JP2010192839A - ストロボ用のフライバック式昇圧トランス - Google Patents

Abstract

【課題】充電時間および充電効率が向上し、電池の消耗を抑制できるストロボ用のフライバック式昇圧トランスおよびストロボ回路を提供する。
【解決手段】一次コイル３１ａと二次コイル３１ｂとからなり、該二次コイル３１ｂの両端子がストロボ発光部に供給する電力を蓄積するメインコンデンサ３３に接続されたストロボ用のフライバック式昇圧トランス本体３１と、フライバック式昇圧トランス本体３１の二次コイル３１ｂの間に直列に接続され、フライバック式昇圧トランス本体３１に内蔵された整流ダイオード３２とを具備したことを特徴とするストロボ用のフライバック式昇圧トランスにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、カメラ、携帯電話等に使用されるストロボ用のフライバック式昇圧トランスに関する。

カメラ、携帯電話等に使用されるストロボ装置の充電回路としてフライバック式昇圧トランスを用いたものが知られている（特許文献１参照。）。特許文献１に示すストロボ充電回路は、図８および図９に示すように、ストロボ発光部に電力を供給するメインコンデンサ１１を充電するための回路であり、直流電源１２、ヒューズ素子１３、昇圧トランス１４、スイッチング素子１５、フィードバックコンデンサ１６、整流ダイオード１７およびメインコンデンサ１８を備えている。また、このストロボ充電回路を制御するための機能として、充電制御部１９、発振制御部２０および満充電検出部２１を備えている。

昇圧トランス１４は、一次コイル１４ａに発生するフライバックパルスを昇圧して二次コイル１４ｂに出力するフライバックトランスであり、その一次コイル１４ａは、直流電源１２およびスイッチング素子１５と直列に接続されている。フィードバックコンデンサ１６は、ヒューズ素子１３と昇圧トランス１４との間において直流電源１２と並列に接続され、フィードバックコンデンサ１６と昇圧トランス１４の一次コイル１４ａとスイッチング素子１５とにより、スイッチンググループが構成されている。

スイッチング素子１５は、発振制御部２０からスイッチング制御信号に応じてオン・オフの動作を行なう。スイッチング素子１５が導通状態となると、昇圧トランス１４の一次コイル１４ａに電流が流れ、その後にスイッチング素子１５が遮断されると、昇圧トランス１４の二次コイル１４ｂに逆起電力が発生し、スイッチング素子１５が連続的にオン・オフされることで、昇圧トランス１４の二次コイル１４ｂ側にフライバックパルスが発生する。

整流ダイオード１７は、昇圧トランス１４の外部に設けられ、フライバックパルスを整流してメインコンデンサ１１に供給し、メインコンデンサ１１は、供給されたフライバックパルスにより充電動作を行なう。このメインコンデンサ１１の充電電圧が、負荷であるストロボ発光部（図示しない）に対して電力供給端子２２を通じて供給される。

また、フォワード型コンバータ回路におけるトランス、つまりトランスの一次コイルと二次コイルとからなるトランス本体の二次コイルの両端部に２つのダイオードを接続し、このダイオードをトランス本体に一体的に外付けした電源装置用トランスも知られている（特許文献２参照。）。

特開２００８−２６１８９６号公報 特許第３１２６６２４号公報

特許文献１に示すストロボ充電回路は、昇圧トランス１４の外部に整流ダイオード１７が設けられている。したがって、部品点数が多くなり、コストアップの原因となるとともに、実装時に高圧部品からの沿面距離確保が困難である。

特許文献２は、トランス本体の二次コイルの両端部に２つのダイオードを接続し、このダイオードをトランス本体に一体的に外付けた構成であるが、トランス本体にダイオードを外付けしたものであり、実装時にダイオードを高圧部品から遠ざけて沿面距離を確保することが困難である。さらに、ダイオードをトランス本体に外付けしたことにより、実装時に結線ラインが短くできるものの、トランスの構造が複雑となり、コストアップになる。

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、充電時間および充電効率が向上し、電池の消耗を抑制できる。さらに、実装時に整流ダイオードを設置するスペースが不要となり、部品点数の減少を図ることができるとともに、高圧部品からの沿面距離を確保できるストロボ用のフライバック式昇圧トランスを提供する。

本発明は、前記目的を解決するために、請求項１は、一次コイルと二次コイルとからなり、該二次コイルの両端子がストロボ発光部に供給する電力を蓄積するメインコンデンサに接続されたストロボ用のフライバック式昇圧トランス本体と、前記フライバック式昇圧トランス本体の前記二次コイルの間に直列に接続され、前記フライバック式昇圧トランス本体に内蔵された整流ダイオードとを具備したことを特徴とするストロボ用のフライバック式昇圧トランスにある。

請求項２は、請求項１の前記整流ダイオードは、前記二次コイルの中間部に直列に接続されていることを特徴とする。

請求項３は、請求項１の前記フライバック式昇圧トランス本体は、磁性材料フェライトコアとコイルを巻装した端子一体型ボビンとからなり、前記端子一体型ボビンに凹溝を設けるとともに、この凹溝内の両端部に端子と接続される電極を設け、前記整流ダイオードを前記凹溝に収納して該整流ダイオードを前記電極に直接的に接続したことを特徴とする。

本発明によれば、昇圧トランス本体の二次コイルの間に整流ダイオードを直列に接続して、整流ダイオードを昇圧トランス本体に内蔵することにより、充電時間および充電効率が向上し、電池の消耗を抑制できる。さらに、高圧部品からの沿面距離を確保できるとともに実装時に整流ダイオードを設置するスペースが不要となり、部品点数の減少を図ることができるという効果がある。

本発明の実施例１のストロボ回路図。 同実施例の小型昇圧トランスの斜視図。 同実施例の小型昇圧トランスを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｄ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 従来と本発明の小型昇圧トランスの充電時間を示すグラフ。 従来と本発明の小型昇圧トランスの充電効率を示すグラフ。 本発明の実施例２のストロボ回路図。 同実施例の小型昇圧トランスの充電効率を示すグラフ。 従来のストロボ回路図。 従来のストロボ回路図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はストロボ回路を示し、符号３１は一次コイルに発生するフライバックパルスを昇圧して二次コイルに出力するストロボ用フライバック式の昇圧トランス本体である。昇圧トランス本体３１は一次コイル３１ａと二次コイル３１ｂとから構成され、二次コイル３１ｂの両端側は昇圧トランス本体３１の外部に設けられたメインコンデンサ３３に接続されている。

二次コイル３１ｂの中間部には整流コンデンサ３２が直列に接続されており、整流コンデンサ３２は昇圧トランス本体３１に内蔵されている。そして、この整流ダイオード３２はフライバックパルスを整流して外部のメインコンデンサ３３に供給し、メインコンデンサ３３は、供給されたフライバックパルスにより充電動作を行なう。このメインコンデンサ３３の充電電圧が、負荷であるストロボ発光部（図示しない）に対して電力供給を行なうようになっている。

昇圧トランス本体３１について説明すると、図２および図３に示すように、ポット型フェライトコア３４とドラム型フェライトコア３５及び端子一体型ボビン３６とから構成されている。ポット型フェライトコア３４は、例えば、６．０×６．０ｍｍの正方形の頂壁３７を有しており、その下面には周壁３８によって囲繞される円筒状の凹陥部３９が設けられている。

ドラム型フェライトコア３５は、円筒状の磁芯部４０の上下両端部に第１の鍔部４１と第２の鍔部４２が一体に設けられている。第１の鍔部４１は、その外径が凹陥部３９の内径より小径で、凹陥部３９の内部に嵌合するようになっている。第２の鍔部４２は第１の鍔部４１より若干肉厚に形成されている。磁芯部４０には前記一次コイル３１ａと二次コイル３１ｂが巻装されており、このコイルは、例えば、内層と外層に一次コイル３１ａが、中間層に二次コイル３１ｂが巻装され、それぞれの端部は後述する端子に接続されている。

端子一体型ボビン３６の上面にはドラム型フェライトコア３５の第２の鍔部４２と嵌合される嵌合部４３が設けられている。端子一体型ボビン３６の本体部４４は矩形状であり、この本体部４４の両側部には複数の端子部４５ａ〜４５ｆが突出して設けられている。例えば、端子部４５ａ，４５ｃは一次コイル３１ａの両端部に接続され、端子部４５ｄは二次コイル３１ｂの一端部に接続されている。また、端子部４５ｅ，４５ｆは、前記整流ダイオード３２の両端部と後述する手段によって接続されるようになっている。

すなわち、端子一体型ボビン３６の嵌合部４３の底面には端子部４５ｂと４５ｅとの延長線上に位置して長方形状の凹溝４６が設けられている。凹溝４６は整流ダイオード３２の全体が収容される長さおよび深さで、長手方向の両端部には端子部４５ｂと４５ｅに接続される電極４７が対向して設けられている。整流ダイオード３２の一端にはカソード３２ａが、他端にはアノード３２ｂが設けられており、凹溝４６に整流ダイオード３２を収容すると、整流ダイオード３２のカソード３２ａとアノード３２ｂが電極４７に直接接続されるようになっている。

したがって、整流ダイオード３２は半田付け等の接続を行なうことなく、凹溝４６に整流ダイオード３２を収納するだけで電気的に接続され、接続工程の削減を図ることができる。さらに、端子一体型ボビン３６の嵌合部４３とドラム型フェライトコア３５の第２の鍔部４２とを嵌合すると、凹溝４６の開口部は第２の鍔部４２によって閉塞され、整流ダイオード３２はその全体が昇圧トランス本体３１に埋設された状態になる。

また、端子一体型ボビン３６に設けられた端子部４５ａ〜４５ｆは本体部４４の下面に露出する実装端子４８ａ〜４８ｆと一体に接続されている。

前述のように構成された昇圧トランスの組立てに際しては、まず端子一体型ボビン３６の凹溝４６に整流ダイオード３２を収納する。凹溝４６に整流ダイオード３２を収容すると、整流ダイオード３２のカソード３２ａとアノード３２ｂが電極４７に直接接続される。

次に、端子一体型ボビン３６の本体部４４の上面に接着剤を塗布し、この端子一体型ボビン３６の上面に一次コイル３１ａと二次コイル３１ｂが巻装されたドラム型フェライトコア３５の第２の鍔部４２を接合すると、端子一体型ボビン３６とドラム型フェライトコア３５とが結合され、同時に凹溝４６の開口部は第２の鍔部４２によって閉塞され、整流ダイオード３２はその全体が昇圧トランス本体３１に埋設された状態になる。この状態で、一次コイル３１ａの両端部を端子部４５ａ，４５ｃに接続し、二次コイル３１ｂの両端部を端子部４５ｄ，４５ｆに接続する。なお、端子部４５ｂ，４５ｅ間には整流ダイオード３２の両端部が接続される。

次に、ドラム型フェライトコア３５の第１の鍔部４１の上面に接着剤を塗布した状態で、ドラム型フェライトコア３５にポット型フェライトコア３４を嵌合すると、ポット型フェライトコア３４の下面がドラム型フェライトコア３５の第１の鍔部４１の上面に結合され、昇圧トランスが完成する。

表１は、図４及び図５に示す従来の昇圧トランスにおける充電時間（sec）と充電効率（％）を示し、表２は本発明の実施例１の昇圧トランスにおける充電時間（sec）と充電効率（％）を示す。いずれも入力電圧を２．７Ｖ〜３．７Ｖ〜５．５Ｖに変化させ、メインコンデンサとしての電解コンデンサに対する出力電圧が３００Ｖに達するまでの充電時間および充電効率を示したものである。なお、メインコンデンサの容量は、２２μFである。

表１および表２に示すように、昇圧トランスの外部に整流ダイオードを設けた従来仕様と昇圧トランスの内部に整流ダイオードを設けた本発明仕様とは充電時間（sec）および充電効率（％）に顕著な差が現れることが分かった。

出力電圧＝Ｖ、Ｓ２にかかる電圧出力電圧＝Ｖ２、Ｓ１にかかる電圧出力電圧＝Ｖ−Ｖ２（Ｖ＞Ｖ２）、Ｓ１に寄生する容量＝Ｃｓ１，Ｃ２に寄生する容量＝Ｃｓ２とすると、
従来品は、Ｓ１＋Ｓ２であるため、（（Ｃｓ１＋Ｃｓ２）*（Ｖ）２）／２のロスエネルギーとなる。本発明品は整流ダイオード３２を二次コイル３１ｂの間に入れているため、（（Ｃｓ１）＊（Ｖ−Ｖ２）２）／２＋（（Ｃｓ２）＊（Ｖ２）２／２となり、Ｓ１とＳ２のロスエネルギーが分割される。二乗で効いてくる電位が少なくなるため、Ｓ１とＳ２のロスエネルギーを足しても従来品よりロスエネルギーが低減される。

図６はストロボ回路を示し、符号３１は一次コイルに発生するフライバックパルスを昇圧して二次コイルに出力するストロボ用フライバック式の昇圧トランス本体である。昇圧トランス本体３１は一次コイル３１ａと二次コイル３１ｂとから構成され、二次コイル３１ｂの間で、二次コイル３１ｂの中間部より一端側に片寄った位置には整流コンデンサ３２が直列に接続されている。整流コンデンサ３２は昇圧トランス本体３１に内蔵され、外部に設けられたメインコンデンサ３３に接続されている。メインコンデンサ３３は、供給されたフライバックパルスにより充電動作を行なう。このメインコンデンサ３３の充電電圧が、負荷であるストロボ発光部（図示しない）に対して電力供給を行なうようになっている。

図７は二次コイル３１ｂの間に設けられる整流トランス３２をＳ１とＳ２の比率が変動した際の充電効率の推移を示し、Ｓ１＋Ｓ２を１０としてＳ１の支配率（１〜１０）による推移をグラフ化したものである。図７に示すように、二次コイル３１ｂの中間部（Ｓ１＝Ｓ２）に整流コンデンサ３２を直列に接続した場合は最も充電効率が高く、二次コイル３１ｂの中間部より一端側に片寄った場合には充電効率が低下することが分かる。昇圧トランス本体３１の構造は実施例１と同一であり、説明を省略する。

なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明のフライバック式昇圧トランスは、例えば、デジタルカメラ、携帯電話等のストロボ用として有効である。

３１…昇圧トランス本体、３１ａ…一次コイル、３１ｂ…二次コイル、３２…整流ダイオード、３３…メインコンデンサ、３４…ポット型フェライトコア、３５…ドラム型フェライトコア、３６…端子一体型ボビン、４６…凹溝、４７…電極

Claims (3)

1. 一次コイルと二次コイルとからなり、該二次コイルの両端子がストロボ発光部に供給する電力を蓄積するメインコンデンサに接続されたストロボ用のフライバック式昇圧トランス本体と、
   前記フライバック式昇圧トランス本体の前記二次コイルの間に直列に接続され、前記フライバック式昇圧トランス本体に内蔵された整流ダイオードと、
   を具備したことを特徴とするストロボ用のフライバック式昇圧トランス。
2. 前記整流ダイオードは、前記二次コイルの中間部に直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載のストロボ用のフライバック式昇圧トランス。
3. 前記フライバック式昇圧トランス本体は、磁性材料フェライトコアとコイルを巻装した端子一体型ボビンとからなり、前記端子一体型ボビンに凹溝を設けるとともに、この凹溝内の両端部に端子と接続される電極を設け、前記整流ダイオードを前記凹溝に収納して該整流ダイオードを前記電極に直接的に接続したことを特徴とする請求項１記載のストロボ用のフライバック式昇圧トランス。

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