JP2007173646A - Electromagnetic induction component and power supply apparatus - Google Patents
Electromagnetic induction component and power supply apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007173646A JP2007173646A JP2005371114A JP2005371114A JP2007173646A JP 2007173646 A JP2007173646 A JP 2007173646A JP 2005371114 A JP2005371114 A JP 2005371114A JP 2005371114 A JP2005371114 A JP 2005371114A JP 2007173646 A JP2007173646 A JP 2007173646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- linear pattern
- electromagnetic induction
- substrate
- substrates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電磁誘導部品およびそれを用いた電源装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic induction component and a power supply device using the same.
従来から、平面型インダクタあるいは平面型トランスと称する薄型の電磁誘導部品が種々提案されている。また、電磁誘導部品の基板として半導体基板を用いることにより半導体製造プロセスを利用して小型化することも考えられている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, various thin electromagnetic induction parts called planar inductors or planar transformers have been proposed. In addition, it has been considered to use a semiconductor substrate as a substrate for electromagnetic induction components to reduce the size by using a semiconductor manufacturing process (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、電源の小型軽量化のために半導体基板を用いる電磁誘導部品において、磁気誘導型銅損を減少させるためにコイル導体の厚みを大きくすることが考えられており、コイル基板上にコイル導体を形成した2個の平面コイルをコイル面同士が電気的に接続されるように重ね合わせた構造を有している。また、コイル基板とコイル導体との間に磁性薄膜を配置した構成が記載されている。
ところで、特許文献1に記載された電磁誘導部品では、コイル導体が一平面内でスパイラル状に形成されているものであるから、面積当たりのターン数を大きくとることができないという問題を有している。
By the way, in the electromagnetic induction component described in
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型かつ薄型に形成することができるのはもちろんのこと、面積当たりのターン数を大きくとることができる電磁誘導部品およびその電磁誘導部品を用いた電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is not only to be small and thin, but also to an electromagnetic induction component capable of taking a large number of turns per area and its An object of the present invention is to provide a power supply device using electromagnetic induction components.
請求項1の発明は、半導体基板であって表裏の一面に導電層からなる複数本の線状パターンが並設された一対のコイル基板からなり、各コイル基板は各線状パターンの両端部にそれぞれ電気的に接続されコイル基板を貫通する貫通導体である接続部を備え、両コイル基板が線状パターンを厚み方向の反対面側に配置するとともに互いの接続部同士を電気的に接続する形で積層され、一方のコイル基板に形成された線状パターンにおいて隣接する2個の線状パターンのうちの一方の一端と他方の他端とが、他方のコイル基板に形成された線状パターンを介して接続されることにより巻線が形成されて成ることを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、線状パターンにより形成された2層の導体層の間を接続部で電気的に接続することによりループ状の電路が形成されるから、面積当たりのターン数を多くとることができる。また、一対のコイル基板を積層した程度の厚み寸法の薄型であり、しかもコイル基板が半導体基板であるから、半導体製造プロセスによる貫通導体の微細加工が可能であって、小型の電磁誘導部品を提供することができる。さらに、各コイル基板において線状パターンを形成した面が互いに反対面になるように両コイル基板を積層しているので、1ターン当たりの電路長を大きくとることができる。加えて、コイル基板が半導体基板であるから、コイル基板に他素子を形成することによって電磁誘導部品を含む回路を1チップに集積回路化することができる。 According to this configuration, since the loop-shaped electric circuit is formed by electrically connecting the two conductor layers formed by the linear pattern at the connection portion, the number of turns per area can be increased. Can do. In addition, it is thin enough to have a pair of coil substrates stacked, and since the coil substrate is a semiconductor substrate, through conductors can be finely processed by the semiconductor manufacturing process, and a small electromagnetic induction component is provided. can do. Furthermore, since both the coil substrates are laminated so that the surfaces on which the linear patterns are formed on the respective coil substrates are opposite to each other, the electric circuit length per turn can be increased. In addition, since the coil substrate is a semiconductor substrate, a circuit including electromagnetic induction components can be integrated into one chip by forming other elements on the coil substrate.
請求項2の発明は、半導体基板であって表裏の一面に導電層からなる複数本の線状パターンが並設された一対のコイル基板からなり、各コイル基板は各線状パターンの両端部にそれぞれ電気的に接続されコイル基板を貫通する貫通導体である接続部を備え、両コイル基板が線状パターンを厚み方向の反対面側に配置するとともに互いの接続部同士を電気的に接続する形で積層され、一方のコイル基板に形成された線状パターンは、並んでいる方向に沿って他方の2本以上の一定間隔離れた端部間を電気的に接続する短絡接続部を備え、各コイル基板の線状パターンが電気的に接続されることにより当該間隔に応じた個数の巻線が形成されて成ることを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、請求項1の発明と同様の作用が得られるほか、2枚のコイル基板の一方に形成した線状パターンに短絡接続部を形成し、2本以上の一定間隔離れた端部間を電気的に接続しているから、電路の異なる巻線が循環的に配列され、かつ電路の異なる巻線同士が比較的近接して配置されることにより、複数個の巻線間が電磁結合することになる。つまり、電磁結合した複数個の巻線を有するトランスを構成することができ、しかも電磁結合すべき巻線同士の距離が近いから巻線間の結合度が高くなる。
According to this configuration, the same effect as that of the invention of
請求項3の発明では、請求項1または請求項2の発明において、一対の前記コイル基板の間に磁性体板よりなるコア板が積層され、コア板は前記接続部同士を電気的に接続する貫通導体である連結接続部を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, a core plate made of a magnetic plate is laminated between the pair of coil substrates, and the core plate electrically connects the connection portions. It is characterized by comprising a connecting connection part which is a through conductor.
この構成によれば、線状パターンと接続部とからなる巻線に囲まれる部位に磁性体からなるコア板の少なくとも一部が配置されるから、鉄心入りの電磁誘導部品を構成することができ、インダクタであれば大きいインダクタンスを得ることができ、トランスであれば結合度が高くなる。 According to this configuration, since at least a part of the core plate made of the magnetic material is disposed in the portion surrounded by the winding made up of the linear pattern and the connection portion, the electromagnetic induction component including the iron core can be configured. If an inductor is used, a large inductance can be obtained, and if a transformer is used, the degree of coupling is high.
請求項4の発明では、請求項1または請求項2の発明において、一対の前記コイル基板のそれぞれの対向面において前記接続部を除く部位に凹所が形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a recess is formed in a portion excluding the connection portion on each facing surface of the pair of coil substrates.
この構成によれば、コイル基板の互いの対向面に凹所を形成することにより、接続部の保持に関係しない部位を除去することができ、コイル基板が軽量化されるとともにコイル基板が高抵抗になる。つまり、線状パターンがコイル基板を通して短絡される可能性が低減され、レイヤショートの発生確率を低減することができる。 According to this configuration, by forming the recesses on the opposing surfaces of the coil substrate, it is possible to remove a portion that is not related to the holding of the connection portion, the coil substrate is reduced in weight and the coil substrate has a high resistance. become. That is, the possibility that the linear pattern is short-circuited through the coil substrate is reduced, and the probability of occurrence of a layer short can be reduced.
請求項5の発明では、請求項4の発明において、前記凹所により形成される空間内に磁性体からなるコア部材が充填されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、線状パターンと接続部とからなる巻線に囲まれる部位に磁性体からなるコア部材が配置されるから、鉄心入りの電磁誘導部品を構成することができ、インダクタであれば大きいインダクタンスを得ることができ、トランスであれば結合度が高くなる。 According to this configuration, since the core member made of a magnetic material is disposed in a portion surrounded by the winding made up of the linear pattern and the connecting portion, an electromagnetic induction component containing an iron core can be formed. Thus, a large inductance can be obtained, and a transformer has a high degree of coupling.
請求項6の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれかの発明において、一対の前記コイル基板の積層体を両側から挟む形で磁性体板により形成された一対のヨーク板が配置されて成ることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in any of the first to fifth aspects of the present invention, a pair of yoke plates formed of magnetic plates are disposed so as to sandwich a laminate of the pair of coil substrates from both sides. It is characterized by comprising.
この構成によれば、線状パターンと接続部とにより形成される巻線を磁性体からなる一対のヨーク板で挟んでいるから、巻線の周囲に生じる磁界をヨーク板に通すことができ、インダクタであれば大きいインダクタンスを得ることができ、トランスであれば結合度が高くなる。 According to this configuration, since the winding formed by the linear pattern and the connection portion is sandwiched between the pair of magnetic yoke plates, the magnetic field generated around the winding can be passed through the yoke plate, If an inductor is used, a large inductance can be obtained, and if a transformer is used, the degree of coupling is increased.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の電磁誘導部品とスイッチング素子とスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路とを備える電源装置であって、スイッチング素子と制御回路とが一対の前記コイル基板の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is a power supply device comprising the electromagnetic induction component according to any one of the first to sixth aspects, a switching element, and a control circuit for controlling on / off of the switching element. The control circuit is formed on at least one of the pair of coil substrates.
この構成によれば、電源装置を構成する部品のうち電磁誘導部品を薄型かつ小型に形成することにより電源装置の薄型化および小型化が可能になる。また、コイル基板が半導体基板であるから、電源装置を構成する回路部品の少なくとも一部を必要に応じてコイル基板に形成することができ、電源装置の一層の小型化に寄与することができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the thickness and size of the power supply device by forming the electromagnetic induction component thin and small among the components constituting the power supply device. Further, since the coil substrate is a semiconductor substrate, at least a part of the circuit components constituting the power supply device can be formed on the coil substrate as necessary, which can contribute to further miniaturization of the power supply device.
本発明の構成によれば、線状パターンにより形成された2層の導体層を接続部で電気的に接続することによりループ状の電路が形成されているから、面積当たりのターン数を多くとることができるという利点がある。しかも、各コイル基板において線状パターンを形成した面が互いに反対面になるように両コイル基板を積層しているから、1ターン当たりの電路長を大きくとることができる。また、一対のコイル基板を積層した程度の厚み寸法であるから薄型であり、しかもコイル基板が半導体基板であるから小型の電磁誘導部品を提供することができるという利点を有する。加えて、コイル基板が半導体基板であるから、コイル基板に他素子を形成することによって電磁誘導部品を含む回路を1チップに集積回路化することができるという利点がある。 According to the configuration of the present invention, since the loop-shaped electric circuit is formed by electrically connecting the two conductor layers formed by the linear pattern at the connection portion, the number of turns per area is increased. There is an advantage that you can. In addition, since both the coil substrates are laminated so that the surfaces on which the linear patterns are formed on the respective coil substrates are opposite to each other, the electric circuit length per turn can be increased. Further, since the thickness dimension is such that a pair of coil substrates are stacked, the coil substrate is thin, and since the coil substrate is a semiconductor substrate, there is an advantage that a small electromagnetic induction component can be provided. In addition, since the coil substrate is a semiconductor substrate, there is an advantage that a circuit including an electromagnetic induction component can be integrated into one chip by forming other elements on the coil substrate.
(実施形態1)
本実施形態は、図1に示すように、2枚のコイル基板10,20を積層することにより形成される空芯の平面型インダクタ(本発明で、平面型とは一平面内という意味ではなく薄型という意味で用いている。したがって、薄型インダクタと同義である。)について説明する。また、2枚のコイル基板10,20は、ともに半導体基板であって、ここではシリコン基板を用いるものとする。コイル基板10,20は、いずれも平面視において矩形状に形成されているものとする。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an air-core planar inductor formed by laminating two
各コイル基板10,20には、それぞれ厚み方向の一面に導電層からなる複数本ずつの線状パターン11,21が形成される。各線状パターン11,21は、ともに金属(銅が望ましい)により形成される。コイル基板10に設けた各線状パターン11はそれぞれ同形状・同寸法に形成され、またコイル基板20に設けた各線状パターン21はそれぞれ同形状・同寸法に形成される。ここに、コイル基板10,20の表面において線状パターン11,21との間は酸化膜あるいは窒化膜による絶縁層を形成してある。
Each of the
図2(a)に示すように、コイル基板10に設けた各線状パターン11は、それぞれコイル基板10の一辺に平行な直線状に形成されている。一方、図2(b)に示すように、コイル基板20に設けた各線状パターン21は、それぞれ中間部においてコイル基板20の一辺に対して斜めに交差する方向に延長された短絡接続部21aを有し、短絡接続部21aを除く部位にはコイル基板20の一辺に平行な直線状に形成された主パターン部21bを有している。短絡接続部21aは、両コイル基板10,20を積層したときに、隣り合う各一対のコイルパターン11の間を斜めに横断する。
As shown in FIG. 2A, each
各コイル基板10,20には、それぞれ線状パターン11,21の各一端部に電気的に接続されるとともにコイル基板10,20を貫通する貫通導体からなる接続部12,22が設けられている。つまり、各コイル基板10,20において接続部12,22は各線状パターン11,21について2個ずつ対応している。接続部12,22はコイル基板10,20とは電気的に接続されないように、各コイル基板10,20において接続部12,22を設ける貫通孔の内周面には酸化膜または窒化膜による絶縁層が形成される。
Each of the
ところで、線状パターン21に形成された短絡接続部21aは、線状パターン21が並ぶ方向において隣り合う2本の線状パターン21の端部同士を結合するように形成されている。たとえば、線状パターン21が並ぶ方向において端(図2(b)の下)から2番目と3番目との2本の線状パターン21に着目すると、2番目の線状パターン21の左端部と3番目の線状パターン21の右端部とが短絡接続部21aを介して連続する。
By the way, the short
したがって、各コイル基板10,20に設けた接続部12,22が互いに電気的に接続される位置関係となるように位置合わせを行って両コイル基板10,20を積層すると、線状パターン11と線状パターン21とが接続部12,22を介して電気的に接続され、1回路の電路を形成する。すなわち、図2(a)において下から1番目の線状パターン11の左端部は、図2(b)において下から1番目の線状パターン21を介して図2(a)において下から2番目の線状パターン11の右端部に接続され、同様にして各線状パターン11が線状パターン21を介して順次接続される。このような接続関係によって、線状パターン11,21と接続部12,22とからなる1回路の巻線が形成されることになる。また、接続部12、22を互いに電気的に接続するから、各コイル基板10,20に設けた線状パターン11,21は、コイル基板10,20に対して互いに反対面側に配置されることになる。
Therefore, when the
なお、コイル基板10,20を結合するにあたっては、両コイル基板10,20において線状パターン11,21が形成されていない面同士を当接させ、かつ各コイル基板10,20に設けた接続部12,22を互いに電気的に接続するように、コイル基板10,20を積層して接合する。ここに、両コイル基板10,20の接続部12,22同士は、バンプを形成して接合したり、半田を用いて接合したりする。さらに、コイル基板10とコイル基板20とを陽極接合などの技術により接合してもよい。
Note that when the
上述した例では、線状パターン21の中間部に短絡接続部21aを形成することにより、線状パターン21によって隣接する2個の線状パターン11の間を接続する構成とした例を示したが、平面視において線状パターン21の全体を線状パターン11に対して交差する方向に延長された直線状に形成することも可能であり、また、線状パターン11と線状パターン21との形状を入れ換えることも可能である。いずれにしても、線状パターン11と線状パターン21とを接続部12,22で接続し、1本の電路を形成すれば電路は螺旋状になり巻線として機能することになる。
In the above-described example, the short-
上述した構成例では、巻線の周囲に磁性体が存在しないから空芯のインダクタとして機能するものであるが、さまざまな形で巻線の近傍にフェライトのような磁性体を配置することによって、インダクタンスを大きくすることができる。 In the configuration example described above, there is no magnetic body around the winding, so it functions as an air-core inductor, but by arranging a magnetic body such as ferrite in the vicinity of the winding in various forms, Inductance can be increased.
巻線の近傍に磁性体を配置する技術としては、図3に示すように、コイル基板10とコイル基板20とを積層した積層体の厚み方向の両側にフェライト板のような磁性体板からなるヨーク板13を採用することができる。ヨーク板13を配置すればコイル基板20を磁性体で形成する場合と同様にヨーク板13に磁束を通すことによりインダクタンスを大きくすることができる。
As a technique for disposing a magnetic material in the vicinity of the winding, as shown in FIG. 3, the magnetic material plate such as a ferrite plate is formed on both sides in the thickness direction of the laminated body in which the
また、図4に示すように、コイル基板10とコイル基板20との間にフェライト板のような磁性体板からなるコア板14を挟持する技術も採用可能である。ただし、この構成では、接続部12と接続部22との間の電気的接続のためにコア板14に貫通導体である連結接続部15を設ける必要がある。連結接続部15は、コイル基板10とコイル基板20とコア板14とを積層したときに、接続部12,22に一致する位置に形成される。
Further, as shown in FIG. 4, a technique of sandwiching a
この構成によれば、線状パターン11と線状パターン21とが接続部12,22および連結接続部15を介して接続され、図1、図2を用いて説明した構成と同様に、1本の電路としての巻線を形成することができる。また、コア板14を用いた構成では、コア板14の厚み寸法分だけ厚み寸法が増加するが、巻線の近傍に磁性体を設けることの効果に加えて、同面積内での巻線の総延長が長くなるから、インダクタンスを大きくすることができる。
According to this configuration, the
なお、図3に示すように、コイル基板10とコイル基板20とからなる積層体の両側にヨーク板13を配置する構成は、コイル基板10とコイル基板20との間にコア板14を介装する構成と併用することが可能である。また、本発明は、コイル基板10,20を半導体基板により形成するものであるが、応用例としてコイル基板10,20の少なくとも一方を磁性体基板とすることも可能である。
As shown in FIG. 3, the configuration in which the
(実施形態2)
実施形態1では、両コイル基板10,20が厚みの均一な板状である場合を想定していたが、本実施形態では、図5に示すように、各コイル基板10,20における線状パターン11,21を形成していない面において接続部12,22を除く部位に凹所16,26を形成した例を示す。実際に凹所16,26を形成している部位は、2列に並ぶ接続部12,22の間の領域であって、線状パターン11,21の裏面側の部位になる。また、凹所16,26はコイル基板10,20において、線状パターン11,21に直交する方向の全長に亘る溝状に形成される。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, it is assumed that both the
コイル基板10,20をこのような形状に形成することにより、コイル基板10,20において巻線の形成に必要ない箇所を除去することで、コイル基板10,20が高抵抗になって線状パターン11,21がコイル基板10,20を通して短絡する可能性が低減される。つまり、レイヤショートの発生確率が低減する。また、コイル基板10,20が軽量化されるとともに、コイル基板10,20の表面積が大きくなることによって放熱性の向上が期待できる。
By forming the
本実施形態において磁性体を併用する場合には、図6に示すように、凹所16,26の中に磁性体からなるコア部材17を充填する。図6の構成を採用すれば、図4に示したコア板14を設ける構成と同様に巻線内に磁性体を配置することができるから、インダクタンスを大きくすることができ、しかもコイル基板10,20を合わせた厚み寸法内でコア部材17を設けているから、全体としての厚み寸法の増加を防止できる。図6の構成は、図3に示したヨーク板13を用いる構成と併用することが可能である。他の構成は実施形態1と同様である。
In the present embodiment, when a magnetic material is used in combination, as shown in FIG. 6, the
実施形態1、実施形態2ではコイル基板10,20が半導体基板であるから、コイル基板10,20に他の素子を形成することが可能であり、電磁誘導部品を備える回路を集積回路化することが可能である。
In the first and second embodiments, since the
(実施形態3)
実施形態1、実施形態2においては電磁誘導部品として1回路の巻線を有する平面型インダクタを例示したが、コイル基板20に形成する線状パターン21を変更すれば、2回路の巻線を有する平面型トランスを構成することができる。つまり、1回路の巻線を形成する場合には、並び方向において隣接する2個の線状パターン11を線状パターン21に設けた短絡接続部21aにより短絡させていたが、2回路以上の巻線を形成する場合には、並び方向において2本以上の一定間隔ごとに線状パターン11を短絡させるように短絡接続部21aを形成する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment and the second embodiment, the planar inductor having one circuit winding is illustrated as the electromagnetic induction component. However, if the
図7に示す構成例では、図7(a)のようにコイル基板10に形成した線状パターン11は図2(a)に示した実施形態1と同形状であるが、コイル基板20に形成した線状パターン21は、図7(b)のように図2(b)に示した実施形態1とは相違している。つまり、実施形態1では、隣接する2個の線状パターン11を電気的に接続するように短絡接続部21aを形成していたが、本実施形態では、2本離れた線状パターン11を電気的に接続するように短絡接続部21aを形成している点で相違する。
In the configuration example shown in FIG. 7, the
たとえば、図7に示す例では、図7(a)において下から1番目の線状パターン11の左端部が、図7(b)において下から1番目の線状パターン21を介して図7(a)の下から3番目の線状パターン11の右端部に接続されるのであって、同様にして各線状パターン11が線状パターン21を介して順次接続される。このような接続関係とすれば、下から奇数番目の線状パターン11と下から偶数番目の線状パターン11とは別回路になり、2個の巻線が形成されることになる。また、各回路の巻線を形成している線状パターン11,21が交互に配列されることにより、巻線が近接しているから電磁結合により結合し、結果的にトランスとして機能させることができる。
For example, in the example shown in FIG. 7, the left end portion of the first
上述した例では、線状パターン21において、互いに交差せずに線状パターン11と立体交差する短絡接続部21aを形成することにより、線状パターン21によって2本分離れた2本の線状パターン11の間を接続する構成とした例を示したが、平面視において線状パターン21の全体を直線状に形成しておき、線状パターン21の全体を短絡接続部21dとして用いたり、線状パターン11において線状パターン21と立体交差する短絡接続部を形成することも可能である。
In the example described above, in the
また、上述の構成例では線状パターン21は互いに立体交差していないが、図8に示すように、異なる巻線を形成する線状パターン21において短絡接続部21aを互いに立体交差させてもよい(破線で示す部位はコイル基板20に埋設される)。
In the above configuration example, the
この構成では、たとえば、一方の回路の巻線について、下から1番目の線状パターン21の左端部と下から3番目の線状パターン21の右端部とが電気的に接続されるように短絡接続部21aを形成している場合に、他方の回路の巻線について、下から2番目の線状パターン21の右端部と下から4番目の線状パターン21の左端部とが電気的に接続されるように短絡接続部21aを形成することになる。ここに、図示例では後者の短絡接続部21aがコイル基板20に埋設される。
In this configuration, for example, the winding of one circuit is short-circuited so that the left end of the first
この配置では、異なる回路の短絡接続部21a同士が互いに立体交差する。立体交差させる短絡接続部21aの一方はコイル基板20の表面に形成し、他方は他方はコイル基板20に埋設される。つまり、短絡接続部21aは多層配線によって実現される。この構成を採用する場合も線状パターン11と線状パターン21とは入れ換え可能である。また、短絡接続部21aによって結合する線状パターン11を選択することにより3回路以上の巻線を形成することも可能である。
In this arrangement, the short-
本実施形態のようにトランスとして機能させるために複数回路の巻線を設ける場合にも実施形態1、実施形態2における各種の変形例を適用することができる。つまり、磁性体を適宜に配置したり、コイル基板10,20に凹所16,26を形成したり、コイル基板10,20に回路素子を形成して集積回路化したりすることが可能である。
Various modifications of the first and second embodiments can be applied to the case where a plurality of circuit windings are provided to function as a transformer as in the present embodiment. That is, it is possible to appropriately arrange magnetic materials, form the
ところで、実施形態1、実施形態2に示した電磁誘導部品は、電源装置などを構成する際に用いることができる。電源装置としては、降圧型、昇圧型、極性反転型などのチョッパ回路と、フライバック型、フォワード型などのDC−DCコンバータとが広く知られている。チョッパ回路ではインダクタに蓄積した電磁エネルギを利用するからインダクタを用い、DC−DCコンバータではトランスを用いる。
By the way, the electromagnetic induction component shown in
図9に一例として降圧型のチョッパ回路の基本的な構成を示す。この構成では、商用電源をダイオードブリッジで整流することなどにより得られる直流電源(図示せず)の両端間にスイッチング素子(MOSFETなど)QとインダクタLと平滑コンデンサCとの直列回路が接続され、インダクタLと平滑コンデンサCとの直列回路に環流用のダイオードDが並列接続された構成を有している。また、スイッチング素子Qのオンオフは制御回路CNにより制御される。 FIG. 9 shows a basic configuration of a step-down chopper circuit as an example. In this configuration, a series circuit of a switching element (such as a MOSFET) Q, an inductor L, and a smoothing capacitor C is connected between both ends of a DC power supply (not shown) obtained by rectifying a commercial power supply using a diode bridge, A series circuit of an inductor L and a smoothing capacitor C has a configuration in which a circulating diode D is connected in parallel. The on / off state of the switching element Q is controlled by the control circuit CN.
この種のチョッパ回路は周知のものであるが、簡単に動作を説明すると、スイッチング素子Qのオン期間において直流電源からインダクタLを通して平滑コンデンサCが充電され、この間にインダクタLに電磁エネルギが蓄積される。また、インダクタLに蓄積された電磁エネルギは、スイッチング素子Qのオフ期間において平滑コンデンサCとダイオードDとを通るループ回路を通して流れ、平滑コンデンサCに充電電流を流す。この電源装置の出力は平滑コンデンサCの両端から取り出される。 Although this type of chopper circuit is well known, its operation will be briefly described. During the ON period of the switching element Q, the smoothing capacitor C is charged from the DC power source through the inductor L, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L during this period. The Further, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L flows through a loop circuit passing through the smoothing capacitor C and the diode D in the OFF period of the switching element Q, and a charging current flows through the smoothing capacitor C. The output of this power supply device is taken out from both ends of the smoothing capacitor C.
上述した電源装置を構成する際に、インダクタLとして実施形態1、実施形態2において説明した平面型インダクタを採用すれば、小型かつ薄型の電源装置を構成することができる。ここに、平面型インダクタはごく小型であるから、蓄積できる電磁エネルギは比較的小さいものである。したがって、スイッチング素子Qのオンオフの周波数(つまり、スイッチング周波数)は100kHz〜数MHz程度の高周波で行うことが望ましい。 When the above-described power supply apparatus is configured, if the planar inductor described in the first and second embodiments is used as the inductor L, a small and thin power supply apparatus can be configured. Here, since the planar inductor is very small, the electromagnetic energy that can be stored is relatively small. Therefore, it is desirable that the on / off frequency (that is, the switching frequency) of the switching element Q is a high frequency of about 100 kHz to several MHz.
このような電源装置を構成する場合に、インダクタLを構成する半導体基板に、スイッチング素子QとダイオードDと制御回路CNとを形成して集積回路化しておけば、平滑コンデンサCを外付するだけで電源装置を構成することが可能になる。また、上述したインダクタLを電源装置に用いることにより、電源装置の構成部品のうちの大型部品であったインダクタLを小型化することができる。しかも、スイッチング素子QとともにインダクタLを集積回路化することによりスイッチング素子Qの近傍にインダクタLを設けることができ、結果的に、スイッチング素子Qのオンオフを高周波で行う場合に問題となる寄生容量の影響を軽減することができる。 In the case of configuring such a power supply device, if a switching element Q, a diode D, and a control circuit CN are formed on a semiconductor substrate constituting the inductor L to form an integrated circuit, only a smoothing capacitor C is externally attached. Thus, it is possible to configure a power supply device. Moreover, by using the inductor L described above for the power supply device, the inductor L, which is a large component among the components of the power supply device, can be reduced in size. In addition, by integrating the inductor L together with the switching element Q, the inductor L can be provided in the vicinity of the switching element Q. As a result, the parasitic capacitance that becomes a problem when the switching element Q is turned on and off at a high frequency can be provided. The impact can be reduced.
なお、DC−DCコンバータを構成する場合も同様であって、代表的な構成のDC−DCコンバータでは、トランスの1次巻線にスイッチング素子を直列接続し、トランスの2次巻線に整流用のダイオードと平滑コンデンサとの直列回路を接続し、スイッチング素子のオンオフを制御回路により制御するから、トランスを構成する半導体基板に、スイッチング素子、ダイオード、制御回路などを集積回路化することができる。 The same applies to the case of configuring a DC-DC converter. In a DC-DC converter having a typical configuration, a switching element is connected in series to the primary winding of the transformer and the secondary winding of the transformer is used for rectification. Since the series circuit of the diode and the smoothing capacitor is connected and the on / off of the switching element is controlled by the control circuit, the switching element, the diode, the control circuit, etc. can be integrated on the semiconductor substrate constituting the transformer.
上述した小型の電源装置を用いた配線システムの例を図10に示す。図示する配線システムでは、建物内の適所に埋込配置されたスイッチボックス3にゲート装置4と称する配線器具を収納する。ゲート装置4には壁内に先行配線された電力線Lpと情報線Liとが接続される。スイッチボックス3およびゲート装置4は1個ずつでもよいが、以下では複数個設ける場合について説明する。また、図示例では、ルータとハブとを内蔵したゲートウェイの機能を有している基本モジュール1と、メインブレーカMBおよび分岐ブレーカBBとを内蔵した配線盤5を用いている。
An example of a wiring system using the above-described small power supply device is shown in FIG. In the illustrated wiring system, a wiring device called a
基本モジュール1には、複数系統(図示例では3系統)の情報線Liが接続され、ゲートウェイとして各情報線Liを外部のインターネット網NTに接続する。基本モジュール1は、情報線Liを複数系統に分岐したり情報線Liをインターネット網NTに接続するだけでなく、情報線Liを通して後述する各機能モジュール2の動作状態を監視する機能も備えている。また、メインブレーカMBは商用電源ACに接続され、分岐ブレーカBBに電力線Lpが接続される。図示例では分岐ブレーカBBを1系統で代表して示しているが通常は複数系統の分岐ブレーカBBを設ける。
A plurality of systems (three systems in the illustrated example) of information lines Li are connected to the
図10に示す例では、機能モジュール2として、コンセントあるいはスイッチのように負荷制御を主な機能とするものと、スピーカあるいは表示器のように情報の授受を主な機能とするものとを示している。本実施形態の構成では、負荷制御を主な機能とする場合であっても、コンセントに接続した負荷で使用した電力量やスイッチを操作した回数などを情報として情報線Liを介して監視することが可能になる。
In the example shown in FIG. 10, the
各系統のゲート装置4の間は電力線Lpおよび情報線Liの送り配線によって接続される。また、各系統のゲート装置4のうちの1個は配線盤5との間で電力線Lpおよび情報線Liを介して接続される。つまり、各系統のゲート装置4は電力線Lpに並列接続され、また情報線Liに並列接続されることになる。
The
ゲート装置4は、電力線Lpと情報線Liとに接続されたコネクタからなる接続口6(図11参照)を備える。したがって、後述する機能モジュール2のコネクタをゲート装置4の接続口6に接続するだけで、機能モジュール2に電力を供給する電力路と、機能モジュール2との間で通信するための情報路とを同時に確保することができる。しかも、ゲート装置4は電力線Lpと情報線Liとにそれぞれ並列接続されているだけであるから、機能モジュール2はどのゲート装置4にも接続することができる。つまり、機能モジュール2は、ゲート装置4の配置されている範囲内で自由に配置することができるから、レイアウトの自由度が高い施工性に優れた配線システムを提供することができる。
The
スイッチボックス3は、たとえばJIS規格(C 8375)に規定する取付枠9(図11参照)を取り付けることができるものを用いる。図示する取付枠9は一連形と呼ばれており、JIS規格(C 8304)において大角連用形スイッチの1個モジュールとして規格化されている埋込形の配線器具を3個取り付けることができる。
As the
取付枠9は、図11に示すように、中央部に表裏に貫通した器具取付用の矩形状の窓孔9aを備える。取付枠9に取付対象である配線器具を取り付けるには、窓孔9aの後方から配線器具の前部を挿入し、取付枠9の左右両側の枠片9bに設けた器具係止部に配線器具の左右両側に設けた被係止部を結合させる。図示例では、配線器具に被係止部として爪を設け取付枠9の枠片9bに器具係止部として間隙を設けている。ただし、配線器具に被係止部として穴を設け取付枠9の枠片9bに器具係止部として爪を設けた構成もある。取付枠9の上下の枠片9cには挿入孔9dが貫設されている。取付枠9をスイッチボックス3に取り付けるには、取付枠9に配線器具を装着した状態で、図示しない取付ねじを挿入孔9dに前方から挿入してスイッチボックス3に設けたねじ受け(図示せず)に螺入させる。
As shown in FIG. 11, the
なお、取付枠9を壁パネルに取り付ける場合には、壁パネルに取付孔を貫設し、挿入孔9dに挿入される引締ねじを挟み金具(図示せず)と称する部材に螺合させ、壁パネルに貫設した取付孔の周部を取付枠9と挟み金具との間で挟持するように引締ねじを締め付けてもよい。あるいはまた、取付枠9を通して壁材に木ねじを螺合させることによって、取付枠9を壁に取り付けることも可能である。
When the mounting
本実施形態では、各スイッチボックス3の上部からは、配電ボックス1または他のスイッチボックス3に接続された電力線Lpおよび情報線Liが導入され、各系統の末端に位置するスイッチボックス3を除いた各スイッチボックス3の下部からは他のスイッチボックス3への送り配線である電力線Lpおよび情報線Liが導出される。また、ゲート装置4を取り付けた取付枠9を各スイッチボックス3に取り付けることによって、上述したように、各スイッチボックス3にそれぞれゲート装置4が収納される。ここにおいて、ゲート装置4には、電力線Lpと情報線Liとが接続されるから、電力線Lpと情報線Liとの混触を防止するために、電力線Lpと情報線Liとのスイッチボックス3への導入口および導出口はそれぞれ個別に設けるのが望ましい。
In the present embodiment, the power line Lp and the information line Li connected to the
ゲート装置4は、板ばねのばね力を利用して電線を結線する、いわゆる速結端子構造の端子を器体に内蔵しており、器体の背面に開口する電線挿入口に電線を挿入することにより、電線の機械的保持と電気的接続とがなされる構成を採用している。電線挿入口は、電力線Lpと情報線Liとについて2対ずつ設けてある。各1対は送り配線を接続するために用いられる。ゲート装置4の器体の前面には、電力線Lpが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた電力路接続口6aと、情報線Liが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた情報路接続口6bとが配置される。
The
電力路接続口6aと情報路接続口6bとは1個の接続口6としてモジュール化されている。配線システム内の各ゲート装置4において、各電力路接続口6aと各情報路接続口6bとはそれぞれ同仕様(接触部の配列や接続口のサイズなど)であり、また電力路接続口6aおよび情報路接続口6bの位置関係は統一されている。接続口6には、機能モジュール2の背面に設けた接続体7が着脱可能に結合される。すなわち、機能モジュール2の接続体7には、電力路接続口6aに着脱可能に結合される電力路接続体7aと、情報路接続口6bに着脱可能に結合される情報路接続体7bとをモジュール化した接続体7が設けられる。機能モジュール2の接続体7をゲート装置4の接続口6に接続した状態において、機能モジュール2はゲート装置4の前面を覆う。ここに、接続口6と接続体7とはコネクタを構成する。
The power
機能モジュール2は、図12に示すように、ゲート装置4に対して1台だけ接続することによって単独で用いることができる基本機能モジュール2aと、基本機能モジュール2aに対して壁面に沿う面内で配列され基本機能モジュール2aと組み合わせて用いることにより基本機能モジュール2aの機能を拡張する拡張機能モジュール2bとがある。拡張機能モジュール2aは、基本機能モジュール2aに対して1台接続するだけではなく、複数台を接続することも可能である。
As shown in FIG. 12, the
以下の説明においては、基本機能モジュール2aを単独で用いるか、基本機能モジュール2aに拡張機能モジュール2bを結合して用いるかにかかわらず、どちらの場合についても機能モジュール2として説明する。
In the following description, regardless of whether the
機能モジュール2は、図13、図14に示すように、合成樹脂製の扁平なハウジング8aを備える。すなわち、ゲート装置4に取り付けたときに壁面からの突出寸法が小さく、かつハウジング8aの前面側に露出する表示、報知、操作などの各種機能を持つ機能部に割り当てる面積を大きくとることができる薄型に形成されている。ハウジング8aの背面には接続体7が設けられ、接続体7をゲート装置4の接続口6に結合すれば、機能モジュール2が電力線Lpおよび情報線Liと電気的に接続される。ハウジング8aの上部および下部には取付用孔8cが開口しており、ハウジング8aをゲート装置4に結合した状態で、ハウジング8aの前面側から取付用孔8cに取付ねじ(図示せず)を挿入し、取付枠9の取付ねじ孔10eに取付ねじを螺入することにより、機能モジュール2が取付枠9に対して機械的に固定され、結果的に機能モジュール2のゲート装置4に対する結合強度を高めることができる。ハウジング8aの前面部には化粧カバー8bが着脱可能に被着され、化粧カバー8bをハウジング8aに装着した状態では、取付ねじの頭部が隠される。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
上述の構成から明らかなように、機能モジュール2には電力線Lpを通して商用電源ACから電力が供給されるから、機能モジュール2の内部回路の動作用の電源を生成するために商用電源ACから内部回路の動作用に用いる直流電圧を生成する電源装置が必要である。また、ハウジング8aは扁平で小型であるから、このようなハウジング8aに収納可能な薄型かつ小型の電源装置が必要である。したがって、実施形態1、実施形態2において説明した平面型インダクタや実施形態3において説明した平面型トランスを用いる電源装置は、この種の機能モジュール2に用いるのに適した電源装置になる。
As is clear from the above-described configuration, power is supplied to the
機能モジュール2が、基本機能モジュール2aだけではなく拡張機能モジュール2bも含んでいる場合には、電源装置は拡張機能モジュール2bにも電力を供給する。基本機能モジュール2aから拡張機能モジュール2bへの電力の供給は交流を用いる。また、基本機能モジュール2aと拡張機能モジュール2bとの内部においては、交流−直流変換を行って直流電力を内部回路に供給する。そのため、基本機能モジュール2aと拡張機能モジュール2bとには、それぞれ電源装置が設けられる。拡張機能モジュール2bに設けた電源装置においても実施形態1、実施形態2の平面型インダクタや実施形態3の平面型トランスを用いることにより、拡張機能モジュール2bのハウジングに収納可能な薄型かつ小型の電源装置を構成することができる。
When the
1 基本モジュール
2 機能モジュール
10 コイル基板
11 線状パターン
12 接続部
13 ヨーク板
14 コア板
15 連結接続部
16 凹所
17 コア部材
20 コイル基板
21 線状パターン
21a 短絡接続部
22 接続部
CN 制御回路
Li 情報線
Lp 電力線
Q スイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371114A JP2007173646A (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Electromagnetic induction component and power supply apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371114A JP2007173646A (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Electromagnetic induction component and power supply apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007173646A true JP2007173646A (en) | 2007-07-05 |
Family
ID=38299774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005371114A Withdrawn JP2007173646A (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Electromagnetic induction component and power supply apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007173646A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019027265A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | 이주열 | Dual core planar transformer |
-
2005
- 2005-12-22 JP JP2005371114A patent/JP2007173646A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019027265A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | 이주열 | Dual core planar transformer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7705705B2 (en) | Transformer structure | |
EP2485225B1 (en) | Electronic unit | |
US6181231B1 (en) | Diamond-based transformers and power convertors | |
US20210272737A1 (en) | Magnetic assembly and power module with same | |
EP2559039B1 (en) | Integral planar transformer and busbar | |
JP2004503078A (en) | Multi-layer multifunctional printed circuit board | |
JP2011050160A (en) | Isolated dc-dc converter | |
JP5939274B2 (en) | Power supply | |
US10405429B2 (en) | Transformer integrated type printed circuit board | |
US6972656B2 (en) | Switching power supply device | |
CN113169672A (en) | Power conversion device, multilayer substrate constituting power conversion device, and vehicle having power conversion device mounted thereon | |
JP4674545B2 (en) | Electromagnetic induction parts and power supply | |
US20180350514A1 (en) | Insulation type step-down coverter | |
JP2014063856A (en) | Composite magnetic component and switching power supply device | |
JP5241680B2 (en) | Power supply and power module | |
JP4715512B2 (en) | Electromagnetic induction parts and power supply | |
JP2003272929A (en) | Plane transformer, multilayer substrate, and switching power supply device | |
JP2002299130A (en) | Composite element for power source | |
JP4802807B2 (en) | Electromagnetic induction parts and power supply | |
JP2007173647A (en) | Electromagnetic induction component and power supply apparatus | |
US11177066B2 (en) | Egg-shaped continuous coils for inductive components | |
JP2007173645A (en) | Plane transformer and power supply | |
JP2008235417A (en) | Power module | |
JP2007173646A (en) | Electromagnetic induction component and power supply apparatus | |
JP2011181889A (en) | Power supply device, and power module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090303 |