JP2007088131A - Transformer having flat structure and inductance element - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プリント回路基板に組み込むことのできるフラット構造の変圧器に関し、更にはリアクトル等のインダクタンス要素に関する。 The present invention relates to a transformer having a flat structure that can be incorporated into a printed circuit board, and further relates to an inductance element such as a reactor.
従来公知の変圧器は、磁性体コアに1次及び2次巻線を立体的に巻き付ける構成であったため、小型化には限界があった。特に、プリント回路基板には組み込むことができず、外付け部品となってしまう。従って、種々の電子・電気機器において小型化を促進する際の隘路となっていた。例えば、下記特許文献1に示されたもののようにコンパクト化を図ったものであっても、この問題は解決できていない。
一方、コイルそれ自体をプリント配線してなるフラットなコイルの存在が知られている。しかし、プリントコイルは巻数に限度があるため、所望のインダクタンスを得るように設計することが困難である。 On the other hand, the existence of a flat coil formed by printing the coil itself is known. However, since the number of turns of the printed coil is limited, it is difficult to design the printed coil so as to obtain a desired inductance.
この発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、プリント回路基板に組み込むことのできるフラット構造の変圧器を提供しようとするものである。また、所望の変圧比を得るように設計することの容易なフラット構造の変圧器を提供しようとするものである。また、所望のインダクタンスを得るように設計することが容易なフラット構造のインダクタンス要素を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a transformer having a flat structure that can be incorporated into a printed circuit board. It is another object of the present invention to provide a flat structure transformer that can be easily designed to obtain a desired transformation ratio. It is another object of the present invention to provide an inductance element having a flat structure that can be easily designed to obtain a desired inductance.
本発明に係る変圧器は、1又は複数のコア配置用の凹みが形成されると共に、該凹みの回りに1次巻線のプリント配線及び2次巻線のプリント配線を相互に絶縁状態で設けてなるプリント回路基板と、前記各凹み内に配置された磁性体コアとを具備する。これによって、プリント回路基板に組み込むことのできるフラット構造の変圧器を提供することができる。従って、変圧器を外付け部品とすることなくプリント回路基板に組み込むことができるので、種々の電子・電気機器における回路構成を小型化することができる。 In the transformer according to the present invention, one or a plurality of core placement recesses are formed, and the primary winding printed wiring and the secondary winding printed wiring are provided in an insulated state around the recess. And a magnetic core disposed in each of the recesses. Thereby, a transformer having a flat structure that can be incorporated into a printed circuit board can be provided. Therefore, since the transformer can be incorporated into the printed circuit board without using external parts, the circuit configuration in various electronic and electrical devices can be reduced in size.
本発明に係る変圧器の好ましい一実施形態は、複数の前記凹みの回りに配線された複数の前記1次巻線が1次電圧源に対して並列接続され、複数の前記凹みの回りに配線された複数の前記2次巻線が直列接続されて2次電圧を出力する。これにより、所望の増圧された変圧比を得るように設計することが容易となる。
別の好ましい一実施形態は、複数の前記凹みの回りに配線された複数の前記1次巻線が1次電圧源に対して直列接続され、複数の前記凹みの回りに配線された複数の前記2次巻線が並列接続されて2次電圧を出力する。これにより、所望の減圧された変圧比を得るように設計することが容易となる。
In a preferred embodiment of the transformer according to the present invention, a plurality of primary windings wired around a plurality of the recesses are connected in parallel to a primary voltage source, and a wiring around the plurality of the depressions is provided. The plurality of secondary windings connected in series are connected in series to output a secondary voltage. This facilitates the design to obtain the desired boosted transformation ratio.
In another preferred embodiment, a plurality of the primary windings wired around a plurality of the recesses are connected in series to a primary voltage source, and a plurality of the wirings wound around the plurality of the depressions are provided. Secondary windings are connected in parallel to output secondary voltage. This facilitates the design to obtain the desired reduced transformer ratio.
本発明に係るフラット構造のインダクタンス要素は、複数のコア配置用の凹みが形成されると共に、該各凹みの回りに巻線のプリント配線がそれぞれ設けられてなり、前記各巻線は直列接続又は並列接続されることで1つのインダクタンス要素として構成されるようにしてなるプリント回路基板と、前記各凹み内に配置された磁性体コアとを具備する。これにより、各コアにおける巻線の巻数と各巻線は直列接続又は並列接続の組み合わせとによって、フラット構造のインダクタンス要素において、所望のインダクタンスを得るように設計することが容易となる。 The inductance element of the flat structure according to the present invention is formed with a plurality of recesses for arranging the cores, and winding wirings are provided around each of the recesses, and the windings are connected in series or in parallel. A printed circuit board configured to be configured as one inductance element by being connected, and a magnetic core disposed in each of the recesses. This makes it easy to design a flat structure inductance element so as to obtain a desired inductance by the number of windings in each core and the combination of each winding in series connection or parallel connection.
図1は本発明の一実施例を概念的に示す図で、プリント回路基板1において変圧器が配置される部分を部分的に示す平面図である。理解を容易にするために、図1(a)には、1次巻線用のプリント配線Pのみを示し、(b)には、2次巻線用のプリント配線Sのみを示しているが、これらはプリント回路基板における同じ平面部分を示している。また、図示の簡単化のために、各プリント配線P,Sは単なる線図で描いてあるが、実態は適宜の線幅を持つ公知のプリント配線の形態からなる。また、図では、プリント配線の接続箇所はドットを付して示している。従って、図で配線がクロスしている箇所で、ドットが付していないならば、非接続箇所であり、その部分では、ブリッジ等公知の手法でプリント配線が絶縁的に交差している。 FIG. 1 is a diagram conceptually showing one embodiment of the present invention, and is a plan view partially showing a portion where a transformer is arranged in a printed circuit board 1. In order to facilitate understanding, FIG. 1A shows only the printed wiring P for the primary winding, and FIG. 1B shows only the printed wiring S for the secondary winding. These show the same planar portion of the printed circuit board. Further, for the sake of simplification of illustration, the printed wirings P and S are drawn as simple diagrams, but the actual state is a known printed wiring form having an appropriate line width. Further, in the figure, the connection portions of the printed wiring are shown with dots. Accordingly, in the figure, if the wiring is crossed and no dot is attached, it is a non-connected part, and the printed wiring crosses insulatively by a known method such as a bridge.
プリント回路基板1においては、変圧器の磁性体コアを配置するための凹み2a,2b,2c,2dが、該変圧器におけるコア数分だけ設けられる。図示例では、4つの凹み2a〜2dが設けられているが、変圧器の設計に応じて、もっと多くの凹みが設けられてもよいし、最も少ない場合は1個のみであってもよい。最も好適な実施形態において、この凹み2a〜2dは、基板1を貫通した通し孔からなっている。しかし、通し孔に限らず、コアを適切に納めることができる凹みであればよい。
In the printed circuit board 1, the
各凹み2a〜2dの回りには、図1(a)に示すように1次巻線Pa,Pb,Pc,Pdのプリント配線が設けられ、また、同図(b)に示すように2次巻線Sa,Sb,Sc,Sdのプリント配線が設けられる。従って、同じ凹み2a〜2dの回りに設けられる1次巻線Pa〜Pdと2次巻線Sa〜Sdは、略重複して基板1上に配置されることになるが、勿論、両者は相互に絶縁状態を維持するようにプリント配線される。そのためには、公知の多層基板の製造技術を用いるとよい。あるいは、多層基板に限らず、回路基板1の表面と裏面とで別々に1次巻線Pa〜Pdと2次巻線Sa〜Sdをプリント配線するようにしてもよい。あるいは、回路基板1の一面に各1次巻線Pa〜Pdとそれに対応する各2次巻線Sa〜Sdを交互に並べてつまりバイファイラ巻きのようにプリント配線するようにしてもよい。その場合は、両者の配線が交差する箇所ではジャンプ配線によって絶縁状態が保持される。勿論、プリント回路基板1には、その他のプリント配線も設けられるが、その詳細は省略する。なお、図1では、直流電圧+Vをプリント回路基板1に入力し、プリント回路基板1上に設けられた発振器で所定の交流信号を発振し、この発振交流電圧を変圧する例が示されている。しかし、これに限らず、任意の交流電圧を直接入力するようにしてもよい。
A printed wiring of primary windings Pa, Pb, Pc, Pd is provided around each of the
図2はこの変圧器で使用される磁性体コア部3の一実施例を示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。磁性体コア部3は、プリント回路基板1に設けられた各凹み2a〜2dに対応する配置で複数のコア3a,3b,3c,3dを、コアベースプレート3e上にて所与の高さで突出して形成してなるものである。組み立てた状態において、コアベースプレート3e上の各コア3a〜3dが回路基板1の各凹み2a〜2dに嵌まり込み、それぞれに対応する各1次巻線Pa〜Pdと各2次巻線Sa〜Sdの磁気結合を保証する。
FIG. 2 shows an embodiment of the
図3は、プリント回路基板1に磁性体コア部3を組み立てた状態を示す側面断面図である。この例では、図2に示したような磁性体コア部3を2枚使用し、プリント回路基板1の両面側から2枚の磁性体コア部3,3で挟み込む。この場合、コアベースプレート3e上の各コア3a〜3dの高さは、プリント回路基板1の厚みの略半分である。これに限らず、1枚の磁性体コア部3のみを使用して、プリント回路基板1の片面から各コア3a〜3dを各凹み2a〜2dに嵌め込むようにしてもよい。また、各コア3a〜3dを独立に設け、それぞれを個別に、各凹み2a〜2dに嵌め込むようにしてもよい。また、磁性体コア部3において、各コア3a〜3dとコアベースプレート3eを一体的に形成することなく、磁性体シートからなるコアベースプレート3eに各コア3a〜3dを貼り付け固定するようにしてもよい。また、磁気回路の形成機能は劣るが、変形例として、コアベースプレート3eは非磁性体であってもよい。
FIG. 3 is a side sectional view showing a state where the
図4は、図1に示した変圧器の等価回路を示す。この例では、複数の凹み2a〜2dの回りにプリント配線された複数の1次巻線Pa〜Pdが1次電圧源に対して並列接続され、該複数の凹み2a〜2dの回りに配線された複数の2次巻線Sa〜Sdが直列接続されて2次電圧を出力するようになっている。この場合、各1次巻線Pa〜Pdと2次巻線Sa〜Sdの巻数が同じだとすると(巻数比1:1)、1:4の変圧比で電圧を増加させるトランスとなる。また、これに組み合わせて、1次と2次の巻数比を適宜に設定すれば、さらに変圧比(増圧比)を設定・変更である。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the transformer shown in FIG. In this example, a plurality of primary windings Pa to Pd printed and wired around the plurality of
上記例とは逆に、複数の1次巻線Pa〜Pdが1次電圧源に対して直列接続され、複数の2次巻線Sa〜Sdが並列接続されて2次電圧を出力するようにしてもよい。その場合は、4:1の変圧比で電圧を減少させるトランスとなり、例えば、商用交流電圧を減圧してからAC−DC変換することで所望の直流電圧を得るAC−DCコンバータ(DCアダプタ)などの用途に適する。この場合も、これに組み合わせて、1次と2次の巻数比を適宜に設定すれば、さらに変圧比(減圧比)を設定・変更である。 Contrary to the above example, a plurality of primary windings Pa to Pd are connected in series to a primary voltage source, and a plurality of secondary windings Sa to Sd are connected in parallel to output a secondary voltage. May be. In that case, it becomes a transformer that reduces the voltage at a transformation ratio of 4: 1. For example, an AC-DC converter (DC adapter) that obtains a desired DC voltage by reducing the commercial AC voltage and then performing AC-DC conversion, etc. Suitable for any use. Also in this case, if the primary and secondary turns ratios are appropriately set in combination with this, the transformation ratio (reduction ratio) can be further set / changed.
更に、変更例として、同じ1次側(又は2次側)にある複数の1次巻線(又は2次巻線)のうち、一部を並列接続とし、残りを直列接続とする、といったような組み合わせも可能である。そのような組み合わせは、例えば、非整数的な変圧比を得る場合に適している。 Furthermore, as a modified example, among a plurality of primary windings (or secondary windings) on the same primary side (or secondary side), some are connected in parallel and the rest are connected in series. Various combinations are possible. Such a combination is suitable for obtaining a non-integer transformation ratio, for example.
前述のとおり、コア数つまり凹み2a〜2dの数は任意であり、また、各コア(凹み)に対応する1次巻線及び/又は2次巻線Sa〜Sdの巻数(巻数比)もそれぞれ任意であり、設計上、適宜に設定してよい。また、1次側と2次側の直列接続又は並列接続の形態及びそれらの組み合わせも任意であり、これらも設計上、適宜に設定してよい。かくして、対をなす各1次巻線と各2次巻線の巻数比、及び、並列接続された(又は直列接続された)1次側と対をなす直列接続された(又は並列接続された)2次側の巻線数(コア数)などを、適宜に設定することにより、所望の変圧比を実現することができる。
As described above, the number of cores, that is, the number of the
また、対をなす1次巻線Pa〜Pdと2次巻線Sa〜Sdをそれぞれに共通の凹み2a〜2dの回りに重複して設ける例に限らず、隣接する1対の凹みの一方の回りに1次巻線をプリント配線し、他方の凹みの回りに2次巻線をプリント配線するようにしてもよい。
Further, the primary windings Pa to Pd and the secondary windings Sa to Sd forming a pair are not limited to the example in which the primary windings Pa to Pd and the secondary windings Sa to Sd are provided around the
なお、上記実施例に示されたアイディアは、リアクトルなどのインダクタンス要素にも応用することができる。すなわち、プリント回路基板に形成された複数の凹部の回りにフラットなプリント配線で巻線を形成し、これらの巻線を直列接続又は並列接続又は直列及び並列の組み合わせで接続し、かつ各凹部に磁性体コアを配置することで、所望のインダクタンスを持つリアクトルなどのインダクタンス要素をフラット構造にて提供することができる。 The idea shown in the above embodiment can also be applied to an inductance element such as a reactor. That is, windings are formed with flat printed wiring around a plurality of recesses formed on the printed circuit board, and these windings are connected in series connection or parallel connection or a combination of series and parallel, and each recess is connected. By arranging the magnetic core, an inductance element such as a reactor having a desired inductance can be provided in a flat structure.
すなわち、そのようなフラット構造のインダクタンス要素について、上記実施例での参照符号を引用して、要約して述べると、該フラット構造のインダクタンス要素は、複数のコア配置用の凹み(2a〜2d)が形成されると共に、該各凹みの回りに巻線(Pa〜Pd又はSa〜Sd)のプリント配線をそれぞれ設けてなり、各巻線は直列接続又は並列接続することで1つのインダクタンス要素として構成されるようにしてなるプリント回路基板(1)と、前記各凹み内に配置された磁性体コア(3a〜3d)とを具備し、各磁性体コア(3a〜3d)を磁性体コアベースプレート(3e)を介して磁気的に結合してなるものである。これにより、各コア(3a〜3d)における巻線の巻数と各巻線は直列接続又は並列接続の組み合わせとによって、フラット構造のインダクタンス要素において、所望のインダクタンスを得るように設計することが容易となる。 That is, when the inductance element of such a flat structure is summarized and described with reference to the reference numerals in the above-described embodiments, the inductance element of the flat structure includes a plurality of recesses (2a to 2d) for core arrangement. Is formed, and a printed wiring of windings (Pa to Pd or Sa to Sd) is provided around each recess, and each winding is configured as one inductance element by being connected in series or in parallel. The printed circuit board (1) configured as described above and the magnetic cores (3a to 3d) disposed in the recesses are provided, and the magnetic cores (3a to 3d) are connected to the magnetic core base plate (3e). ) Through magnetic coupling. This makes it easy to design a flat structure inductance element so as to obtain a desired inductance by the number of windings in each core (3a to 3d) and the combination of each winding in series connection or parallel connection. .
1 プリント回路基板
P 1次巻線用のプリント配線
S 2次巻線用のプリント配線
2a,2b,2c,2d 凹み
Pa,Pb,Pc,Pd 1次巻線
Sa,Sb,Sc,Sd 2次巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed circuit board P Printed wiring S for primary windings Printed
Claims (11)
前記各凹み内に配置された磁性体コアと
を具備するフラット構造の変圧器。 A printed circuit board in which one or a plurality of core placement recesses are formed, and a printed wiring of a primary winding and a printed wiring of a secondary winding are provided around each of the recesses in an insulated state;
A flat transformer having a magnetic core disposed in each of the recesses.
前記各凹み内に配置された磁性体コアと
を具備するフラット構造のインダクタンス要素。 A plurality of core placement recesses are formed, and a printed wiring of a winding is provided around each recess, and each winding is configured as one inductance element by being connected in series or in parallel. A printed circuit board,
A flat structure inductance element comprising a magnetic core disposed in each of the recesses.
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