JP2011181570A - トランス及びスイッチング電源 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウトの制約を受けることなく、簡易な構成でトランスと回路基板との接続を実現可能なトランス及びスイッチング電源を提供する。
【解決手段】１次側接続端子及び２次側接続端子を備えるトランスであって、前記１次側接続端子と前記２次側接続端子の少なくとも一方は、前記トランスの上方に向かって延設されており、その先端部には前記トランスの上方に配置される回路基板を貫通する貫通部が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、トランス及びスイッチング電源に関する。

近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術の１つとして、車両にエンジンとモータの２つの動力源を搭載し、走行状況に応じて両者を協調制御するハイブリッドシステムの導入が進んでいる。このハイブリッドシステムでは、モータを駆動する場合、高電圧バッテリから出力される直流電圧をインバータによって３相交流電圧に変換してモータに供給することが一般的である。

また、このハイブリッドシステムでは、インバータの入力側に設けられた平滑コンデンサにスイッチング電源を接続し、モータ駆動時に平滑コンデンサに蓄えられた高電圧電力を、スイッチング電源によって低電圧電力に変換して低電圧バッテリに蓄えることにより、エネルギー効率の向上及び感電事故の防止を図っている。

このように車両に搭載されるスイッチング電源には、高い信頼性に加えて高性能化、小型化及び低コスト化が要求されるため、従来から様々な改良技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、スイッチング電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）内の強制冷却が必要な半導体素子をパワーモジュールに一体化して小型化を図る技術が開示されており、また、下記特許文献２には、スイッチング電源において、配線基板の強度向上が不要であり、トランスまたはチョークコイルの長寿命化を図る技術が開示されている。

特開２００５−１４３２１５号公報 特開２０００−１４１４９号公報

上記特許文献１及び２に開示されたスイッチング電源の構成では、回路基板に開口部を設け、ネジ固定によって回路基板とトランスを接続していた。このような構成では、締付けトルクによる影響を考慮すると、設計上、回路基板端にネジ固定部分を配置する必要があり、また、ネジ固定用の配線を多く取り、ネジ固定点数が多くなるなど、トランスのレイアウトに大きな制約を与える虞があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、レイアウトの制約を受けることなく、簡易な構成でトランスと回路基板との接続を実現可能なトランス及びスイッチング電源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、トランスに係る第１の解決手段として、１次側接続端子及び２次側接続端子を備えるトランスであって、前記１次側接続端子と前記２次側接続端子の少なくとも一方は、前記トランスの上方に向かって延設されており、その先端部には前記トランスの上方に配置される回路基板を貫通する貫通部が形成されている、という手段を採用する。
これにより、ネジ固定することなく、トランスの１次側接続端子と２次側接続端子の少なくとも一方を回路基板に接続できるようになるため、レイアウトの制約を受けることなく、簡易な構成でトランスと回路基板との接続を実現できる。

また、トランスに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記先端部には、前記貫通部に加えて前記回路基板を下方から支持する支持部が形成されている、という手段を採用する。
これにより、回路基板を下方から支持できるようになるため、回路基板の組み付けを容易とすることができる。

また、トランスに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、２つの貫通部が、前記支持部の両側から分岐するように形成されている、という手段を採用する。
これにより、電流を分岐して回路基板に流すことができるようになるため、回路基板上の配線パターンを細くでき、回路基板上のレイアウトを容易とすることができる。

一方、本発明では、スイッチング電源に係る解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段を有するトランスと、前記トランスの上方において前記貫通部を貫通させて配置された回路基板と、を備え、前記回路基板に形成された配線パターンと前記貫通部とが電気的に接続されている、という手段を採用する。

本発明によれば、簡易な構成でレイアウトの制約を受けることなく、トランスと回路基板との接続を実現可能なトランス及びスイッチング電源を提供することが可能となる。

本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図及び組立て後の斜視図である。 ２つのインダクタ１を組み合わせて得られる合成インダクタの斜視図及びその等価回路図である。 図２に示す合成インダクタを２つ隣り合うように配置した状態を示す斜視図及びその等価回路図である。 本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図、組立て後の斜視図及び等価回路図である。 本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。 スイッチング電源ＳＳが有する第１モジュール４００と第２モジュール５００の斜視図、及びトランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。 スイッチング電源ＳＳの外観斜視図である。 スイッチング電源ＳＳにおいてトランス１００の上方に回路基板８００を配置した状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、本実施形態におけるトランス及びスイッチング電源を説明するに当って、始めにトランスの構成部品であるインダクタについて説明する。
〔インダクタ〕
図１（ａ）は、本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、組立て後におけるインダクタ１の斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態におけるインダクタ１は、コア１０、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０から構成されている。

コア１０は、例えば平面的に矩形をなすＥ字型のフェライトコアであり、長辺方向の両端部に突出するように形成された外磁脚１１及び１２と、これら外磁脚１１と１２との間の中間位置において並列的に突出するように形成された内磁脚１３とを有している。これら外磁脚１１、１２の頂上面１１ａ、１２ａと、内磁脚１３の頂上面１３ａは平面的に矩形をなし、互いに同一の高さとなるように寸法設定されている。

また、コア１０において、外磁脚１１と内磁脚１３との間には底面１４ａを有する溝部１４が形成され、外磁脚１２と内磁脚１３との間には底面１５ａを有する溝部１５が形成されている。なお、コア１０において、一方のＥ字形状の側面を１０ａ、他方のＥ字形状の側面を１０ｂ、一方の矩形状の側面を１０ｃ、他方の矩形状の側面を１０ｄ、各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａに対して反対側の面（裏面）を１０ｅとする。

絶縁ケース２０は、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａと裏面１０ｅとが露出し、その他の面が被覆されるように加工形成された絶縁部材である。つまり、この絶縁ケース２０には、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａを露出させるための開口部２１、２２、２３と、裏面１０ｅを露出させるための開口部２４とが設けられている。このような絶縁ケース２０をコア１０に装着することで、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ、１３ａ及び裏面１０ｅは外部に露出する一方、各溝部底面１４ａ、１５ａ及び各側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含む他の面は絶縁ケース２０によって被覆された状態となる（図１（ｂ）参照）。

平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように折り曲げ加工によって形成された平板状配線部材（バスバー）である。つまり、この平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａを沿うように形成された導電路３１と、溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように形成された導電路３２、３３と、側面１０ｂを沿うように形成された導電路３４、３５と、側面１０ｄを沿うように形成された導電路３６とを有している。

詳細には、導電路３１は、コア１０の側面１０ａにおいて溝部１４から１５までの区間を沿うように、コア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３２は、溝部底面１４ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１４側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。導電路３３は、溝部底面１５ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１５側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。

導電路３４は、コア１０の側面１０ｂにおいて溝部１４から側面１０ｄまでの区間を沿うように、導電路３２の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３５は、コア１０の側面１０ｂにおける溝部１５から側面１０ｃまでの区間を沿うように、導電路３３の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３６は、コア１０の側面１０ｄにおいて側面１０ｂから中央位置までの区間を沿うように、導電路３４の側面１０ｄ側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。

また、この平板状コイル３０は、導電路３５の端部（導電路３３に対して反対側の端部）からコア１０の短辺方向に屈曲して形成された端子部３７と、導電路３６の端部（導電路３４に対して反対側の端部）からコア１０の長辺方向に屈曲して形成された端子部３８とを有している。これら端子部３７、３８には、それぞれネジ止め固定を可能とする貫通孔３７ａ、３８ａが設けられている。このような平板状コイル３０を、絶縁ケース２０が装着されたコア１０に絶縁ケース２０の上から配置することで、図１（ｂ）に示すインダクタ１が得られる。

図２（ａ）は、上述した構成のインダクタ１を２つ使用し、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０がそれぞれ付加された状態で、２つのコア１０をそれぞれの各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａが対向して当接するように組み合わせた状態を示す斜視図である。なお、図２（ａ）では、２つのインダクタ１を区別するために、一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ａ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｂ」を付記している。また、以下の説明において、必ずしも両者を区別する必要がない場合には、符号に「Ａ」或いは「Ｂ」を付記しない場合がある。

図２（ａ）に示すように、同一構成の２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせることにより、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３８Ａ、３８Ｂは、外磁脚１１側の側面１０ｄの中央位置で重なり合って接続し、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３７Ａ、３７Ｂは、外磁脚１２側の側面１０ｃで離間する。言い換えれば、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせた場合に、図２（ａ）に示す状態となるように、平板状コイル３０は加工形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂにおけるコア１０Ａ、１０Ｂが組み合わされることで、両者の外磁脚１１と内磁脚１３との間の溝部１４による空間Ｓ１が形成され、両者の外磁脚１２と内磁脚１３との間の溝部１５による空間Ｓ２が形成される。これらの空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回することで、後述するような平板状コイル３０Ａ、３０Ｂを２次コイルとして使用するトランス１００を得ることが可能となる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のように組み合わされたインダクタ１Ａ、１Ｂ（以下、合成インダクタと称す）の等価回路図である。この図２（ｂ）に示すように、合成インダクタの等価回路は、コア１０Ａに巻回されて一端を端子部３７Ａ、他端を端子部３８Ａとする平板状コイル３０Ａと、コア１０Ｂに巻回されて一端を端子部３７Ｂ、他端を端子部３８Ｂとする平板状コイル３０Ｂとが直列接続された構成となる。つまり、平板状コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８Ｂは、平板状コイル３０Ａと３０Ｂをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。

図３（ａ）は、図２（ａ）に示す合成インダクタを、さらにもう１組用意して隣り合うように配置した状態を示す斜視図である。なお、図３（ａ）では、追加したもう１組の合成インダクタを構成する一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｃ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｄ」を付記している。

つまり、等価回路としては、図３（ｂ）に示すように、コア１０Ｃに巻回されて一端を端子部３７Ｃ、他端を端子部３８Ｃとする平板状コイル３０Ｃと、コア１０Ｄに巻回されて一端を端子部３７Ｄ、他端を端子部３８Ｄとする平板状コイル３０Ｄとが直列接続された部分が追加される。この場合、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８Ｄは、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用した場合のセンタータップとして利用できる。

このように２つの合成インダクタを隣り合うように配置した構成において、２つの合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄをトランスの２次コイルとして使用すると、後述のような２次側が２系統に分割された分割型のトランス１００を得ることができる。

〔トランス〕
続いて、本実施形態におけるトランス１００について説明する。図４（ａ）は、本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図であり、図４（ｂ）は、組立て後におけるトランス１００の斜視図であり、図４（ｃ）は、トランス１００の等価回路図である。なお、本実施形態におけるトランス１００は、図３（ａ）に示した２組の合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回し、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを２次コイルとして使用した分割型トランスである。

つまり、図４（ａ）に示すように、本実施形態におけるトランス１００は、コア１０Ａ、絶縁ケース２０Ａ及び平板状コイル（以下、２次コイルと称す）３０Ａからなるインダクタ１Ａと、コア１０Ｂ、絶縁ケース２０Ｂ及び２次コイル３０Ｂからなるインダクタ１Ｂと、コア１０Ｃ、絶縁ケース２０Ｃ及び２次コイル３０Ｃからなるインダクタ１Ｃと、コア１０Ｄ、絶縁ケース２０Ｄ及び２次コイル３０Ｄからなるインダクタ１Ｄと、環状に巻回形成された１次コイル４０とから構成されている。

１次コイル４０は、環状部４１と、該環状部４１の内側に形成された孔部４２と有しており、さらに、１次コイル４０の両端には１次側回路（スイッチング回路）と接続するためにトランス１００の上方に向かって延設された１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が接続されている。

このような１次コイル４０の孔部４２に対し、インダクタ１Ａにおけるコア１０Ａの内磁脚１３Ａを嵌め込む（同時にコア１０Ａの溝部１４Ａ、１５Ａに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）一方、インダクタ１Ａと対向する側から、インダクタ１Ｂにおけるコア１０Ｂの内磁脚１３Ｂを嵌め込む（同時にコア１０Ｂの溝部１４Ｂ、１５Ｂに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）ことで、インダクタ１Ａと１Ｂを１次コイル４０を挟んで組み合わせ、同様に、インダクタ１Ｃと１Ｄとを１次コイル４０を挟んで組み合わせることにより、図４（ｂ）に示すようなトランス１００が得られる。

また、図４（ｂ）に示すように、２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの端子部３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄには、２次側回路（整流回路）と接続するためにトランス１００の上方に向かって延設された２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が接続されている。２次側接続端子Ｐ２１の先端部には、トランス１００の上方に配置される回路基板８００（図８参照）を貫通する貫通部Ｐ２１ａ、Ｐ２１ｂと、回路基板８００を下方から支持する支持部Ｐ２１ｃが形成されている。これら２つの貫通部Ｐ２１ａ、Ｐ２１ｂは、支持部Ｐ２１ｃの両側から分岐するように形成されている。

同様に、２次側接続端子Ｐ２２の先端部には、回路基板８００を貫通する貫通部Ｐ２２ａ、Ｐ２２ｂと、回路基板８００を下方から支持する支持部Ｐ２２ｃが形成されている。また、２次側接続端子Ｐ２３の先端部には、回路基板８００を貫通する貫通部Ｐ２３ａ、Ｐ２３ｂと、回路基板８００を下方から支持する支持部Ｐ２３ｃが形成されている。また、２次側接続端子Ｐ２４の先端部には、回路基板８００を貫通する貫通部Ｐ２４ａ、Ｐ２４ｂと、回路基板８００を下方から支持する支持部Ｐ２４ｃが形成されている。
なお、以下では、説明の便宜上、２次コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８ＢをセンタータップＣＴ１と称し、２次コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８ＤをセンタータップＣＴ２と称する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。

図４（ｃ）に示すように、トランス１００の等価回路は、図３（ｂ）に示した等価回路に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０が追加され、２次側が２系統に分割された構成となる。つまり、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２を介して１次コイル４０に１次交流電圧を印加すると、１次コイル４０と２次コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれの巻数比に応じた２次交流電圧が、２次側接続端子Ｐ２１とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２２とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２３とセンタータップＣＴ２の端子間、及び２次側接続端子Ｐ２４とセンタータップＣＴ２の端子間に発生することになる。

〔スイッチング電源〕
続いて、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳについて説明する。図５は、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。この図５に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳは、上述したトランス１００と、トランス１００の１次側に接続されたスイッチング回路２００と、トランス１００の２次側に接続された整流回路３００とから構成されている。

トランス１００は、図４（ｃ）と同様に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０と、一端が２次側接続端子Ｐ２１に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ａと、一端が２次側接続端子Ｐ２２に接続され、他端がセンタータップＣＴ１に接続された２次コイル３０Ｂと、一端が２次側接続端子Ｐ２３に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｃと、一端が２次側接続端子Ｐ２４に接続され、他端がセンタータップＣＴ２に接続された２次コイル３０Ｄとから構成されている。

スイッチング回路２００は、外部から入力される直流電圧を、スイッチング動作によって１次交流電圧に変換してトランス１００の１次側に出力する回路であり、直流電圧を入力するための正極入力端子２０１及び負極入力端子２０２と、４つのトランジスタ（スイッチング素子）２０３、２０４、２０５、２０６と、４つのスナバダイオード２０７、２０８、２０９、２１０と、共振コイル２１１とから構成されている。

各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６は、例えばｎ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transister）である。トランジスタ２０３と２０５のドレイン端子は正極入力端子２０１と接続され、トランジスタ２０４と２０６のソース端子は負極入力端子２０２と接続されている。そして、トランジスタ２０３のソース端子とトランジスタ２０４のドレイン端子が接続され、トランジスタ２０５のソース端子とトランジスタ２０６のドレイン端子が接続されている。なお、トランジスタ２０６のドレイン端子（トランジスタ２０５のソース端子）は、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１２と接続されている。

また、図５では図示を省略しているが、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路と接続されている。つまり、各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のオン／オフ動作（スイッチング動作）は、ＰＷＭ制御回路から各ゲート端子に入力されるＰＷＭ信号によって制御されている。

スナバダイオード２０７は、トランジスタ２０３のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０８は、トランジスタ２０４のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０９は、トランジスタ２０５のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２１０は、トランジスタ２０６のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。共振コイル２１１の一端はトランジスタ２０３のソース端子（トランジスタ２０４のドレイン端子）と接続され、他端はトランス１００の１次側接続端子Ｐ１１と接続されている。

一方、整流回路３００は、トランス１００から出力される２次交流電圧を、整流作用によって直流電圧に変換して外部に出力する回路であり、４つの整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４と、２つの平滑コイル３０５、３０６と、３つの平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９と、出力端子３１０とから構成されている。

整流ダイオード３０１のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２１に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０２のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２２に接続され、カソード端子は平滑コイル３０５の一端と接続されている。整流ダイオード３０３のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２３に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。整流ダイオード３０４のアノード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２４に接続され、カソード端子は平滑コイル３０６の一端と接続されている。

平滑コイル３０５の他端は、平滑コンデンサ３０７、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コイル３０６の他端は、平滑コンデンサ３０８、３０９の一端及び出力端子３１０と接続されている。平滑コンデンサ３０７、３０８及び３０９の他端は共通のグランドラインに接続されている。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１及びＣＴ２も、共通のグランドラインと接続されている。

図６（ａ）は、上記のスイッチング回路２００が実装された第１モジュール４００の斜視図である。この図に示すように、第１モジュール４００は、アルミ基板４０１と、アルミ基板４０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ４０２及び出力コネクタ４０３と、アルミ基板４０１上において入力コネクタ４０２と出力コネクタ４０３との間の領域に配置されたトランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７、ダイオードパッケージ４０８、４０９及びコイルパッケージ４１０とから構成されている。

トランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７には、スイッチング回路２００におけるトランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６がそれぞれ内包されている。ダイオードパッケージ４０８には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０７及び２０８の２つが内包され、ダイオードパッケージ４０９には、スイッチング回路２００におけるスナバダイオード２０９及び２１０の２つが内包されている。コイルパッケージ４１０には、スイッチング回路２００における共振コイル２１１が内包されている。
これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示したスイッチング回路２００が形成されるように、アルミ基板４０１上において結線されている。

また、入力コネクタ４０２は、外部入力される直流電圧と、不図示のＰＷＭ制御回路から入力されるＰＷＭ信号（各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子に入力される信号）とを受けて、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子４０２ａを有している。出力コネクタ４０３は、アルミ基板４０１上に形成されたスイッチング回路２００から出力される１次交流電圧を受けて、トランス１００の一次側に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子４０３ａを有している。

図６（ｂ）は、上記の整流回路３００が実装された第２モジュール５００の斜視図である。この図に示すように、第２モジュール５００は、アルミ基板５０１と、アルミ基板５０１上における両方の長辺側の中央位置に配置された入力コネクタ５０２及び出力コネクタ５０３と、アルミ基板５０１上において入力コネクタ５０２と出力コネクタ５０３との間の領域に配置されたダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７、コイルパッケージ５０８及びコンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１から構成されている。

ダイオードパッケージ５０４、５０５、５０６、５０７には、整流回路３００における整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４がそれぞれ内包されている。コイルパッケージ５０８には、整流回路３００における平滑コイル３０５、３０６の２つが内包されている。コンデンサパッケージ５０９、５１０、５１１には、整流回路３００における平滑コンデンサ３０７、３０８、３０９がそれぞれ内包されている。これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示した整流回路３００を形成するように、アルミ基板５０１上において結線されている。

また、入力コネクタ５０２は、トランス１００の２次側から出力される２次交流電圧を受けて、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入力端子５０２ａを有している。出力コネクタ５０３は、アルミ基板５０１上に形成された整流回路３００から出力される直流電圧を受けて、後述の外部出力端子６００に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子５０３ａを有している。

図６（ｃ）は、トランス１００と、第１モジュール４００と、第２モジュール５００との配置関係を示す平面図である。この図に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳにおいて、トランス１００は、同一平面上において、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２と第１モジュール４００の出力コネクタ４０３が向かい合うように、且つ２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と第２モジュール５００の入力コネクタ５０２が向かい合うように、第１モジュール４００と第２モジュール５００との間に配置されている。なお、図６（ｃ）において、符号６００は、第２モジュール５００のコネクタ５０３と接続された外部出力端子である。

さらに、図７に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳでは、図６（ｃ）に示す配置関係を維持した状態で、トランス１００、第１モジュール４００、第２モジュール５００及び外部入力端子６００を冷却板７００上にネジ止め固定する。この冷却板７００は、放熱性に優れた材料から形成されており、ヒートシンクとしての役割を担っている。

詳細には、第１モジュール４００のアルミ基板４０１には、その対角線上の両端に貫通孔４０１ａ、４０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ１、Ｎ２を貫通孔４０１ａ、４０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第１モジュール４００を冷却板７００に固定する。

また、貫通孔６１ａが形成された押圧部材６０をトランス１００の上部に配置した状態で、ワッシャー付きのネジＮ３を貫通孔６１ａに貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００を上部から押圧しつつ、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することで、トランス１００を冷却板７００に固定する。なお、トランス１００のセンタータップＣＴ１、ＣＴ２は、ワッシャー付きのネジＮ４、Ｎ５によって第１モジュール４００のアルミ基板４０１に締結されることにより、共通のグランドラインと電気的に接続される。

また、第２モジュール５００のアルミ基板５０１には、その対角線上の両端に貫通孔５０１ａ、５０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ６、Ｎ７を貫通孔５０１ａ、５０１ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、第２モジュール５００を冷却板７００に固定する。また、外部入力端子６００には、両側に貫通孔６００ａ、６００ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ８、Ｎ９を貫通孔６００ａ、６００ｂに貫通させて、冷却板７００上に設けられているネジ孔に締結することにより、外部入力端子６００を冷却板７００に固定する。

さらに、冷却板７００には、長辺側の縁に沿って四角柱状のボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６が垂直上方に突出するように形成されており、図８（ａ）に示すように、回路基板８００がこれらのボス７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６にネジ止め固定される（つまり、回路基板８００はトランス１００の上方に配置される）。

この回路基板８００には、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４に形成された貫通部Ｐ２１ａ、Ｐ２１ｂ、Ｐ２２ａ、Ｐ２２ｂ、Ｐ２３ａ、Ｐ２３ｂ、Ｐ２４ａ、Ｐ２４ｂ及び１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２と、第１モジュール４００の入力端子４０２ａ及び出力端子４０３ａと、第２モジュール５００の入力端子５０２ａとが貫通する貫通孔が設けられている。よって、図８（ａ）に示すように、回路基板８００が冷却板７００に固定されると、各端子の先端部分が回路基板８００を貫通して露出した状態となる。この状態で、回路基板８００上に露出した各端子をハンダ付けすることで、各端子と回路基板８００上に形成された配線パターンとを電気的に接続する。

回路基板８００には、直流電圧を外部入力するための外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路が設けられており、これら外部入力端子８０１、８０２とＰＷＭ制御回路の出力端子（つまり、ＰＷＭ信号の出力端子）は、回路基板８００上において第１モジュール４００の入力端子４０２ａと電気的に接続される。また、第１モジュール４００の出力端子４０３ａと、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２は、回路基板８００上において電気的に接続される。また、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、第２モジュール５００のコネクタ５０２の入力端子５０２ａも、回路基板８００上において電気的に接続される。このような構成により、図５に示した回路構成を有するスイッチング電源ＳＳが得られる。

以上のように、本実施形態によれば、ネジ固定することなく、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４を回路基板８００に接続できるようになるため、レイアウトの制約を受けることなく、簡易な構成でトランス１００と回路基板８００との接続を実現できる。また、図８（ｂ）に示すように、２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４に形成された支持部Ｐ２１ｃ、Ｐ２２ｃ、Ｐ２３ｃ、Ｐ２４ｃによって、回路基板８００を下方から支持できるようになるため、回路基板８００の組み付けを容易とすることができる。また、電流を分岐して回路基板８００に流すことができるようになるため、回路基板８００上の配線パターンを細くでき、回路基板８００上のレイアウトを容易とすることができる。

〔変形例〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、図１に示したような形状を有する平板状コイル（２次コイル）３０を例示したが、この平板状コイル３０は、少なくともコア１０の側面１０ａ、１０ｂと溝部底面１４ａ、１５ａを沿うような形状をしていれば良く、端子部３７、３８の有無や位置は特に限定されない。

（２）上記実施形態では、図４に示したように、トランス１００として合成インダクタ（インダクタ１が２つ組み合わされたもの）を２組使用する分散型トランスを例示して説明したが、合成インダクタを１組、或いは３組以上の複数組使用するトランスを構成しても良い。

（３）上記実施形態では、トランス１００の２次側接続端子の先端部に、２つの貫通部と支持部とを設け、２つの貫通部を支持部の両側から分岐するように形成したが、このような貫通部と支持部を１次側接続端子の先端部に設けても良い（なお、本実施形態において、１次側接続端子の先端部には実質的に貫通部が設けられている）。また、必ずしも、２つの貫通部を支持部の両側から分岐するように形成する必要はなく、例えば、１つの貫通部の両側に支持部を形成しても良い。

（４）上記実施形態では、図５に示したような回路構成のスイッチング回路２００と整流回路３００を有するスイッチング電源ＳＳを例示して説明したが、これらの回路構成はあくまで一例であり、スイッチング電源４００に要求される性能や仕様、或いはトランス１００の構成に応じて、スイッチング回路２００と整流回路３００の回路構成を適宜変更しても良い。

ＳＳ…スイッチング電源、１…インダクタ、１０…コア、２０…絶縁ケース、３０…平板状コイル（２次コイル）、４０…１次コイル、６０…押圧部材、１００…トランス、２００…スイッチング回路、３００…整流回路、４００…第１モジュール、５００…第２モジュール、６００…外部入力端子、７００…冷却板、８００…回路基板

Claims (4)

1. １次側接続端子及び２次側接続端子を備えるトランスであって、
   前記１次側接続端子と前記２次側接続端子の少なくとも一方は、前記トランスの上方に向かって延設されており、その先端部には前記トランスの上方に配置される回路基板を貫通する貫通部が形成されていることを特徴とするトランス。
2. 前記先端部には、前記貫通部に加えて前記回路基板を下方から支持する支持部が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。
3. ２つの前記貫通部が、前記支持部の両側から分岐するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のトランス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスと、
   前記トランスの上方において前記貫通部を貫通させて配置された回路基板と、を備え、
   前記回路基板に形成された配線パターンと前記貫通部とが電気的に接続されていることを特徴とするスイッチング電源。

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