接。另外,输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部与绝缘型降压转换器101的输出侧的基准电位7连接,另一方的端部与整流元件31D的阳极连接。
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。
输出侧线圈22A以及输出侧线圈22B构成降压变压器2A,输出侧线圈22C以及输出侧线圈22D构成降压变压器2B。输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部用中间连接部32A连接,输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部用中间连接部32B连接。
接下来,使用图2~图5,说明构成本实施方式中的降压变压器2的各部件的构造。首先,使用图2~图3,大体说明降压变压器2的整体构造。
参照图2,在本实施方式的降压变压器2中,作为降压变压器2A,主要具有E型芯23A(第一芯)、I型芯24A、以及多层印刷基板26。另外,作为降压变压器2B,主要具有E型芯23B(第二芯)、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以相互(例如在水平方向上)排列的方式配置。降压变压器2A和降压变压器2B共用多层印刷基板26。
E型芯23A具有图2的外足23A1、23A2、中足23A3、以及芯连结部23A4。外足23A1、23A2以及中足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的外足23B1、23B2、中足23B3、以及芯连结部23B4。外足23B1、23B2以及中足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,所以只不过表示上述各部件的配置,并非表示最终地在降压变压器2的内部装配这些各部件的形式。
E型芯23A的外足23A1(第一一方外足)向与中足23A3(第一中足)相同的方向即图2的下方向延伸,与中足23A3(关于图2的左右方向)相互隔开间隔而配置。外足23A2(第一另一方外足)在相对中足23A3与外足23A1相反的一侧(即图2的中足23A3的右侧),与中足23A3(关于图2的左右方向)相互隔开间隔而配置。即,E型芯23A中的两个外足23A1、23A2以从图2的左右侧隔着中足23A3的方式配置。芯连结部23A4是以将在图2的上下方向上延伸的外足23A1、23A2以及中足23A3在它们的上侧的端部处相互连接的方式,在与外足23A1、23A2以及中足23A3所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的外足23B1(第二一方外足)向与中足23B3(第二中足)相同的方向即图2的下方向延伸,与中足23B3(关于图2的左右方向)相互隔开间隔而配置。外足23B2(第二另一方外足)在相对中足23B3与外足23B1相反的一侧(即图2的中足23B3的右侧),与中足23B3(关于图2的左右方向)相互隔开间隔而配置。即,E型芯23B中的两个外足23B1、23B2以从图2的左右侧隔着中足23B3的方式配置。芯连结部23B4是以将在图2的上下方向上延伸的外足23B1、23B2以及中足23B3在它们的上侧的端部处相互连接的方式,在与外足23B1、23B2以及中足23B3所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,与中足23A3、23B3所延伸的方向交叉的剖面大于与外足23A1、23A2、23B1、23B2所延伸的方向交叉的剖面。更具体而言,在图2中外足23A1、23B1和外足23A2、23B2的该剖面的面积大致相等、并且两个外足23A1与外足23A2的该剖面的面积之和(外足23B1与外足23B2的该剖面的面积之和)与中足23A3(中足23B3)的该剖面的面积大致相等。但是,不限于这样的形式。
通过以上,E型芯23A、23B如果从图2的正面侧观察则都具有恰如“E”的文字的形状。
另外,在图2中,E型芯23A从图的左侧向右侧按照外足23A1、中足23A3、外足23A2的顺序排列,E型芯23B从图的左侧向右侧按照外足23B1、中足23B3、外足23B2的顺序排列。因此,关于图2的纵深方向,以使外足23A1和外足23B1相互对置,使外足23A2和外足23B2相互对置,使中足23A3和中足23B3相互对置的方式配置。但是,不限于这样的形式,也可以以使例如外足23A1和外足23B2相互对置的方式配置。
I型芯24A、24B具有如芯连结部23A4、23B4在图的左右方向上延伸的长方体状。如果从上方观察图2的整体(俯视),则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的表面上将E型芯23A、23B以相接的方式载置,E型芯23A、23B和I型芯24A、24B成为构成降压变压器2A、2B的组。
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是例如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中,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,相互隔开间隔而按照矩阵状形成有例如六个贯通孔26A1、26A2、26A3、26B1、26B2、26B3。
以介于E型芯23A和I型芯24A之间的方式配置的多层印刷基板26以使外足23A1贯通贯通孔26A1、使外足23A2贯通贯通孔26A2、使中足23A3贯通贯通孔26A3的方式设置。将该外足以及中足23A1、23A2、23A3的末端部(图2的最下部)以载置到I型芯24的长条形状的表面上的方式固定。由此,以使E型芯23A的外足23A1、23A2以及中足23A3的一部分分别贯通贯通孔26A1、26A2、26A3的方式,装配降压变压器2A。同样地,多层印刷基板26以使外足23B1贯通贯通孔26B1、使外足23B2贯通贯通孔26B2、使中足23B3贯通贯通孔26B3的方式设置。所装配的降压变压器2A通过外足23A1和中足23A3、以及外足23A2和中足23A3,形成两个磁路。降压变压器2B也是同样的。
此外,在此通过组合E型芯和I型芯来形成两个磁路,但不限于此,也可以例如通过组合两个E型芯、或者组合两个EER型芯,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是例如以一般公知的树脂等绝缘材料的基板本体部37为基础,在其内部作为布线形成有多个例如铜等金属薄膜的图案20的基板。本实施方式的多层印刷基板26具有例如图案20A、20B、20C、20D这四层的图案。它们中的最下层的图案20A也可以以与基板本体部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也可以以与基板本体部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,不限于这样的形式,也可以例如(与图案20B、20C同样地)在多层印刷基板26的内部形成图案20A、20D。图案20A~20D通过绝缘材料的基板本体部37关于图3的上下方向相互隔开间隔而配置,成为只要未通过例如布线用的通路等连接就相互不电连接(不短路)的形式。
也可以将如图3所示具有四层的图案20A~20D的多层印刷基板26称为四层印刷基板。通过在贯通孔26A1~26A3等的周围配置四层的图案20A~20D,贯通孔26A1~26A3等的周围被图案20A~20D包围。
接下来,使用图4~图5,说明本实施方式中的各层的图案即输入侧以及输出侧线圈的结构、以及降压变压器的动作。
参照图4(A),在本实施方式中,在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最下层的第一层时,在该面中,作为与图3的图案20A相同的层,配置有两个输出侧线圈22A、22C。即,上述输出侧线圈22A、22C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以通过外足23A1与中足23A3之间的在图4(A)的左右方向上延伸的区域、外足23A2与中足23A3之间的在图4(A)的左右方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图4(A)的上下方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22A成为在中足23A3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图4(A)的左上侧),连接基准电位7。另外,输出侧线圈22A的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图4(A)的左下侧),串联连接整流元件31A(第一整流元件)的阳极。
以下同样地,输出侧线圈22C以通过外足23B1与中足23B3之间的在图4(A)的左右方向上延伸的区域、外足23B2与中足23B3之间的在图4(A)的左右方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图4(A)的上下方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22C成为在中足23B3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图4(A)的右下侧),连接基准电位7。另外,输出侧线圈22C的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图4(A)的右上侧),串联连接整流元件31C(第三整流元件)的阳极。
外足23B1与中足23B3之间的输出侧线圈22C、和外足23A1与中足23A3之间的输出侧线圈22A成为形成连续地在图4(A)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。同样地,外足23B2与中足23B3之间的输出侧线圈22C、和外足23A2与中足23A3之间的输出侧线圈22A成为形成连续地在图4(A)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。
在图4(A)的上下方向上延伸的输出侧线圈22A和输出侧线圈22C以成为一体的方式相互共用。该相互共用的区域相当于关于输出侧线圈22A以及输出侧线圈22C的各个所延伸的方向的中央部(中间部)。通过输出侧线圈22A和输出侧线圈22C的中央部彼此相接,形成输出侧线圈22A和输出侧线圈22C被电短路的中间连接部32A。通过以上内容,输出侧线圈22A以及输出侧线圈22C具有在对整体俯视时恰如“H”的文字的形状。中间连接部32A是与图案20A相同的层,所以是与输出侧线圈22A以及输出侧线圈22C相同的层。
参照图4(B),在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的从最下层起第二层时,在该面,作为与图3的图案20B相同的层,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以通过外足23A1与中足23A3之间的区域、外足23A2与中足23A3之间的区域、以及连结上述两个区域之间的区域的方式配置。更详细而言,输入侧线圈21A成为在中足23A3的周围如图所示例如按照漩涡状卷绕两匝的形式。成为在漩涡状的输入侧线圈21A的第一匝与第二匝之间有间隙且两者不电短路的结构。输入侧线圈21A在上述各区域的各个中按照直线状延伸,在跨越各区域之间的地方按照大致直角弯曲。由此,输入侧线圈21A在俯视时以描绘矩形形状的方式卷绕中足23A3的周围。
同样地,输入侧线圈21B以通过外足23B1与中足23B3之间的区域、外足23B2与中足23B3之间的区域、以及连结上述两个区域之间的区域的方式配置。更详细而言,输入侧线圈21B成为在中足23B3的周围如图所示例如按照漩涡状卷绕两匝的形式。成为在漩涡状的输入侧线圈21B的第一匝与第二匝之间有间隙且两者不电短路的结构。输入侧线圈21B在上述各区域的各个中按照直线状延伸,在跨越各区域之间的地方按照大致直角弯曲。由此,输入侧线圈21B在俯视时以描绘矩形形状的方式卷绕中足23B3的周围。
因此,卷绕中足23A3的输入侧线圈21A构成降压变压器2A,卷绕中足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的四层的图案20A~20D中的从最下层起第三层时,在该面,作为与图3的图案20C相同的层,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,成为在中足23A3、23B3的周围按照漩涡状例如卷绕两匝的形式。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通过连接通路25A、25B电连接,将它们合起来的部分作为一根输入侧线圈21A、21B发挥功能。另外,图4(B)的输入侧线圈21A、21B的和与连接通路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。
通过以上内容,构成合计四匝的输入侧线圈21A、和合计四匝的输入侧线圈21B。另外,在图4(C)中,输入侧线圈21A和输入侧线圈21B被串联地连接。
参照图4(D),在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最上层的第四层时,在该面,作为与图3的图案20D相同的层,配置有两个输出侧线圈22B、22D。即,上述输出侧线圈22B、22D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22B以通过外足23A1与中足23A3之间的在图4(D)的左右方向上延伸的区域、外足23A2与中足23A3之间的在图4(D)的左右方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图4(D)的上下方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22B成为在中足23A3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图4(D)的左下侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22B的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图4(D)的左上侧),串联连接整流元件31B(第二整流元件)的阳极。
以下同样地,输出侧线圈22D以通过外足23B1与中足23B3之间的在图4(D)的左右方向上延伸的区域、外足23B2与中足23B3之间的在图4(D)的左右方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图4(D)的上下方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22D成为在中足23B3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图4(D)的右上侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22D的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图4(D)的右下侧),串联连接整流元件31D(第四整流元件)的阳极。
外足23B1与中足23B3之间的输出侧线圈22D、和外足23A1与中足23A3之间的输出侧线圈22B成为形成连续地在图4(D)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。同样地,外足23B2与中足23B3之间的输出侧线圈22D、和外足23A2与中足23A3之间的输出侧线圈22B成为形成连续地在图4(D)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。
外足23B1与中足23B3之间的输出侧线圈22D、和外足23A1与中足23A3之间的输出侧线圈22B成为形成连续地在图4(D)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。同样地,外足23B2与中足23B3之间的输出侧线圈22D、和外足23A2与中足23A3之间的输出侧线圈22B成为形成连续地在图4(D)的左右方向上延伸的单一的直线状的结构。
在图4(D)的上下方向延伸的输出侧线圈22B和输出侧线圈22D以成为一体的方式相互共用。该相互共用的区域相当于关于输出侧线圈22B以及输出侧线圈22D的各个所延伸的方向的中央部(中间部)。通过输出侧线圈22B和输出侧线圈22D的中央部彼此相接,形成输出侧线圈22B和输出侧线圈22D被电短路的中间连接部32B。通过以上内容,输出侧线圈22B以及输出侧线圈22D具有在对整体俯视时恰如“H”的文字的形状。中间连接部32B是与图案20D相同的层,所以是与输出侧线圈22B以及输出侧线圈22D相同的层。
如以上所述,在多层印刷基板26中以相互关于厚度方向隔开间隔而层叠的方式形成有输入侧以及输出侧线圈。E型芯23A、23B的中足23A3、23B3以被这些输入侧以及输出侧线圈包围的方式,贯通多层印刷基板26。
另外,上述输出侧线圈22A~22D的(介于外足与中足之间的)在俯视时按照直线状延伸的部分与其正上(正下)方的输入侧线圈21A、21B中的任意个至少部分性地相互重叠。因此,相比于在外足23A1、23A2与中足23A3之间的区域中为了能够按照漩涡状卷绕两匝而宽度变窄的输入侧线圈21A、21B,仅配置一匝量的输出侧线圈22A~22D的宽度变宽。
如上所述,对输入侧线圈21,在第一状态与第二状态之间在相互相反方向上施加电压,所以在该输入侧线圈21中,在第一状态与第二状态之间在相互相反方向上流过电流。接下来,说明由此引起的输出侧线圈22的电流的流动的变化。
在此,考虑例如如图4(B)以及图4(C)所示,开关元件11A以及开关元件11D(参照图1)接通,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在图中的箭头的方向上流过电流的第一状态。此时,在图4(B)中,从输入侧线圈21A的涡的外侧向内侧(从输入侧线圈21B的涡的内侧向外侧)流过电流,在图4(C)中,从输入侧线圈21A的涡的内侧向外侧(从输入侧线圈21B的涡的外侧向内侧)流过电流。
通过该电流,被输入侧线圈21A、21B卷绕的中足23A3、23B3内产生纸面朝上的磁通S1,在外足23A1、23A2、23B1、23B2中,分别根据在与中足23A3、23B3之间形成的两个磁路按照环状形成磁通。因此,在外足23A1、23A2、23B1、23B2中,产生作为与中足23A3、23B3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、22C中,以消除上述图4(B)、(C)的中足23A3、23B3内的磁通S1的方式,即以在中足23A3、23B3中产生磁通S2的方式,产生感应电动势,要流过电流。此外,此时,在外足23A1、23A2、23B1、23B2中要产生磁通S1。关于输出侧线圈22B、22D,也根据与输出侧线圈22A、22C同样的理论,要流过电流。此外,在图4(A)、(D)中的芯23A1~23A3、23B1~23B3中,示出了起因于图4(B)、(C)所示的状况而要产生的磁通的朝向。
因此,在输出侧线圈22A、22B、22C、22D中要按照图的纸面顺时针流过电流。但是,通过整流元件31B、31D的整流作用,要在输出侧线圈22B、22D中流过的电流被切断而不流过,实际上仅在输出侧线圈22A、22C中在图4(A)中如箭头所示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、22C通过E型芯23A、23B以及I型芯24A、24B磁耦合,所以在输出侧线圈22A、22C中,按照与分别在平面上重叠的输入侧线圈21A、21B中所流过的电流的方向相反的方向,流过电流。
此时,在输出侧线圈22A中流过的电流值和在输出侧线圈22C中流过的电流值大致相等。因此,在图4(A)的上下方向上延伸的输出侧线圈22A、22C(中间连接部32A)中,输出侧线圈22A的向图的下方向流过的电流、和输出侧线圈22C的向图的上方向流过的电流相互抵消,看起来不流过电流。
接下来,考虑如图5(B)以及图5(C)中的箭头所示,开关元件11B以及开关元件11C(参照图1)接通,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13向连接点12流过电流的第二状态。此时,在图5(B)中,从输入侧线圈21A的涡的内侧向外侧(从输入侧线圈21B的涡的外侧向内侧)流过电流,在图5(C)中,从输入侧线圈21A的涡的外侧向内侧(从输入侧线圈21B的涡的内侧向外侧)流过电流。
通过该电流,与上述相反地,被输入侧线圈21A卷绕的中足23A3、23B3内产生磁通S2,在外足23A1、23A2、23B1、23B2中产生磁通S1。
参照图5(A)、(D),在输出侧线圈22A、22C中,以消除通过上述图5(B)、(C)的中足23A3、23B3内的磁通的变化产生的磁通S2的方式,即以在中足23A3、23B3中产生磁通S1的方式,产生感应电动势,要流过电流。此外,此时,在外足23A1、23A2、23B1、23B2中要产生磁通S2。关于输出侧线圈22B、22D也是同样的。在图5(A)、(D)中的芯23A1~23A3、23B1~23B3中,表示要产生的磁通的朝向。
因此,在输出侧线圈22A、22B、22C、22D中要按照图的纸面逆时针流过电流。但是,通过整流元件31A、31C的整流作用,在输出侧线圈22A、22C中要流过的电流被切断而不流过,实际上仅在输出侧线圈22B、22D中在图5(D)中如箭头所示的电流以通过整流元件31B、31D的方式流过。具体而言,输出侧线圈22B、22D通过E型芯23A、23B以及I型芯24A、24B磁耦合,所以与上述同样地,在输出侧线圈22B、22D中,按照与分别在平面上重叠的输入侧线圈21A、21B中所流过的电流的方向相反的方向,流过电流。
另外,此时也与上述同样地,在图5(D)的上下方向上延伸的输出侧线圈22B、22D(中间连接部32B)中,输出侧线圈22B的向图的上方向流过的电流、和输出侧线圈22D的向图的下方向流过的电流相互抵消,看起来不流过电流。
如以上所述,在第一状态与第二状态之间,同时流过电流的输出侧线圈的种类交替变化。即,在第一状态下在输出侧线圈22A、22C中同时地,在第二状态下在输出侧线圈22B、22D中同时地,交替流过电流。另外,例如在输出侧线圈22A中流过的电流、和在其正上方的输出侧线圈22B中流过的电流的朝向相反。关于在输出侧线圈22C中流过的电流、和在其正上方的输出侧线圈22D中流过的电流也同样地朝向相反。
接下来,使用图6,说明上述降压变压器的散热路径。
参照图6,在将图2从在图中用箭头表示的方向VI观察的投影图中,装配后的降压变压器主要具有散热器51、在散热器51的例如上侧的表面上以相接的方式载置的I型芯24A、24B、在I型芯24A、24B的表面上(以与散热器51的表面相接的方式)载置的E型芯23A、23B、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,但在多层印刷基板26中以上述形式形成的输出侧线圈22各自的一对端部中的一方的端部经由布线39,与在散热器51的表面上载置的整流元件31(31A~31D)的各个(电)连接。相对于此,各输出侧线圈22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例如散热器51。
因此,降压变压器2A、2B的各个以在其下侧与散热器51相接的方式载置。换言之,以与降压变压器2A、2B的表面的至少一部分相接的方式,配置有散热器51。
具体而言,多层印刷基板26在至少其一部分中以隔着绝缘薄片52(绝缘部件)与散热器51接触的方式载置。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)中的至少某一个及第一~第四输出侧线圈22(22A~22D)中的至少某一个之间,配置有绝缘薄片52。在此特别是在散热器51与多层印刷基板26的最下层的图案20A(例如输出侧线圈22A、22C)之间配置有绝缘薄片52,图案20A和绝缘薄片52直接相接。此外,散热器51的投影形状仅为一个例子而不限于此。
由此,输入侧线圈21A、21B中的至少某一个、以及输出侧线圈22A~22D中的至少某一个的驱动所致的发热经由例如与输出侧线圈22A、22C直接相接的绝缘薄片52被传递到散热器51。由此,多层印刷基板26的输出侧线圈22(以及输入侧线圈21)被冷却。散热器51能够通过空冷或者水冷而散热。
另外,如图6的特别是E型芯23的左侧的区域所示,在散热器51与图案20B(输入侧线圈21:输入侧线圈21A和输入侧线圈21B中的至少某一个)之间,配置有图案20A(输出侧线圈22:输出侧线圈22A~22D中的至少某一个)。另外,在该区域(俯视时的左右两侧的输入侧线圈21以及输出侧线圈22的端部)中,输出侧线圈22的一端通过螺钉53与散热器51电以及热连接。
通过该螺钉53,能够将多层印刷基板26稳定地固定到散热器51,并且能够从输出侧线圈22经由螺钉53对散热器51容易地传递电以及热。此时的散热器51被配置成包括降压变压器2A、2B的输出侧线圈22(输出侧线圈22A~22D中的至少某一个)的输出侧电路的基准电位7(参照图1、图4、图5)。另外,如果使用螺钉53,则还能够经由多层印刷基板26的图案20和散热器51的接触面,对输出侧线圈22和散热器51进行电连接。
这样,作为将输出侧线圈22的发热传递到散热器51的路径,存在经由绝缘薄片52的路径、和经由螺钉53的路径这两个路径。
另外,也可以如图6所示,成为输出侧线圈22A和输出侧线圈22C的中间连接部32A、或者输出侧线圈22B和输出侧线圈22D的中间连接部32B中的(至少)某一个经由绝缘薄片52与散热器51接触的形式。此外,在图6中,如果考虑与图4以及图5的匹配,则本来应在E型芯23A与E型芯23B之间配置中间连接部32A、32B,但由于空间上的关系,在E型芯23B的右侧表示中间连接部32A、32B。
由此,中间连接部32A、32B能够与热传导性良好且热容量大的散热器51热耦合,所以易于良好地实现输出侧线圈22A与输出侧线圈22C之间的热平衡。因此,易于以使分别构成两个降压变压器2A、2B的输出侧线圈22的温度相等的方式控制。
接下来,关于多层印刷基板26的内部的输入侧线圈21的发热,首先有通过多层印刷基板26的基板本体部37传递到输出侧线圈22并从此处(经由绝缘薄片52)向散热器51传热的路径。接下来,有从连接通路25(参照图4(B)、(C))经由绝缘薄片52向散热器51传热的路径。另外,有通过对壁面实施了铜镀敷的散热通路29A、29B、29C向散热图案28A、28B、28C(参照图4(A)~(D))传热,从多层印刷基板26的最下层的散热图案28A、28B、28C(参照图4(A))经由绝缘薄片52向散热器51传热的路径。
如以上所述,作为将输入侧线圈21的发热传递到散热器51的路径,存在经由基板本体部37的路径、经由连接通路25的路径、以及经由散热图案28A~28C的路径这三个路径。
通过如以上所述具有多个传热路径,能够将输入侧线圈21以及输出侧线圈22的发热高效地向散热器51侧传热。
此外,在多层印刷基板26内,需要使输入侧线圈21和输出侧线圈22以满足比较严格的标准的方式绝缘。但是,介于和多层印刷基板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介于输入侧线圈21与散热器51之间的情况,无需使其绝缘性的标准那么严格。因此,介于输出侧线圈22与散热器51之间的绝缘薄片52能够使其厚度变薄。因此,输入侧线圈21以及输出侧线圈22的发热通过经由绝缘薄片52能够更易于传递到散热器51。
接下来,使用图7,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,同时说明本实施方式的作用效果。
参照图7(A),该图形的纵轴表示对输入侧线圈21A以及输入侧线圈21B施加的电压的合计值。首先,在图4所示的第一状态时,通过输入侧驱动电路1,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,对输入侧线圈21A和输入侧线圈21B分别施加各Vin/2的电压。
参照图7(B),该图形的纵轴表示对输出侧线圈22A、22C分别施加的电压。如图7(B)所示,对在图4所示的第一状态时流过电流的输出侧线圈22A、22C分别施加正的电压。在此,根据降压变压器2A、2B内的输入侧线圈和输出侧线圈的匝数之比(在本实施方式中四对一),输出侧线圈的电压比输入侧线圈的电压变低,对输出侧线圈22A、22C分别施加的电压成为Vin/8。
参照图7(C),该图形的纵轴表示对输出侧线圈22B、22D分别施加的电压。如图7(C)所示,对在图4所示的第一状态下不流过电流的输出侧线圈22B、22D分别施加的电压是负的电压,具体而言成为-Vin/8,但如上所述通过整流元件31B、31D切断电流。
接下来,再次参照图7(A),在图5所示的第二状态下,相位与第一状态相比反转,对输入侧线圈21A以及输入侧线圈21B,施加合计为负的电压-Vin。
参照图7(B)、(C),对在第二状态时流过电流的输出侧线圈22B、22D施加正的电压Vin/8,对不流过电流的输出侧线圈22A、22C分别施加负的电压-Vin/8。
在上述第一及第二状态中的哪一个都是在输出侧线圈中发生的(从输出侧线圈输出的)电压成为与通过整流元件31A~31D中的电流的整流仅在一个方向上施加的直流电压同样的形式,进而用平滑电容器41以及平滑线圈42)平滑化。通过以上内容,平滑化的直流的电压Vo被施加到平滑电容器41的两端。
但是,再次参照图1,输出侧线圈22A、22B与(第一)平滑线圈42A连接,输出侧线圈22C、22D与(第二)平滑线圈42B连接。因此,在输出侧线圈22A、22B中流过的电流流入到平滑线圈42A,在输出侧线圈22C、22D中流过的电流流入到平滑线圈42B。
在此,参照图7(D),上下排列两个的图形中的上部表示对平滑线圈42A施加的电压的时间变化,下部表示对平滑线圈42B施加的电压的时间变化。这些图形的横轴与图7(A)~(C)的横轴对齐地,表示图4所示的第一状态以及图5所示的第二状态下的时间变化,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
另外,参照图7(E),上下排列两个的图形中的上部表示在平滑线圈42A中流过的电流值IA,下部表示在平滑线圈42B中流过的电流值IB。此外,关于对图7(A)~(E)的各图形共用的横轴的经过时间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名数的相对值。
参照图7(D)、(E),在图4的第一状态时,通过整流元件31A在输出侧线圈22A中流过的电流流过平滑线圈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,通过整流元件31C在输出侧线圈22C中流过的电流流过平滑线圈42B,此时,对平滑线圈42B也施加Vin/8-Vo的电压。
另外,在图5的第二状态时,通过整流元件31B在输出侧线圈22B中流过的电流流过平滑线圈42A、并且通过整流元件31D在输出侧线圈22D中流过的电流流过平滑线圈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,在与第一及第二状态中的哪一个都不相应而在平滑线圈42A、42B中不流过电流时,对平滑线圈42A、42B施加作为平滑电容器41的逆电压的-Vo。另外,在图7(E)的时刻t=1与t=2之间(第一状态)、时刻t=2与t=3之间、以及时刻t=3与t=4之间(第二状态)中的哪一个状态下都是在平滑线圈42A、42B中流过的电流的斜率成为将所施加的电压的值除以该线圈的电感的值而得到的值。
在图7(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,各为±Vin/2。另外,在图7(B)、(C)中,降压变压器2A的两个输出侧线圈22A、22B各自的电流流过时的电压、和降压变压器2B的两个输出侧线圈22C、22D各自的电流流过时的电压大致相等,是Vin/8。因此,如图7(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。该状态是例如通过输入侧线圈和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,一般认为由于例如各种成为失衡的因素,可能有降压变压器2A的两个输出侧线圈22A、22B的电压的值比降压变压器2B的两个输出侧线圈22C、22D的电压的值例如更高的情况。
但是,在本实施方式中,输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部被电连接而成为短路状态。
因此,在第一状态下,在外足23A1与中足23A3之间的区域中产生的输出侧线圈22A的电压、和在外足23A2与中足23A3之间的区域中产生的输出侧线圈22A的电压的值大致相等。另外,在第一状态下,在外足23B1与中足23B3之间的区域中产生的输出侧线圈22C的电压、和在外足23B2与中足23B3之间的区域中产生的输出侧线圈22C的电压的值大致相等。其结果,在第一状态下,输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部的电压值都成为大致相等的Vin/16。
另外,在本实施方式中,输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部被电连接而成为短路状态。
因此,在第二状态下,在外足23A1与中足23A3之间的区域中产生的输出侧线圈22B的电压、和在外足23A2与中足23A3之间的区域中产生的输出侧线圈22B的电压的值大致相等。另外,在第二状态下,在外足23B1与中足23B3之间的区域中产生的输出侧线圈22D的电压、和在外足23B2与中足23B3之间的区域中产生的输出侧线圈22D的电压的值大致相等。其结果,在第二状态下,输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部的电压值都成为大致相等的Vin/16。
即,输出侧线圈22A~22D中的哪一个都是电流流过时的电压的值与Vin/8相等。这样对输出侧线圈施加的电压值都相等,所以对平滑线圈42A和平滑线圈42B施加的电压值以及所流过的电流值相等。
如以上叙述,在本实施方式中,成为输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部被电连接、并且输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部被电连接的结构。由此,即使在对输入侧线圈21A和输入侧线圈21B施加的电压的值、以及对在一个降压变压器中包含的两个输出侧线圈分别施加的电压的值之间有耦合失衡,也能够使在各个降压变压器2A、2B中包含的输出侧线圈的电流值之和始终相等。因此,能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等。因此,无需由于两个平滑线圈42A、42B之间的电流失衡而取平滑线圈42A、42B的余量,能够使平滑线圈42A、42B小型化。
另外,输出侧线圈22A和输出侧线圈22C还通过中间连接部32A进行热耦合,输出侧线圈22B和输出侧线圈22D还通过中间连接部32B进行热耦合。即,例如,输出侧线圈22A和输出侧线圈22C通过中间连接部32A其温度相等。因此,能够抑制两个降压变压器2A、2B之间的热失衡。即,无需针对两个降压变压器的输出侧线圈取考虑了热失衡的余量,能够使降压变压器2A、2B小型化。
(实施方式2)
实施方式2相比于实施方式1在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,实施方式2基本上与实施方式1相同,能够用图1的绝缘型降压转换器101的电路框图说明。首先,使用图8,大体说明本实施方式的降压变压器2的整体构造。
参照图8,在本实施方式中,以在图的左右方向上串列地排列的方式,配置有两个降压变压器2A、2B。即,在此,以按照直线状排列降压变压器2A的芯连结部23A4和降压变压器2B的芯连结部23B4的方式进行配置。与其相伴地,降压变压器2A的外足23A1、23A2、中足23A3、降压变压器2B的外足23B1、23B2、中足23B3全部以在图的左右方向上按照直线状排列的方式进行配置。其结果,被降压变压器2A、2B贯通的多层印刷基板26也以按照直线状排列六个贯通孔26A1、26A2、26A3、26B1、26B2、26B3的方式,具有比图2的多层印刷基板26细长的平面形状。
在图8中,E型芯23A从图的左侧向右侧按照外足23A2、中足23A3、外足23A1的顺序排列,E型芯23B从图的左侧向右侧按照外足23B1、中足23B3、外足23B2的顺序排列。因此,以关于图2的左右方向,使外足23A1和外足23B1相互对置的方式配置。但是,不限于这样的形式,也可以以例如外足23A1和外足23B2相互对置的方式配置。
相对于此,在图2(实施方式1)中,以在图的纵深方向上并列地排列(降压变压器2A的芯连结部23A4和降压变压器2B的芯连结部23B4并列地排列)的方式,配置有两个降压变压器2A、2B。与其相伴地,以排列为两列的方式配置有降压变压器2A的外足23A1、23A2、中足23A3、和降压变压器2B的外足23B1、23B2、中足23B3,多层印刷基板26成为比图8更接近正方形形状的矩形形状。
在这一点上,本实施方式与实施方式1不同,但关于降压变压器2A、2B各自的结构以及多层印刷基板26的各层(例如四层)的图案20A~20D的配置,基本上与实施方式1的图2以及图3相同,所以在此不重复其说明。
接下来,使用图9~图10,说明本实施方式中的各层的图案即输入侧以及输出侧线圈的结构、以及降压变压器的动作。
参照图9(A),在本实施方式中,在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最下层的第一层时,在该面,作为与图3的图案20A相同的层,也配置有两个输出侧线圈22A、22C。
输出侧线圈22A以通过外足23A1与中足23A3之间的在图9(A)的上下方向上延伸的区域、外足23A2与中足23A3之间的在图9(A)的上下方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图9(A)的左右方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22A成为在中足23A3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图9(A)的右下侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22A的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图9(A)的左下侧),串联连接整流元件31A(第一整流元件)的阳极。
以下同样地,输出侧线圈22C以通过外足23B1与中足23B3之间的在图9(A)的上下方向上延伸的区域、外足23B2与中足23B3之间的在图9(A)的上下方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图9(A)的左右方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22C成为在中足23B3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图9(A)的右下侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22C的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图9(A)的左下侧),串联连接整流元件31C(第三整流元件)的阳极。
成为如下结构:在图9(A)的左右方向上延伸的输出侧线圈22A、与在图9(A)的左右方向上延伸的输出侧线圈22C之间配置有在图9(A)的左右方向上延伸的中间连接部32A,该中间连接部32A、和在图9(A)的左右方向上延伸的输出侧线圈22A、22C连续地形成单一的直线状。中间连接部32A是使输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部电短路的布线区域。
参照图9(B),在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的从最下层起第二层时,在该面,作为与图3的图案20B相同的层,配置有输入侧线圈21A、21B。输入侧线圈21A、21B基本上与实施方式1的图4(B)同样地,分别成为在中足23A3、23B3的周围例如按照漩涡状卷绕两匝的形式。
此外,在图4(B)中,连接点12、13存在于配置外足23A1、23B1的一侧,相对于此,在图9(B)中,连接点12、13存在于配置外足23A2、23B2的一侧,但不限于这样的形式。
参照图9(C),在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的从最下层起第三层时,在该面,作为与图3的图案20C相同的层,配置有输入侧线圈21A、21B。输入侧线圈21A、21B基本上与实施方式1的图4(C)同样地,分别成为在中足23A3、23B3的周围例如按照漩涡状卷绕两匝的形式。
通过以上内容,构成合计四匝的输入侧线圈21A、和合计四匝的输入侧线圈21B。另外,在图9(C)中,输入侧线圈21A和输入侧线圈21B被串联地连接。
参照图9(D),在本实施方式中,在俯视多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最上层的第四层时,在该面,作为与图3的图案20D相同的层,也配置有两个输出侧线圈22B、22D。
输出侧线圈22B以通过外足23A1与中足23A3之间的在图9(D)的上下方向上延伸的区域、外足23A2与中足23A3之间的在图9(D)的上下方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图9(D)的左右方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22B成为在中足23A3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图9(D)的左下侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22B的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图9(D)的右下侧),串联连接整流元件31B(第二整流元件)的阳极。
以下同样地,输出侧线圈22D以通过外足23B1与中足23B3之间的在图9(D)的上下方向上延伸的区域、外足23B2与中足23B3之间的在图9(D)的上下方向上延伸的区域、以及连结上述两个区域之间的在图9(D)的左右方向上延伸的区域的方式配置。由此,输出侧线圈22C成为在中足23B3的周围(在俯视时以恰如描绘“C”的文字的方式弯曲的同时)如图所示例如按照漩涡状卷绕一匝的形式。
在输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图9(D)的左下侧),连接基准电位7。另外,在输出侧线圈22D的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图9(D)的右下侧),串联连接整流元件31D(第四整流元件)的阳极。
成为如下结构:在图9(D)的左右方向上延伸的输出侧线圈22B、与在图9(D)的左右方向上延伸的输出侧线圈22D之间配置有在图9(D)的左右方向上延伸的中间连接部32B,该中间连接部32B、和在图9(D)的左右方向上延伸的输出侧线圈22B、22D连续地形成单一的直线状。中间连接部32B是使输出侧线圈22B和输出侧线圈22D电短路的布线区域。
参照图9以及图10,在本实施方式中也与实施方式1同样地,对输入侧线圈21,在第一状态与第二状态之间在相互相反方向上施加电压,在相互相反方向上流过电流。另外,在E型芯23A、23B的各部分中产生的磁通的朝向也在第一状态与第二状态之间成为相互相反方向。
参照图11,在将图8从在图中用箭头表示的方向XI观察的投影图中,装配后的降压变压器在E型芯23A、23B以及整流元件31A、31B、31C、31D的各个在图11的纵深方向上按照直线状排列这一点上,与实施方式1的图6不同。但是,除此之外的方面、例如以与装配后的降压变压器2A、2B的表面的至少一部分相接的方式配置散热器51这一点、多层印刷基板26的输入侧线圈21或者输出侧线圈22的发热经由绝缘薄片52被传递到散热器51这一点、散热器51被用作基准电位7这一点等基本上与实施方式1相同。
此外,除此之外的本实施方式的结构与实施方式1的结构大致相同,所以对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
接下来,说明本实施方式的作用效果。
在本实施方式中也与实施方式1同样地,是输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部被电连接、并且输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部被电连接的结构。因此,与实施方式1同样地,即使对在一个降压变压器中包含的两个输出侧线圈分别施加的电压的值之间有耦合失衡,也能够使在各个降压变压器2A、2B中包含的输出侧线圈的电流值之和始终相等。因此,能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等,能够使平滑线圈42A、42B小型化。
另外,在本实施方式中也与实施方式1同样地,例如输出侧线圈22A和输出侧线圈22C通过中间连接部32A其温度相等,输出侧线圈22B和输出侧线圈22D通过中间连接部32B其温度相等。因此,能够抑制两个降压变压器2A、2B之间的热失衡。由此,能够使降压变压器2A、2B小型化。
(实施方式3)
实施方式3相比于实施方式1在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,基本上与实施方式1相同。首先,使用图12,说明构成本实施方式的绝缘型降压转换器的电路框图。
参照图12,本实施方式的绝缘型降压转换器201与实施方式1的绝缘型降压转换器101同样地,主要具有输入侧驱动电路1、降压变压器2(2A、2B)、整流元件31、平滑线圈42、以及控制电路5。在降压变压器2A、2B中,作为输出侧线圈22,具有四个输出侧线圈22A、22B、22C、22D。
但是,在本实施方式中,输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部与整流元件31A的阴极连接,另一方的端部与平滑线圈42A连接。同样地,输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部与整流元件31B的阴极连接,另一方的端部与平滑线圈42A连接。输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部与整流元件31C的阴极连接,另一方的端部与平滑线圈42B连接。输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部与整流元件31D的阴极连接,另一方的端部与平滑线圈42B连接。对整流元件31A~31D各自的阳极,连接绝缘型降压转换器201的输出侧的基准电位7。
在这一点上,绝缘型降压转换器201与绝缘型降压转换器101不同,但关于其它方面,绝缘型降压转换器201基本上与绝缘型降压转换器101相同,所以在此不重复其说明。
接下来,使用图13~图14,说明本实施方式中的各层的图案即输入侧以及输出侧线圈的结构、以及降压变压器的动作。
参照图13(A),在本实施方式的多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最下层的第一层中,配置有具有与图4(A)同样的形状以及材质等的形式的两个输出侧线圈22A、22C,在它们的中间部形成有作为输出侧线圈22A、22C的短路区域的中间连接部32A。另外,图13(A)的E型芯23A、23B的配置形式也基本上与图4(A)相同。
但是,在图13(A)中,在输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的左上侧),串联连接整流元件31A和基准电位7。另外,在输出侧线圈22A的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的左下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42A。
同样地,在图13(A)中,在输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的右下侧),串联连接整流元件31C和基准电位7。另外,在输出侧线圈22C的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的右上侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42B。
参照图13(B)、(C),它们所记载的输入侧线圈21A、21B的形状以及材质等的形式全部与图4(B)、(C)相同,磁通以及电流的朝向也与图4(B)、(C)相同,所以省略详细的说明。
参照图13(D),在本实施方式的多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最上层的第四层中,配置有具有与图4(D)同样的形状以及材质等的形式的两个输出侧线圈22B、22D,在它们的中间部,形成有作为输出侧线圈22B、22D的短路区域的中间连接部32B。
但是,在图13(D)中,在输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图13(D)的左下侧),串联连接整流元件31B和基准电位7。另外,在输出侧线圈22B的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的左上侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42A。
同样地,在图13(D)中,在输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图13(D)的右上侧),串联连接整流元件31D和基准电位7。另外,在输出侧线圈22D的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图13(D)的右下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42B。
参照图13以及图14,在本实施方式中也与实施方式1同样地,对输入侧线圈21,在第一状态与第二状态之间在相互相反方向上施加电压,在相互相反方向上流过电流。另外,在E型芯23A、23B的各部分中产生的磁通的朝向也在第一状态与第二状态之间成为相互相反方向。
此外,除此之外的本实施方式的结构与实施方式1的结构大致相同,所以对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
本实施方式的作用效果基本上与实施方式1、2相同。即,能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等,能够使平滑线圈42A、42B小型化。另外,能够抑制两个降压变压器2A、2B之间的热失衡,能够使降压变压器2A、2B小型化。
(实施方式4)
实施方式4相比于实施方式2在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,实施方式4基本上与实施方式2相同,能够用图12的绝缘型降压转换器201的电路框图说明。使用图15~图16,说明本实施方式中的各层的图案即输入侧以及输出侧线圈的结构、以及降压变压器的动作。
参照图15(A),在本实施方式的多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最下层的第一层中,配置有具有与图9(A)同样的形状以及材质等的形式的两个输出侧线圈22A、22C,对它们的中间部连接作为输出侧线圈22A、22C的短路区域的中间连接部32A。另外,图15(A)的E型芯23A、23B的配置形式也基本上与图9(A)相同。
但是,在图15(A)中,在输出侧线圈22A的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图15(A)的右下侧),串联连接整流元件31A和基准电位7。另外,在输出侧线圈22A的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的左下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42A。
同样地,在图15(A)中,在输出侧线圈22C的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图15(A)的右下侧),串联连接整流元件31C和基准电位7。另外,在输出侧线圈22C的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图13(A)的左下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42B。
参照图15(B)、(C),它们所记载的输入侧线圈21A、21B的形状以及材质等的形式全部与图9(B)、(C)相同,磁通以及电流的朝向也与图9(B)、(C)相同,所以省略详细的说明。
参照图15(D),在本实施方式的多层印刷基板26的四层的图案20A~20D中的作为最上层的第四层中,配置有具有与图9(D)同样的形状以及材质等的形式的两个输出侧线圈22B、22D,在它们的中间部形成有作为输出侧线圈22B、22D的短路区域的中间连接部32B。
但是,在图15(D)中,在输出侧线圈22B的一对端部中的一方的端部、即介于外足23A2和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图15(D)的左下侧),串联连接整流元件31B和基准电位7。另外,在输出侧线圈22B的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23A1和中足23A3之间的区域的一方的端部侧(图15(D)的右下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42A。
同样地,在图15(D)中,在输出侧线圈22D的一对端部中的一方的端部、即介于外足23B1和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图15(D)的左下侧),串联连接整流元件31D和基准电位7。另外,在输出侧线圈22D的一对端部中的另一方的端部、即介于外足23B2和中足23B3之间的区域的一方的端部侧(图15(D)的右下侧),虽然未图示,但连接有平滑线圈42B。
参照图15以及图16,在本实施方式中也与实施方式2同样地,对输入侧线圈21,在第一状态与第二状态之间在相互相反方向上施加电压,在相互相反方向上流过电流。另外,在E型芯23A、23B的各部分中产生的磁通的朝向也在第一状态与第二状态之间成为相互相反方向。
此外,除此之外的本实施方式的结构与实施方式2的结构大致相同,所以对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
本实施方式的作用效果基本上与实施方式1、2相同。即,能够使两个平滑线圈42A、42B的电流值相等,能够使平滑线圈42A、42B小型化。另外,能够抑制两个降压变压器2A、2B之间的热失衡,能够使降压变压器2A、2B小型化。
(实施方式5)
实施方式5相比于实施方式1在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,实施方式5基本上与实施方式1相同,能够用图1的绝缘型降压转换器101的电路框图说明。首先,使用图17~图18,大体说明降压变压器2的整体构造。
参照图17~图18,本实施方式的降压变压器2具有基本上与图2~图3的实施方式1的降压变压器2同样的整体构造。但是,在本实施方式中,作为在四层的多层印刷基板26中形成的线圈中的最下层的第一层以及最上层的第四层的输出侧线圈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(将它们集中设为金属板27)。
参照图18,金属板27A、27B与图3的图案20A、20D同样地,分别以与基板本体部37的最下表面以及最上表面相接的方式形成。
另外,参照图18,金属板27A、27B比图案20B、20C更厚地形成。另外,金属板27A、27B也可以形成为具有比多层印刷基板26的关于图17的纵深方向的宽度长的宽度、即从多层印刷基板26的关于图17的纵深方向的两端部伸出。此外,如图18所示,与实施方式1同样地,金属板27A、27B以及图案20B、20C通过绝缘材料的基板本体部37(以相互不短路的方式)相互隔开间隔而配置。
参照图19~图20,本实施方式中的各层的线圈21、22的图案的平面形状、基准电位7和整流元件31A~31D的连接形式、以及各状态下的磁通以及电流的朝向基本上与图4以及图5的实施方式1中的多层印刷基板26的各层的线圈21、22的图案相同。因此,省略各部等的详细的说明。但是,如上所述,图19(A)以及图20(A)的输出侧线圈22A、22C由金属板27A形成而不是作为金属薄膜的图案的图案20A。另外,图19(D)以及图20(D)的输出侧线圈22B、22D由金属板27B形成而不是作为金属薄膜的图案的图案20D。
即,参照图17~图20,四层的多层印刷基板26中的第一层的输出侧线圈22A、22C由铜板等金属板27A形成、并且第四层的输出侧线圈22B、22D由铜板等金属板27B形成。此外,作为金属板27A、27B,也可以代替铜而使用铝等。在这一点上,本实施方式与上述最下层的第一层以及最上层的第四层由铜的薄膜的图案20A、20D形成的实施方式1不同。
但是,参照图19(B)、(C)以及图20(B)、(C),在本实施方式中,关于在四层的多层印刷基板26中形成的线圈中的从最下层起第二层的图案20B和第三层的图案20C,也形成有与实施方式1、3同样的金属(铜)的薄膜图案。
图19(A)~(D)以及图20(A)~(D)所示的散热图案28A~28C与其它实施方式同样地用铜的薄膜的图案形成。但是至少在形成图19(A)、(D)等的金属板27A、27B的层中,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。
接下来,参照图21,说明上述降压变压器的散热路径。
参照图21,在将图17从在图中用箭头表示的方向XXI观察的投影图中,基本上与图6的实施方式1中的结构及其作用效果相同,所以对与图6相同的构成要素附加同样的符号而省略其说明,但在以下的方面不同。
在图21中,输出侧线圈22成为金属板27A、27B而不是图6中的薄膜的图案20A等。作为将输出侧线圈22的发热传递到散热器51的路径,首先存在经由绝缘薄片52A、52B、52C从输出侧线圈22传递到散热器51的路径。另外,存在经由未图示的螺钉,电以及热从输出侧线圈22传递到散热器51(与基准电位7相当)的路径。即,存在利用上述绝缘薄片的路径和利用螺钉的路径这两个路径。此外,将输入侧线圈21的发热传递到散热器51的路径是与实施方式1同样的上述三个路径。
接下来,说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了实施方式1的作用效果以外,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由作为铜制的平板部件的金属板27A、27B形成,所以相比于输出侧线圈22被形成为薄膜图案的情况,其厚度更大。因此,本实施方式的输出侧线圈22能够增大其通电剖面积。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的发热量。
在本实施方式中,更优选使两个金属板27A以及金属板27B成为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。
(实施方式6)
实施方式6相比于实施方式2在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,实施方式6基本上与实施方式2相同,能够用图1的绝缘型降压转换器101的电路框图说明。首先,使用图22,大体说明降压变压器2的整体构造。
参照图22,本实施方式的降压变压器2具有基本上与图8的实施方式2的降压变压器2同样的整体构造。但是,在本实施方式中,作为在四层的多层印刷基板26中形成的线圈中的最下层的第一层以及最上层的第四层的输出侧线圈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(将它们集中设为金属板27)。
参照图23~图24,本实施方式中的各层的线圈21、22的图案的平面形状、基准电位7和整流元件31A~31D的连接形式、以及各状态下的磁通以及电流的朝向基本上与图9以及图10的实施方式2中的多层印刷基板26的各层的线圈21、22的图案相同。因此,省略各部等的详细的说明。但是,如上所述,图23(A)以及图24(A)的输出侧线圈22A、22C由金属板27A形成而不是作为金属薄膜的图案的图案20A。另外,图23(D)以及图24(D)的输出侧线圈22B、22D由金属板27B形成而不是作为金属薄膜的图案的图案20D。
即,参照图22~图24,四层的多层印刷基板26中的第一层的输出侧线圈22A、22C由铜板等金属板27A形成、并且第四层的输出侧线圈22B、22D由铜板等金属板27B形成。此外,作为金属板27A、27B,也可以代替铜而使用铝等。在这一点上,本实施方式与上述最下层的第一层以及最上层的第四层由铜的薄膜的图案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,关于在四层的多层印刷基板26中形成的线圈中的从最下层起第二层的图案20B和第三层的图案20C,也形成有与实施方式2、4同样的金属(铜)的薄膜图案。
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用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的层中,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。
参照图25,上述降压变压器的散热路径(将图22从在图中用箭头表示的方向XXV观察的投影图)基本上与图11的实施方式2中的结构及其作用效果相同,所以关于与图11相同的构成要素附加同样的符号来省略其说明。另外,关于图25和图11的不同点,也基本上与在实施方式5中图21和图6的不同点相等,所以在此省略其说明。
本实施方式起到基本上与实施方式5同样的作用效果,所以省略作用效果的说明。
(实施方式7)
实施方式7相比于实施方式1在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,基本上与实施方式1相同。以下,使用图26,说明构成本实施方式的绝缘型降压转换器的电路框图。
参照图26,本实施方式的绝缘型降压转换器301具有与实施方式1的绝缘型降压转换器101基本上同样的结构,但输出侧线圈22A、22C与(第一)平滑线圈42A连接,输出侧线圈22B、22D与(第二)平滑线圈42B连接。因此,在输出侧线圈22A、22C中流过的电流流过平滑线圈42A,在输出侧线圈22B、22D中流过的电流流过平滑线圈42B。
在这一点上,本实施方式和实施方式1的、输出侧线圈22A、22B与(第一)平滑线圈42A连接、且输出侧线圈22C、22D与(第二)平滑线圈42B连接的结构不同。但是,关于其它方面,本实施方式与实施方式1基本上相同,各层的图案基本上与图4以及图5相同。因此,对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
即使成为如本实施方式的连接形式,也能够起到与实施方式1同样的作用效果。即,平滑线圈42A以及平滑线圈42B各自与四个输出侧线圈22A~22D中的任意的两个分别连接。具体而言,在实施方式1(图1)中,平滑线圈42A与输出侧线圈22A、22B连接、且平滑线圈42B与输出侧线圈22C、22D连接。相对于此,在实施方式7(图26)中,平滑线圈42A与输出侧线圈22A、22C连接、且平滑线圈42B与输出侧线圈22B、22D连接。
还能够将本实施方式的形式与上述各实施方式中的任意的实施方式组合应用。例如,既可以针对实施方式2的结构应用本实施方式,也可以针对具有金属板27A、27B的结构应用本实施方式。
(实施方式8)
实施方式8相比于实施方式2在以下的各方面不同,但关于以下的各方面以外的内容,基本上与实施方式2相同。以下,使用图27以及图28,说明本实施方式的各层的图案即输入侧以及输出侧线圈的结构。
参照图27(A)~(D)以及图28(A)~(D),在本实施方式中也是输出侧线圈22A的中间部和输出侧线圈22C的中间部通过中间连接部32A电连接,输出侧线圈22B的中间部和输出侧线圈22D的中间部通过中间连接部32B电连接。但是,输出侧线圈22A配置于图27(A)所示的多层印刷基板26(参照图3)的四层的图案20A~20D中的最下层(第一层),相对于此,输出侧线圈22C配置于图27(D)所示的上述四层的图案20A~20D中的最上层(第四层)。另外,输出侧线圈22D配置于图27(A)所示的多层印刷基板26(参照图3)的四层的图案20A~20D中的最下层(第一层),相对于此,输出侧线圈22B配置于图27(D)所示的上述四层的图案20A~20D中的最上层(第四层)。
这样,在本实施方式中,中间部彼此相互连接的两个输出侧线圈彼此配置于相互不同的层。输出侧线圈22A和输出侧线圈22C的中间连接部32A通过介于作为相互不同的层的输出侧线圈22A被配置的层与输出侧线圈22C被配置的层之间的连接通路33A电连接。另外,输出侧线圈22B和输出侧线圈22D的中间连接部32B经由介于作为相互不同的层的输出侧线圈22B被配置的层与输出侧线圈22D被配置的层之间的连接通路33B电连接。
在以上的方面,本实施方式与中间部彼此相互连接的两个输出侧线圈彼此配置于相互相同的层的实施方式2的结构不同,但关于其它方面,基本上与实施方式2相同。例如图27(B)、(C)以及图28(B)、(C)的形式分别与图9(B)、(C)以及图10(B)、(C)的形式完全相同。另外,例如关于本实施方式能够用图1的绝缘型降压转换器101的电路框图说明。因此,对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
接下来,说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了与实施方式1、2同样的作用效果以外,还起到以下的作用效果。
在本实施方式中,中间部彼此相互连接的输出侧线圈22A、22C的组、以及输出侧线圈22B、22D的组这双方至少部分性地形成于最下层(第一层)。因此得到如下作用效果:不论是上述组中的哪一个,都经由配置于最下层(第一层)的正下方的绝缘薄片52,(相比于实施方式2的最上层的输出侧线圈22B、22D)更容易地通过下方的散热器51进行散热冷却。
还能够将本实施方式的形式与上述各实施方式中的任意的实施方式组合应用。例如,既可以针对实施方式1的结构应用本实施方式,也可以针对具有金属板27A、27B的结构应用本实施方式。
(实施方式9)
参照图29(A)~(D),本实施方式的绝缘型降压转换器具有基本上与实施方式1(图4(A)~(D))同样的结构。但是,在此,多层印刷基板26的第一层的图案20A及第二层的图案20B(参照图3)与图4(A)、(B)相同,但第三层的图案20C和第四层的图案20D的结构与图4(C)、(D)相反。即,与图29(C)所示的第三层的图案20C相当的是与图4(D)相同的输出侧线圈22B、22D,与图29(D)所示的第四层的图案20D相当的是与图4(C)相同的输入侧线圈21A、21B。
即,在本实施方式中,以分别与输出侧线圈、输入侧线圈、输出侧线圈、输入侧线圈对应的方式,依次层叠有图案20A、20B、20C、20D。但是,不限于此,虽然未图示,但例如也可以以分别与输出侧线圈、输出侧线圈、输入侧线圈、输入侧线圈对应的方式,依次层叠有图案20A、20B、20C、20D。
在本实施方式中,仅各层的层叠顺序与实施方式1不同,关于图29的各层的形式,与图4(A)~(D)中的某一个完全相同。因此,本实施方式中的、上述第一及第二状态各自下的动作与实施方式1的图4、5相同。
此外,除此之外的本实施方式的结构与实施方式1的结构大致相同,所以对同一要素附加同一符号,不重复其说明。
还能够将本实施方式的形式与上述各实施方式中的任意的实施方式组合应用。例如,既可以针对实施方式2的结构应用本实施方式,也可以针对具有金属板27A、27B的结构应用本实施方式。
也可以在技术上没有矛盾的范围适宜组合来应用以上叙述的各实施方式(中包含的各例)记载的特征。
应被理解为本次公开的实施方式在所有方面仅为例示而不是限制。本发明的范围基于权利要求书来表示而不是上述说明,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 (9)

1.一种绝缘型降压转换器,其中,
具备相互排列配置的第一及第二降压变压器,
所述第一降压变压器包括:
第一芯,包括:第一中足;第一一方外足,以在与所述第一中足相同的方向上延伸的方式与所述第一中足隔开间隔而配置;以及第一另一方外足,在相对所述第一中足与所述第一一方外足相反的一侧,与所述第一中足隔开间隔而配置;
第一输入侧线圈,卷绕在所述第一芯的所述第一中足的周围;以及
第一及第二输出侧线圈,卷绕在所述第一芯的所述第一中足的周围,与所述第一输入侧线圈的至少一部分重叠,并且相互隔开间隔而配置,
所述第二降压变压器包括:
第二芯,包括:第二中足;第二一方外足,以在与所述第二中足相同的方向上延伸的方式与所述第二中足隔开间隔而配置;以及第二另一方外足,在相对所述第二中足与所述第二一方外足相反的一侧,与所述第二中足隔开间隔而配置;
第二输入侧线圈,卷绕在所述第二芯的所述第二中足的周围;以及
第三及第四输出侧线圈,卷绕在所述第二芯的所述第二中足的周围,与所述第二输入侧线圈的至少一部分重叠,并且相互隔开间隔而配置,
所述绝缘型降压转换器还具备:
第一整流元件,与所述第一输出侧线圈串联连接;
第二整流元件,与所述第二输出侧线圈串联连接;
第三整流元件,与所述第三输出侧线圈串联连接;
第四整流元件,与所述第四输出侧线圈串联连接;以及
第一及第二平滑线圈,与所述第一至第四输出侧线圈及整流元件的串联连接中的两个分别连接,
连接所述第一输出侧线圈的中间部和第三输出侧线圈的中间部,
连接所述第二输出侧线圈的中间部和第四输出侧线圈的中间部,
所述第一、第二、第三及第四整流元件被连接成:使所述第一输出侧线圈和第三输出侧线圈的电流同时流过,使所述第二输出侧线圈和第四输出侧线圈的电流同时地并且与所述第一输出侧线圈和第三输出侧线圈的电流交替地流过,以消除每当在所述第一及第二输入侧线圈中流过的电流的方向变化时在所述中足内通过的磁通。
2.根据权利要求1所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第一输出侧线圈和所述第三输出侧线圈成为一体而一部分被共用,所述第二输出侧线圈和所述第四输出侧线圈成为一体而一部分被共用。
3.根据权利要求1或者2所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第一输出侧线圈、所述第三输出侧线圈以及连接所述第一输出侧线圈的中间部和第三输出侧线圈的中间部的连接部配置于同一层,
所述第二输出侧线圈、所述第四输出侧线圈以及连接所述第二输出侧线圈的中间部和第四输出侧线圈的中间部的连接部配置于同一层。
4.根据权利要求1所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
还具备层叠有多个图案的多层印刷基板,
所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈被配置成在所述多层印刷基板中包含的层叠的所述多个图案,
所述第一输出侧线圈和所述第三输出侧线圈配置于相互不同的层,所述第一输出侧线圈的中间部和第三输出侧线圈的中间部通过介于所述不同的层之间的通路连接,
所述第二输出侧线圈和所述第四输出侧线圈配置于相互不同的层,所述第二输出侧线圈的中间部和第四输出侧线圈的中间部通过介于所述不同的层之间的通路连接。
5.根据权利要求1~4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一及第二输入侧线圈按一定的时间间隔交替施加相互相反方向的电压。
6.根据权利要求1~5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,以与所述第一及第二降压变压器相接的方式配置;以及
绝缘部件,配置于所述散热器与所述第一及第二输入侧线圈中的至少某一个以及所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈中的至少某一个之间,
将所述第一及第二输入侧线圈中的至少某一个以及所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈中的至少某一个发出的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一及第二输入侧线圈中的至少某一个之间,配置所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈中的至少某一个,
所述散热器被配置成包括所述第一及第二降压变压器的所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈的输出侧电路的基准电位。
8.根据权利要求6或者7所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述散热器隔着绝缘部件与所述第一输出侧线圈和第三输出侧线圈的中间部或者所述第二输出侧线圈和第四输出侧线圈的中间部中的任意中间部接触。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的绝缘型降压转换器,其特征在于,
所述第一、第二、第三及第四输出侧线圈被形成为铜制的平板部件。
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