JP2006332277A - Current balancing transformer - Google Patents
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本発明は、負荷電流を平衡化するための多出力用のトランスに関し、更に詳しく述べると、それぞれ2つの巻線枠を具備する2つ以上の巻線領域を有し、隣り合う巻線領域の内側で対向する2つの巻線枠のコイルが連続するように巻線され、各巻線領域のコイルが閉磁路を形成するように磁心が設けられて、それによって各巻線領域で1つのバランサを形成する電流平衡トランスに関するものである。この電流平衡トランスは、多数の冷陰極管や発光ダイオード群などの点灯回路に有用である。 The present invention relates to a multi-output transformer for balancing a load current. More specifically, the present invention has two or more winding regions each having two winding frames, and adjacent winding regions The coils of two winding frames facing each other are wound in a continuous manner, and a magnetic core is provided so that the coils in each winding region form a closed magnetic circuit, thereby forming one balancer in each winding region. The present invention relates to a current balance transformer. This current balance transformer is useful for lighting circuits such as many cold cathode fluorescent lamps and light emitting diode groups.
ノート型パソコンや小型液晶モニタの液晶パネルには、バックライトとして通常1本あるいは2本程度の冷陰極管が使用されている。しかし、近年普及している大型の液晶テレビや液晶モニタには、3本以上の冷陰極管がバックライトとして使用されている。バックライトは、パネル全体をできるだけ均一に照明することが重要であり、そのため各冷陰極管にはできるだけ均一に電流を供給する必要がある。 In a liquid crystal panel of a notebook personal computer or a small liquid crystal monitor, usually one or two cold cathode tubes are used as a backlight. However, three or more cold-cathode tubes are used as backlights in large-sized liquid crystal televisions and liquid crystal monitors that have recently become popular. In the backlight, it is important to illuminate the entire panel as uniformly as possible. Therefore, it is necessary to supply current to each cold cathode tube as uniformly as possible.
かつては冷陰極管の本数と同数のインバータ回路を設置して、各冷陰極管を独立に駆動し、それぞれ電流を制御することが行われていた。しかし、この構成は、小型液晶モニタの液晶パネルのように冷陰極管の本数が少ない場合には大きな問題にはならないが、大型の液晶テレビや液晶モニタのように冷陰極管の本数が多くなると、インバータ回路が多数必要になると共に小型化が困難であり、多数の部品を使用するためコスト高になる問題があった。 In the past, as many inverter circuits as the number of cold-cathode tubes were installed, and each cold-cathode tube was driven independently to control the current. However, this configuration is not a big problem when the number of cold cathode tubes is small like the liquid crystal panel of a small liquid crystal monitor, but when the number of cold cathode tubes is large like a large liquid crystal television or a liquid crystal monitor. In addition, a large number of inverter circuits are required, and it is difficult to reduce the size of the inverter circuit.
そこで、図1に示すように、インバータ回路10と冷陰極管12との間にバランサ14を接続し、各冷陰極管を流れる電流を均等配分する負荷電流平衡装置が開発されている。この場合、従来技術では3つの負荷(冷陰極管12)に対して2個の同じバランサ14を使用する。各バランサ14は、同一巻軸上に2つの巻線枠を具備するボビンを用い、該ボビンの両巻線枠に巻かれたコイルと磁心とを組み合わせた構造の2出力の電流平衡トランスである。第1のバランサの1つのコイルと第2のバランサの1つのコイルが基板上で直列に接続され、第1のバランサで第1の冷陰極管を流れる電流I1 と第2の冷陰極管を流れる電流I2 とを平衡化し、第2のバランサで第2の冷陰極管を流れる電流I2 と第3の冷陰極管を流れる電流I3 とを平衡化する。これによって、最終的には全ての冷陰極管12を流れる電流I1 〜I3 を均等配分することができる。このような技術は、特許文献1に開示されている。
Therefore, as shown in FIG. 1, a load current balancing device has been developed in which a
このような負荷電流平衡装置は、インバータ回路の設置個数を低減できるため、制御回路やインバータトランスなどの部品点数を大幅に削減できる利点がある。しかし、液晶画面の大型化により、バックライトに使用する冷陰極管の本数も増加している。そのため、上記のような2出力のバランサ方式では、N本の冷陰極管に対して(N−1)個のバランサが必要となる。その結果、特に大型の液晶パネルになればなるほど回路基板設計が複雑になり、バランサの実装面積やコストも無視できないものとなる。
本発明が解決しようとする課題は、単一構造のトランス部品でありながら3つ以上の負荷に流れる電流の平衡をとることができ、それによって部品点数の低減及び実装面積の削減、コストダウンを図ることである。 The problem to be solved by the present invention is that it is possible to balance the currents flowing through three or more loads even though it is a single-structure transformer component, thereby reducing the number of components, the mounting area, and the cost. It is to plan.
本発明は、同一巻軸上に複数の巻線枠を具備するボビンを用い、該ボビンの各巻線枠に巻かれたコイルと磁心とを組み合わせたトランスにおいて、前記ボビンは、中間部の1箇所以上の磁心組み込み溝によって分割される2つ以上の巻線領域を有し、各巻線領域はそれぞれ2つの巻線枠を具備し、磁心組み込み溝を挟んで対向する2つの巻線枠のコイルは連続するように巻線され、各巻線領域のコイルが閉磁路を形成するように磁心が設けられて、各巻線領域で1つのバランサが形成されていることを特徴とする電流平衡トランスである。 The present invention uses a bobbin having a plurality of winding frames on the same winding axis, and in a transformer in which a coil wound around each winding frame of the bobbin and a magnetic core are combined. There are two or more winding regions divided by the magnetic core incorporating groove, each winding region has two winding frames, and the coils of the two winding frames facing each other across the magnetic core incorporating groove are The current balancing transformer is characterized by being wound continuously and provided with a magnetic core so that the coils in each winding region form a closed magnetic circuit, and one balancer is formed in each winding region.
ここで最も簡単なボビンの形態は、中間部の1箇所の磁心組み込み溝によって分割される2つの巻線領域を有する構造である。この場合、例えば磁心はEコアとIコアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの巻軸を貫通し、前記Eコアの内脚がボビンの磁心組み込み溝に嵌合している構造とする。あるいは、磁心はUコアとIコアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの巻軸を貫通し、両Uコアの一方の脚がボビンの磁心組み込み溝に収容されている構造でもよい。また、磁心はIコアと日の字型コアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの巻軸を貫通し、前記日の字型コアの中間架橋部がボビンの磁心組み込み溝に嵌合している構造でもよい。その他、磁心はEコアとIコアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの磁心組み込み溝に嵌合し、前記Eコアの内脚がボビンの巻軸に挿入されている構造、磁心はUコアとIコアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの磁心組み込み溝に嵌合し、前記Uコアの一方の脚がボビンの巻軸に挿入されている構造などでもよい。これらの構造は、いずれも3出力型である。 Here, the simplest form of the bobbin is a structure having two winding regions divided by one magnetic core incorporating groove in the middle portion. In this case, for example, the magnetic core is formed of a combination of an E core and an I core, the I core passes through the bobbin winding shaft, and the inner leg of the E core is fitted into the magnetic core incorporation groove of the bobbin. . Alternatively, the magnetic core may be a combination of a U core and an I core, the I core may pass through the bobbin winding shaft, and one leg of both U cores may be accommodated in the bobbin magnetic core incorporating groove. The magnetic core is a combination of an I core and a Japanese character core. The I core passes through the bobbin winding shaft, and the intermediate bridge portion of the Japanese character core fits into the magnetic core incorporation groove of the bobbin. It may be a structure. In addition, the magnetic core is composed of a combination of an E core and an I core, the I core is fitted into the magnetic core incorporation groove of the bobbin, and the inner leg of the E core is inserted into the bobbin winding shaft. It may be a combination of a core and an I core, and the I core may be fitted into the magnetic core incorporation groove of the bobbin, and one leg of the U core may be inserted into the bobbin winding shaft. Each of these structures is a three-output type.
その他、ボビンは、中間部の2箇所以上の磁心組み込み溝によって分割される3つ以上の巻線領域を有する構造とし、磁心が、背板に対して2つの外脚と2つ以上の内脚が同方向に突出した構造の2個の多脚コアと、Iコアとの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの巻軸を貫通し、前記内脚がボビンの磁心組み込み溝に嵌合しているようにしてもよい。この構造は、4出力以上の多出力に対応できる。 In addition, the bobbin has a structure having three or more winding regions divided by two or more magnetic core incorporation grooves in the middle portion, and the magnetic core has two outer legs and two or more inner legs with respect to the back plate. Is a combination of two multi-leg cores with a structure projecting in the same direction and an I core, the I core penetrates the bobbin winding shaft, and the inner leg fits into the magnetic core built-in groove of the bobbin. You may make it. This structure can handle multiple outputs of 4 outputs or more.
あるいは、ボビンは、中間部の2箇所の磁心組み込み溝によって分割される3つの巻線領域を有する構造であり、磁心が、Iコアと目の字型コアの組み合わせからなり、前記Iコアがボビンの巻軸を貫通し、目の字型コアの中間架橋部がボビンの磁心組み込み溝に嵌合しているようにしてもよい。この構造は、4出力に対応でき、磁心組み込み溝と中間架橋部を増やせば、それ以上の多出力にも対応可能である。 Alternatively, the bobbin has a structure having three winding regions divided by two magnetic core incorporation grooves in the middle portion, and the magnetic core is composed of a combination of an I core and an eye-shaped core, and the I core is a bobbin. The intermediate bridging portion of the eye-shaped core may be fitted into the magnetic core incorporation groove of the bobbin. This structure can cope with four outputs, and if the number of magnetic core built-in grooves and intermediate bridges is increased, it can also cope with more outputs.
本発明において電流平衡トランスの負荷としては、冷陰極管あるいは発光ダイオード群がある。点灯回路に上記のような電流平衡トランスを1個以上組み込み、インバータ回路の出力を3出力以上に分割して、それぞれの出力を負荷となる冷陰極管あるいは直列接続した多数の発光ダイオードを点灯させる。 In the present invention, the load of the current balance transformer includes a cold cathode tube or a light emitting diode group. One or more current balancing transformers as described above are incorporated in the lighting circuit, the output of the inverter circuit is divided into three or more outputs, and each output is turned on as a cold cathode tube serving as a load or a number of light emitting diodes connected in series. .
本発明に係る電流平衡トランスは、単一のトランス部品でありながら多くの負荷に流れる電流の平衡をとることができる。このような電流平衡トランスを用いることによって、点灯回路は、回路基板設計が簡素化され、部品の実装面積の低減やコストの削減を図ることができる。より具体的には、例えば3つの負荷に対して電流を平衡化させるためには、従来技術では2個のバランサが必要であったのが、本発明では1個で済むため、小型化が可能である。材料費についても、ボビン及びコアの点数を低減できるためコストダウンが可能であるし、巻線機にボビンを設置する時間も短縮でき、製造工程でのコストダウンも可能である。 The current balancing transformer according to the present invention can balance the current flowing through many loads even though it is a single transformer component. By using such a current balance transformer, the circuit board design of the lighting circuit can be simplified, and the mounting area of components and the cost can be reduced. More specifically, for example, in order to balance currents with respect to three loads, the conventional technique requires two balancers, but in the present invention, only one balancer is required. It is. The material cost can be reduced because the number of bobbins and cores can be reduced, the time for installing the bobbin in the winding machine can be shortened, and the cost in the manufacturing process can be reduced.
図2は、本発明に係る電流平衡トランスの一実施例を示す説明図であり、Aは平面を、Bは側面を表している。この電流平衡トランスは、3つの負荷(冷陰極管など)へ供給する電流を平衡化するものであって、同一巻軸上に4個の巻線枠を並設したボビン20を用い、該ボビン20の各巻線枠に巻かれたコイル22と磁心24とを組み合わせた構造である。
FIG. 2 is an explanatory view showing an embodiment of a current balancing transformer according to the present invention, in which A represents a plane and B represents a side surface. This current balancing transformer balances the current supplied to three loads (cold cathode tube etc.), and uses a
図3はコイルの説明図であり、Aはボビンにコイルを巻いた状態を底面側から、Bはボビンの側面を、それぞれ示している。ボビン20は、中央の1箇所の磁心組み込み溝によって分割される2つの巻線領域P,Qを有し、各巻線領域P,Qは、それぞれ2つの巻線枠を具備している。巻軸26から外方向に張り出す3枚のフランジ27で1つの巻線領域が形成される。また、巻軸26の両端に2個の直方体状の端子台28が設けられ、2つの巻線領域の間に1個の直方体状の端子台29が設けられており、それら端子台29の底面には巻線通し溝29aが形成されている。それら巻軸26、フランジ27、端子台28,29は一体成形品である。なお、中央の端子台29の上方でフランジが対向する隙間が磁心組み込み溝となる。各端子台28,29の両端には各1個の端子30が設けられる。ここではボビンは面実装タイプとなっているが、ピンタイプであってもよいことは言うまでもない。
3A and 3B are explanatory views of the coil. A shows a state where the coil is wound around the bobbin from the bottom side, and B shows the side surface of the bobbin. The
フランジ27で仕切られている4個の各巻線枠に、それぞれ巻線が施され、外側の2つのコイルp1,q2の端末は、それぞれ端子台28の両端に位置する端子30に絡げて半田付けなどにより接続される。内側の2つのコイルp2,q1は中央の端子台29の巻線通し溝29aを通して連続するように巻線され、端末は端子台29の両端に位置する端子30に絡げて半田付けなどにより接続される。巻線図を図4に示す。例えば、各コイルp1,p2,q1,q2はそれぞれ410ターンなどとする。巻数は、必要なインダクタンス及び周波数特性などに応じて適宜設定する。
Winding is applied to each of the four winding frames partitioned by the
このようなボビンに磁心を組み込む状態を図5に示す。磁心は、1本のIコア32と2つのEコア34との組み合わせからなる。ボビン20の巻軸にIコア32を挿通し、両側からEコア34を組み合わせる。その際、Eコア34の内脚が磁心組み込み溝に嵌るようにし、各脚の先端面がIコア32の側面に当接するように組み合わせる。これによって、各巻線領域P,Qのコイルがそれぞれ閉磁路となり、バランサが形成される。
FIG. 5 shows a state where the magnetic core is incorporated in such a bobbin. The magnetic core is composed of a combination of one I
このような電流平衡トランスは、図6に示すように点灯装置に組み込まれる。インバータ回路10の出力がインバータトランス11を介して電流平衡トランス40に供給され、3つの出力がそれぞれ冷陰極管12を駆動する。点線の内部が電流平衡トランス40を表している。この時の磁路を図7に示す。Iコア32と対向する2個のEコア34とによって、図7の点線で示すように、両側の巻線領域P,Qを囲む2つの閉磁路を形成する磁気回路が形成され、一方の巻線領域のコイルp1,p2を通る磁気回路により、両コイルp1,p2を流れる電流の平衡がとられ、他方の巻線領域のコイルq1,q2を通る磁気回路により両コイルq1,q2を流れる電流の平衡がそれぞれとられ、その結果、本発明の電流平衡トランスに接続された3本の冷陰極管に流れる電流I1 〜I3 (図6参照)は均一となる。
Such a current balance transformer is incorporated in the lighting device as shown in FIG. The output of the
従来の2出力の2個のバランサを配置した図1に示す点灯装置と、本発明の3出力の電流平衡トランスを用いた点灯装置(図6)を試作し、それらについて、各冷陰極管(CFL1〜3)に流れる電流を測定した。その測定結果を表1に示す。表1から、管電流のばらつきは、本発明品は従来構成と同等であることが確認できた。 A conventional lighting device shown in FIG. 1 in which two balancers with two outputs are arranged and a lighting device (FIG. 6) using a current balanced transformer with three outputs according to the present invention are prototyped. The current flowing through CFL 1 to 3) was measured. The measurement results are shown in Table 1. From Table 1, it was confirmed that the variation of the tube current was equivalent to the conventional configuration of the product of the present invention.
図8は、本発明に係る電流平衡トランスの他の実施例を示す説明図である。Aは、1つの巻線枠を補助フランジ50により更に複数に分割した例である。ボビン20は、図3に示す構造に加えて、1つの巻線枠を更に補助フランジ50を設けた構造であり、磁心はIコア32とEコア34の組み合わせである。このように分割数を増やすことによって、各コイルの浮遊容量を減らし、電流平衡トランスの自己共振周波数を上げることができる。Bは、Iコア32として2個の直方体状コア52をギャップシート54を介して連結した構造であり、該ギャップシート54が丁度磁心組み込み溝に位置するように組み立てた例である。ボビン20は、図3に示すものと同じ構造であってよい。このようにギャップシート54を配することによって、コイルp1−p2とコイルq1−q2の磁気的結合の影響を低減することができる。
FIG. 8 is an explanatory view showing another embodiment of the current balancing transformer according to the present invention. A is an example in which one winding frame is further divided into a plurality by the
図9は、本発明に係る電流平衡トランスの更に他の実施例を示す説明図である。Aに示す例では、ボビンは図3に示すものと同じ構造であり、磁心はUコア56とIコア32との組み合わせからなる。なおAは正面を表している。そして、Iコア32がボビン20の巻軸を貫通し、両Uコア56の一方の脚が揃えられてボビン20の磁心組み込み溝に収容されるように組み立てられる。Bに示す例では、ボビンは図8のAに示すものと同じ補助フランジ50を備えた構造であり、磁心はIコア32と日の字型コア58との組み合わせからなる。なおBは平面を表している。そして、Iコア32がボビンの巻軸を貫通し、日の字型コア58の中間架橋部58aがボビン20の磁心組み込み溝に嵌合するように組み立てられる。
FIG. 9 is an explanatory view showing still another embodiment of the current balancing transformer according to the present invention. In the example shown in A, the bobbin has the same structure as that shown in FIG. 3, and the magnetic core consists of a combination of the
図10は本発明に係る電流平衡トランスの他の実施例を示す説明図である。ボビン20は、図3に示すものと同じ構造であってよい。Aは平面を、Bはボビンに磁心を組み込む状態を、それぞれ示している。磁心は、Eコア60とIコア62との組み合わせからなるが、組み合わせ方が前記の各実施例とは異なる。この実施例では、Iコア62がボビン20の磁心組み込み溝に嵌合し、Eコア60の内脚がボビン20の巻軸に両側から挿入されるように組み立てられる。Eコア60の各脚の先端面がIコア62の側面に当接する。
FIG. 10 is an explanatory view showing another embodiment of the current balance transformer according to the present invention. The
図11は本発明に係る電流平衡トランスの他の実施例を示す説明図である。ボビン20は、いずれも図3に示すものと同じ構造であってよい。Aに示す例は、Iコア64として2個の板状コア66をギャップシートを68介して貼り合わせた構造である。Iコア64と組み合わせられるのは図10に示すのと同じEコア60である。なおAは平面を表している。この例でも、Iコア64がボビン20の磁心組み込み溝に嵌合し、Eコア60の内脚がボビン20の巻軸に挿入されるように組み立てられる。このようにギャップシート68を配することによって、一方の巻線領域のコイルと他方の巻線領域のコイルの磁気的結合の影響を低減することができる。Bに示す例では、磁心はUコア70とIコア72との組み合わせからなる。Iコア72がボビン20の磁心組み込み溝に嵌合し、前記Uコア70の一方の脚がボビン20の巻軸に両側から挿入されている構造である。なおBは正面を表している。
FIG. 11 is an explanatory view showing another embodiment of the current balance transformer according to the present invention. Each of the
図12は本発明に係る電流平衡トランスの他の実施例を示す説明図である。ここでボビン82は、中間部の2箇所の磁心組み込み溝によって分割される3つの巻線領域を有する構造である。各巻線領域は2つの巻線枠を有し、合計6つの巻線枠に、それぞれコイルp1,p2,q1,q2,r1,r2が巻線される。巻線図を図13に示す。ここで、コイルp2とq1とが連続し、コイルq2とr1とが連続するように巻線される。Aに示す例では、磁心が、背板に対して2つの外脚と2つの内脚が同方向に突出した構造の2個の4脚コア84と、Iコア86との組み合わせからなる。そして、Iコア86がボビン82の巻軸を貫通し、4脚コア84の内脚がボビン82の磁心組み込み溝に嵌合している構造とする。Bに示す例では、磁心が、Iコアと目の字型コア88の組み合わせからなる。Iコアがボビン82の巻軸を貫通し、目の字型コア88の中間架橋部がボビンの磁心組み込み溝に嵌合している構造とする。このような構成では、1個の電流平衡トランスで4つの負荷(冷陰極管など)への電流を平衡化することができる。
FIG. 12 is an explanatory view showing another embodiment of the current balance transformer according to the present invention. Here, the
図14は、本発明に係る電流平衡トランスを利用した点灯装置の他の例を示している。この例は、6本の冷陰極管12を駆動する例である。インバータ10の出力がインバータトランス11を介して2出力のバランサ90に供給され、該バランサ90の両出力を2個の電流平衡トランス92に供給し、合計6本の冷陰極管12を駆動する。電流平衡トランス92は、一方の巻線領域のコイルで第1の冷陰極管を流れる電流と第2の冷陰極管を流れる電流の平衡化がなされ、他方の巻線領域のコイルで第2の冷陰極管を流れる電流と第3の冷陰極管を流れる電流の平衡化がなされる。他方の電流平衡トランス92も同様である。これによって、6本の冷陰極管12を流れる電流I1 〜I6 の平衡化がなされる。
FIG. 14 shows another example of the lighting device using the current balance transformer according to the present invention. In this example, six
上記の実施例では負荷として冷陰極管を示しているが、それに限られるものではない。多数の発光ダイオード(LED)を直列接続した発光ダイオード群のLED点灯装置などにも本発明を適用できる。 In the above embodiment, a cold cathode tube is shown as a load, but it is not limited thereto. The present invention can be applied to an LED lighting device of a light emitting diode group in which a number of light emitting diodes (LEDs) are connected in series.
なお、液晶パネル全体の容量成分のばらつきや線の引き回しなどによって負荷電流にばらつきが生じる場合、個々の巻線の巻数を変更することによって、ばらつきがなくなるように調整することも可能である。 If the load current varies due to variations in the capacitance components of the entire liquid crystal panel, line drawing, or the like, it is possible to adjust the number of turns of individual windings so as to eliminate the variation.
20 ボビン
22 コイル
24 磁心
26 巻芯
27 フランジ
28,29 端子台
30 端子
32 Iコア
34 Eコア
P,Q 巻線領域
20
Claims (10)
前記ボビンは、中間部の1箇所以上の磁心組み込み溝によって分割される2つ以上の巻線領域を有し、各巻線領域はそれぞれ2つの巻線枠を具備し、磁心組み込み溝を挟んで対向する2つの巻線枠のコイルは連続するように巻線され、各巻線領域のコイルが閉磁路を形成するように磁心が設けられて、各巻線領域で1つのバランサが形成されていることを特徴とする電流平衡トランス。 In a transformer using a bobbin having a plurality of winding frames on the same winding axis and combining a coil and a magnetic core wound around each winding frame of the bobbin,
The bobbin has two or more winding regions divided by one or more magnetic core incorporation grooves in the middle portion, and each winding region has two winding frames, and is opposed to each other with the magnetic core incorporation groove interposed therebetween. The coils of the two winding frames are wound continuously so that a magnetic core is provided so that the coils of each winding region form a closed magnetic circuit, and one balancer is formed in each winding region. Characteristic current balance transformer.
One or more current balancing transformers according to any one of claims 1 to 8 are incorporated, the output of the inverter circuit is divided into three or more outputs, and a number of light emitting diodes connected in series as loads are lit at each output. LED lighting circuit.
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