JP2009135320A - コイルセット、スイッチング電源装置およびコイルセットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比べて容易に製造することが可能なコイルセットを提供する。
【解決手段】互いに異なる形状である２つのコイルパターン（板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２など）を、面内の所定方向（Ｘ軸方向）に沿って連続的に配置させることにより、板金部（板金４３−１，４４−１を含む板金部、および板金４４−２，４３−２を含む板金部）を形成する。また、対向する板金部間で２つのコイルパターンが交互に配置されるように、２数の板金部を互いにずらして重ね合わせるようにする。これにより、２数の板金部がそれぞれ、面内の所定方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されると共に、互いに異なる形状からなる２つのコイルパターンを含んで構成され、かつ、これら２つのコイルパターンが、対向する板金部間で交互に配置されるようになる。従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のコイルを有するコイルセットおよびその製造方法、ならびにそのようなコイルセットを備えたスイッチング電源装置に関する。

従来より、スイッチング電源装置として種々のＤＣ−ＤＣコンバータが提案され、実用に供されている。その多くは、電力変換トランス（変圧素子）の１次側コイルに接続されたスイッチング回路のスイッチング動作により直流入力電圧をスイッチングし、スイッチング出力を電力変換トランスの２次側コイルに取り出す方式である。スイッチング回路のスイッチング動作に伴い、２次側コイルに現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑回路によって直流に変換されて出力される。

この種のスイッチング電源装置では、整流回路内の整流素子およびトランスのコイル間配線のもつインダクタンスにより、整流素子に対して過大なサージ電圧が生じてしまう場合があった。このような過大なサージ電圧が発生すると、整流素子における発熱量が大きくなり、また電力損失も大きくなるために回路の効率が低下してしまうことになる。

そこで、例えば特許文献１には、整流ダイオードを、２次側コイルを構成する平角導体線と一対に固定することにより、この整流ダイオードでの発熱量や電力損失などを抑えるようにしたスイッチング電源装置が提案されている。

特開２００２−１６５４５３号公報

しかしながら、上記特許文献１で提案されているコイル部品等では、コイルで整流ダイオードを挟み込んで接合する必要があるため、製造の際の機械化が困難であった。よって、製造効率が低くなってしまうため、容易に製造することが可能なコイル部品等の実現が望まれていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来と比べて容易に製造することが可能なコイルセットおよびスイッチング電源装置、ならびにそのようなコイルセットの製造方法を提供することにある。

本発明のコイルセットは、互いに対向する複数の板金部を備えたものである。ここで、これら板金部はそれぞれ、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成されると共に、面内の所定方向に沿って配置されている。また、これら第１および第２のコイルパターンは、対向する板金部間で交互に配置されている。

本発明のスイッチング電源装置は、直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するインバータ回路と、このインバータ回路側の１次側コイルと、２次側コイルとを有し、入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を出力するトランスと、このトランスの２次側に接続されると共に整流素子を有し、この整流素子によって出力交流電圧の整流動作を行う整流回路と、この整流回路からの出力電圧を平滑化して直流出力電圧を生成する平滑回路とを備えたものである。ここで、上記トランスは、互いに対向すると共に２次側コイルを構成する複数の板金部を有するコイルセットを含んでいる。また、これら板金部はそれぞれ、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成されると共に、面内の所定方向に沿って配置されている。また、これら第１および第２のコイルパターンは、対向する板金部間で交互に配置されている。

本発明のコイルセットおよびスイッチング電源装置では、複数の板金部がそれぞれ、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成されると共に面内の所定方向に沿って配置されており、かつ、これら第１および第２のコイルパターンが対向する板金部間で交互に、すなわち、千鳥配置となるように配置されているため、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率の向上が実現可能となる。さらに、面内に並んだ２種類のコイルを、いわゆる上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コア等で磁気結合することができるため、コイルセットが、コア部からより多く露出できるようになる。よって、コイル部分がコアに覆われて放熱量が少なくなってしまうことに起因してコイル部品を小型化すると充分な放熱が得られない、という従来技術における問題点も解決しうる。

本発明のコイルセットでは、上記板金部と電気的に接続された整流素子をさらに備えると共に、この整流素子が板金部に直接配置されているようにしてもよい。また、上記板金部同士を電気的に接続する接続用板金部と、板金部と電気的に接続された整流素子とをさらに備えると共に、この整流素子が接続用板金部に配置されているようにしてもよい。前者のように構成した場合、整流素子を配置するための別個の部材（例えば、後者のように構成した場合における接続用板金部など）が不要となり、各板金部の形状を同一パターンとすることが可能となる。したがって、その場合には製造するのがより容易となると共に、製造コストがより低減される。

本発明のコイルセットでは、上記整流素子が所定のパッケージによりモールドされているようにするのが好ましい。このように構成した場合、整流素子を固定化することが可能となると共に、整流素子に対する異物の付着が抑止される。また、整流素子と共に板金の一部をモールドすることにより、板金部同士を固定化することも可能となる。

本発明のコイルセットでは、上記第１および第２のコイルパターンが、所定の基準線に対して互いに左右対称の形状となっているのが好ましい。このように構成した場合、左右非対称となっている場合と比べ、コイルとしての特性が向上する。

本発明のコイルセットでは、上記整流素子を、ダイオードまたは電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）とすることが可能である。

また、本発明のスイッチング電源装置では、上記１次側コイルを、複数の板金部の層間に配置するようにするのが好ましい。このように構成した場合、１次側コイルが複数の板金部の層間以外に配置される場合と比べ、整流素子からの放熱量が大きくなる。したがって、電力損失が低減し、回路の効率が向上する。

本発明のコイルセットの製造方法は、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを面内の所定方向に沿って連続的に配置させることにより板金部を形成する工程と、対向する板金部間で第１および第２のコイルパターンが交互に配置されるように複数の板金部を互いに重ね合わせる工程とを含むようにしたものである。

本発明のコイルセットの製造方法では、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンが面内の所定方向に沿って連続的に配置されることにより、板金部が形成される。そして対向する板金部間で第１および第２のコイルパターンが交互に配置されるように、すなわち、千鳥配置となるように、複数の板金部が互いに重ね合わせられる。これにより、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率の向上が実現可能となる。

本発明のコイルセットの製造方法では、上記板金部を形成する工程において、互いに隣接する第１および第２のコイルパターン同士をリードフレームを介して配置させることにより板金部を形成すると共に、この板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程の後に、リードフレームを切断する工程をさらに含むようにしてもよい。このように構成した場合、リードフレームを用いることにより、板金部の形成がより容易となる。

本発明のコイルセットの製造方法では、上記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程において、板金部に整流素子を直接配置させるようにしてもよく、また、板金部同士を電気的に接続する接続用板金部を介して、整流素子と板金部とを電気的に接続させるようにしてもよい。前者のように構成した場合、整流素子を配置するための別個の部材（例えば、後者のように構成した場合における接続用板金部など）が不要となり、各板金部の形状を同一パターンとすることが可能となる。したがって、その場合には製造するのがより容易となると共に、製造コストがより低減される。

本発明のコイルセットの製造方法では、上記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程の後に、この整流素子を所定のパッケージによりモールドする工程をさらに含むようにするのが好ましい。このように構成した場合、整流素子を固定化することが可能となると共に、整流素子に対するゴミなどの付着が抑止される。また、整流素子と共に板金の一部をモールドすることにより、板金部同士を固定化することも可能となる。

本発明のコイルセットまたはスイッチング電源装置によれば、複数の板金部がそれぞれ、面内の所定方向に沿って配置されると共に互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成され、かつ、これら第１および第２のコイルパターンが対向する板金部間で交互に配置されているようにしたので、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率を向上させることができる。よって、従来と比べて容易に製造することが可能となる。

また、本発明のコイルセットの製造方法によれば、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを面内の所定方向に沿って連続的に配置させることにより板金部を形成すると共に、対向する板金部間で第１および第２のコイルパターンが交互に配置されるように複数の板金部を互いに重ね合わせるようにしたので、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率を向上させることができる。よって、従来と比べて容易に製造することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。このスイッチング電源装置は、高圧バッテリ１０から供給される高圧の直流入力電圧Ｖinをより低い直流出力電圧Ｖoutに変換し、図示しない低圧バッテリに供給して負荷Ｌを駆動するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものである。なお、本発明の第１の実施の形態に係るコイルセット（後述するコイルセット７）およびその製造方法についても、以下併せて説明する。

このスイッチング電源装置は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられた入力平滑コンデンサ２と、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたインバータ回路１と、１次側コイル４１（４１Ａ，４１Ｂ）および２次側コイル４２Ａ，４２Ｂを有するトランス４とを備えている。１次側高圧ラインＬ１Ｈの入力端子Ｔ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌの入力端子Ｔ２との間には、高圧バッテリ１０から出力される直流入力電圧Ｖinが印加されるようになっている。このスイッチング電源装置１はまた、トランス４の２次側に設けられた整流回路５と、この整流回路５に接続された平滑回路６とを備えている。

入力平滑コンデンサ２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのものである。

インバータ回路１は、４つのスイッチング素子１１〜１４から構成されたフルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子１１，１２の一端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子１３，１４の一端同士が互いに接続され、これらの一端同士は、トランス４の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂを介して互いに接続されている。また、スイッチング素子１１，１３の他端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子１２，１４の他端同士が互いに接続され、これらの他端同士は、それぞれ入力端子Ｔ１，Ｔ２に接続されている。インバータ回路１１はこのような構成により、図示しない駆動回路から供給される駆動信号に応じて、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを入力交流電圧に変換するようになっている。

なお、これらスイッチング素子１１〜１４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。

トランス４は、後述する上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣから構成される磁芯４０と、一対の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂと、一対の２次側コイル４２Ａ，４２Ｂとを有している。このうち、一対の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂは、互いに直列接続されている。また、２次側コイル４２Ａは、センタタップＰ１Ａにおいて互いに接続された一対のコイル部４３−１，４４−２を有しており、後述する整流回路５内の整流部（整流ダイオード５１Ａ，５２Ａからなる整流部）に導かれている。また、２次側コイル４２Ｂは、センタタップＰ１Ｂにおいて互いに接続された一対のコイル部４４−１，４３−２を有しており、後述する整流回路５内の整流部（整流ダイオード５１Ｂ，５２Ｂからなる整流部）に導かれている。

具体的には、トランス４は、インバータ回路１によって生成された入力交流電圧を変圧し、２次側コイル４２Ａの各端部（センタタップＰ１Ａとは反対側の端部）から、互いに１８０度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。同様に、２次側コイル４２Ｂの各端部（センタタップＰ１Ｂとは反対側の端部）からも、互いに１８０度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂと、２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各コイル部４３−１，４４−２，４４−１，４３−２との巻数比によって定まる。

整流回路５は、各２次側コイル４２Ａ、４２Ｂからの出力を整流する一対の整流部からなる。これらの整流部は、一対の整流ダイオード５１Ａ，５２Ａからなる整流部と、整流ダイオード５１Ｂ，５２Ｂからなる整流部とであり、いずれも単相全波整流型のものである。整流ダイオード５１Ａのアノードは、トランス４における２次側コイル４２Ａのコイル部４３−１の他端（センタタップＰ１Ａとは反対側の端部）に接続され、整流ダイオード５２Ａのアノードは、２次側コイル４２Ａのコイル部４４−２の他端（センタタップＰ１Ａとは反対側の端部）に接続されている。また、これら整流ダイオード５１Ａ，５２Ａのカソード同士は互いに接続点Ｐ２Ａにおいて接続され、接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに導かれている。

同様に、整流ダイオード５１Ｂのアノードは、トランス４における２次側コイル４２Ｂのコイル部４４−１の他端（センタタップＰ１Ｂとは反対側の端部）に接続され、整流ダイオード５２Ｂのアノードは、２次側コイル４２Ｂのコイル４３−２の他端（センタタップＰ１Ｂとは反対側の端部）に接続されている。また、これら整流ダイオード５１Ｂ，５２Ｂのカソード同士は互いに接続点Ｐ２Ｂにおいて接続され、接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに導かれている。つまり、この整流回路５の整流部は、それぞれセンタタップ型のカソードコモン接続の構成となっており、トランス４からの出力交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂによって個別に整流して全波整流電圧を得るようになっている。そして、各整流部は後段の接続点Ｐ４で接続されており、各整流部からの出力が合成された全波整流電圧が得られるようになっている。

なお、トランス４の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂおよび２次側コイル４２Ａ，４２Ｂは、後述する１組のコイルセット（コイルセット７）を含んで構成されている。このコイルセット７の詳細構成および製造方法については、後述する。

平滑回路６は、チョークコイル６１と、出力平滑コンデンサ６２とを含んで構成されている。チョークコイル６１は出力ラインＬＯに挿入配置されており、その一端は、接続点Ｐ４を介して整流回路５に接続され、その他端は、出力ラインＬＯの出力端子Ｔ３に接続されている。出力平滑コンデンサ６２は、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間に接続されている。接地ラインＬＧの一端は、接続点Ｐ３を介してセンタタップＰ１Ａ，Ｐ１Ｂに接続され、接地ラインＬＧの他端は、出力端子Ｔ４に接続されている。このような構成により平滑回路６では、整流回路５で整流された全波整流電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から低圧バッテリ（図示せず）に給電するようになっている。

次に、図２〜図４を参照して、本発明の主な特徴的部分であるトランス４の主要部（コイルセット７）と、整流回路５との詳細構成について説明する。ここで、図２は、このコイルセット７の外観構成を平面図（Ｘ−Ｙ平面図：図２（Ａ））および断面図（Ｙ−Ｚ断面図：図２（Ｂ））で表したものであり、平面図においては、平滑回路６との接続関係も示している。また、図３は、図２に示したコイルセット７の外観構成を断面図（Ｚ−Ｘ断面図）で表したものであり、図４は、図２に示したコイルセット７の外観構成を、コア部分を含めた分解斜視図で表したものである。

図２〜図４に示したように、このコイルセット７は、互いに対向する２組の板金（板金４３−１，４４−２および板金４４−１，４３−２）を含んで構成されている。また、本実施形態のコイルセット７は、これら２組の板金に加え、これらの板金と電気的に接続されたダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂを含んで構成されている。

まず、コイルセット７の具体的配置について説明する。板金４３−１，４３−２のコイルパターンは同一の形状であり、板金４４−１，４４−２のコイルパターンも同一の形状である。そして、互いに異なるコイルパターンを有する２枚の板金４３−１，４４−２が互いに対向しており、さらに、互いに異なるコイルパターンを有する２枚の板金４４−１，４３−２が互いに対向している。本実施の形態では、板金４３−１，４４−１が表側（Ｚ座標がより大きい側）に配置され、板金４４−２，４３−２が裏側（Ｚ座標がより小さい側）に配置されている。そして、これらの板金が対向した２組の板金が、面内の所定方向（Ｘ軸方向）に沿って配置され、このＸ軸方向で隣り合う板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２が、互いに異なるコイルパターンとなっている。これを、断面方向から見ると、図３に示したように、同一コイルパターンの板金４３−１，４３−２と、やはり同一コイルパターンの板金４４−１、４４−２とが、たすき掛けの配置となっている。さらに、隣り合った板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２は、それぞれ、図２に記載した中線Ｙ１（Ｙ軸方向に沿った基準線）に対し、互いに左右対称の形状となっている。

なお、板金４３−１，４４−２はそれぞれ、図１の回路図におけるコイル部４３−１，４４−２に相当してトランス４の２次側コイル４２Ａを形成し、板金４４−１，４３−２はそれぞれ、図１の回路図におけるコイル部４４−１，４３−２に相当してトランス４の２次側コイル４２Ｂを形成している。このため、板金４４−２のコイルパターンは、板金４３−１のコイルパターンに対して、貫通孔４０Ａを基準に逆巻となっており、板金４３−２のコイルパターンは、板金４４−１のコイルパターンに対して、貫通孔４０Ｂを基準に逆巻となっている。

ダイオードチップ（図１の回路図における整流ダイオードに相当する）５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂは、それぞれ接続用板金５３上に直接配置されている。ダイオードチップ５１Ａは、板金４３−１とボンディングワイヤ（後述するボンディングワイヤ５６）を介して接続されており、ダイオードチップ５２Ａは、板金４４−２とボンディングワイヤを介して接続されており、ダイオードチップ５１Ｂは、板金４４−１とボンディングワイヤを介して接続されており、ダイオードチップ５２Ｂは、板金４３−２とボンディングワイヤを介して接続されている。そして、各ダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂは、接続用板金５３側がカソード接続されており、板金４３−１，４４−２，４４−１，４３−２には、アノード接続されている。

そして、各ダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂは、所定のモールドパッケージ５４によりモールドされている。このモールドパッケージ５４は、ダイオードのみならず、接続用板金５３、４３−１，４４−２，４４−１，４３−２を一定の位置関係となるように固着しているので、コイルセット７全体の形状安定性が担保されている。なお、接続用板金５３および各板金４３−１，４４−２，４４−１，４３−２には、後述するねじ止め用の孔５３Ｈ、４３−１Ｈ，４４−２Ｈ，４４−１Ｈ，４３−２Ｈが設けられている。

接続用板金５３は、図１に示した接続点Ｐ４の機能を有し、この接続用板金５３には出力ラインＬＯが接続されている。また、板金４３−１および板金４４−２は、ねじ止め用の孔４３−１Ｈ，４４−２Ｈに挿入された図示しないねじによって接続されており、これにより図１に示したセンタタップＰ１Ａとしての機能を有し、接地ラインＬＧに接続されるようになっている。同様に、板金４４−１および板金４３−２は、ねじ止め用の孔４４−１Ｈ，４３−２Ｈに挿入された図示しないねじにより接続されており、これにより図１に示したセンタタップＰ１Ｂとしての機能を有し、接地ラインＬＧに接続されるようになっている。

このように、各ダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂをカソードコモン接続の構成とすると共に、前述の板金の構成とすることにより、出力電流が流れる接続用板金５３が端に位置するため、出力ラインＬＯが接地ラインＬＧを飛び越えることなく、接続用板金５３と直接接続される。そして、図２（Ａ）では、接地ラインＬＧが接続用板金５３の下側を飛び越える構成となっているが、ねじ止め用の孔４３−１Ｈ，４４−２Ｈ，４４−１Ｈ，４３−２Ｈに挿入されるねじ（図示せず）を、シャーシ等のグランドに直接固定すること等により、接地ラインＬＧが接続用板金５３と立体的に交差する構成としなくてもよく、その場合には簡易な構成とすることが可能である。

次に、１次側コイルおよびコアを含めて、コイルセット７との関係について具体的に説明する。図４に示したように、コイルセット７の上下（Ｚ軸方向に沿った方向）には、互いに対向する上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣが配置されている。また、これら上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣからなるＵ−Ｕコアであるコア材（磁芯４０）の周囲には、コイルセット７における１次側コイル４１Ａ，４１Ｂ、および２次側コイル４２Ａ，４２Ｂを構成する４枚の板金４３−１，４４−１，４３−２，４４−２が、それぞれ、以下説明する磁芯ＵＣ１，ＤＣ１，ＵＣ２，ＤＣ２の延在方向（Ｚ軸方向）に垂直な面内（Ｘ−Ｙ平面内）に巻回された構造となっている。上部Ｕ型コアＵＣは、ベースコアＵＣｂと、このベースコアＵＣｂから延びた２本の脚部分である第１の磁芯ＵＣ１および第２磁芯ＵＣ２とから構成されている。また、下部Ｕ型コアＤＣは、ベースコアＤＣｂと、このベースコアＤＣｂから延びた２本の脚部分である第１磁芯ＤＣ１および第２磁芯ＤＣ２とから構成されている。なお、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣはそれぞれ、例えばフェライトなどの磁性材料により構成され、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂおよび板金４３−１，４４−１，４３−２，４４−２はそれぞれ、例えば銅やアルミニウムなどの導電性材料により構成される。

なお、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂはそれぞれ、板金４３−１，４４−１と、板金４４−２，４３−２との層間に配置されている。また、図示しないリードは上方に折り曲げられ、図示しない基板に接続されるようになっている。また、このコイルセット７の背面側は、図示しない放熱シートを介して図示しないヒートシンクに取り付けられるようになっている。

次に、図２〜図４に加えて図５〜図７を参照して、本実施の形態のコイルセットの製造方法の一例について詳細に説明する。ここで、図５〜図７は、本実施の形態のコイルセットの製造方法における主要な工程の一部を、それぞれ平面図（図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）：Ｘ−Ｙ平面図）および断面図（図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ）：Ｙ−Ｚ断面図）で表したものである。

まず、例えば図５（Ａ）に示したように、互いに異なる形状からなると共に基準線Ｙ２１，Ｙ２２などに対して左右対称となっている２つのコイルパターンを構成する板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２などを、互いに隣接する２つコイルパターン同士で、リードフレーム５５Ａ−１，５５Ｂ−１，５５−Ｃまたはリードフレーム５５Ａ−２，５５Ｂ−２を介して面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って連続的に配置させることにより、２枚の板金部（板金４３−１，４４−１を含む板金部、および板金４４−２，４３−２を含む板金部）をそれぞれ形成する。そして図５（Ａ）中の矢印Ｐ１０，Ｐ１１で示したように、これら２枚の板金部同士を、２つのコイルパターンが交互に配置されるように、互いにずらして重ね合わせる。

次に、例えば図６（Ａ），図６（Ｂ）に示したように、ダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂを、それぞれ接続用板金５３上に直接配置させると共に、ボンディングワイヤ５６（配線部）を介して、これらダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂと、板金４３−１，４４−２，４４−１，４３−２とを、図２で説明したように電気的に接続させる。

次に、例えば図７（Ａ），図７（Ｂ）に示したように、これらダイオードチップ５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂと、それらの周辺の板金とを、所定のモールドパッケージ５４によりモールドする。

そして最後に、リードフレーム５５Ａ−１，５５Ｂ−１，５５Ｃ，５５Ａ−２，５５Ｂ−２をそれぞれ切断することにより、図２および図３に示したコイルセット７が製造される。また、このコイルセット７の上下に互いに対向する上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣを配置することにより、図４に示した構造が得られる。

次に、本実施の形態のコイルセット７、スイッチング電源装置およびコイルセット７の製造方法の作用および効果について説明する。

まず、本実施の形態のスイッチング電源装置の動作について説明する。

このスイッチング電源装置では、インバータ回路１において、入力端子Ｔ１，Ｔ２から供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされて入力交流電圧が生成され、この入力交流電圧がトランス４の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂへ供給される。そしてトランス４では入力交流電圧が変圧され、２次側コイル４２Ａ，４２Ｂから、変圧された出力交流電圧が出力される。

整流回路５では、トランス４から出力された出力交流電圧が、整流ダイオード５１Ａ，５２Ａおよび整流ダイオード５１Ｂ，５２Ｂによって整流される。これにより、センタタップＰ１Ａと整流ダイオード５１Ａ，５２Ａの接続点Ｐ２Ａとの間、およびセンタタップＰ１Ｂと整流ダイオード５１Ｂ，５２Ｂの接続点Ｐ２Ｂとの間にはそれぞれ、整流出力が発生する。

平滑回路６では、この整流回路５において発生する整流出力が、チョークコイル６１と出力平滑コンデンサ６２とによって平滑化され、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutとして出力される。そしてこの直流出力電圧Ｖoutは、図示しない低圧バッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷Ｌが駆動される。

また、本実施の形態のスイッチング電源装置では、インバータ回路１において、スイッチング素子１１，１４がオン状態になる期間と、スイッチング素子１２，１３がオン状態になる期間とが、交互に繰り返される。したがって、このスイッチング電源装置の動作をより詳細に説明すると、以下のようになる。

まず、図８に示したように、インバータ回路１のスイッチング素子１１，１４がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子１１からスイッチング素子１４の方向に１次側ループ電流Ｉａ１が流れる。すると、トランス４における２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各コイル部４３−１，４４−２，４４−１，４３−２にそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード５２Ａ，５２Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード５１Ａ，５１Ｂに対して順方向となる。このため、接地ラインＬＧ、コイル部４３−１，４４−１、整流ダイオード５１Ａ，５１Ｂ、接続点Ｐ４、出力ラインＬＯ、チョークコイル６１および出力平滑コンデンサ６２を順に通る２次側ループ電流Ｉａ２が流れる。そしてこの２次側ループ電流Ｉａ２により、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷Ｌが駆動される。

ここで、図９を参照して、このような２次側ループ電流Ｉａ２を、本実施の形態のコイルセット７を用いて説明する。なお、理解の容易のため、図９では、図２に示したモールドパッケージ５４は図示されていない。図９において、図８の状態では、２次側電流ループＩａ２は、接地ラインＬＧ上の接続点Ｐ３において分岐し、２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各センタタップＰ１Ａ，Ｐ１Ｂから、表側の板金４３−１，４４−１（コイル部４３−１，４４−１に相当）へと流れる。このとき、図４において説明したように、各板金４３−１，４４−１は、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣの周りを互いに反対方向に回巻しているため、板金４３−１，４４−１には、コア中の磁束に基づく図中の実線で示した２次側電流ループＩａ２が流れる。また、板金４３−１，４４−１を流れた電流は、それぞれ整流ダイオード５１Ａ，５１Ｂを通過して、接続用板金５３上（接続点Ｐ４に相当）で合流する。この接続用板金５３には出力ラインＬＯが接続されているため、これにより２次側電流ループＩａ２が流れることになる。

一方、図１０に示したように、インバータ回路１のスイッチング素子１１，１４がそれぞれオフ状態になると共に、インバータ回路１のスイッチング素子１２，１３がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子１３からスイッチング素子１２の方向に１次側ループ電流Ｉｂ１が流れる。すると、トランス４における２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各コイル部４３−１，４４−２，４４−１，４３−２にそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード５１Ａ，５１Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード５２Ａ，５２Ｂに対して順方向となる。このため、接地ラインＬＧ、コイル部４４−２，４３−２、整流ダイオード５２Ａ，５２Ｂ、接続点Ｐ４、出力ラインＬＯ、チョークコイル６１および出力平滑コンデンサ６２を順に通る２次側ループ電流Ｉｂ２が流れる。そしてこの２次側ループ電流Ｉｂ２により、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷Ｌが駆動される。

ここで、図１１を参照して、このような２次側ループ電流Ｉｂ２を、本実施の形態のコイルセット７を用いて説明する。なお、図９と同様に、図１１では、図２に示したモールドパッケージ５４は図示されていない。図１１において、図１０の状態では、２次側電流ループＩｂ２は、接地ラインＬＧ上の接続点Ｐ３において分岐し、２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各センタタップ部Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂから裏側の板金４４−２，４３−２（コイル部４４−２，４３−２に相当）へと流れる。このとき、図４において説明したように、各板金４４−２，４３−２は、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣの周りを互いに反対方向に回巻しているため、板金４４−２，４３−２には、コア中の磁束に基づく図中の点線で示した２次側電流ループＩｂ２が流れる。なお、図４に示したとおり、表側の板金４３−１と裏側の板金４４−２とは、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣに対して逆巻に巻かれていると共に、同様に、表側の板金４３−１と裏側の板金４４−２とは、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣに対して逆巻に巻かれているため、図９の状態と図１１の状態とでは、各２次側コイルに逆向きの電流が流れる。また、板金４４−２，４３−２を流れた電流は、それぞれ整流ダイオード５２Ａ，５２Ｂを通過して、接続用板金５３上（接続点Ｐ４に相当）で合流する。この接続用板金５３には出力ラインＬＯが接続されているため、これにより２次側電流ループＩｂ２が流れることになる。

次に、本実施の形態の特徴的部分の作用について説明する。

本実施の形態のコイルセット７の製造方法では、互いに異なる形状からなる２つのコイルパターン（板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２など）が面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って連続的に配置されることにより、板金部（板金４３−１，４４−１を含む板金部、および板金４４−２，４３−２を含む板金部）が形成される。そして対向する板金部間で２つのコイルパターンが交互に、すなわち千鳥配置となるように、２数の板金部が互いにずらして重ね合わせられる。

これにより、本実施の形態のコイルセット７およびそれを含むスイッチング電源装置では、２数の板金部がそれぞれ、面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って配置されると共に互いに異なる形状からなる２つのコイルパターンを含んで構成され、かつ、これら２つのコイルパターンが、対向する板金部間で交互に（千鳥配置で）配置されている。したがって、上面から接続部が見通せる配置となり、ダイオードチップの配置や接続を片面から行うことができるようになるため、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率の向上が実現可能となる。

以上のように本実施の形態では、互いに異なる形状である２つのコイルパターン（板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２など）を面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って連続的に配置させることにより、板金部（板金４３−１，４４−１を含む板金部、および板金４４−２，４３−２を含む板金部）を形成すると共に、対向する板金部間で２つのコイルパターンが交互に配置されるように、２数の板金部を互いにずらして重ね合わせるようにしたので、２数の板金部がそれぞれ、面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って配置されると共に互いに異なる形状からなる２つのコイルパターンを含んで構成され、かつ、これら２つのコイルパターンが、対向する板金部間で交互に配置されるようになる。これにより、上面から接続部が見通せる配置となり、ダイオードチップの配置や接続を片面から行うことができるようになるため、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率を向上させることができる。よって、従来と比べて容易に製造することが可能となる。

また、各ダイオードチップがそれぞれ、所定のモールドパッケージ５４によりモールドされているようにしたので、ダイオードチップを固定化することおよび板金部（板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２など）同士を固定化することが可能となると共に、ダイオードチップに対する異物の付着を抑止することが可能となる。

また、２つのコイルパターンが、所定の基準線Ｙ１等に対して互いに左右対称の形状となっているようにしたので、左右非対称となっている場合と比べ、コイルとしての特性を向上させることが可能となる。

また、２枚の板金部を形成する工程において、互いに隣接する２つのコイルパターンを含む板金同士を、リードフレーム５５Ａ−１，５５Ｂ−１，５５Ｃ，５５Ａ−２，５５Ｂ−２を介して配置させるようにすると共に、後にこれらリードフレーム５５Ａ−１，５５Ｂ−１，５５Ｃ，５５Ａ−２，５５Ｂ−２を切断するようにしたので、これらのリードフレームを用いることにより、２枚の板金部の形成をより容易とすることが可能となる。

さらに、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂをそれぞれ、板金４３−１，４４−１と、板金４４−２，４３−２との層間に配置されているようにしたので、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂがこれらの板金部の層間以外に配置される場合と比べ、ダイオードチップからの放熱量が大きくなる。したがって、電力損失を低減し、回路の効率を向上させることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１２は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表したものである。本実施の形態のスイッチング電源装置は、第１の実施の形態のスイッチング電源装置において、トランス４および整流回路５の代わりに、トランス４Ａおよび整流回路５Ａを設けるようにしたものである。具体的には、上記第１の実施の形態では、各ダイオードチップが接続用板金５３上に配置されている場合について説明したが、本実施の形態では、各ダイオードチップが各板金上に直接配置されており、例えば図１２に示した２次側コイル（後述する２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄ）が、図１３に示した形状となっている。この図１３に示したコイルセット（後述するコイルセット７Ａ）の具体的形状については後述し、まず、図１２に示した回路構成について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態に係るコイルセット７Ａおよびその製造方法についても、以下併せて説明する。

このスイッチング電源装置は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられた入力平滑コンデンサ２と、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたインバータ回路１と、１次側コイル４１（４１Ａ，４１Ｂ）および２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄを有するトランス４Ａとを備えている。１次側高圧ラインＬ１Ｈの入力端子Ｔ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌの入力端子Ｔ２との間には、高圧バッテリ１０から出力される直流入力電圧Ｖinが印加されるようになっている。このスイッチング電源装置１はまた、トランス４Ａの２次側に設けられた整流回路５Ａと、この整流回路５Ａに接続された平滑回路６とを備えている。

トランス４Ａは、上部Ｕ型コアＵＣおよび下部Ｕ型コアＤＣから構成される磁芯４０と、一対の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂと、一対の２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄとを有している。このうち、一対の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂは、互いに直列接続されている。また、２次側コイル４２Ｃは、１つの整流素子５７Ａ，５８Ａを介してセンタタップＰ１Ｃで接続された一対のコイル部４５−１，４６−２を有している。また、２次側コイル４２Ｄは、１つの整流素子５７Ｂ，５８Ｂを介してセンタタップＰ１Ｄで接続された一対のコイル部４５−２，４６−１を有している。

このトランス４Ａは、インバータ回路１によって生成された入力交流電圧を変圧し、２次側コイル４２Ｃの各コイル部４５−１，４６−２から、互いに１８０度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。同様に、２次側コイル４２Ｄの各コイル４５−２，４６−１の各端部からも、互いに１８０度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂと、２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄの各コイル部４５−１，４６−２，４６−１，４５−２との巻数比によって定まる。

整流回路５Ａは、各２次側コイル４２Ｃ、４２Ｄからの出力を整流する一対の整流部からなる。そして、この整流部は、それぞれ一対の整流ダイオード５７Ａ，５８Ａ、および一対の整流ダイオード５７Ｂ，５８Ｂからなる単相全波整流型のものである。整流ダイオード５７Ａのアノードは、接続点Ｐ３を介して接地ラインＬＧに接続され、整流ダイオード５７Ａのカソードは、コイル部４６−２におけるセンタタップＰ１Ｃ側と反対側の端部に接続されている。そして、コイル４６−２における整流ダイオード５７Ａと反対側の端部は、センタタップＰ１Ｃおよび接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに接続されている。また、整流ダイオード５８Ａのアノードは、コイル４５−１における接続点Ｐ３側と反対側の端部に接続され、整流ダイオード５８Ａのカソードは、センタタップＰ１Ｃおよび接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに接続されている。

一方、整流ダイオード５７Ｂのアノードは、接続点Ｐ３を介して接地ラインＬＧに接続され、整流ダイオード５７Ｂのカソードは、コイル部４６−１におけるセンタタップＰ１Ｄ側と反対側の端部に接続されている。そして、コイル４６−１における整流ダイオード５７Ｂと反対側の端部は、センタタップＰ１Ｄおよび接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに接続されている。また、整流ダイオード５８Ｂのアノードは、コイル４５−２における接続点Ｐ３側と反対側の端部に接続され、整流ダイオード５８Ｂのカソードは、センタタップＰ１Ｄおよび接続点Ｐ４を介して出力ラインＬＯに接続されている。そして、各整流部および２次側コイルは後段の接続点Ｐ４で接続されて、各整流部からの出力が合成された全波整流電圧が得られるようになっている。

平滑回路６は、チョークコイル６１と、出力平滑コンデンサ６２とを含んで構成されている。このような構成により平滑回路６では、整流回路５Ａで整流された全波整流電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から低圧バッテリ（図示せず）に給電するようになっている。

次に図１３を参照して、本実施の形態におけるコイルセット７Ａについて説明する。図１３は、このコイルセット７の外観構成を平面図（Ｘ−Ｙ平面図：図１３（Ａ））および断面図（Ｚ−Ｘ断面図：図１３（Ｂ））で表したものであり、平面図においては、平滑回路６との接続関係も示している。

図１３（Ａ）に示したように、本実施の形態のコイルセット７Ａでは、板金４５−１の上に板金４６−２を重ねて対向配置させることによって２次側コイル４２Ｃを形成すると共に、板金４５−２の上に板金４６−１を重ねて対向配置させることによって２次側コイル４２Ｄを形成している。そして、この２次側コイル４２Ｃと、２次側コイル４２Ｄとにおいて、後述のように板金４６−２と板金４５−２とが同一形状であり、かつ板金４５−１と板金４６−１とが同一形状である。さらに、板金４６−２，４５−２と板金４５−１，４６−１とは、左右対称の形状となっている。これらの板金が対向した２組の板金が、面内の所定方向（Ｘ軸方向）に沿って配置され、隣り合う板金４６−２，４６−１および板金４５−１，４５−２が互いに異なるコイルパターン（左右対称）となっている。そして、互いに隣り合う表側の板金４６−２，４６−１は、ショートバー６５Ａ（図１３（Ａ）では点線で図示）で接続されて接続点Ｐ３を形成しており、互いに隣り合う裏側の板金４５−１，４５−２は、ショートバー６５Ｂ（図１３（Ａ）では点線で図示）で接続されて接続点Ｐ４を形成している。

また、図１３（Ｂ）に示したように、同一コイルパターン同士の板金４６−２，４５−２と、やはり同一コイルパターン同士の板金４５−１，４６−１とが、たすき掛けの配置となっている。さらに、隣り合った板金４３−１，４４−１と板金４４−２，４３−２とは、図１３（Ａ）に記載した中線Ｙ３（Ｙ軸方向に沿った基準線）に対し、互いに左右対称の形状となっている。なお、板金４６−１と板金４５−１との間には、一次側コイル４１Ａが挿入されており、板金４６−１と板金４５−１との間には、一次側コイル４１Ｂが挿入されている。

なお、板金４５−１，４６−２は、図１２の回路図におけるコイル部４５−１，４６−２に相当してトランス４の２次側コイル４２Ｃを形成し、板金４５−２，４６−１は、図１２の回路図におけるコイル部４５−２，４６−１に相当してトランス４の２次側コイル４２Ｄを形成している。このため、板金４６−２のコイルパターンは、板金４５−１のコイルパターンに対して、貫通孔４０Ｃを基準に逆巻となっており、板金４６−１のコイルパターンは、板金４５−２のコイルパターンに対して、貫通孔４０Ｄを基準に逆巻となっている。

また、図１３（Ａ）では、板金４５−１上にダイオードチップ５７Ａ，５８Ａを直接配置させており、これらダイオードチップ５７Ａ，５８Ａは、板金４６−２とボンディングワイヤ５６を介して接続されている。ダイオードチップ５７Ａ，５８Ａでは、板金４５−１側がアノード側であり、ボンディングワイヤ５６側がカソード側となっている。同様に、板金４５−２上にダイオードチップ５７Ｂ，５８Ｂを直接配置させており、これらダイオードチップ５７Ｂ，５８Ｂは、板金４６−１とボンディングワイヤ５６を介して接続されている。ダイオードチップ５７Ｂ，５８Ｂでは、板金４５−２側がアノード側であり、ボンディングワイヤ５６側がカソードとなっている。

また、各ダイオードチップ５７Ａ，５８Ａ，５７Ｂ，５８Ｂは、所定のモールドパッケージ５４によりモールドされている。このモールドパッケージ５４は、これらのダイオードのみならず、板金４５−１，４６−２，４５−２，４６−１を一定の位置関係となるように固着しているので、コイルセット７Ａ全体の形状安定性が担保されている。

なお、ショートバー６５Ａは、板金４６−２，４６−１と図示しないねじで固定されており、ショートバー６５Ｂは、板金４５−１，４５−２と図示しないねじで固定されている。このように、接続点Ｐ３の機能を有すると共に接地ラインＬＧと接続されるショートバー６５Ｂを裏側にすることで、板金４５−１，４５−２およびショートバー６５Ｂをシャーシ等のグランドラインに直接固定することもでき、簡易な構成を取ることが可能である。

また、このような構成のコイルセット７Ａは、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、例えば図１４に示したように、リードフレーム５５Ａ−１，５５Ｂ−１間で互いに交互に配置された板金４５−１，４５−２の連続パターンと、リードフレーム５５Ａ−２，５５Ｂ−２間で互いに交互に配置された板金４６−１，４６−２の連続パターンとを用意する。板金４５−１,４６−１が同一形状であり、かつ、板金４５−２，４６−２が同一形状であるため、これら２つの連続パターンは、板金位置がお互いにずれているのみで同一の物である。そして、図中の矢印Ｐ１２で示したように、互いに重ね合わせる。なお、ここでは、板金４６−１，４６−２が含まれる連続パターンを表側に重ねることを想定している。これにより、板金４５−１と板金４６−２とが対向すると共に、板金４５−２と板金４６−１とが対向したコイルセットの原型が形成される。

次に、例えば図１５に示したように重ねられた２つの連続パターンの板金４５−１上に、ダイオードチップ５７Ａ，５８Ａを直接配置させると共に、板金４５−２上に、ダイオードチップ５７Ｂ，５８Ｂを直接配置させ、これらにワイヤボンディングを施す。その後、各ダイオードチップをモールドパッケージする。続いて、ショートバー６５Ａによって板金４６−２，４６−１同士を互いに接続させ、ショートバー６５Ｂによって板金４５−１，４５−２同士を互いに接続させる。その後、各リードフレーム５５Ａ−１，５５Ａ−２，５５Ｂ−１，５５Ｂ−２を切り離す。これにより、図１３に示したコイルセット７Ａが完成する。

なお、上記では、連続パターンを重ねた後にダイオードを配置したが、ダイオードの配置後に連続パターンを重ね、その後にワイヤボンディングしてもよい。また、連続パターンを重ねた後、ダイオードの配置の前にショートバーを接続してもよい。

次に、図１６〜図１９を参照して、本実施の形態のスイッチング電源装置の動作について説明する。なお、図８等に示した第１の実施の形態のスイッチング電源装置と同一の動作については、同一符号を用いてその説明を省略する。

このスイッチング電源装置では、インバータ回路１において、入力端子Ｔ１，Ｔ２から供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされて入力交流電圧が生成され、この入力交流電圧がトランス４の１次側コイル４１Ａ，４１Ｂへ供給される。そしてトランス４Ａでは入力交流電圧が変圧され、２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄから、変圧された出力交流電圧が出力される。

整流回路５Ａでは、トランス４から出力された出力交流電圧が、整流ダイオード５７Ａ，５８Ａ，５７Ｂ，５８Ｂによって整流される。これにより整流回路５Ａを介した接続点Ｐ４と接続点Ｐ３との間に、整流出力が発生する。

平滑回路６では、この整流回路５Ａにおいて発生する整流出力が、チョークコイル６１と出力平滑コンデンサ６２とによって平滑化され、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutとして出力される。そしてこの直流出力電圧Ｖoutは、図示しない低圧バッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷Ｌが駆動される。

また、このスイッチング電源装置の動作をより詳細に説明すると、まず、図１６に示したように、インバータ回路１のスイッチング素子１１，１４がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子１１からスイッチング素子１４の方向に１次側ループ電流Ｉｃ１が流れる。すると、トランス４Ａの２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各コイル部４５−１，４６−２，４５−２，４６−１にそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード５８Ａ，５８Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード５７Ａ，５７Ｂに対して順方向となる。このため、接地ラインＬＧ、整流ダイオード５７Ａ，５７Ｂからコイル部４６−２，４６−１を通り接続点Ｐ４、出力ラインＬＯ、チョークコイル６１および出力平滑コンデンサ６２を順に通る２次側ループ電流Ｉｃ２が流れる。そしてこの２次側ループ電流Ｉｃ２により、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷Ｌが駆動される。

ここで、図１７を参照して、このような２次側ループ電流Ｉｃ２を、本実施の形態のコイルセット７Ａを用いて説明する。なお、理解の容易のため、図１７では、図１３（Ａ）に示したモールドパッケージ５４は図示されていない。図１７において、図１６の状態では、２次側電流ループＩｃ２は、接地ラインＬＧからショートバー６５Ｂ上の接続点Ｐ３で分岐し、２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄの裏側の板金４５−１，４５−２上のダイオード５７Ａ，５７Ｂを介して、表側の板金４６−２，４６−１（コイル部４６−２，４６−１に相当）へと流れる。このとき、２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄは、図示しないコアの周りを互いに反対方向に回巻しているため、板金４６−２，４６−１には、コア中の磁束に基づく図中の実線で示した２次側電流ループＩｃ２が流れる。また、各板金４６−２，４６−１を流れた電流Ｉｃ２は、ショートバー６５Ａ上の接続点Ｐ４で合流し、出力ラインＬＯに出力され、電流ループＩｃ２が流れることとなる。

一方、図１８に示したように、インバータ回路１のスイッチング素子１１，１４がそれぞれオフ状態になると共に、インバータ回路１のスイッチング素子１２，１３がそれぞれオン状態になると、スイッチング素子１３からスイッチング素子１２の方向に１次側ループ電流Ｉｄ１が流れる。すると、トランス４Ａの２次側コイル４２Ａ，４２Ｂの各コイル部４３−１，４４−２，４４−１，４３−２にそれぞれ現れる電圧は、整流ダイオード５７Ａ，５７Ｂに対して逆方向となる一方、整流ダイオード５８Ａ，５８Ｂに対して順方向となる。このため、接地ラインＬＧ、コイル部４５−１，４５−２から整流ダイオード５８Ａ，５８Ｂを通り接続点Ｐ４、出力ラインＬＯ、チョークコイル６１および出力平滑コンデンサ６２を順に通る２次側ループ電流Ｉｄ２が流れる。そしてこの２次側ループ電流Ｉｄ２により、直流出力電圧Ｖoutが図示しない低圧バッテリに給電されると共に、負荷Ｌが駆動される。

ここで、図１９を参照して、このような２次側ループ電流Ｉｄ２を、本実施の形態のコイルセット７Ａを用いて説明する。なお、理解の容易のため、図１９では、図１３（Ａ）に示したモールドパッケージ５４は図示されていない。図１９において、図１８の状態では、２次側電流ループＩｄ２は、接地ラインＬＧからショートバー６５Ｂ上の接続点Ｐ３で分岐し、２次側コイル４２Ｃ，４２Ｄの裏側の板金４５−１，４５−２（コイル部４５−１，４５−２に相当）へと流れる。各板金４５−１，４５−２は、図示しないコアの周りを反対方向に回巻しているため、板金４５−１，４５−２には、図中の点線で示した２次側電流ループＩｄ２が流れる。なお、表側の板金４６−２と裏側の板金４５−１とは、コアに対して逆巻に巻かれており、同様に表側の板金４６−１と裏側の板金４５−２とも、コアに対して逆巻に巻かれているため、図１７の状態と図１９の状態とでは、各２次側コイルに逆向きの電流が流れる。また、板金４５−１，４５−２を流れた電流は、それぞれ整流ダイオード５８Ａ，５８Ｂを通過して表側の板金４６−２，４６−１を通り、ショートバー６５Ａ上の接続点Ｐ４で合流し、出力ラインＬＯに出力され、２次側電流ループＩｄ２が流れることになる。

以上のように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、互いに異なる形状である２つのコイルパターン（板金４５−１，４５−２および板金４６−２，４６−１など）を面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って連続的に配置させることにより、板金部（板金４５−１，４５−２を含む板金部、および板金４６−２，４６−１を含む板金部）を形成すると共に、対向する板金部間で２つのコイルパターンが交互に配置されるように、２数の板金部を互いにずらして重ね合わせるようにしたので、２数の板金部がそれぞれ、面内の所定方向（この場合、Ｘ軸方向）に沿って配置されると共に互いに異なる形状からなる２つのコイルパターンを含んで構成され、かつ、これら２つのコイルパターンが、対向する板金部間で交互に配置されるようになる。これにより、上面から接続部が見通せる配置となり、ダイオードチップの配置や接続を片面から行うことができるようになるため、従来と比べて製造の際の機械化が容易となり、製造効率を向上させることができる。よって、従来と比べて容易に製造することが可能となる。

また、上記板金部に対してダイオードチップを電気的に接続させる工程において、板金部上にダイオードチップを直接配置させるようにしたので、各ダイオードチップを配置するための別個の部材（この場合、各ダイオードチップを配置するための接続用板金５３）が不要となり、各板金部の形状を同一パターンとすることができる。よって、製造工程をより容易とすることができると共に、製造コストをより低減することが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、ダイオード５１Ａ，５２Ａ，５１Ｂ，５２Ｂのカソードが共通に接続されるいわゆるカソードコモンを採用しているが、各ダイオードの向きを反転させ、アノードを共通接続したいわゆるアノードコモンであってもよい。

また、上記実施の形態では、２つのコイルパターンが、所定の基準線Ｙ１等に対して互いに左右対称の形状となっている場合について説明したが、これら２つのコイルパターンは、必ずしも完全に左右対称となっていなくともよい。

また、上記第１の実施の形態では、板金部が２枚（板金４３−１，４４−１および板金４４−２，４３−２）の場合で説明したが、例えば図２０に示したように、板金部（この場合、板金４３−１，４４−１、板金４４−２，４３−２および板金４３−３，４４−３）を、３枚以上の複数枚で構成してもよい。なお、同様に第２の実施の形態においても、板金部を３枚以上の複数枚で構成してもよい。

また、上記第１の実施の形態では、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂがそれぞれ、板金４３−１，４４−１と、板金４４−２，４３−２との層間に配置されている場合について説明したが、これら１次側コイル４１Ａ，４１Ｂを、板金４３−１，４４−１と、板金４４−２，４３−２との層間以外に配置してもよい。なお、同様に第２の実施の形態においても、１次側コイル４１Ａ，４１Ｂを、板金４５−１，４５−２と、板金４６−２，４６−１との層間以外に配置してもよい。

また、上記実施の形態では、整流素子の一例として整流ダイオードを挙げて説明したが、整流素子としてＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を用いるようにしてもよい。このようなＦＥＴを用いて同期整流動作を行うようにすれば、上記実施の形態等と比べて回路の効率をより向上させることが可能となる。

また、上記実施の形態では、１次側コイルや２次側コイル（板金）の形状を具体的に挙げて説明したが、これら１次側コイルや２次側コイル（板金）の形状はこの場合には限られず、他の形状でもよい。

また、上記実施の形態では、インバータ回路１がフルブリッジ型のインバータ回路である場合について説明したが、インバータ回路１の構成はこれには限られず、例えば、ハーフブリッジ型やフォワード型などの構成でもよい。

また、上記実施の形態では、整流回路５がそれぞれ、アノードコモン接続のセンタタップ型および（整流ダイオードがコモン接続でない）センタタップ型の整流回路である場合について説明したが、整流回路の構成はこれには限られず、例えば、アノードコモン接続ではなくカソードコモン接続のセンタタップ型でもよく、また、センタタップ型以外（例えば、ハーフブリッジ型やフォワード型、フライバック型など）の構成でもよい。また、全波整流型の整流回路ではなく、半波整流型の整流回路でもよい。

また、上記実施の形態では、２次側コイルの各端部からの出力、すなわち、トランスの出力が１８０度異なる位相の場合で説明しているが、必ずしも１８０度の位相差を持たせる必要はなく、他の位相差であってもよい。

さらに、上記実施の形態において説明した変形例等を組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。 図１に示したコイルセットの主要部の外観構成を表す平面図および断面図である。 図２に示したコイルセットの主要部の外観構成を表す断面図である。 図２に示したコイルセットの主要部の外観構成を表す分解斜視図である。 図２に示したコイルセットの製造方法の主要な工程の一部を表す平面図および断面図である。 図５に続く工程を表す平面図および断面図である。 図６に続く工程を表す平面図および断面図である。 図１に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。 図８に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための平面図である。 図１に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。 図１０に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。 図１２に示したコイルセットの主要部の外観構成を表す平面図および断面図である。 図１２に示したコイルセットの製造方法の主要な工程の一部を説明するための平面図である。 図１４に続く工程を表す平面図である。 図１２に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。 図１６に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための平面図である。 図１２に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための回路図である。 図１８に示したスイッチング電源装置の基本動作を説明するための平面図である。 本発明の変形例に係るコイルセットの主要部の外観構成を表す断面図である。

符号の説明

１…インバータ回路、１１〜１４…スイッチング素子、１０…高圧バッテリ、２…入力平滑コンデンサ、４，４Ａ…トランス、４０…磁芯、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…コア貫通孔、４１，４１Ａ，４１Ｂ…１次側コイル、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ…２次側コイル、４３−１〜４３−３，４４−１〜４４−３，４５−１，４５−２，４６−１、４６−２…板金（コイル部）、４３−１Ｈ，４４−２Ｈ，４４−１Ｈ，４３−２Ｈ…ねじ止め用の孔、５，５Ａ…整流回路、５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５７Ａ，５７Ｂ，５８Ａ，５８Ｂ…整流ダイオード（ダイオードチップ）、５３…接続用板金、５３Ｈ…ねじ止め用の孔、５４…モールドパッケージ、５５Ａ−１，５５Ａ−２，５５Ｂ−１，５５Ｂ−２，５５Ｃ…リードフレーム、５６…ボンディングワイヤ、６…平滑回路、６１…チョークコイル、６２…出力平滑コンデンサ、６５Ａ，６５Ｂ…ショートバー、７，７Ａ…コイルセット、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ…負荷、ＵＣ…上部Ｕ型コア、ＤＣ…下部Ｕ型コア、ＵＣｂ，ＤＣｂ…ベースコア、ＵＣ１，ＤＣ１…第１磁芯、ＵＣ２，ＤＣ２…第２磁芯、Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１Ｃ，Ｐ１Ｄ…接続点（センタタップ）、Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ３，Ｐ４…接続点、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉｄ１…電流（１次側ループ電流）、Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２，Ｉｄ２…電流（２次側ループ電流）、Ｙ１，Ｙ２１，Ｙ２２，Ｙ３…基準線。

Claims (12)

1. 互いに対向する複数の板金部を備え、
   前記板金部はそれぞれ、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成されると共に面内の所定方向に沿って配置され、かつ、これら第１および第２のコイルパターンが、対向する前記板金部間で交互に配置されている
   ことを特徴とするコイルセット。
2. 前記板金部と電気的に接続された整流素子をさらに備え、
   前記整流素子が、前記板金部に直接配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイルセット。
3. 前記板金部同士を電気的に接続する接続用板金部と、
   前記板金部と電気的に接続された整流素子とをさらに備え、
   前記整流素子が、前記接続用板金部に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイルセット。
4. 前記整流素子が、所定のパッケージによりモールドされている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイルセット。
5. 前記第１および第２のコイルパターンが、所定の基準線に対し、互いに左右対称の形状となっている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のコイルセット。
6. 直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するインバータ回路と、
   前記インバータ回路側の１次側コイルと、２次側コイルとを有し、前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を出力するトランスと、
   前記トランスの２次側に接続されると共に整流素子を有し、この整流素子によって前記出力交流電圧の整流動作を行う整流回路と、
   前記整流回路からの出力電圧を平滑化して直流出力電圧を生成する平滑回路と
   を備え、
   前記トランスは、互いに対向すると共に前記２次側コイルを構成する複数の板金部を有するコイルセットを含み、
   前記板金部はそれぞれ、互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを含んで構成されると共に面内の所定方向に沿って配置され、かつ、これら第１および第２のコイルパターンが、対向する前記板金部間で交互に配置されている
   ことを特徴とするスイッチング電源装置。
7. 前記１次側コイルが、前記複数の板金部の層間に配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置
8. 互いに異なる形状からなる第１および第２のコイルパターンを面内の所定方向に沿って連続的に配置させることにより、板金部を形成する工程と、
   対向する前記板金部間で前記第１および第２のコイルパターンが交互に配置されるように、複数の板金部を互いに重ね合わせる工程と
   を含むことを特徴とするコイルセットの製造方法。
9. 前記板金部を形成する工程において、互いに隣接する前記第１および第２のコイルパターン同士をリードフレームを介して配置させることにより前記板金部を形成し、
   前記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程の後に、前記リードフレームを切断する工程をさらに含む
   ことを特徴とする請求項８に記載のコイルセットの製造方法。
10. 前記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程において、前記板金部に整流素子を直接配置させる
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のコイルセットの製造方法。
11. 前記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程において、前記板金部同士を電気的に接続する接続用板金部を介して、整流素子と板金部とを電気的に接続させる
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のコイルセットの製造方法。
12. 前記板金部に対して整流素子を電気的に接続させる工程の後に、この整流素子を所定のパッケージによりモールドする工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載のコイルセットの製造方法。

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