JP2008166624A - Transformer and resonance type switching power supply using the same - Google Patents

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Hideki Tamura
秀樹 田村
Tomohiro Ota
智浩 太田
Manabu Nakada
学 中田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transformer and a resonance type switching power supply, which can prevent an increase in size of the transformer due to a desired leakage inductance and allow miniaturization by eliminating the necessity of a large air gap. <P>SOLUTION: The transformer 1 is provided with an intermediate leg 2a; a core 2 consisting of side legs 2b, 2c branched from the intermediate leg; a primary winding 3 provided on the intermediate leg 2a of the core 2; and secondary windings 5, 6 provided at least any one of the side legs 2b, 2c. With this configuration, by adjusting the number of windings for the side legs 2b, 2c of the secondary windings 5, 6, necessary leakage inductance can be easily ensured without providing an air gap. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源装置に用いるトランス、特に共振型スイッチング電源に用いられる漏れインダクタンスを有したトンラスに関する。   The present invention relates to a transformer used in a switching power supply device, and more particularly to a tonula having a leakage inductance used in a resonant switching power supply.

一般に、共振型スイッチング電源回路は、図6に示すような構成を有する。直流入力電源101は、例えば、商用電源を整流ダイオードとコンデンサにより整流平滑されたような電源である。この直流入力電源101から、インダクタンス素子102と絶縁コンバータトランス103の1次側巻線と共振用コンデンサ104よりなる直列共振回路に電流が供給される。この電流は、ハーフブリッジ構成されたスイッチングトランジスタ105,106を駆動回路7によりスイッチング制御されている。   In general, a resonant switching power supply circuit has a configuration as shown in FIG. The DC input power supply 101 is, for example, a power supply obtained by rectifying and smoothing a commercial power supply using a rectifier diode and a capacitor. A current is supplied from the DC input power supply 101 to a series resonance circuit including the inductance element 102, the primary side winding of the insulating converter transformer 103, and the resonance capacitor 104. This current is switching-controlled by the driving circuit 7 in the switching transistors 105 and 106 having a half bridge configuration.

絶縁コンバータトランス103の2次側巻線に得られる電圧は、センタータップ方式でダイオード108,109、コンデンサ110により整流平滑された直流電圧出力として負荷111へ供給される。駆動回路107は、例えば出力電圧を監視して制御されており、負荷の変動があっても一定の出力電圧を得る。   The voltage obtained in the secondary winding of the insulating converter transformer 103 is supplied to the load 111 as a DC voltage output rectified and smoothed by the diodes 108 and 109 and the capacitor 110 by the center tap method. The drive circuit 107 is controlled, for example, by monitoring the output voltage, and obtains a constant output voltage even if the load varies.

共振型スイッチング電源においては、2次側に出力が得られている期間には絶縁コンバータトランス103の1次側巻線は等価的に短絡状態となっており、この期間にはインダクタンス素子102と共振用コンデンサ104による直列共振動作となっている。この例では、インダクタンス素子102に外付けのコイルを使用しているが、絶縁コンバータトランス103に存在する漏れインダクタンスを利用しても同様の動作が可能である。   In the resonant switching power supply, the primary side winding of the insulating converter transformer 103 is equivalently short-circuited during the period when the output is obtained on the secondary side, and the resonance with the inductance element 102 during this period. The series resonance operation is performed by the capacitor 104 for use. In this example, an external coil is used for the inductance element 102, but the same operation is possible even if leakage inductance existing in the insulating converter transformer 103 is used.

そこで、この漏れインダクタンスを確保するために、図7に示すように、分割ボビンを用いたトランスを使用し、外付けのインダクタンス素子を省いているものがある(例えば、特許文献1参照)。こうした分割巻トランスの等価回路を図8に示している。なお、図7において、113はコア、114は分割ボビン、114aはボビン分割部分、115は1次側巻線、116は2次側巻線である。
特開2001−237126号公報
Therefore, in order to ensure this leakage inductance, as shown in FIG. 7, a transformer using a divided bobbin is used, and an external inductance element is omitted (for example, see Patent Document 1). An equivalent circuit of such a split winding transformer is shown in FIG. In FIG. 7, 113 is a core, 114 is a divided bobbin, 114a is a bobbin divided portion, 115 is a primary side winding, and 116 is a secondary side winding.
JP 2001-237126 A

上記のように、分割ボビンを利用したトランスの場合、漏れインダクタンス値は、1次側巻線、2次側巻線間の距離や、エアギャップにより確保しており、漏れインダクタンスを大きくするには、巻線間距離を離したり、エアギャップを大きくしたりする必要があった。このため、結果的に、トランス形状が大きくなってしまう。また、エアギャップを大きくすることによる漏れ磁束の増加による損失などの問題があった。   As described above, in the case of a transformer using a divided bobbin, the leakage inductance value is secured by the distance between the primary side winding and the secondary side winding and the air gap. It was necessary to increase the distance between windings or to increase the air gap. As a result, the transformer shape becomes large. In addition, there is a problem such as loss due to an increase in leakage magnetic flux caused by increasing the air gap.

本発明は、上記問題を解消するものであり、所望の漏れインダクタンスを取るために、トランス形状が大型になることがなく、また、エアギャップを大きく取る必要がなく、小サイズ化が図れるトランス及びそれを用いた共振型スイッチング電源を提供することを目的とする。   The present invention solves the above problem, and in order to obtain a desired leakage inductance, the transformer shape does not become large, and it is not necessary to make a large air gap. An object of the present invention is to provide a resonant switching power supply using the same.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、磁路を形成する1つの中脚と、その中脚から少なくとも2つに分岐した側脚とからなるコアと、前記コアの中脚に設けた1次側巻線と、前記側脚の少なくとも一方に設けた2次側巻線と、を備えたトランスである。
請求項2の発明は、上記トランスにおいて、前記2次側巻線は前記側脚の一方と中脚に設けたものである。
請求項3の発明は、前記2次側巻線は前記側脚の両方と中脚に設けたものである。
請求項4の発明は、前記中脚にギャップを設けたものである。
請求項5の発明は、前記巻線は、基板のプリント配線で形成されているものである。
請求項6の発明は、前記2次側巻線は主として前記側脚に設け、その巻数により漏れインダクタンスを制御するものである。
請求項7の発明は、上記いずれかのトランスを用いた共振型スイッチング電源である。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that a core comprising one middle leg forming a magnetic path, a side leg branched from the middle leg into at least two parts, and a core leg of the core. The transformer includes a primary winding provided and a secondary winding provided on at least one of the side legs.
According to a second aspect of the present invention, in the transformer, the secondary winding is provided on one of the side legs and a middle leg.
According to a third aspect of the present invention, the secondary winding is provided on both the side legs and the middle leg.
According to a fourth aspect of the present invention, a gap is provided in the middle leg.
According to a fifth aspect of the present invention, the winding is formed by printed wiring on a substrate.
According to a sixth aspect of the present invention, the secondary winding is mainly provided on the side leg, and the leakage inductance is controlled by the number of turns.
The invention according to claim 7 is a resonant switching power supply using any one of the above transformers.

請求項1乃至請求項4の発明によれば、2次側巻線の側脚へ巻回する巻数を調整することで、エアギャップを入れることなく、簡単に必要な漏れインダクタンスを確保することが可能となり、トランス形状を小型化できる。また、漏れインダクタンスを減少させずに、励磁インダクタンスの調整が可能となる。
請求項5の発明によれば、巻線をパターン配線により構成したので、ボビン等が必要でなく、容易に中脚、側脚へコイルを巻回することができる。
請求項6の発明によれば、漏れインダクタンスを低下させることなく所望の漏れインダクタンスを確保することができる。
請求項7の発明によれば、共振型スイッチング電源において、外付け部品を削減できる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the necessary leakage inductance can be easily ensured without introducing an air gap by adjusting the number of turns wound on the side leg of the secondary side winding. This makes it possible to reduce the size of the transformer. In addition, the excitation inductance can be adjusted without reducing the leakage inductance.
According to the invention of claim 5, since the winding is constituted by pattern wiring, a bobbin or the like is not required, and the coil can be easily wound around the middle leg and the side leg.
According to the sixth aspect of the invention, a desired leakage inductance can be ensured without reducing the leakage inductance.
According to the invention of claim 7, external components can be reduced in the resonance type switching power supply.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係るトランスについて図面を参照して説明する。図1、図2は本実施形態のトランスを示す。トランス1は、閉じた磁路を形成するコア2と、入力側となる1次側巻線3と、出力側となる2次側巻線4,5,6と、を備える。コア2は、1つの中脚2aと、この中脚2aから2つに分岐した側脚2b,2cとからなり、例えば、E型コアとI型コア又はE型コア同士により構成される。
<First Embodiment>
A transformer according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show the transformer of this embodiment. The transformer 1 includes a core 2 that forms a closed magnetic path, a primary side winding 3 that is an input side, and secondary side windings 4, 5, and 6 that are output sides. The core 2 includes one middle leg 2a and side legs 2b and 2c branched into two from the middle leg 2a. For example, the core 2 includes an E-type core and an I-type core or E-type cores.

1次側巻線3は、コアの中脚2aに設けられる。2次側巻4,5,6は、中脚2aのみでなく、側脚2b,2cにも設けられている。ここに、2次側巻線4は、中脚2aに巻かれており、2次側巻線5,6は、側脚2b,2cにそれぞれ巻かれている。2次側巻線4の一部と2次側巻線5とで連続した1つのコイルとなり、2次側巻線4の残部と2次側巻線6とで連続したもう1つのコイルとしている。   The primary winding 3 is provided on the middle leg 2a of the core. The secondary side windings 4, 5 and 6 are provided not only on the middle leg 2a but also on the side legs 2b and 2c. Here, the secondary winding 4 is wound around the middle leg 2a, and the secondary windings 5 and 6 are wound around the side legs 2b and 2c, respectively. One coil is continuous with a part of the secondary winding 4 and the secondary winding 5, and another coil is continuous with the remainder of the secondary winding 4 and the secondary winding 6. .

1次側巻線3には、スイッチング電源からスイッチング動作電流が供給され、これにより1次側巻線3で発生した磁束(矢印で示す)は、中脚2aを通り、側脚2b,2cで各々1/2となる。2次側巻線4,5,6のうち、中脚2aに巻回した2次側巻線4には、1次側巻線3で発生した磁束と同じ量の磁束が鎖交するのに対し、側脚2b,2cに巻回した2次側巻線5,6には1次側巻線3で発生した磁束の1/2の磁束が鎖交することとなる。従って、鎖交しない磁束(巻線を巻回していない側脚を通る磁束)は、1次側の漏れインダクタンスとなる。中脚2aへの2次側巻線4の巻数を減らし、側脚2b,2cへの2次側巻線5,6の巻数を増やすと、漏れインダクタンスは大きくなる。   The primary winding 3 is supplied with a switching operation current from a switching power supply, and the magnetic flux (indicated by an arrow) generated by the primary winding 3 passes through the middle leg 2a and is transmitted by the side legs 2b and 2c. Each becomes 1/2. Of the secondary side windings 4, 5, 6, the secondary side winding 4 wound around the middle leg 2 a is interlinked with the same amount of magnetic flux as that generated in the primary side winding 3. On the other hand, a half of the magnetic flux generated in the primary winding 3 is linked to the secondary windings 5 and 6 wound around the side legs 2b and 2c. Therefore, the magnetic flux not interlinked (magnetic flux passing through the side legs not winding the winding) becomes the primary side leakage inductance. When the number of turns of the secondary side winding 4 to the middle leg 2a is reduced and the number of turns of the secondary side windings 5 and 6 to the side legs 2b and 2c is increased, the leakage inductance increases.

従って、2次側巻線4,5,6の中脚2a、側脚2b,2cに巻回する巻数を調整することで、エアギャップを入れることなく、簡単に必要な漏れインダクタンスを確保することが可能となる。2次側巻線4,5,6は主として側脚2b,2cに設け、その巻数により漏れインダクタンスを制御するものとしてもよい。図3は、中脚2aの2次側巻線4に対する側脚2b,2cの2次側巻線5,6の巻数比と漏れインダクタンスの関係を示す。同図の横軸は、巻数比(=側脚巻数/中脚巻数)である。中脚巻数に対する側脚巻数が大きくなると、漏れインダクタンスは小さくなる。   Therefore, by adjusting the number of turns wound around the middle leg 2a and the side legs 2b, 2c of the secondary windings 4, 5, 6, it is possible to easily secure the necessary leakage inductance without introducing an air gap. Is possible. The secondary windings 4, 5, and 6 may be provided mainly on the side legs 2b and 2c, and the leakage inductance may be controlled by the number of turns. FIG. 3 shows the relationship between the turn ratio of the secondary windings 5 and 6 of the side legs 2b and 2c and the leakage inductance with respect to the secondary winding 4 of the middle leg 2a. The horizontal axis of the figure is the turns ratio (= number of side leg turns / number of middle leg turns). As the number of side leg turns with respect to the number of middle leg turns increases, the leakage inductance decreases.

また、上記では、2次側巻線を中脚2aと側脚2b,2cの両方に設けたものを示したが、側脚2b,2cの一方と中脚2aに設けたものとしてもよい。その詳細は後述の第3実施形態で説明する。   In the above description, the secondary side winding is provided on both the middle leg 2a and the side legs 2b and 2c. However, the secondary side winding may be provided on one of the side legs 2b and 2c and the middle leg 2a. Details thereof will be described in a third embodiment described later.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る基板トランスについて図4、図5を参照して説明する。本実施形態は、プリント配線により巻線を形成したものである。図4(a)(b)(c)(d)は、基板トランスの構成要素であるプリントコイル基板の第1層乃至第4層を、同図(e)はコイルの等価回路を、図5は基板トランスの断面をそれぞれ示す。
<Second Embodiment>
A substrate transformer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a winding is formed by printed wiring. 4A, 4B, 4C, and 4D show the first to fourth layers of the printed coil board, which is a component of the board transformer, FIG. 4E shows the equivalent circuit of the coil, and FIG. Indicates cross sections of the substrate transformer.

プリントコイル基板は、第1の基板10と第2の基板20とから成る。第1の基板10は、その表裏2層、すなわち第1層及び第2層に形成されたプリント巻線31,32から成る1次側巻線3を有し、第2の基板20は、その表裏2層、すなわち第3層及び第4層に形成した中脚側のプリント巻線41,42から成る2次側巻線4、及び一方の側脚側のプリント巻線から成る2次側巻線5、及び他方の側脚側のプリント巻線から成る2次側巻線6を有する。このように、図示の基板トランスは、1次側巻線3及び2次側巻線4,5,6が共に2層で成る。   The printed coil substrate includes a first substrate 10 and a second substrate 20. The first substrate 10 has a primary side winding 3 composed of printed windings 31 and 32 formed in two layers on the front and back sides, that is, the first layer and the second layer. Secondary side winding 4 consisting of the middle leg side printed windings 41 and 42 formed on the front and back two layers, ie, the third and fourth layers, and the secondary side winding consisting of one side leg side printed winding. It has a secondary winding 6 comprising a wire 5 and a printed winding on the other side leg. Thus, the illustrated substrate transformer includes the primary side winding 3 and the secondary side windings 4, 5, 6 in two layers.

1次側巻線3は、第1の基板10に貫通形成されたスルーホール14により表裏2つのプリント巻線31,32が接続されることにより形成されている。2次側巻線4は、第2の基板20に貫通形成された複数のスルーホール24により、表裏にそれぞれ設けられたプリント巻線41同士、プリント巻線42同士が接続されてそれぞれが連続したコイルに形成されている。また、各々のプリント巻線の中心部が基板の鉛直方向に重なるように配置されている。この中心部は、基板10,20に設けられた円形の貫通孔15,25(開口)の中心と一致する。   The primary winding 3 is formed by connecting two printed windings 31, 32 on the front and back sides through through holes 14 penetrating the first substrate 10. The secondary winding 4 has a plurality of through-holes 24 formed through the second substrate 20 so that the printed windings 41 provided on the front and the back and the printed windings 42 are connected to each other to be continuous. It is formed in the coil. Moreover, it arrange | positions so that the center part of each printed winding may overlap with the perpendicular direction of a board | substrate. The center portion coincides with the center of the circular through holes 15 and 25 (openings) provided in the substrates 10 and 20.

詳細には、1次側巻線3に関して、プリント巻線31は、第1層で最外周から最内周に向けて螺旋状に配線され、プリント巻線32は、第2層で最内周から最外周に向けて螺旋状に配線されている。プリント巻線31,32がこのように構成されていることで、巻き始めから巻き終わりまで磁束方向が一定となる。図4(a)(b)のA−Bが1次側の入力端子となり、本例では、プリント巻線31,32はそれぞれ8ターンとし、合計16ターンとしている。   Specifically, with respect to the primary side winding 3, the printed winding 31 is spirally wired from the outermost circumference to the innermost circumference on the first layer, and the printed winding 32 is arranged on the innermost circumference on the second layer. Is wired spirally from the outermost side toward the outermost periphery. Since the printed windings 31 and 32 are configured in this way, the direction of magnetic flux is constant from the start of winding to the end of winding. 4A and 4B are input terminals on the primary side, and in this example, the printed windings 31 and 32 each have 8 turns, for a total of 16 turns.

2次側巻線4に関して、プリント巻線41とプリント巻線42とは、同心で渦巻き状に交互に形成されている。プリント巻線41は、プリント巻線から成る2次側巻線5と、スルーホール及び裏面(第4層)側の繋ぎ線41aを通して連続接続され、プリント巻線42は、プリント巻線から成る2次側巻線6と、スルーホール及び表面(第3層)側の繋ぎ線42aを通して連続接続されている。図4(c)(d)のE−F,G−Hが、2次側の2巻線の端子となる。本例では、中脚のプリント巻線41,42はそれぞれ3ターン、側脚の2次側巻線5,6を成すプリント巻線はそれぞれ1ターンとしている。   Regarding the secondary winding 4, the printed winding 41 and the printed winding 42 are alternately formed concentrically and spirally. The printed winding 41 is continuously connected to the secondary winding 5 formed of a printed winding through a through-hole and a connecting wire 41a on the back surface (fourth layer) side, and the printed winding 42 is formed of 2 formed of a printed winding. The secondary winding 6 is continuously connected through the through hole and the connecting wire 42a on the surface (third layer) side. EF and GH in FIGS. 4C and 4D serve as terminals of the secondary winding of the second winding. In this example, the middle-leg printed windings 41 and 42 each have three turns, and the side-leg secondary windings 5 and 6 each have one turn.

また、基板10,20の中心部には、コア挿入用の平面視円形の貫通孔15,25(開口)が設けられ、基板10,20の左右両側部には、平面視長方形の貫通孔16,17及び26,27(開口)が設けられている。各基板10,20は、図5に示すように、絶縁板30を挟んで積層されて接着され、基板組立体35となる。絶縁板30にも、基板の貫通孔と対応する位置に同等の開口が設けられている。そして、フェライト等で成るコア2(E型コアとI型コアから成る)が各開口に挿入され、基板組立体35に組み付けられることにより基板トランス50が構成される。   Further, circular through holes 15 and 25 (openings) for inserting cores are provided in the center of the substrates 10 and 20, and rectangular through holes 16 in a plan view are provided on the left and right sides of the substrates 10 and 20. , 17 and 26, 27 (openings). As shown in FIG. 5, the substrates 10 and 20 are stacked and bonded with an insulating plate 30 interposed therebetween to form a substrate assembly 35. The insulating plate 30 is also provided with an equivalent opening at a position corresponding to the through hole of the substrate. Then, a core 2 made of ferrite or the like (consisting of an E-type core and an I-type core) is inserted into each opening and assembled to the board assembly 35 to constitute a board transformer 50.

本実施形態の基板トランス50においては、プリント配線基板の表裏層を用いたパターン配線により各巻線3,4,5,6を形成している。すなわち、基板の第1及び第2層を使用して1次側巻線を形成し、第3及び第4層を使用して2次側巻線を形成しているので、従来に比べて、同一パターン幅の場合、2倍の巻き数を実現でき、また、同じ巻き数であれば、2倍のパターン幅を確保できる。また、巻き数を増やしたい場合は、2層ではなく、それ以上の偶数層(例えば、4層)を使用して巻線を配線して行けば、必要なパターン幅で巻き数を増やすことができる。これにより、簡単に、低背のトランスを構成することができる。   In the substrate transformer 50 of the present embodiment, the windings 3, 4, 5, 6 are formed by pattern wiring using the front and back layers of the printed wiring board. That is, since the primary side winding is formed using the first and second layers of the substrate and the secondary side winding is formed using the third and fourth layers, When the pattern width is the same, twice the number of turns can be realized, and when the number of turns is the same, a double pattern width can be secured. Also, if you want to increase the number of turns, you can increase the number of turns with the required pattern width by wiring the windings using even layers (for example, 4 layers) more than two layers. it can. Thereby, a low-profile transformer can be configured easily.

また、前述の第1実施形態においては、中脚用ボビン以外に側脚巻線巻回用のボビンが必要となるが、本実施形態においては、巻線をパターン配線により構成しているので、ボビン等が必要でなくなり、極めて容易に中脚、側脚へのコイル巻回が可能となる。   Further, in the first embodiment described above, a bobbin for winding the side leg winding is required in addition to the bobbin for the middle leg, but in this embodiment, the winding is configured by pattern wiring. A bobbin or the like is not necessary, and the coil can be wound around the middle leg and the side leg very easily.

さらに、巻数も1ターン、2ターンといった整数ターンとするだけでなく、巻線の引き出し位置により、0.5ターンや、0.8ターンといった調整が可能となり、必要な漏れインダクタンスを精度良く実現することが可能となる。   Furthermore, the number of turns is not limited to integer turns such as 1 turn and 2 turns, but it can be adjusted to 0.5 turns or 0.8 turns depending on the winding position of the winding, and the necessary leakage inductance can be realized with high accuracy. It becomes possible.

<第3実施形態>
フェライトコアを用いたトランスでは流す電流が大きいと、磁束密度がフェライトの持つ飽和磁束密度を超え、インダクタンス値が急激に低下する現象が発生する。一般的にこの特性を直流重畳特性と言う。この対策として組み合わせる2つのコア間にギャップを設けることで、飽和に至る許容電流値を大きくする。このような、ギャップと電流飽和との関係を図9に示している。
<Third Embodiment>
In a transformer using a ferrite core, when a large current flows, a phenomenon occurs in which the magnetic flux density exceeds the saturation magnetic flux density of the ferrite and the inductance value rapidly decreases. In general, this characteristic is called a DC superposition characteristic. By providing a gap between the two cores combined as a countermeasure, the allowable current value for saturation is increased. Such a relationship between the gap and the current saturation is shown in FIG.

また、コアの鉄損を考慮した場合、使用磁束密度から1次側巻数が決定され、回路上必要なインダクタンス値に対して、大きなインダクタンス値が得られてしまう場合がある。こういった場合にも、ギャップを設けてインダクタンス値を調整する。   In addition, when the core iron loss is taken into consideration, the primary winding number is determined from the magnetic flux density used, and a large inductance value may be obtained with respect to the inductance value necessary for the circuit. Even in such a case, an inductance value is adjusted by providing a gap.

ところが、前述のコアの側脚に2次側巻線を巻回し漏れインダクタンスを確保した場合、図10に示すような、E型コア61とI型コア62を用いたトランス1において一般的な中脚・側脚に、共にギャップ63を設けると、図11(a)(b)に示すように、ギャップが大きくなるに連れて、励磁インダクタンスが低下するが、漏れインダクタンス値も同様に低下する。   However, when the secondary side winding is wound around the side leg of the above-mentioned core to ensure the leakage inductance, the transformer 1 using the E-type core 61 and the I-type core 62 as shown in FIG. When the gap 63 is provided on both the legs and the side legs, as shown in FIGS. 11A and 11B, the excitation inductance decreases as the gap increases, but the leakage inductance value also decreases.

そこで、本実施形態においては、図12(a)(b)に示すように、ギャップ63を中脚61aにのみ設けたトランス1とする。これにより、励磁インダクタンスのみ低下し、漏れインダクタンスは低下することなく所望の漏れインダクタンス値を確保することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 12A and 12B, the transformer 1 is provided with the gap 63 provided only in the middle leg 61a. Thereby, only the excitation inductance is reduced, and a desired leakage inductance value can be ensured without reducing the leakage inductance.

以下に、本実施形態の詳細について、図13(a)(b)を参照して説明する。図13(a)は一般のトランス100を、(b)は本実施形態のトランス1を示す。トランス100は、中脚・側脚にギャップ63があり、本実施形態のトランス1は、中脚のみにギャップ63がある。   Details of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 13 (a) and 13 (b). FIG. 13A shows a general transformer 100, and FIG. 13B shows the transformer 1 of this embodiment. The transformer 100 has a gap 63 in the middle leg / side leg, and the transformer 1 of the present embodiment has the gap 63 only in the middle leg.

これらトランスにおいて、中脚61aに巻回した1次側コイル3で発生した主磁束M1によって、同じ中脚61aに巻回した2次巻線4に電流が流れて、主磁束を相殺する磁束M2が発生する。1次側主磁束M1が相殺された状態で側脚61cに巻回した2次巻線5には、中脚61aに巻回している2次巻線4で発生した電流が流れる。なお、2次巻線4,5は前述実施形態と同様に連続接続されている。この電流に応じた磁束M3が側脚61cに発生する。この結果、中脚61aでは、1次巻線3及び2次巻線4により磁束が相殺されているので、磁束は弱くなり、結果的に、側脚61b,61cだけを通る磁束のループが漏れインダクタンスとなる。   In these transformers, the main magnetic flux M1 generated in the primary coil 3 wound around the middle leg 61a causes a current to flow through the secondary winding 4 wound around the same middle leg 61a, thereby canceling the main magnetic flux M2. Will occur. A current generated in the secondary winding 4 wound around the middle leg 61a flows through the secondary winding 5 wound around the side leg 61c with the primary main magnetic flux M1 being canceled. The secondary windings 4 and 5 are continuously connected in the same manner as in the above embodiment. A magnetic flux M3 corresponding to this current is generated in the side leg 61c. As a result, since the magnetic flux is canceled by the primary winding 3 and the secondary winding 4 in the middle leg 61a, the magnetic flux is weakened. As a result, a magnetic flux loop that passes only through the side legs 61b and 61c leaks. It becomes inductance.

ここに、図13(a)に示した中脚・側脚ともにギャップ63を設けたトランス100の場合には、側脚61b,61cを通る磁束ループにギャップがあることで(A部分)、漏れインダクタンスが減少してしまう。
一方、図13(b)に示した中脚61aにのみギャップ63を設けたトランス1の場合には、側脚61b,61cを通る磁束ループにはギャップがない状態となるので(A部分)、漏れインダクタンスは、減少することがない。この様子を図14(a)(b)に示している。
Here, in the case of the transformer 100 shown in FIG. 13 (a) in which the gap 63 is provided in both the middle leg and the side leg, there is a gap in the magnetic flux loop passing through the side legs 61b and 61c (part A). Inductance is reduced.
On the other hand, in the case of the transformer 1 provided with the gap 63 only in the middle leg 61a shown in FIG. 13B, there is no gap in the magnetic flux loop passing through the side legs 61b and 61c (part A). The leakage inductance does not decrease. This is shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).

本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変形しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記いずれかのトランスを用いた共振型スイッチング電源においては、外付け部品を削減できる等の効果が得られる。   The present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. In addition, in the resonant switching power supply using any of the above transformers, an effect such as reduction of external parts can be obtained.

本発明の第1実施形態に係るトランスの断面図。1 is a cross-sectional view of a transformer according to a first embodiment of the present invention. 同トランスの横断面図。The cross-sectional view of the transformer. 同トランスの中脚の2次側巻線に対する側脚の2次側巻線の巻数比と漏れインダクタンスとの関係図。The relationship figure of the turns ratio of the secondary side winding of the side leg with respect to the secondary side winding of the middle leg of the transformer, and the leakage inductance. (a)(b)(c)(d)は、本発明の第2実施形態に係る基板トランスの構成要素であるプリントコイル基板の第1層乃至第4層を示す図、(e)はコイルの等価回路図。(A) (b) (c) (d) is a figure which shows the 1st layer thru | or 4th layer of the printed coil board | substrate which is a component of the board | substrate transformer which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (e) is a coil. Equivalent circuit diagram. 同基板トランスの断面図。Sectional drawing of the substrate transformer. 一般の共振型スイッチング電源回路図。FIG. 2 is a general resonant switching power supply circuit diagram. 一般の分割巻トランスの断面図。Sectional drawing of a general split winding transformer. 一般の分割巻トランスの等価回路図。The equivalent circuit diagram of a general split winding transformer. 一般のトランスのギャップと電流飽和との関係図。The relationship figure of the gap of a general transformer, and current saturation. 本発明の第3実施形態の前提となる、コアの側脚に2次側巻線を巻回し、中脚・側脚にギャップを設けて成るトランスの断面図。Sectional drawing of the trans | transformer which winds a secondary side coil | winding to the side leg of a core, and provides a gap in a middle leg and a side leg used as the premise of 3rd Embodiment of this invention. (a)は上記トランスにおけるギャップと励磁インダクタンスの関係図、(b)はギャップと漏れインダクタンスの関係図。(A) is the relationship figure of the gap and exciting inductance in the above-mentioned transformer, (b) is the relation figure of the gap and leakage inductance. (a)(b)は本発明の第3実施形態に係るトランスの断面図。(A) and (b) are sectional drawings of the transformer concerning a 3rd embodiment of the present invention. (a)は一般のトランスの動作説明図、(b)は第3実施形態のトランスの動作説明図。(A) is operation | movement explanatory drawing of a general transformer, (b) is operation | movement explanatory drawing of the trans | transformer of 3rd Embodiment. (a)は第3実施形態に係るトランスのギャップと励磁インダクタンスの関係図、(b)はギャップと漏れインダクタンスの関係図。(A) is a relationship diagram of the gap and exciting inductance of the transformer concerning a 3rd embodiment, and (b) is a relationship diagram of a gap and leakage inductance.

符号の説明Explanation of symbols

1 トランス
2 コア
2a 中脚
2b,2c 側脚
3 1次側巻線
31,32 プリント巻線
4 2次側巻線
41,42 プリント巻線
5,6 2次側巻線
10 第1の基板
20 第2の基板
35 基板組立体
50 基板トランス
61 E型コア
61a 中脚
61b,61c 側脚
62 I型コア
63 ギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transformer 2 Core 2a Middle leg 2b, 2c Side leg 3 Primary side winding 31, 32 Printed winding 4 Secondary side winding 41, 42 Printed winding 5,6 Secondary side winding 10 First board 20 Second substrate 35 Substrate assembly 50 Substrate transformer 61 E-type core 61a Middle leg 61b, 61c Side leg 62 I-type core 63 Gap

Claims (7)

磁路を形成する1つの中脚と、その中脚から少なくとも2つに分岐した側脚とからなるコアと、
前記コアの中脚に設けた1次側巻線と、
前記側脚の少なくとも一方に設けた2次側巻線と、を備えたことを特徴とするトランス。
A core composed of one middle leg forming a magnetic path and a side leg branched from the middle leg into at least two parts;
A primary winding provided on the middle leg of the core;
And a secondary winding provided on at least one of the side legs.
前記2次側巻線は前記側脚の一方と中脚に設けたことを特徴とする請求項1に記載のトランス。   The transformer according to claim 1, wherein the secondary winding is provided on one of the side legs and a middle leg. 前記2次側巻線は前記側脚の両方と中脚に設けたことを特徴とする請求項1に記載のトランス。   The transformer according to claim 1, wherein the secondary winding is provided on both of the side legs and the middle leg. 前記中脚にギャップを設けたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のトランス。   4. The transformer according to claim 2, wherein a gap is provided in the middle leg. 前記巻線は、基板のプリント配線で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のトランス。   The transformer according to claim 1, wherein the winding is formed by printed wiring of a substrate. 前記2次側巻線は主として前記側脚に設け、その巻数により漏れインダクタンスを制御するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトランス。   3. The transformer according to claim 1, wherein the secondary winding is mainly provided on the side leg, and leakage inductance is controlled by the number of turns. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のトランスを用いた共振型スイッチング電源。   A resonant switching power supply using the transformer according to any one of claims 1 to 3.
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