JP2010068557A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の厚さが増大するのを抑制しつつ、絶縁トランスの絶縁性能を向上させることができる電源装置を提供する。
【解決手段】 回路基板１０上に絶縁トランス２０が設けられた電源装置１であって、絶縁トランス２０が、回路基板１０と略平行な中心軸を有し、１次巻線２４及び２次巻線２５を巻回した巻軸部２１ｂと、巻軸部２１ｂの外周面上に形成され、１次巻線２４及び２次巻線２５を電気的に分離するつば状の絶縁壁２８とを備え、回路基板１０が、絶縁壁２８を挿入するための挿入孔１１を有するように構成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電源装置に係り、さらに詳しくは、回路基板上に絶縁トランスが設けられた電源装置の改良に関する。

近年、液晶テレビなどに用いられる電源装置には、薄型化が要求されている。最近では、厚さが８ｃｍ程度の液晶テレビも製品化されており、これまで２０ｍｍ程度であった電源装置の厚さをその半分程度にすることが求められている。通常、電源装置には、増幅回路、整流回路、トランスなどの電源回路が設けられている（例えば、特許文献１）。電源装置に設けられるトランスとしては、１次巻線及び２次巻線を巻回した巻軸部の外周面上にこれらの巻線を電気的に分離するつば状の絶縁壁が形成された絶縁トランスがある。一般に、絶縁トランスの絶縁性能は、１次巻線及び２次巻線間の空間距離や沿面距離などによって決定される。沿面距離とは、１次巻線及び２次巻線間の絶縁壁表面に沿った最短距離のことである。

そこで、巻軸部の中心軸方向の長さを増大させることなく、絶縁性能を向上させるという観点から、絶縁壁の高さを高くすることによって沿面距離を長くすることが考えられる。しかしながら、その様な絶縁トランスを巻軸部の中心軸が平行となるように回路基板に取り付けた場合、絶縁壁を高くした分だけ絶縁トランスの回路基板からの高さが高くなるので、電源装置が厚くなってしまうという問題があった。
特開２００８−１７７１３９号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の厚さが増大するのを抑制しつつ、絶縁トランスの絶縁性能を向上させることができる電源装置を提供することを目的としている。特に、沿面距離を長くするためにつば状の絶縁壁の高さを高くした場合に、装置の厚さが増大するのを抑制することができる電源装置を提供することを目的としている。また、絶縁トランスの絶縁性能を確保しつつ、薄型化することができる電源装置を提供することを目的としている。

第１の本発明による電源装置は、回路基板上に絶縁トランスが設けられた電源装置であって、上記絶縁トランスが、上記回路基板と略平行な中心軸を有し、１次巻線及び２次巻線を巻回した巻軸部と、上記巻軸部の外周面上に形成され、１次巻線及び２次巻線を電気的に分離するつば状の絶縁壁とを備え、上記回路基板が、上記絶縁壁を挿入するための挿入孔を有するように構成される。

この様な構成によれば、１次巻線及び２次巻線を電気的に分離するつば状の絶縁壁を挿入孔に挿入させて絶縁トランスが回路基板に取り付けられるので、沿面距離を長くするために絶縁壁の外周面からの高さを高くした場合に、絶縁トランスの回路基板からの高さが増大するのを抑制することができる。従って、電源装置の厚さが増大するのを抑制しつつ、絶縁トランスの絶縁性能を向上させることができる。また、絶縁性能が同じであれば、絶縁トランスを小型化できるので、絶縁トランスの絶縁性能を確保しつつ、薄型化した電源装置を実現することができる。

第２の本発明による電源装置は、上記構成に加え、上記挿入孔が、上記絶縁壁の先端部を挿通させる貫通孔であるように構成される。この様な構成によれば、挿入孔を介して絶縁壁の先端部が回路基板を貫通するので、絶縁トランスの回路基板からの高さを最大限低くすることができる。

第３の本発明による電源装置は、上記構成に加え、上記絶縁壁が、上記回路基板側の断面がＩ字型に形成され、上記回路基板とは反対側の断面がＴ字型に形成され、その高さが上記回路基板側よりも低いように構成される。この様な構成によれば、絶縁壁の回路基板側の断面がＩ字型であるのに対して、回路基板とは反対側の断面がＴ字型に形成されるので、絶縁性能を確保しつつ絶縁トランスの回路基板からの高さを低くすることができる。

本発明による電源装置によれば、１次巻線及び２次巻線を電気的に分離するつば状の絶縁壁を挿入孔に挿入させて絶縁トランスが回路基板に取り付けられるので、沿面距離を長くするために絶縁壁の外周面からの高さを高くした場合に、絶縁トランスの回路基板からの高さが増大するのを抑制することができる。従って、電源装置の厚さが増大するのを抑制しつつ、絶縁トランスの絶縁性能を向上させることができる。また、絶縁性能が同じであれば、絶縁トランスを小型化できるので、絶縁トランスの絶縁性能を確保しつつ、薄型化した電源装置を実現することができる。

＜回路基板＞
図１は、本発明の実施の形態による電源装置の概略構成の一例を示した平面図であり、絶縁トランス２０が回路基板１０上に設けられた電源装置１が示されている。この電源装置１は、薄型の液晶テレビなどに用いられる電源ユニットであり、増幅回路、平滑回路、整流回路、インバータ回路などの電源回路を構成する半導体回路素子（図示せず）が配置された回路基板１０と、上記電源回路を構成する絶縁トランス２０とからなる。

回路基板１０は、半導体回路素子や絶縁トランス２０などの部品が固定され、これらの部品間の配線が形成されたＰＷＢ（Printed Wiring Board：プリント配線基板）であり、ここでは、矩形形状のガラスエポキシ基板となっている。

絶縁トランス２０は、１次巻線及び２次巻線が絶縁壁によって電気的に分離された変成器であり、１次巻線及び２次巻線が形成されたボビン２１と、磁心部品２２，２３と、絶縁カバー２６とによって構成される。

絶縁カバー２６は、１次巻線及び２次巻線が形成されたボビン２１に被せた状態で回路基板１０に取り付けることによって、回路基板１０との間に１次巻線及び２次巻線を収容し、巻線と外部とを電気的に分離するシールド部品である。

この絶縁トランス２０は、ボビン２１の中心軸が回路基板１０と略平行になるように当該回路基板１０に取り付けられている。つまり、この絶縁トランス２０は、ボビン２１を寝かせた状態で回路基板１０に固定されている。

ここでは、絶縁トランス２０が取り付けられている回路基板１０の主面を部品面と呼ぶことにする。

＜絶縁トランス＞
図２は、図１の電源装置１における絶縁トランス２０の構成例を示した分解斜視図である。この絶縁トランス２０は、１次巻線２４及び２次巻線２５が形成されたボビン２１と、磁心部品２２，２３と、絶縁カバー２６とによって構成される。

絶縁カバー２６は、回路基板１０の部品面に密着させる周縁部と、ボビン２１を収容するボビン収容部とからなり、例えば、紙フェノール（ＸＰＣ）などの絶縁材料を用いて形成される。

磁心部品２２，２３は、ボビン２１外に配置される外壁部２２ａ，２３ａと、ボビン２１内に配置されるコア部２２ｂ，２３ｂとからなるＥ字形状の部品であり、フェライトなどの磁性材料を用いて形成される。

磁心部品２２の外壁部２２ａは、厚さが概ね一定の細長い板を２箇所で折曲した形状からなり、１次巻線２４の外周面に沿ってボビン２１の中心軸方向に延伸し、当該外周面からボビン２１の端面側に回り込むように配置される。コア部２２ｂは、外壁部２２ａの壁面から突出する突出部であり、ボビン２１の貫通孔２１ａに挿入することによって、１次巻線２４内に配置される。

磁心部品２３の外壁部２３ａは、厚さが概ね一定の細長い板を２箇所で折曲した形状からなり、２次巻線２５の外周面に沿ってボビン２１の中心軸方向に延伸し、当該外周面からボビン２１の端面側に回り込むように配置される。コア部２３ｂは、外壁部２３ａの壁面から突出する突出部であり、ボビン２１の貫通孔２１ａに挿入することによって、２次巻線２５内に配置される。

磁心部品２２は、絶縁カバー２６の１次巻線側から絶縁カバー２６のボビン収容部に形成された挿入孔２６ａにコア部２２ｂを挿通させることによって、絶縁カバー２６の周縁部上に配置される。このとき、磁心部品２２は、外壁部２２ａの底面を絶縁カバー２６の周縁部表面に密着させた状態で配置される。一方、磁心部品２３は、絶縁カバー２６の２次巻線側から絶縁カバー２６の挿入孔２６ａにコア部２３ｂを挿通させることによって、絶縁カバー２６の周縁部上に配置される。このとき、磁心部品２３は、外壁部２３ａの底面を絶縁カバー２６の周縁部表面に密着させた状態で配置される。

磁心部品２２，２３を絶縁カバー２６に装着した状態では、外壁部２２ａ，２３ａによってボビン２１が取り囲まれる。

ボビン２１は、回路基板１０と略平行な中心軸を有し、１次巻線２４及び２次巻線２５を巻回した巻軸部と、この巻軸部の外周面上に形成されたつば状の絶縁壁２７〜２９とからなる巻線形成部品であり、紙フェノール（ＸＰＣ）などの絶縁材料を用いて形成される。１次巻線２４及び２次巻線２５は、巻軸部の中心軸方向の位置を異ならせて同軸に巻回されている。絶縁壁２７は、巻軸部の外周を取り囲むリブであり、１次巻線２４の外側に配置されている。絶縁壁２９は、巻軸部の外周を取り囲むリブであり、２次巻線２５の外側に配置されている。

絶縁壁２８は、１次巻線２４及び２次巻線２５を電気的に分離するためのリブであり、巻軸部の外周を取り囲んで、１次巻線２４及び２次巻線２５間に配置されている。つまり、１次巻線２４及び２次巻線２５は、絶縁壁２８を挟んで互いに反対側に配置されている。絶縁壁２７〜２９の巻軸部の中心軸に垂直な断面形状は、いずれも矩形形状となっている。

ボビン２１の巻軸部は、中心軸に直交する断面の形状に関して、回路基板１０に平行な方向の長さが、回路基板１０に垂直な方向の長さに比べて長い偏平な形状となっている。

この絶縁トランス２０は、絶縁カバー２６をボビン２１に被せて当該ボビン２１を絶縁カバー２６のボビン収容部内に収容してから、磁心部品２２，２３を絶縁カバー２６に装着することによって完成する。

図３は、図１の電源装置１の要部における構成例を示した平面図であり、回路基板１０の裏面が示されている。回路基板１０には、絶縁トランス２０の絶縁壁２８を挿入するための挿入孔１１が形成されている。

この挿入孔１１は、絶縁壁２８に対向する位置に形成された貫通孔であり、絶縁トランス２０を回路基板１０の部品面に取り付ける際に、絶縁壁２８の先端部が挿通される。ここでは、挿入孔１１が、細長いスリット状の切り抜き部として形成され、その長さが、回路基板側における絶縁壁２８の回路基板に平行な方向の長さよりも長くなっている。

＜Ａ−Ａ断面図＞
図４は、図１の電源装置１の要部における構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ線による切断面が示されている。絶縁トランス２０は、ボビン２１の巻軸部２１ｂの中心軸が回路基板１０の部品面と略平行になるように回路基板１０に取り付けられる。ボビン２１は、絶縁壁２７，２９の回路基板側の端面が回路基板１０の部品面と当接するように配置されている。

絶縁壁２８の回路基板側の端部（先端部）は、挿入孔１１を介して回路基板１０を挿通している。挿入孔１１の幅は、絶縁壁２８の厚さよりも大きくなっている。

一方、絶縁壁２７〜２９の回路基板とは反対側の端面は、いずれも絶縁カバー２６のボビン収容部２６ｃの内面と当接している。つまり、絶縁壁２８の回路基板とは反対側は、その高さが、回路基板側よりも低くなっている。

絶縁カバー２６の周縁部２６ｂの底面は、回路基板１０の部品面に密着している。磁心部品２２，２３は、いずれも外壁部２２ａ，２３ａの底面を周縁部２６ｂに密着させた状態で絶縁カバー２６に装着されている。

この様に、１次巻線２４及び２次巻線２５を電気的に分離する絶縁壁２８を挿入孔１１に挿入させて絶縁トランス２０が回路基板１０に取り付けられるので、沿面距離を長くするために、絶縁壁２８の巻軸部２１ｂ外周面からの高さを高くした場合に、絶縁トランス２０の回路基板１０の部品面からの高さが増大するのを抑制することができる。

特に、挿入孔１１を介して絶縁壁２８の先端部が回路基板１０を貫通するので、絶縁壁２８の回路基板側については、絶縁トランス２０の回路基板１０の部品面からの高さを高くすることなく、絶縁壁２８の高さを任意に高くすることができる。

一方、絶縁壁２８の回路基板とは反対側については、当該絶縁壁２８の端面とボビン収容部２６ｃの絶縁壁の内面とが密着しており、絶縁壁２８とボビン収容部２６ｃの絶縁壁とで断面がＴ字形状の絶縁壁が形成されている。つまり、この絶縁トランス２０では、１次巻線２４及び２次巻線２５を電気的に分離する絶縁壁が、回路基板側の断面がＩ字型に形成され、回路基板とは反対側の断面がＴ字型に形成されている。

これにより、絶縁壁２８の回路基板側の断面がＩ字型であるのに対して、回路基板とは反対側の断面がＴ字型に形成されるので、絶縁性能を確保しつつ絶縁トランス２０の回路基板１０からの高さを低くすることができる。

＜Ｂ−Ｂ断面図＞
図５は、図１の電源装置１の要部における構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ線による切断面が示されている。絶縁トランス２０は、挿入孔１１を介して絶縁壁２８の先端部を挿通させた状態で回路基板１０の部品面に固定されている。

ボビン２１の巻軸部２１ｂは、中心軸に直交する断面形状に関して、回路基板１０に平行な方向の長さが、回路基板１０に垂直な方向の長さよりも長い偏平な矩形形状となっている。

図６は、図１の電源装置１の要部における構成例を示した側面図であり、１次巻線２４及び２次巻線２５が形成されたボビン２１が示されている。絶縁トランス２０の絶縁強度は、１次巻線２４及び２次巻線２５間の空間距離Ｄ１や沿面距離Ｄ２によって決定される。

空間距離Ｄ１は、１次巻線２４及び２次巻線２５間の絶縁距離であり、絶縁壁２８の厚さとなっている。一方、沿面距離Ｄ２は、１次巻線２４及び２次巻線２５間の絶縁壁２８の表面に沿った最短距離であり、１次巻線２４の外周面から絶縁壁２８の壁面に沿って２次巻線２５の外周面に達するまでの距離となっている。

絶縁壁２８の高さを高くすることによって沿面距離Ｄ２が長くなり、１次巻線２４及び２次巻線２５間の絶縁強度を向上させることができる。その際、絶縁壁２８を挿入孔１１に挿入させるので、沿面距離Ｄ２を長くするために絶縁壁２８の高さを高くした場合に、絶縁トランス２０の回路基板１０からの高さが増大するのを抑制することができる。

本実施の形態によれば、電源装置１の厚さが増大するのを抑制しつつ、絶縁トランス２０の絶縁性能を向上させることができる。また、絶縁性能が同じであれば、絶縁トランス２０を小型化できるので、絶縁トランス２０の絶縁性能を確保しつつ、薄型化した電源装置１を実現することができる。

本発明の実施の形態による電源装置の概略構成の一例を示した平面図であり、絶縁トランス２０が回路基板１０上に設けられた電源装置１が示されている。 図１の電源装置１における絶縁トランス２０の構成例を示した分解斜視図である。 図１の電源装置１の要部における構成例を示した平面図であり、回路基板１０の裏面が示されている。 図１の電源装置１の要部における構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ線による切断面が示されている。 図１の電源装置１の要部における構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ線による切断面が示されている。 図１の電源装置１の要部における構成例を示した側面図であり、１次巻線２４及び２次巻線２５が形成されたボビン２１が示されている。

符号の説明

１ 電源装置
１０ 回路基板
１１ 挿入孔
２０ 絶縁トランス
２１ ボビン
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 巻軸部
２２，２３ 磁心部品
２２ａ，２３ａ 外壁部
２２ｂ，２３ｂ コア部
２４ １次巻線
２５ ２次巻線
２６ 絶縁カバー
２６ａ 挿入孔
２６ｂ 周縁部
２６ｃ ボビン収容部
２７〜２８ 絶縁壁
Ｄ１ 空間距離
Ｄ２ 沿面距離

Claims (3)

1. 回路基板上に絶縁トランスが設けられた電源装置において、
   上記絶縁トランスは、上記回路基板と略平行な中心軸を有し、１次巻線及び２次巻線を巻回した巻軸部と、上記巻軸部の外周面上に形成され、１次巻線及び２次巻線を電気的に分離するつば状の絶縁壁とを備え、
   上記回路基板は、上記絶縁壁を挿入するための挿入孔を有することを特徴とする電源装置。
2. 上記挿入孔が、上記絶縁壁の先端部を挿通させる貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 上記絶縁壁は、上記回路基板側の断面がＩ字型に形成され、上記回路基板とは反対側の断面がＴ字型に形成され、その高さが上記回路基板側よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

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