CN114762066A - 信号传输电路 - Google Patents

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Abstract

信号传输电路具备：包含多个层的多层基板；及图案变压器，设置于多层基板，该信号传输电路是用于传输绝缘信号的信号传输电路。图案变压器具有：一次侧绕组，包含分别设置于多层基板的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线；及二次侧绕组，设置于与一次侧绕组不同的层方向位置，包含分别设置于多层基板的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线。一次侧绕组和二次侧绕组构成为电磁耦合，构成为在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线和设置于第二平面区域的绕组状的印刷图案配线中的一方，电流顺时针地流动，在另一方，电流逆时针地流动。

Description

信号传输电路
技术领域
本公开涉及用于传输绝缘信号的信号传输电路。
背景技术
作为用于传输绝缘信号的信号传输电路，提出了具备半导体开关元件和变压器的结构。例如，在专利文献1、2中公开了具有将设置有印刷图案配线的多个层重叠而成的层叠结构的变压器。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2018-198246号公报
专利文献2：日本特开2019-146359号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1、2所公开的变压器中，设置有作为磁性体的铁芯(芯)。设置有铁芯的结构整体大型化。但是，在这些变压器中省略了铁芯的情况下，来自绕组的漏磁通在比绕组靠外侧的平面区域中也变大，产生漏磁通引起的不好的问题。因此，在这些变压器中，难以省略铁芯而紧凑化。
鉴于上述情况，本公开的目的在于提供一种能够进行紧凑的设计的信号传输电路。
用于解决课题的技术方案
本公开所涉及的信号传输电路具备：
多层基板，包含多个层；及
图案变压器，设置于上述多层基板，
上述信号传输电路用于传输绝缘信号，
上述图案变压器具有：
一次侧绕组，包含分别设置于上述多层基板中的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线；及
二次侧绕组，设置于与上述一次侧绕组不同的层方向位置，包含分别设置于上述多层基板中的上述第一平面区域及上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线，
上述一次侧绕组与上述二次侧绕组构成为电磁耦合，
上述一次侧绕组与上述二次侧绕组构成为在设置于上述第一平面区域的绕组状的上述印刷图案配线与设置于上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中的一方，电流顺时针地流动，在另一方，电流逆时针地流动。
发明效果
根据本公开，能够提供能进行紧凑的设计的信号传输电路。
附图说明
图1是表示本公开的一个实施方式所涉及的信号传输电路的结构的图。
图2是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器的结构的图。
图3是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器的第一图案层中的印刷图案配线的俯视图。
图4是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器的第二图案层中的印刷图案配线的俯视图。
图5是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器的二次侧绕组的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式所记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并不是将发明的范围限定于此的意思，只不过时简单的说明例。
例如，“在某方向”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对的或者绝对的配置的表述不仅严格地表示这样的配置，还表示以公差或能够得到相同功能的程度的角度、距离相对位移了的状态。
例如，“相同”、“相等”及“均质”等表示事物为相同的状态的表述不仅严格地表示相同的状态，还表示存在公差或能够得到相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状或圆筒形状等形状的表述不仅表示几何学上严格的意义上的四边形状或圆筒形状等形状，而且在能够得到相同效果的范围内，还表示包含凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面，“具备”、“具有”、“装备”、“包含”、或“拥有”一个构成要素这样的表述不是排除其他构成要素的存在的排他性的表述。
(信号传输电路的结构)
以下，参照图1，对本公开的一个实施方式所涉及的信号传输电路100的结构进行说明。信号传输电路100是用于传输绝缘信号的电路。图1是表示本公开的一个实施方式所涉及的信号传输电路100的结构的图。
如图1所示，信号传输电路100具备图案变压器10、一个以上的作为半导体开关元件的FET40、50。图案变压器10与通常的变压器相同地发挥功能。关于图案变压器10的详细结构，将在后面叙述。FET40、50是两个N型的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。FET40的源极(S)端子与FET50的源极(S)端子连接。
另外，信号传输电路100具备的一个以上的半导体开关元件也可以不是MOSFET，而是JFET(Junction Field-Effect Transistor：结型场效应晶体管)或晶体管等。另外，信号传输电路100具备的一个以上的半导体开关元件不限于两个半导体开关元件，也可以是一个半导体开关元件，也可以是三个以上的半导体开关元件。
在信号传输电路100的输入侧设置有缓冲器30(缓冲放大器)。向缓冲器30的正极侧的输入端子输入例如交替重复+3.3V和0V的脉冲信号。向缓冲器30的负极侧的输入端子输入例如交替重复0V和－3.3V的脉冲信号。由此，在缓冲器30的正极侧和负极侧的输入端子之间，施加合计6.6V的脉冲波形的交流电压。
另外，向缓冲器30的输入电压不限于这样的电压。例如，也可以是正弦波状的交流电压。另外，输入到缓冲器30的脉冲信号例如也可以是FPGA(Field-Programmable GateArray：现场可编程门阵列)通过PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制而生成的信号。
在缓冲器30的正极侧的输出端子连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电容器C1的一端连接。在缓冲器30的负极侧的输出端子连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电容器C2的一端连接。电阻R1和电阻R2被设计成具有用于防止过载的电阻值。
电容器C1的另一端与图案变压器10的一次侧绕组11的正极侧端子连接。电容器C2的另一端与图案变压器10的一次侧绕组11的负极侧端子连接。电容器C1及电容器C2去除输入的信号的直流成分。因此，对图案变压器10的一次侧绕组11施加去除了直流成分的交流电压。
在图案变压器10的二次侧绕组12的正极侧端子连接线圈L1的一端。线圈L1的另一端与电容器C3的一端连接。电容器C3的另一端与图案变压器10的二次侧绕组12的负极侧端子连接。
这样，在图案变压器10的二次侧的一端连接线圈L1的一端，在线圈L1的另一端连接第一电容器(电容器C3)的一端，第一电容器(电容器C3)的另一端与图案变压器10的二次侧的另一端连接。另外，在图案变压器10的一次侧的一端连接第二电容器(电容器C1)，在图案变压器10的一次侧的另一端连接第三电容器(电容器C2)。
在此，线圈L1及第一电容器(电容器C3)被设计成形成使从图案变压器10的二次侧输出的交流信号谐振的谐振电路。即，线圈L1的电感和电容器C3的静电电容被参数设计为构成将与从图案变压器10的二次侧输出的交流信号的频率接近的频率设为谐振频率的谐振电路。通过该谐振电路的谐振，能够补偿由图案变压器10中的损耗引起的二次侧的电压下降量。
第二电容器(电容器C1)及第三电容器(电容器C2)构成为通过与图案变压器10的一次侧绕组的电感量的组合而谐振。即，构成为在图案变压器10的一次侧和二次侧这两方产生RLC谐振。
另外，第二电容器(电容器C1)及第三电容器(电容器C2)被参数设计为具有以增大线圈L1及第一电容器(电容器C3)所形成的谐振电路的半幅值的方式发挥作用的静电电容。在该情况下，由于谐振电路的半幅值变大，因此即使因元件的参数而产生谐振电路的谐振频率与交流信号的频率的若干偏差，也能够抑制谐振效果的降低。
电容器C3的一端与二极管D1的阳极端子连接。二极管D1的阴极端子与电容器C4的一端连接。电容器C4的另一端与电容器C3的另一端连接。它们构成对作为图案变压器10的二次侧电压的交流电压的半波量进行整流的第一整流电路。
电容器C3的另一端与电容器C5的一端连接。电容器C5的另一端与二极管D2的阳极端子连接。二极管D2的阴极端子与二极管D1的阳极端子连接。它们构成对作为图案变压器10的二次侧电压的交流电压的半波量进行整流的第二整流电路。
电容器C4的另一端和电容器C5的一端与图案变压器10的二次侧绕组12的负极端子连接。因此，电容器C4及电容器C5的充电电压为由第一整流电路和第二整流电路全波整流后的直流电压。
在电容器C4的一端连接电阻R3的一端。电阻R3的另一端与电容器C5的另一端连接。电阻R3被参数设计为具有适于对电容器C4及电容器C5的充电电压进行放电的情况的电阻值。
电阻R3的一端与电阻R4的一端及电阻R6的一端连接。电阻R4的另一端与FET40的栅极(G)端子连接。电阻R6的另一端与FET50的栅极(G)端子连接。电阻R3的另一端与电阻R5的一端连接。电阻R5的另一端与FET40的源极(S)端子及FET50的源极(S)端子连接。
FET40的漏极(D)端子与信号传输电路100的正极侧的输出端子连接。FET50的漏极(D)端子与信号传输电路100的负极侧的输出端子连接。FET40、50各自的栅极(G)端子与源极(S)端子之间的电压根据图案变压器10的二次侧电压而变化，因此进行开关动作。
这样，设置于图案变压器10的二次侧的一个以上的半导体开关元件(例如，FET40、50)构成为根据图案变压器10的二次侧电压而接通断开，来输出接点输出信号。另外，在上述结构中，将源极(S)端子相互连接的FET40、50在能够输出无极性的接点输出信号这一点上是有利的。即，根据这样的信号传输电路100，作为IO模块，输出没有正极侧和负极侧的限制的接点信号，因此也能够接通断开利用交流电压进行动作的电磁阀等。
(图案变压器10的结构)
以下，参照图2～图5对一个实施方式所涉及的图案变压器10的结构进行说明。图2是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器10的结构的图。如图2所示，图案变压器10设置于包含多个层的多层基板20。
多层基板20的多个层包括第一图案层21、第二图案层22、第三图案层23及第四图案层24。在这些层形成有印刷图案配线。第二图案层22形成于第一图案层21的一面侧。第三图案层23形成于第二图案层22的一面侧。第四图案层24形成于第三图案层23的一面侧。
在图2所示的例子中，一面侧为图中的上下方向(层方向)上的下侧，另一面侧为上下方向上的上侧。第一图案层21的一面侧与第二图案层22的另一面侧相向。第二图案层22的一面侧与第三图案层23的另一面侧相向。第三图案层23的一面侧与第四图案层24的另一面侧相向。这样，多个层在层方向上排列。
另外，多层基板20的多个层包括：设置在第一图案层21与第二图案层22之间的第一绝缘层27(芯层)；设置在第二图案层22与第三图案层23之间的第二绝缘层28(预浸料层)；及设置在第三图案层23与第四图案层24之间的第三绝缘层29(芯层)。这些层是具有绝缘性的绝缘层。
在第一绝缘层27及第三绝缘层29设置将分别在层方向上相邻的印刷图案配线彼此连接的连接部60。连接部60包括：设置于第一平面区域的第一连接部60(60A、60C)；及设置于第二平面区域的第二连接部60(60B、60D)。另一方面，在第二绝缘层28(预浸料层)未设置连接部60。
连接部60例如通过向以分别贯通第一绝缘层27和第三绝缘层29的方式设置的各个通孔注入导电性材料而形成。另外，连接部60也可以是以分别贯通第一绝缘层27和第三绝缘层29的方式设置的导体。
第一图案层21、第二图案层22、第三图案层23及第四图案层24被设计为例如厚度为0.018mm。预浸料层优选比芯层厚。例如，第一绝缘层27和第三绝缘层29的厚度为0.1mm，与此相对，第二绝缘层28的厚度可以是0.3mm。在该情况下，能够确保一次侧绕组11与二次侧绕组12的绝缘性，并且能够容易地进行基于连接部60的印刷图案配线彼此的连接。
另外，如图2所示的一例那样，多层基板20除了上述四个图案层和三个绝缘层以外，还可以包括第五图案层25、第六图案层26、第四绝缘层(预浸料层)及第五绝缘层(芯层)。例如，第四绝缘层(预浸料层)的厚度为0.6mm，第五绝缘层(芯层)的厚度为0.1mm。
如图2所示，图案变压器10具有：一次侧绕组11，包含分别设置于多层基板20的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线；及二次侧绕组12，设置于与一次侧绕组11不同的层方向位置，包含分别设置于多层基板20的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线。一次侧绕组11和二次侧绕组12构成为电磁耦合。
第一平面区域和第二平面区域是分别包含连接部60的区域。第一平面区域与第二平面区域是不同的平面区域，优选为互不重叠的区域。“设置于第一平面区域”是指设置成至少一部分与第一平面区域重叠。“设置于第二平面区域”也相同。即，一次侧绕组11的绕组状的印刷图案配线与二次侧绕组12的印刷图案配线即使在俯视下错开，只要一部分重叠即可。
如图2所示，一次侧绕组11的印刷图案配线形成于第三图案层23及第四图案层24。一次侧绕组11的印刷图案配线包含第一绕组部11A、第二绕组部11B、第三绕组部11C及第四绕组部11D。
第一绕组部11A在第四图案层24的第一平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于第三绝缘层29的第一连接部60(60A)的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与第一连接部60(60A)连接。第二绕组部11B在第三图案层23的第一平面区域中，经由第一连接部60(60A)而与第一绕组部11A连接，在第三图案层23中，以第一连接部60(60A)为起点而在该第一连接部60(60A)的周围顺时针地向外侧卷绕。
第三绕组部11C在第三图案层23的第二平面区域，与第二绕组部11B的负极侧的端部连接，以第二绕组部11B的负极侧的端部为起点而在第二连接部60(60B)的周围逆时针地向内侧卷绕，并延伸成与第二连接部60(60B)连接。第四绕组部11D在第四图案层24的第二平面区域，经由第二连接部60(60B)而与第三绕组部11C连接，在第四图案层24中，以第二连接部60(60B)为起点而在该第二连接部60(60B)的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
如图2所示，二次侧绕组12的印刷图案配线形成于第一图案层21及第二图案层22。二次侧绕组12的印刷图案配线包含第五绕组部12A、第六绕组部12B、第七绕组部12C及第八绕组部12D。
第五绕组部12A在第一图案层21的第二平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于第一绝缘层27的第二连接部60(60D)的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与第二连接部60(60D)连接。第六绕组部12B在第二图案层22的第二平面区域中，经由第二连接部60(60D)而与第五绕组部12A连接，在第二图案层22中，以第二连接部60(60D)为起点而在该第二连接部60(60D)的周围顺时针地向外侧卷绕。
第七绕组部12C在第二图案层22的第一平面区域，与第六绕组部12B的负极侧的端部连接，以第六绕组部12B的负极侧的端部为起点而在第一连接部60(60C)的周围逆时针地向内侧卷绕，并延伸成与第一连接部60(60C)连接。第八绕组部12D在第一图案层21的第一平面区域中，经由第一连接部60(60C)而与第七绕组部12C连接，在第一图案层21中，以第一连接部60(60C)为起点而在该第一连接部60(60C)的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
以下，以与图2不同的视点对图案变压器10的印刷图案配线进行说明。图3是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器10的第一图案层21中的印刷图案配线的俯视图。在此，将二次侧绕组12分为第一图案层21和第二图案层22来进行说明。图4是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器10的第二图案层22中的印刷图案配线的俯视图。图5是概略地表示一个实施方式所涉及的图案变压器10的二次侧绕组12的俯视图。另外，图5表示透过多层基板20而使二次侧绕组12的多个绕组部重叠的状态。
如图2～图5所示，在第一图案层21中形成第二平面区域的第五绕组部12A和第一平面区域的第八绕组部12D，在第二图案层22中形成第二平面区域的第六绕组部12B和第一平面区域的第七绕组部12C。并且，第五绕组部12A和第八绕组部12D分别经由连接部60而与第六绕组部12B和第七绕组部12C连接。通过将设置于这样的两个图案层的绕组部彼此连结而形成二次侧绕组12，与仅在一个图案层形成二次侧绕组12的结构相比，能够增多每单位面积的匝数。
一次侧绕组11也与图3～图5所示的二次侧绕组12相同地，将设置于第三图案层23及第四图案层24的绕组部彼此连结而形成。并且，如图2及图5所示，一次侧绕组11和二次侧绕组12重合。
(图案变压器10的动作原理)
对向上述的图案变压器10施加交流电压，从一次侧绕组11的正极侧流过电流的情况下的图案变压器10的动作进行说明。首先，在一次侧绕组11和二次侧绕组12中，在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线和设置于第二平面区域的绕组状的印刷图案配线中的一方，电流顺时针地流动，在另一方，电流逆时针地流动。
例如，如图2所示，电流从一次侧绕组11的正极侧向第一绕组部11A流动，在第一绕组部11A中电流顺时针地流动。该电流经由连接部60而流入第二绕组部11B，在第二绕组部11B中电流顺时针地流动。进一步地，电流从第二绕组部11B流入第三绕组部11C，在第三绕组部11C中电流逆时针地流动。该电流经由连接部60而流入第四绕组部11D，在第四绕组部11D中电流逆时针地流动。
根据上述结构，在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线和设置于第二平面区域的绕组状的印刷图案配线中，电流向彼此反向旋转的方向流动。因此，在两个绕组状的印刷配线之间形成磁路H1、H2。另外，磁路H1是一次侧绕组11中的磁通的磁路，磁路H2是一次侧绕组11和二次侧绕组12的磁耦合产生的磁通的磁路。由二次侧绕组12的感应电流产生的磁通也与磁路H1相同地形成。
磁路H1、H2以使得来自绕组的漏磁通在绕组的外侧的平面区域变小的方式引导磁通。因此，能够采用不设置铁芯的结构而进行紧凑的设计。
另外，由于一次侧绕组11和二次侧绕组12在同一平面区域具有绕组状的印刷图案配线，因此能够进行它们之间的电磁耦合。例如，如图2所示，当一次侧绕组11中流过电流时，形成磁路H2，在一次侧绕组11中产生的磁通与二次侧绕组12交链。因此，通过流过一次侧绕组11的交流电流的电磁感应，在二次侧绕组12中流过电流。因此，图案变压器10作为变压器发挥功能。
例如，如图2所示，通过伴随着在一次侧绕组11中产生的磁通的变化的电磁感应，电流从二次侧绕组12的正极侧向第五绕组部12A流动，在第五绕组部12A中电流顺时针地流动。该电流经由连接部60而流入第六绕组部12B，在第六绕组部12B中电流顺时针地流动。进一步地，电流从第六绕组部12B流入第七绕组部12C，在第七绕组部12C中电流逆时针地流动。该电流经由连接部60而流入第八绕组部12D，在第八绕组部12D中电流逆时针地流动。
这样，一次侧绕组11构成为，在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线中电流顺时针地流动，在设置于第二平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中电流逆时针地流动。另外，二次侧绕组12构成为，在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线中电流逆时针地流动，在设置于第二平面区域的绕组状的印刷图案配线中电流顺时针地流动。另外，当交流电压的极性反转时，电流向与上述说明相反的方向流动。
(变形例)
本公开不限于上述的实施方式，还包含对上述的实施方式施加了变形的方式或适当将这些方式组合的方式。
在上述实施方式中，图案变压器10的一次侧绕组11和二次侧绕组12分别经由连接部60而遍及两个图案层地设置。但是，图案变压器10不限于这样的结构。一次侧绕组11和二次侧绕组12也可以经由连接部60而遍及三个以上的图案层地设置，也可以设置于一个图案层。
在上述实施方式中，图案变压器10的一次侧绕组11和二次侧绕组12分别在第一平面区域和第二平面区域具有绕组部。但是，图案变压器10不限于这样的结构。一次侧绕组11和二次侧绕组12也可以分别在三个以上的平面区域具有绕组部。即，磁路也可以更加复杂化。但是，优选设计为由一次侧绕组11和二次侧绕组12的电流产生的磁通在它们的平面区域的外侧变小。
在图2中，一次侧绕组11位于二次侧绕组12的下侧，一次侧绕组11设置于第三图案层23及第四图案层24。但是，也可以是一次侧绕组11位于二次侧绕组12的上侧，一次侧绕组11设置于第一图案层21及第二图案层22。即，只要两者在层方向上重叠，位置关系也可以相反。
一次侧绕组11和二次侧绕组12的匝数不限于图示的例子，能够任意设计。匝数比也能够任意设计。
(总结)
上述各实施方式所记载的内容例如可如以下这样来掌握。
(1)本公开的一个实施方式所涉及的信号传输电路(100)具备：
多层基板(20)，包含多个层；及
图案变压器(10)，设置于上述多层基板(20)，
信号传输电路(100)用于传输绝缘信号，
上述图案变压器(10)具有：
一次侧绕组(11)，包含分别设置于上述多层基板(20)中的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线；及
二次侧绕组(12)，设置于与上述一次侧绕组(11)不同的层方向位置，包含分别设置于上述多层基板(20)中的上述第一平面区域及上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线，
上述一次侧绕组(11)与上述二次侧绕组(12)构成为电磁耦合，
上述一次侧绕组(11)与上述二次侧绕组(12)构成为在设置于上述第一平面区域的绕组状的上述印刷图案配线与设置于上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中的一方，电流顺时针地流动，在另一方，电流逆时针地流动。
根据上述(1)所记载的结构，在设置于第一平面区域的绕组状的印刷图案配线与设置于第二平面区域的绕组状的印刷图案配线中，电流向彼此反向旋转的方向流动。因此，在两个绕组状的印刷配线之间形成磁路(H1、H2)。该磁路(H1，H2)以使得来自绕组的漏磁通在绕组的外侧的平面区域变小的方式引导磁通。因此，能够采用不设置铁芯的结构而进行紧凑的设计。另外，由于一次侧绕组(11)和二次侧绕组(12)在同一平面区域具有绕组状的印刷图案配线，因此能够进行它们之间的电磁耦合。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)所记载的结构的基础上，
上述一次侧绕组(11)构成为，
在设置于上述第一平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中，电流顺时针地流动，在设置于上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中，电流逆时针地流动，
上述二次侧绕组(12)构成为，
在设置于上述第一平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中，电流逆时针地流动，在设置于上述第二平面区域的绕组状的上述印刷图案配线中，电流顺时针地流动。
通过流过一次侧绕组(11)的电流的电磁感应，电流流过二次侧绕组(12)。因此，图案变压器(10)作为变压器发挥功能。
(3)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)所记载的结构的基础上，
在上述图案变压器(10)的二次侧设置有一个以上的半导体开关元件(例如，图1所示的FET40、50)，
一个以上的上述半导体开关元件(例如，图1所示的FET40、50)构成为，根据上述图案变压器(10)的二次侧电压而接通断开，来输出接点输出信号。
根据上述(3)所记载的结构，通过控制图案变压器(10)的一次侧的电流或电压，能够使设置于图案变压器(10)的二次侧的半导体开关元件(例如，图1所示的FET40、50)接通断开，而输出接点输出信号。
(4)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中任一项所记载的结构的基础上，
在上述图案变压器(10)的二次侧的一端连接线圈(线圈L1)的一端，
在上述线圈(线圈L1)的另一端连接第一电容器(电容器C3)的一端，
上述第一电容器(电容器C3)的另一端与上述图案变压器(10)的二次侧的另一端连接，
上述线圈(线圈L1)及上述第一电容器(电容器C3)形成使从上述图案变压器(10)的二次侧输出的交流信号谐振的谐振电路。
根据上述(4)所记载的结构，通过谐振电路的谐振，能够补偿由图案变压器(10)中的损耗引起的二次侧的电压下降量。
(5)在几个实施方式中，在上述(4)所记载的结构的基础上，
在上述图案变压器(10)的一次侧的一端连接第二电容器(例如，图1所示的电容器C1)，
在上述图案变压器(10)的一次侧的另一端连接第三电容器(例如，图1所示的电容器C2)，
上述第二电容器(例如，图1所示的电容器C1)及上述第三电容器(例如，图1所示的电容器C2)具有以增大上述谐振电路的半幅值的方式发挥作用的静电电容。
根据上述(5)所记载的结构，由于谐振电路的半幅值变大，因此即使因元件的参数而产生谐振电路的谐振频率与交流信号的频率的若干偏差，也能够抑制谐振效果的降低。
(6)在几个实施方式中，在上述(1)至(5)中任一项所记载的结构的基础上，
上述多个层包括：
第一图案层(21)，形成有上述印刷图案配线；
第二图案层(22)，形成有上述印刷图案配线，且第二图案层(22)形成于上述第一图案层(21)的一面侧；
第三图案层(23)，形成有上述印刷图案配线，且第三图案层(23)形成于上述第二图案层(22)的一面侧；
第四图案层(24)，形成有上述印刷图案配线，且第四图案层(24)形成于上述第三图案层(23)的一面侧；
具有绝缘性的第一绝缘层(27)，设置在上述第一图案层(21)与上述第二图案层(22)之间；
具有绝缘性的第二绝缘层(28)，设置在上述第二图案层(22)与上述第三图案层(23)之间；及
具有绝缘性的第三绝缘层(29)，设置在上述第三图案层(23)与上述第四图案层(24)之间，
在上述第一绝缘层(27)及上述第三绝缘层(29)设置有连接部(60)，连接部(60)将在层方向上相邻的上述印刷图案配线彼此连接，且包含设置于上述第一平面区域的第一连接部(60A、60C)和设置于上述第二平面区域的第二连接部(60B，60D)。
根据上述(6)所记载的结构，能够利用连接部(60)，使印刷图案配线延伸至第三图案层(23)和第四图案层(24)而形成一次侧绕组(11)，使印刷图案配线延伸至第一图案层(21)和第二图案层(22)而形成二次侧绕组(12)。另外，能够通过第二绝缘层(28)使一次侧绕组(11)和二次侧绕组(12)绝缘。因此，适于图案变压器(10)的形成。
(7)在几个实施方式中，在上述(6)所记载的结构的基础上，
上述一次侧绕组(11)的上述印刷图案配线形成于上述第三图案层(23)及上述第四图案层(24)，
信号传输电路(100)包含：
第一绕组部(11A)，在上述第四图案层(24)的上述第一平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于上述第三绝缘层(23)的上述第一连接部(60A)的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与上述第一连接部(60A)连接；
第二绕组部(11B)，在上述第三图案层(23)的上述第一平面区域中，经由上述第一连接部(60A)而与上述第一绕组部(11A)连接，在上述第三图案层(23)中，以上述第一连接部(60A)为起点而在该第一连接部(60A)的周围顺时针地向外侧卷绕；
第三绕组部(11C)，在上述第三图案层(23)的上述第二平面区域中，与上述第二绕组部(11B)的负极侧的端部连接，以上述第二绕组部(11B)的负极侧的端部为起点而在上述第二连接部(60B)的周围逆时针向内侧卷绕，并延伸成与上述第二连接部(60B)连接；及
第四绕组部(11D)，在上述第四图案层(24)的上述第二平面区域中，经由上述第二连接部(60B)而与上述第三绕组部(11C)连接，在上述第四图案层(24)中，以上述第二连接部(60B)为起点而在该第二连接部(60B)的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
根据上述(7)所记载的结构，由于四个绕组部能够由连续的印刷配线图案形成，因此能够容易地形成一次侧绕组(11)。
(8)在几个实施方式中，上述(6)或(7)所记载的结构的基础上，
上述二次侧绕组(12)的上述印刷图案配线形成于上述第一图案层(21)及上述第二图案层(22)，
信号传输电路(100)包含：
第五绕组部(12A)，在上述第一图案层(21)的上述第二平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于上述第一绝缘层(27)的上述第二连接部(60D)的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与上述第二连接部(60D)连接；
第六绕组部(12B)，在上述第二图案层(22)的上述第二平面区域中，经由上述第二连接部(60D)而与上述第五绕组部(12A)连接，在上述第二图案层(22)中，以上述第二连接部(60D)为起点而在该第二连接部(60D)的周围顺时针地向外侧卷绕；
第七绕组部(12C)，在上述第二图案层(22)的上述第一平面区域中，与上述第六绕组部(12B)的负极侧的端部连接，以上述第六绕组部(12B)的负极侧的端部为起点而在上述第一连接部(60C)的周围逆时针地向内侧卷绕，并延伸成与上述第一连接部(60C)连接；及
第八绕组部(12D)，在上述第一图案层(21)的上述第一平面区域中，经由上述第一连接部(60C)而与上述第七绕组部(12C)连接，在上述第一图案层(21)中，以上述第一连接部(60C)为起点而在该第一连接部(60C)的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
根据上述(8)所记载的结构，由于四个绕组部能够由连续的印刷配线图案形成，因此能够容易地形成二次侧绕组(12)。
附图标记说明
10 图案变压器
11 一次侧绕组
11A 第一绕组部
11B 第二绕组部
11C 第三绕组部
11D 第四绕组部
12 二次侧绕组
12A 第五绕组部
12B 第六绕组部
12C 第七绕组部
12D 第八绕组部
20 多层基板
21 第一图案层
22 第二图案层
23 第三图案层
24 第四图案层
25 第五图案层
26 第六图案层
27 第一绝缘层
28 第二绝缘层
29 第三绝缘层
30 缓冲器
60 连接部
60A、60C 第一连接部
60B、60D 第二连接部
100 信号传输电路
C1、C2、C3、C4、C5 电容器
D1、D2 二极管
H1、H2 磁路
L1 线圈
R1、R2、R3、R4、R5、R6 电阻。

Claims (8)

1.一种信号传输电路，具备：
多层基板，包含多个层；及
图案变压器，设置于所述多层基板，
所述信号传输电路用于传输绝缘信号，
所述图案变压器具有：
一次侧绕组，包含分别设置于所述多层基板中的第一平面区域及第二平面区域的绕组状的印刷图案配线；及
二次侧绕组，设置于与所述一次侧绕组不同的层方向位置，包含分别设置于所述多层基板中的所述第一平面区域及所述第二平面区域的绕组状的所述印刷图案配线，
所述一次侧绕组与所述二次侧绕组构成为电磁耦合，且构成为，在设置于所述第一平面区域的绕组状的所述印刷图案配线与设置于所述第二平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中的一方，电流顺时针地流动，在另一方，电流逆时针地流动。
2.根据权利要求1所述的信号传输电路，其中，
所述一次侧绕组构成为，
在设置于所述第一平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中，电流顺时针地流动，在设置于所述第二平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中，电流逆时针地流动，
所述二次侧绕组构成为，
在设置于所述第一平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中，电流逆时针地流动，在设置于所述第二平面区域的绕组状的所述印刷图案配线中，电流顺时针地流动。
3.根据权利要求1或2所述的信号传输电路，其中，
在所述图案变压器的二次侧设置有一个以上的半导体开关元件，
一个以上的所述半导体开关元件构成为，根据所述图案变压器的二次侧电压而接通断开，来输出接点输出信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的信号传输电路，其中，
在所述图案变压器的二次侧的一端连接线圈的一端，
在所述线圈的另一端连接第一电容器的一端，
所述第一电容器的另一端与所述图案变压器的二次侧的另一端连接，
所述线圈及所述第一电容器形成使从所述图案变压器的二次侧输出的交流信号谐振的谐振电路。
5.根据权利要求4所述的信号传输电路，其中，
在所述图案变压器的一次侧的一端连接第二电容器，
在所述图案变压器的一次侧的另一端连接第三电容器，
所述第二电容器及所述第三电容器具有以增大所述谐振电路的半幅值的方式发挥作用的静电电容。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的信号传输电路，其中，
所述多个层包括：
第一图案层，形成有所述印刷图案配线；
第二图案层，形成有所述印刷图案配线，且该第二图案层形成于所述第一图案层的一面侧；
第三图案层，形成有所述印刷图案配线，且该第三图案层形成于所述第二图案层的一面侧；
第四图案层，形成有所述印刷图案配线，且该第四图案层形成于所述第三图案层的一面侧；
作为芯层的具有绝缘性的第一绝缘层，设置在所述第一图案层与所述第二图案层之间；
作为预浸料层的具有绝缘性的第二绝缘层，设置在所述第二图案层与所述第三图案层之间；及
作为芯层的具有绝缘性的第三绝缘层，设置在所述第三图案层与所述第四图案层之间，
在所述第一绝缘层及所述第三绝缘层设置有连接部，所述连接部将在层方向上相邻的所述印刷图案配线彼此连接，且包含设置于所述第一平面区域的第一连接部和设置于所述第二平面区域的第二连接部。
7.根据权利要求6所述的信号传输电路，其中，
所述一次侧绕组的所述印刷图案配线形成于所述第三图案层及所述第四图案层，
所述信号传输电路包含：
第一绕组部，在所述第四图案层的所述第一平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于所述第三绝缘层的所述第一连接部的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与所述第一连接部连接；
第二绕组部，在所述第三图案层的所述第一平面区域中，经由所述第一连接部而与所述第一绕组部连接，在所述第三图案层中，以所述第一连接部为起点而在该第一连接部的周围顺时针地向外侧卷绕；
第三绕组部，在所述第三图案层的所述第二平面区域中，与所述第二绕组部的负极侧的端部连接，以所述第二绕组部的负极侧的端部为起点而在所述第二连接部的周围逆时针地向内侧卷绕，并延伸成与所述第二连接部连接；及
第四绕组部，在所述第四图案层的所述第二平面区域中，经由所述第二连接部而与所述第三绕组部连接，在所述第四图案层中，以所述第二连接部为起点而在该第二连接部的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
8.根据权利要求6或7所述的信号传输电路，其中，
所述二次侧绕组的所述印刷图案配线形成于所述第一图案层及所述第二图案层，
所述信号传输电路包含：
第五绕组部，在所述第一图案层的所述第二平面区域中，以正极侧的端部为起点而在设置于所述第一绝缘层的所述第二连接部的周围顺时针地向内侧卷绕，并延伸成与所述第二连接部连接；
第六绕组部，在所述第二图案层的所述第二平面区域中，经由所述第二连接部而与所述第五绕组部连接，在所述第二图案层中，以所述第二连接部为起点而在该第二连接部的周围顺时针地向外侧卷绕；
第七绕组部，在所述第二图案层的所述第一平面区域中，与所述第六绕组部的负极侧的端部连接，以所述第六绕组部的负极侧的端部为起点而在所述第一连接部的周围逆时针地向内侧卷绕，并延伸成与所述第一连接部连接；及
第八绕组部，在所述第一图案层的所述第一平面区域中，经由所述第一连接部而与所述第七绕组部连接，在所述第一图案层中，以所述第一连接部为起点而在该第一连接部的周围逆时针地向外侧卷绕，并且与负极侧的端部连接。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04185396A (ja) * 1990-11-17 1992-07-02 Koatsu Gas Kogyo Co Ltd Ｉｃカードおよびｉｃカード読取書込装置
JPH09283335A (ja) * 1996-04-15 1997-10-31 Murata Mfg Co Ltd 多層基板装置
JP2004274262A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Denso Corp 電気絶縁型スイッチング素子駆動回路
US20070216377A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Power electronics equipments
JP2008004823A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Tdk Corp コイル装置、トランスおよびスイッチング電源
JP2015207693A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 富士通株式会社 プレーナ型変圧装置及びスイッチング電源回路
CN106328357A (zh) * 2016-11-03 2017-01-11 四川领创宝岩电子科技有限公司 一种基于双面印刷电路板的平面变压器
JP2018102119A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 アナログ・ディヴァイシス・グローバル・アンリミテッド・カンパニー 絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ
WO2018211912A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 オムロン株式会社 非接触給電装置
CA3065782A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Momentum Dynamics Corporation Wireless power transfer thin profile coil assembly

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6624160B2 (ja) 2017-05-23 2019-12-25 オムロン株式会社 トランス一体型プリント基板
JP6960354B2 (ja) 2018-02-21 2021-11-05 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04185396A (ja) * 1990-11-17 1992-07-02 Koatsu Gas Kogyo Co Ltd Ｉｃカードおよびｉｃカード読取書込装置
JPH09283335A (ja) * 1996-04-15 1997-10-31 Murata Mfg Co Ltd 多層基板装置
JP2004274262A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Denso Corp 電気絶縁型スイッチング素子駆動回路
US20070216377A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Power electronics equipments
JP2008004823A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Tdk Corp コイル装置、トランスおよびスイッチング電源
JP2015207693A (ja) * 2014-04-22 2015-11-19 富士通株式会社 プレーナ型変圧装置及びスイッチング電源回路
CN106328357A (zh) * 2016-11-03 2017-01-11 四川领创宝岩电子科技有限公司 一种基于双面印刷电路板的平面变压器
JP2018102119A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 アナログ・ディヴァイシス・グローバル・アンリミテッド・カンパニー 絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ
WO2018211912A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 オムロン株式会社 非接触給電装置
CA3065782A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Momentum Dynamics Corporation Wireless power transfer thin profile coil assembly

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