JP2005136314A

JP2005136314A - スイッチング電源用トランスとこれを用いたスイッチング電源

Info

Publication number: JP2005136314A
Application number: JP2003372510A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ariyasu; 知弘有安
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】電源トランスを静電シールドするための銅箔を巻くには、１次巻線や２次巻線とは別の工程で別の設備を使わなければならず、製造が困難であった。
【解決手段】コア１１と、このコア１１に挿入されたボビン１２と、このボビン１２に巻回された２次巻線１３と１次巻線１７と補助巻線１５とを備え、1次巻線１７と2次巻線１３との間に補助巻線１５をボビン１２の巻枠全体にわたって巻回するとともに、この補助巻線１５の一端がグランドに接続されている。これにより製造が容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源用トランスとこれを用いたスイッチング電源に関するものである。

以下、従来のスイッチング電源用トランスについて説明する。従来のスイッチング電源用トランスは図７に示すように、コア１と、このコア１に挿入されたボビン２と、このボビン２に巻かれた２次巻線３と、この２次巻線３の外側に銅箔４を介して巻かれた補助巻線５と、この補助巻線５の外側に巻かれた１次巻線６とで構成されていた。

ここで補助巻線５は電流が少ないため細線を用いるとともに、巻数が少ないのでボビン２の巻枠の半分位までしか巻かれていなかった。なお、７，８，９は絶縁テープである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平９−１７６５７号公報

しかしながらこのような従来のスイッチング電源用トランスでは、１次巻線６と２次巻線３の間にシールドのための銅箔４を設けており、この銅箔４は１次巻線６と、２次巻線３とは別の工程を使って巻く必要があった。また、同箔４との接続を手半田で行わなければならなかった。そのため製造が困難であった。

そこで本発明はこの問題を解決したもので、製造の容易なスイッチング電源を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明のスイッチング電源用トランスは、１次巻線と２次巻線との間に補助巻腺をボビンの巻枠全体にわたって巻回するとともに、この補助巻線の一端がグランドに接続される構成としたものである。これにより、製造が容易となる。

本発明の請求項１に記載の発明は、コアと、このコアに挿入されたボビンと、このボビンに巻かれた1次巻線と2次巻線と補助巻線とを備え、前記1次巻線と前記2次巻線との間に前記補助巻線を前記ボビンの巻枠全体にわたって巻回するとともに、この補助巻線の一端がグランドに接続されるスイッチング電源用トランスであり、このように補助巻線をボビンの巻枠全体にわたって巻回するとともに、その一端をグランドに接続しているのでシールド効果がある。従って、従来のように銅箔を別の工程で別の設備を使って巻く必要がなく、同一の巻線機における線材の巻回だけで良い。従って製造が容易となり、製造コストの低減を図ることができる。

また、同箔を接続するための手作業による半田付けが不要となるので、電源トランス製造の完全自動化が可能となる。

更に、この補助巻線のシールド効果により、コモンモードノイズを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、補助巻線に細線を用い、それを複数本並列に巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランスであり、細線であるため巻厚を薄くすることができる。また、複数本巻かれているので補助巻線のインピーダンスを低くすることができシールド効果がより増大する。

請求項３に記載の発明は、補助巻線には太線が巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランスであり、太線が巻かれているため補助巻腺のインピーダンスが低くなり、シールドとしての効果が大きくなる。

また、太線を用いるため、１次巻線、あるいは２次巻線と同じ太さの線材を用いることができるので、製造工数の低減を図ることができる。

請求項４に記載の発明の２次巻線は、１次巻線よりも巻数を少なくするとともに、コア側に巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランスであり、２次巻線は、１次巻線よりも巻数が少ないので、２次側の電圧は低くなり、コモンモードノイズがコア側に伝わりにくい。

請求項５に記載の発明は、１次巻線を分割するとともに、２次巻線をその間に挟むように巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランスであり、１次巻線が２次巻線を挟んでいるため結合度が大きくなりトランスとしての効率が高くなる。

請求項６に記載の発明は、１次巻線の外側の巻線がスイッチング素子に接続されるとともに、この外側の巻線と２次巻線との間に補助巻腺が巻かれた請求項５に記載のスイッチング電源用トランスであり、最も強いノイズ源の近傍にシールド効果を有する補助巻線を巻かれているので１次巻線から出るノイズを効率良く防ぐことができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のスイッチング電源用トランスを用いたスイッチング電源であり、製造工数の低減を図ることができるので、電源トランスが低価格となり、スイッチング電源全体としても低価格化を実現することができる。

また、コモンモードノイズの少ないスイッチング電源が実現できる。

以上のように本発明によれば、補助巻線をボビンの巻枠全体にわたって巻回するとともに、その一端をグランドに接続しているのでシールド効果がある。従って、従来のように銅箔を別の工程で別の設備を使って巻く必要がなく、同一の巻線機における線材の巻回だけで良い。従って製造が容易となり、製造コストの低減を図ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源用トランスの斜視図であり、図１は、図２のA−A方向から見た要部断面図である。

図１において１１はコアであり、このコア１１にはボビン１２が挿入されている。そして、このボビン１２には。コア１１側に２次巻線１３が巻かれている、１４は、絶縁材であり、２次巻線１３の外側に巻かれている。また１５は、絶縁材１４の外側に巻かれた補助巻線である。ここで重要なことは、補助巻線１５をボビン１２の巻枠全体にわたって巻くことである。そしてこの補助巻線１５の一端は、グランドに接続するように端子に導出されている。

このことにより、補助巻腺１５をグランド電位にすることができるので、補助電源として用いるとともに、シールド効果を併せて持たせることができるものである。

１６は、補助巻線１５の外側に巻かれた絶縁材であり、１７は、絶縁材１６の外側に巻かれた１次巻線である。また１８は、その１次巻線１７の外側に巻かれた絶縁材である。

ここで、１次巻線１７は、太さ０．５ｍｍの線材を３０回巻き、スイッチング周波数７０ＫＨｚで計算した場合に７２０μＨとしている。また、２次巻線１３は、太さ０．５ｍｍから１．０ｍｍの線材を６回巻き、２０Ｖ３Ａの電流を取り出せるようにしている。補助巻線１５は１００ｍＡ以下であるため、０．１ｍｍから０．２ｍｍの太さの線材で十分であるが、本実施の形態では太さ０．５ｍｍの線材を６回巻いている。

以上説明したように本実施の形態においては、従来のように銅箔４を別の工程で別の設備を使って巻く必要がなく、線材の巻回だけで良い。従って巻線機のみを用いての製造が容易となる。従って、製造コストの低減を図ることができる。

また、同箔４を接続するための手作業による半田付けが不要となるので、電源トランス製造の完全自動化が可能となる。

更に、この補助巻線１５のシールド効果により、コモンモードノイズを低減させることができる。

また、２次巻線１３は１次巻線１７より巻き数が少ないので、２次側の電圧は低くなる。従って、コモンモードノイズがコア側に伝わり難い。

図２は、以上のように構成されたスイッチング電源用トランスの斜視図である。このスイッチング電源用トランスは、図２に示す様に略四角形をしており、そのコア１１の横幅１９は略２５mmであり、縦幅２０は略２０mmであり、その高さ２１は略２０mmの大きさのものである。

図３は、補助巻線１５の回路図である。補助巻線１５は図３に示すように０．２mmの細線１５a、１５bが２本並列に巻かれている。このように２本並列に巻くことによりボビン１２の巻枠全体にわたって巻くことができる。また、細線であるので厚みを薄くすることができる。更に、並列に巻かれているのでコイルのインピーダンスを減少させることができる。従って、シールド効果がより大きくなるものである。

なお、この補助巻線１５は２本並列である必要はなく、３本以上複数本並列に巻いても良い。いずれにしてもボビン１２の巻枠全体にわたって巻くことが重要である。

また、この補助巻線１５としては、０.５mmの太線を使ってボビン１２の巻枠全体に巻いてもよい。ここで１次巻線１７と２次巻線１３はそれぞれ０．５mmの太線を巻いている。従って、同じ工程で同じ巻線機を使って巻くことができる。また、この場合においても太線を使うので、補助巻線１５のインピーダンスを下げることができ、シールド効果を増すことができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２について説明する。図４は、実施の形態２におけるスイッチング電源用トランスの回路図である。２１は１次巻線であり、この１次巻線２１は２１aと２１bの２つのコイルに分割されている。２２は補助巻線である。２３は２次巻線であり、この２次巻線２３は３本の２次巻線２３a、２３ｂ、２３ｃで形成されおり、その一端側は３本共接続されて整流用ダイオード２６に接続される。他端側も３本共接続されてグランドに接続されるものである。

図５は、図４で示したスイッチング電源用トランスの断面図である。図５において２４はコアであり、２５はこのコア２４に挿入されたボビンである。そして、コア２４側に２次巻線２３cが巻かれ、この２次巻線２３cの外側に１次巻線２１ａが巻かれ、この１次巻線２１aの外側に２次巻線２３ｂ巻かれている。そしてこの２次巻線２３bの外側に１次巻線２１ｂが巻かれ、この１次巻線２１bの外側に補助巻線２２がボビン２４の巻枠全体にわたって巻かれている。そして、最外巻線層に２次巻線２３ｃが巻かれている。

なお、１次巻線２１を形成する巻線２１ａと２１ｂは、０．５ｍｍの太さの線材が夫々同じ方向に１５回ずつ巻かれており、１次巻線２１としては３０回巻かれている。また、２次巻線２３は、同じ方向に０．５ｍｍの太さの線材が夫々６回巻かれている。補助巻線２２は、０．５ｍｍの太さの線材が６回巻かれている。

ここで示したように２次巻線２３a、２３b、２３cの間にそれぞれ１次巻線２１a、２１bが挟まれている。従って１次巻線２１と２次巻線２３の結合度を増すことができるのでトランスとしての効率が向上する。

また、同じ太さの線材を使用しているので、同じ工程で同じ巻線機を使って巻くことができる。また、この場合においても太線を使うので、補助巻線１５のインピーダンスを下げることができ、シールド効果を増すことができる。

更に、１次巻線２１bは、一端にスイッチング素子２７が接続される巻線であり、この１次巻線２１ｂの外側にシールド効果を有する補助巻線２２が巻かれている。従って１番ノイズが大きいと思われる1次巻線２１bの近傍にシールド効果を有する補助巻線２２が巻かれているのでコモンモードノイズが外部へ漏洩することはない。

（実施の形態３）
図6は、実施の形態3における本発明のスイッチング電源用トランスを用いたスイッチング電源の回路図である。図6において３１は、商用電源であるＡＣ１００Vが入力されるコネクターである。このコネクター３１には、ヒューズ３２が接続されており、このヒューズ３２を介してラインフィルター３３が接続されている。このラインフィルター３３の出力はブリッジ回路で構成された整流器３４が接続されており、その出力には、平滑用コンデンサ３５でグランドに接続されている。

また、整流器３４の出力は、本発明のスイッチング電源用トランス３０の1次巻線３６の一方の端３６aに接続されている。また、一次巻線３６の他方の端３６bは、スイッチングトランジスタ３７のドレイン側に接続されている。そしてソース側はグランドに接続されている。また、このトランジスタ３７のゲートは制御回路３８に接続されている。

３９は補助巻線であり、その一方の端３９aはグランドに接続され、他方の端３９bはダイオード４０を介して制御回路３８に接続されている。また、ブリッジ回路３４の出力は起動抵抗４１、４２を介して制御回路３８とダイオード４０のカソード側に接続されている。

スイッチング電源用トランス３０の2次巻線４３の一方の端４３aは、整流用ダイオード４４を介して一方の出力端子４５aに接続され、2次巻線４３の他方の端４３bは、他方の出力端子４５bに接続されている。そして、出力端子４５aと４５bとの間には平滑用コンデンサ４６が接続されている。

以上のように構成されたスイッチング電源について以下にその動作を説明する。コネクター３１に入力されたＡＣ１００Vはブリッジ回路３４で整流され、コンデンサ３５で平滑される。ここでその電圧は略１４０Vになる。また、制御回路３８は６０KHｚ~７０KHｚの周波数を発振する発振回路であり、この発振周波数でトランジスタ３７をオン・オフしている。従って1次巻線３６には、脈流が発生し、その電圧は2次巻線４３側に誘起することになる。2次巻線は、約２０V、３Aを出力するように構成されている。

また通常制御回路３８は、補助巻線３９から出力される電圧をダイオード４０で整流して用いている。しかしながら最初に電源を入れたときにはブリッジ回路３４の出力が起動抵抗４１、４２を介して制御回路３８に供給されてトランジスタ３７をオンする。従ってこのことにより1次巻線３６に電流が流れ、2次巻線４３や補助巻線３９に電圧を誘起する。従って、それ以降は補助巻線３９の電圧をダイオード４０で整流して制御回路３８が働き、スイッチング電源として動作するわけである。

以上のように本実施の形態のスイッチング電源においては本発明のスイッチング電源用トランス３０を用いているのでシールド板を設ける必要がなく製造が容易になり、結論として低価格化を実現することができる。

本発明にかかるスイッチング電源用トランスは、シールド板を別に設ける必要がないので製造が容易であり、低価格のスイッチング電源に用いることができる。

本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源用トランスの要部断面図同、スイッチング電源用トランスの斜視図同、要部回路図本発明の実施の形態2におけるスイッチング電源用トランスの回路図同、要部断面図本発明の実施の形態3におけるスイッチング電源の回路図従来のスイッチング電源用トランスの要部断面図

符号の説明

１１コア
１２ボビン
１３ 2次巻線
１５補助巻線
１７１次巻線

Claims

コアと、このコアに挿入されたボビンと、このボビンに巻かれた1次巻線と2次巻線と補助巻線とを備え、前記1次巻線と前記2次巻線との間に前記補助巻線を前記ボビンの巻枠全体にわたって巻回するとともに、この補助巻線の一端がグランドに接続されるスイッチング電源用トランス。
補助巻線に細線を用い、それが複数本並列に巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランス。
補助巻線には、太線が巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランス。
１次巻線を分割するとともに、２次巻線をその間に挟むように巻かれた請求項１に記載のスイッチング電源用トランス。
１次巻線の外側の巻線がスイッチング素子に接続されるとともに、この外側の巻線と２次巻線との間に補助巻腺が巻かれた請求項５に記載のスイッチング電源用トランス。
請求項１に記載のスイッチング電源用トランスを用いたスイッチング電源。