JP2016009704A - Power transformer and power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電源トランスおよび電源装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power transformer and a power supply apparatus.
例えば、コンピュータやテレビなどの電子機器に適した電源を発生させる電源装置として、AC/DCコンバータやDC/ACインバータなどが知られている。電源装置には、例えば商用交流入力電圧100V〜240Vを低電圧の直流出力電圧に変換する電源トランスが設けられている。電源トランスは、平面状に巻回した1次コイルおよび2次コイルを積層して成る単体のトランス基板を備えて構成されている。 For example, AC / DC converters, DC / AC inverters, and the like are known as power supply devices that generate power suitable for electronic devices such as computers and televisions. The power supply device is provided with a power transformer for converting, for example, commercial AC input voltage 100V to 240V into a low DC output voltage. The power transformer includes a single transformer substrate formed by laminating a primary coil and a secondary coil wound in a planar shape.
電源トランスにおいては、例えば2次コイル用の2次回路をトランス基板に構築することで、電気的絶縁を達成するための沿面距離を不要とし、これにより小型化を図る提案がされている。しかし、単体のトランス基板に2次回路を構築する場合、当該2次回路部分における基板の層数は、1次コイルおよび2次コイルを積層したコイル部分における基板の層数の総和と一致する。換言すると、2次回路部分における基板の層数には、当該2次回路部分を構築するのに必要な層数を超えた余剰部分が含まれる。この場合、余剰部分の製造コストが加算されるため、トランス基板全体の低コスト化には限界がある。 In power transformers, for example, a secondary circuit for a secondary coil is constructed on a transformer substrate, thereby eliminating a creepage distance for achieving electrical insulation, thereby reducing the size. However, when a secondary circuit is constructed on a single transformer substrate, the number of layers of the substrate in the secondary circuit portion matches the total number of layers of the substrate in the coil portion in which the primary coil and the secondary coil are laminated. In other words, the number of layers of the substrate in the secondary circuit portion includes a surplus portion that exceeds the number of layers necessary to construct the secondary circuit portion. In this case, since the manufacturing cost of the surplus portion is added, there is a limit to the cost reduction of the entire transformer substrate.
本発明の目的は、トランス基板自体の小型化を図りつつ同時に低コスト化を図る電源トランスおよび電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power supply transformer and a power supply device that can reduce the cost of the transformer substrate itself while simultaneously reducing the cost.
実施形態によれば、基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランスを有し、電源トランスは、平面トランスの1次コイルが設けられた1次基板と、1次基板とは別体で構成され、1次コイルに対向して平面トランスの2次コイルが設けられた2次基板と、を有し、2次基板の複数の層には、2次コイルに接続させた2次回路が設けられている。 According to the embodiment, the power transformer includes a planar transformer in which coil windings are arranged on a plurality of layers of the substrate, and the power transformer includes a primary substrate provided with a primary coil of the planar transformer, A secondary substrate that is configured separately from the primary substrate and is provided with a secondary coil of a planar transformer facing the primary coil, and the secondary coil is provided on a plurality of layers of the secondary substrate. A secondary circuit connected to is provided.
以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、例えば、コンピュータやテレビなどの電子機器に適した電源を供給する電源装置10が示されている。電源装置10としては、例えば、AC/DCコンバータやDC/ACインバータなどが知られている。本実施形態では、電源装置10の一例として、AC/DCコンバータを想定して説明する。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
AC/DCコンバータ10は、例えば、商用交流入力電圧100V〜240Vを低電圧の直流出力電圧に変圧する変圧構造を収容したケース12と、商用交流電源に接続可能な入力コネクタ14と、電子機器に直流電圧を出力可能な出力ケーブル16と、を備えている。ケース12は、例えば合成樹脂材料で形成された上ケース12aおよび下ケース12bを有し、分離可能に構成されている。変圧構造は、これら2つのケース12a,12b相互間に収容されている。
The AC /
図2および図3には、AC/DCコンバータ10の変圧構造の一例が示されている。変圧構造は、1次回路が設けられた主回路基板20と、商用交流入力電圧を変圧させて直流電圧として出力する電源トランス42と、当該変圧構造自体を冷却する冷却機構と、を備えている。
以下、「冷却機構」について説明した後、[主回路基板20]および[電源トランス42]の順に説明する。
2 and 3 show an example of the transformation structure of the AC /
Hereinafter, after describing the “cooling mechanism”, the “
[冷却機構について]
冷却機構として、例えば、中間冷却板金60、上部冷却板金70および下部冷却板金72を備え、これらの冷却板金60,70,72は、伝熱性の高い材料、例えば、銅、アルミニウムなどで形成されている。中間冷却板金60は、電源トランス42と主回路基板20との間に設けられ、電源トランス42および主回路基板20を冷却する。上部冷却板金70は、電源トランス42と上ケース12aとの間に設けられ、電源トランス42を覆うように構成されている。下部冷却板金72は、主回路基板20と下ケース12bとの間に設けられ、主回路基板20のうち、電源トランス42が配置される部分を覆うように構成されている。
[Cooling mechanism]
As the cooling mechanism, for example, an intermediate
まず、中間冷却板金60は、受熱板部60aと、受熱板部60aの両側から立ち上げられた一対の放熱板部60bと、を備えている。中間冷却板金60を電源トランス42と主回路基板20との間に組み込むと、電源トランス42と主回路基板20との間で挟持された受熱板部60aが、主回路基板20を構成する後述の発熱素子(例えば、スイッチング素子34a)に接続されるとともに、一対の放熱板部60bが、電源トランス42をその両側から覆うように対峙する。
First, the intermediate
この状態において、主回路基板20の発熱素子から発生した熱は、受熱板部60aから各放熱板部60bを介して外部に放熱される。これにより、全ての発熱素子ないし主回路基板20、および、電源トランス42を効率よく冷却することが可能となる。
In this state, the heat generated from the heating element of the
中間冷却板金60には、いずれか一方の放熱板部60bに接続部62が形成されている(図6参照)。接続部62は、主回路基板20に構成された図示しないグラウンドに電気的かつ機械的に接続されている。中間冷却板金60は、接続部62を介して主回路基板20に接地されている。
In the intermediate
次に、上部冷却板金70は、略平坦な矩形状を成しており、電源トランス42の表面全体および主回路基板20の表面の一部を覆っている。上部冷却板金70を電源トランス42と上ケース12aとの間に組み込むと、上部冷却板金70の一部が電源トランス42に接続される。この状態において、電源トランス42から発生した熱は、上部冷却板金70を介して外部に放熱される。これにより、電源トランス42を効率よく冷却することが可能となる。
Next, the upper
そして、下部冷却板金72は、略平坦な矩形状を成しており、主回路基板20の裏面全体を覆っている。下部冷却板金72には、当該下部冷却板金72に絞り加工を施すことで形成された複数の凸部74が設けられている。下部冷却板金72を主回路基板20と下ケース12bとの間に組み込むと、各凸部74が主回路基板20を構成する後述の発熱素子(例えば、スイッチング素子34a、コントロールIC34b)に接続される。この状態において、主回路基板20の発熱素子から発生した熱は、下部冷却板金72を介して外部に放熱される。これにより、主回路基板20を効率よく冷却することが可能となる。
The lower
[主回路基板20について]
図2ないし図5に示すように、主回路基板20は、一部に切欠き部21aを有するプリント回路基板21と、プリント回路基板21に実装された複数の1次側電子部品と、を有している。ここでは、プリント回路基板21、および、当該プリント回路基板21に実装された複数の1次側電子部品を含めて“1次回路”と称する。
[Main circuit board 20]
As shown in FIGS. 2 to 5, the
主回路基板20の表面において、プリント回路基板21には、入力コネクタ14を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換回路22と、AC/DC変換回路22から生成された直流電圧を高周波の交流電圧に変換するスイッチング回路(DC/AC変換回路)24とが設けられている。
On the surface of the
プリント回路基板21の長手方向の一方側には、入力コネクタ14が実装されているとともに、当該入力コネクタ14に隣接して、ヒューズ19、サーミスタ23が実装されている。
An
AC/DC変換回路22は、入力交流電圧のノイズを低減するチョークコイル25およびXコンデンサ26、交流電圧を整流して直流電圧を生成するブリッジダイオード27、回路内のノイズを低減するチョークコイル28、コンデンサ29、および、整流された直流電圧を平滑化する電解コンデンサ30を備えている。
The AC /
これらの1次側電子部品は、電解コンデンサ30を除いて、プリント回路基板21の長手方向の一方側に集約させて実装されている。電解コンデンサ30は、上記した切欠き部21aに収容されており、その状態で、プリント回路基板21に接続されている。
These primary-side electronic components are integrated and mounted on one side in the longitudinal direction of the
一方、主回路基板20の裏面において、プリント回路基板21には、1次側電子部品として、AC/DC変換回路22を構成する複数の半導体素子32と、スイッチング回路24を構成する複数の半導体素子34と、が実装されている。各半導体素子32は、プリント回路基板21の長手方向の一方側に集約させて配置され、各半導体素子34は、プリント回路基板21の長手方向の他方側に集約させて配置されている。
On the other hand, on the back surface of the
複数の半導体素子34は、複数のスイッチング素子34a、および、これら各スイッチング素子34aのON/OFFタイミングを制御する1個のコントロールIC34bなどの発熱素子を含めて構成されている。スイッチング素子34aとしては、例えば、電界効果トランジスタ(FET)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などを用いることができる。図面では一例として、2個のスイッチング素子34aが、主回路基板20の長手方向中央に設けられている。
The plurality of
[電源トランス42について]
図2ないし図4、図7に示すように、電源トランス42は、基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えている。平面トランスは、トランス基板40と、トランス基板40に構成され、電圧を変化させる変圧部46と、を備えて構成され、主回路基板20に対向して配置されている。変圧部46の機能としては、電圧を上げる機能、および、電圧を下げる機能の双方が含まれる。ここでは一例として、電圧を下げる機能を有する変圧部46を想定して説明する。
[About power transformer 42]
As shown in FIGS. 2 to 4 and 7, the
トランス基板40は、1次コイル80aが設けられた薄板状の1次基板40aと、1次基板40aとは別体で構成され、1次コイル80aに対向して2次コイル80bが設けられた薄板状の2次基板40bと、を有している。1次基板40aには、その中央部分を長楕円形状に貫通させた1次貫通孔82aが1つ形成されている。2次基板40bには、その一方側領域の中央部分を長楕円形状に貫通させた2次貫通孔82bが1つ形成されている。1次貫通孔82aおよび2次貫通孔82bは、互いに同一の大きさ、形状を成している。
The
1次コイル80aは、1次貫通孔82aの周囲に沿って平面状に巻回させた導体パターンで形成されている。2次コイル80bは、2次貫通孔82bの周囲に沿って平面状に巻回させた導体パターンで形成されている。当該コイル80a,80bの形成方法としては、例えば、貫通孔82a,82bが予め形成された図示しないコア基材を用意する。コア基材の表面に銅によるメッキ処理を施す(第1工程)。銅メッキされたコア基材に対して、所定パターンに沿ってエッチング処理を施す(第2工程)。エッチング処理されたコア基材の表面に絶縁塗装を施す(第3工程)。かかる第1〜第3工程により、第1層の導体パターンが形成される。
The
第1〜第3工程を複数回繰り返すことで、複数の導体パターンを積層させた多層基板が形成される。これにより、1次コイル80aとして必要な層数の導体パターンを積層させた多層基板から成る1次基板40aを構成することができる。同様に、2次コイル80bとして必要な層数の導体パターンを積層させた多層基板から成る2次基板40bを構成することができる。なお、本実施形態では、1次コイル80aの巻線が配置された層数をN1、2次コイル80bの巻線が配置された層数をN2、後述する2次回路86が配置された層数をN3とすると、N1+N2>N3の関係を満たす。
By repeating the first to third steps a plurality of times, a multilayer substrate in which a plurality of conductor patterns are laminated is formed. As a result, it is possible to configure the
ここでは、変圧部46において電圧を下げる場合を想定しており、1次コイル80aには、2次コイル80bよりも高い電圧が印加される。このため、1次コイル80aの巻数は、2次コイル80bの巻数よりも多くなるように設定される。
Here, it is assumed that the voltage is lowered in the
変圧部46は、上記した1次および2次コイル80a,80bと、互いに対向配置させる第1および第2トランスコア46a,46bと、1次および2次コイル80a,80b相互の電磁干渉を防止するシールド部材84と、を備えて構成されている。第1および第2トランスコア46a,46bは、例えばフェライトなどの磁性材料で形成することができる。シールド部材84は、ノイズとなり得る電磁波の影響を回避可能な材料(例えば、銅箔、金属メッシュ、アモルファス系合金など)で形成することができる。
The
第1トランスコア46aは、断面がE字形状を成すE型コアとして形成されている。すなわち、第1トランスコア46aにおいて、第2トランスコア46bに対向する対向面46sの中央には、当該対向面46sから突出させた長楕円形状の凸部46cが設けられている。さらに、当該対向面46sの両側には、凸部46cの突出方向に沿って平行に延出した矩形状の脚部46dが設けられている。凸部46cは、上記した各基板40a,40bの各貫通孔82a,82bと同一形状あるいは僅かに小さい形状を成している。
第2トランスコア46bは、その表面に凹凸の存在しない、断面がI字形状を成すI型コアとして形成されている。すなわち、第2トランスコア46bにおいて、その輪郭は、矩形状かつ平板状を成している。
The
The
シールド部材84は、1次基板40aと2次基板40bとの間に、1次コイル80aおよび2次コイル80bの双方に対向して設けられており、1つのシールド貫通孔84hと1つの切欠部84gとを有している。シールド貫通孔84hは、当該ルールド部材84の中央部分を長楕円形状に貫通させて形成されている。切欠部84gは、当該ルールド部材84の一部を、その外周からシールド貫通孔84hに亘って連続して切り欠いて形成されている。これにより、シールド部材84は、C字形状の輪郭を成す薄板部材あるいは薄膜部材として構成されている。
The
ここで、各貫通孔84h,82a,82bが相互に整列するように、シールド部材84の両側に1次および2次基板40a,40bを配置する。1次基板40aの外側に第1トランスコア46aを配置する。1次基板40aに対向するように、2次基板40bの外側に第2トランスコア46bを配置する。そして、第1トランスコア46aの凸部46cを各貫通孔84h,82a,82bに挿入し、当該凸部46cの先端を第2トランスコア46bに当接させる。これにより、凸部46cおよび一対の脚部46dを介して互いに接続した第1および第2トランスコア46a,46b相互間に、平面状に巻回した1次および2次コイル80a,80bを積層させた変圧部46が構成される。
Here, the primary and
かかる変圧部46によれば、1次および2次コイル80a,80bは、第1および第2トランスコア46a,46bによって、相互に磁気的に結合された状態となる。上記した1次回路が構成された主回路基板20で生成された交流電圧が1次コイル80aに印加されると、当該変圧部46における電磁誘導作用によって、2次コイル80bからは、降圧された交流電圧が出力される。2次コイル80bから出力された交流電圧は、当該2次コイル80bに接続させた後述する2次回路86によって、低電圧の直流電圧に変換される。
According to the
さらに、2次基板40bには、上記した2次貫通孔82bが形成された一方側領域とは反対側の領域に、2次回路86の全部を設けるための他方側領域が設定されている。2次コイル80bに接続させた2次回路86は、当該他方側領域における2次基板40bに設けられている。
Further, in the
この場合、2次基板40bには、1次コイル80aに接続させた1次回路の全部あるいは一部を設けるための領域が設定されていない。換言すると、2次基板40bには、1次回路の全部を設けないようにしてもよいし、あるいは、1次回路の一部を設けるようにしてもよい。2次基板40bに1次回路を全く設けないようにするか、あるいは、一部のみを設けるようにするかは、電源トランス42およびAC/DCコンバータ(電源装置)10の使用目的や使用環境に応じて設定される。
In this case, an area for providing all or part of the primary circuit connected to the
2次基板40bの2次回路86は、変圧部46から沿面距離を置いて形成された図示しない配線パターン、および、配線パターンに沿って実装された複数の2次側電子部品を含めて構成されている。2次側電子部品としては、例えば、2次基板40bの表面に実装されたダイオード48、コントロールIC50、コンデンサ52、フォトカップラ54、および、2次基板40bの裏面に実装された複数の半導体素子56が含まれる。
The
ダイオード48は、変圧部46から出力される交流電圧を整流することで、直流電圧を生成する整流回路を構成している。コンデンサ52は、生成された直流電圧を平滑化する平滑回路を構成している。平滑回路は、直流電圧を平滑化して出力ケーブル16に出力する。
The
コントロールIC50は、平滑回路から出力された直流電圧を検出し、当該直流電圧に対応する検出信号をフォトカップラ54に送る。フォトカップラ54は、コントロールIC50から出力された検出信号に基づいて発光する発光部と、発光部に対して所定の隙間を介在させて対向配置された受光部と、を有している。受光部は、発光部から発光した光を受光したとき、その検出信号を主回路基板20のコントロールIC34bに出力する。発光部の入力端子と受光部の出力端子とは、所定の沿面距離だけ互いに離間させて設けられている。フォトカップラ54の近傍には、スリット55が形成され、このスリット55に絶縁板57が設けられている。
The
図2および図3に示すように、主回路基板20には、複数の接続ピン58a、58b、58c、58d、58e、58fが突設されている。電源トランス42は、各接続ピンによって支持されている。これにより、電源トランス42は、主回路基板20上に僅かな隙間(図6参照)を介して位置決めされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
さらに、上記した各接続ピンは、電源トランス42に接触している。これにより、主回路基板20と電源トランス42とは、当該各接続ピンを介して電気的に接続されている。例えば、主回路基板20のスイッチング回路24の出力端と、電源トランス42の1次コイル80aとは、各接続ピン58a、58b、58c、58dを介して電気的に接続されている。主回路基板20のコントロールIC34bと、電源トランス42に設けられたフォトカップラ54の受光部の出力端子とは、各接続ピン58e、58fを介して電気的に接続されている。
Further, each connection pin described above is in contact with the
上記した電源トランス42を備えたAC/DCコンバータ(電源装置)10によれば、例えば、100Vの交流電圧が入力コネクタ14を介して入力された場合、主回路基板20のAC/DC変換回路22は、入力された交流電圧を平滑化して直流電圧に変換する。この直流電圧は、AC/DC変換回路22からスイッチング回路24に供給される。スイッチング回路24は、供給された直流電圧をスイッチングして高周波の交流電圧を生成する。この交流電圧は、スイッチング回路24から電源トランス42に供給される。
According to the AC / DC converter (power supply device) 10 including the
電源トランス42において、変圧部46は、スイッチング回路24から供給された交流電圧を例えば20V程度に降圧する。整流回路は、変圧部46によって降圧された交流電圧を整流する。平滑回路は、整流回路によって整流された交流電圧を平滑化し、直流電圧として出力ケーブル16に出力する。
In the
電源トランス42には、直流出力電圧を一定に保つための制御回路が設けられている。制御回路は、上記したスイッチング回路24をフィードバック制御し、スイッチングの調整を行う。すなわち、電源トランス42の直流出力電圧に対応した検出信号を、コントロールIC50からフォトカップラ54を介して主回路基板20のコントロールIC34bにフィードバックする。この検出信号に基づいてコントロールIC34bによりスイッチング素子34aのON/OFFタイミングを制御し、スイッチングを調整する。これにより、出力ケーブル16に出力する直流電圧が一定に保たれる。
The
以上、本実施形態によれば、1次および2次基板40a,40bから成るトランス基板40のうち、2次回路86を設けた部分における2次基板40bの小型化ないし薄肉化を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size or thickness of the
具体的に説明すると、2次基板40bの外見上の厚さ(基板の上端から下端の距離)のうち、2次回路86を設けた部分における基板層の厚さをTとすると、当該厚さTは、2次回路86が配置された層数N3と、当該各層の厚みD3とを乗算することで算出される。すなわち、T=N3×D3。
1次基板40aの外見上の厚さ(基板の上端から下端の距離)のうち、1次コイル80aの巻線が配置された部分における基板層の厚さをW1とすると、当該厚さW1は、1次コイル80aの巻線が配置された層数N1と、当該各層の厚みD1とを乗算することで算出される。すなわち、W1=N1×D1。
2次基板40bの外見上の厚さ(基板の上端から下端の距離)のうち、2次コイル80bの巻線が配置された部分における基板層の厚さをW2とすると、当該厚さW2は、2次コイル80bの巻線が配置された層数N2と、当該各層の厚みD2とを乗算することで算出される。すなわち、W2=N2×D2。
More specifically, if the thickness of the substrate layer in the portion where the
Of the apparent thickness of the
Of the apparent thickness of the
この場合、通常、2次回路86、並びに、1次コイル80aおよび2次コイル80bにおける各層の厚みD1,D2,D3は、相互に一致する。すなわち、D1=D2=D3。
したがって、本実施形態において、各層の厚みD1,D2,D3が相互に一致する場合には、上記した厚さT,W1,W2は、T<W1+W2なる関係を満足する。
In this case, normally, the thicknesses D1, D2, and D3 of the layers in the
Therefore, in the present embodiment, when the thicknesses D1, D2, and D3 of the layers coincide with each other, the above-described thicknesses T, W1, and W2 satisfy the relationship of T <W1 + W2.
ここで、1次コイルおよび2次コイルが対向するように積層された1つの基板に2次回路を構築する場合について考察する。1次コイルの巻線が配置された層数をN1´、2次コイルの巻線が配置された層数をN2´、2次回路が配置された層数をN3´とする。 Here, a case where a secondary circuit is constructed on one substrate laminated so that the primary coil and the secondary coil face each other will be considered. The number of layers in which the winding of the primary coil is arranged is N1 ′, the number of layers in which the winding of the secondary coil is arranged is N2 ′, and the number of layers in which the secondary circuit is arranged is N3 ′.
この場合、N1´+N2´≧N3´なる関係が成立する場合には、当該1つの基板の層数は、1次コイルおよび2次コイルを積層したコイル部分における基板の層数の総和と一致する。また、当該1つの基板において、N1´+N2´>N3´なる関係が成立する場合には、2次回路部分における基板の層数には、当該2次回路部分を構築するのに必要な層数を超えた余剰部分が含まれることとなる。そうなると、1次コイル、2次コイルおよび2次回路を1つの基板に設ける仕様では、常に、余剰部分の製造コストが加算されるため、当該基板自体の低コスト化および小型化には限界がある。 In this case, when the relationship of N1 ′ + N2 ′ ≧ N3 ′ is established, the number of layers of the one substrate coincides with the total number of layers of the substrate in the coil portion where the primary coil and the secondary coil are laminated. . Further, when the relationship N1 ′ + N2 ′> N3 ′ is established in the one substrate, the number of layers of the substrate in the secondary circuit portion is the number of layers necessary to construct the secondary circuit portion. The surplus part exceeding will be included. In such a case, in the specification in which the primary coil, the secondary coil, and the secondary circuit are provided on one board, the manufacturing cost of the surplus portion is always added, so that there is a limit to the cost reduction and miniaturization of the board itself. .
これに対して、本実施形態では、トランス基板40を1次基板40aと2次基板40bとに分割し、2次基板40bに2次回路86を設けるようにしたことで、2次基板40bの厚さTを、2次回路86を構築するのに必要な層数、あるいは、2次コイル80bを構築するのに必要な層数に抑えることができる。これにより、本実施形態において、1次コイルの巻線が配置された層数をN1、2次コイルの巻線が配置された層数をN2、2次回路が配置された層数をN3とし、N1+N2>N3なる関係を満足する場合、トランス基板40自体の低コスト化および小型化(コンパクト化)を図ることができる。
On the other hand, in this embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、上記した変圧部46においてのみ、1次基板40aと2次基板40bとが重なるように構成したことで、2次基板40b上に2次回路86を設けるためのスペースを広く確保することができる。これにより、2次回路86に対する2次側電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、2次基板40b上において、2次コイル80bと2次回路86とをダイレクトに接続させることができる。これにより、電気的接続についての信頼性を飛躍的に向上させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、1次コイル80aを設けた1次基板40bと、2次コイル80bを設けた2次基板40bとを互いに別体で構成したことで、1次コイル80aと2次コイル80bとを別個独立してメンテナンスすることができる。これにより、1次コイルおよび2次コイルが一体として積層されたトランス基板の場合、一方のコイルのみのメンテナンスができないため、メンテナンス費用の低減には限界があるのに対して、本実施形態では、各コイル80a,80bごとのメンテナンスができるため、メンテナンス費用を大幅に低減させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、シールド部材84の選択の自由度を向上させることができる。すなわち、1次コイルおよび2次コイルが積層された単体のトランス基板に適用可能なシールド部材は、各コイルと同様にパターン形成することができる薄膜状のものに限られる。これに対して、本実施形態のように、トランス基板40を1次基板40aと2次基板40bとに分割し、その間にシールド部材84を挟み込むようにしたことで、薄膜状のシールド部材84(例えば、銅箔、金属メッシュ)のみならず厚膜状のシールド部材84(例えば、アモルファス合金)も適用することができる。
Furthermore, according to this embodiment, the freedom degree of selection of the
この場合、電源トランス42の使用目的や使用環境に応じたシールド部材84の選択が可能となる。これにより、2次コイル80bから1次コイル80aに向けて電磁ノイズが回り込むのを確実に防止することができる。この結果、変圧精度に優れた信頼性の高い電源トランス42、および、当該電源トランス42を組み込んだAC/DCコンバータ(電源装置)10を実現することができる。
In this case, the
なお、上記した一実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。かかる新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該一実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above-described embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The one embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
上記した一実施形態では、2次基板40bの片面側に1次基板40aを積層させた電源トランス42を想定したが、これに代えて、特に図示しないが、2次基板の両面側に1次基板をそれぞれ積層させた電源トランスを適用することもできる。この変形例に係る電源トランスにおいて、双方の1次基板に設けられた1次コイルは、2次コイルを回避した位置に形成されたスルーホールを介して、相互に接続されている。なお、上記した一実施形態と同様に、1次基板と2次基板との間に、1次コイルおよび2次コイルの双方に対向して、電磁干渉を防止するシールド部材を設けてもよい。
In the above-described embodiment, the
10…AC/DCコンバータ(電源装置)、14…入力コネクタ、16…出力ケーブル、
20…主回路基板、22…AC/DC変換回路、24…スイッチング回路、
34a…スイッチング素子、34b…コントロールIC、40…トランス基板、
40a…1次基板、40b…2次基板、42…電源トランス、46…変圧部、
46a…第1トランスコア、46b…第2トランスコア、60…中間冷却板金、
60a…受熱板部、60b…放熱板部、70…上部冷却板金、72…下部冷却板金、
80a…1次コイル、80b…2次コイル、82a…1次貫通孔、82b…2次貫通孔、
84…シールド部材、84h…シールド貫通孔、84g…切欠部
10 ... AC / DC converter (power supply), 14 ... input connector, 16 ... output cable,
20 ... main circuit board, 22 ... AC / DC conversion circuit, 24 ... switching circuit,
34a ... switching element, 34b ... control IC, 40 ... transformer substrate,
40a ... primary board, 40b ... secondary board, 42 ... power transformer, 46 ... transformer section,
46a ... first transformer core, 46b ... second transformer core, 60 ... intermediate cooling sheet metal,
60a ... heat receiving plate part, 60b ... heat radiating plate part, 70 ... upper cooling sheet metal, 72 ... lower cooling sheet metal,
80a ... primary coil, 80b ... secondary coil, 82a ... primary through hole, 82b ... secondary through hole,
84 ... Shield member, 84h ... Shield through hole, 84g ... Notch
Claims (10)
前記平面トランスの1次コイルが設けられた1次基板と、
前記1次基板とは別体で構成され、前記1次コイルに対向して前記平面トランスの2次コイルが設けられた2次基板と、を有し、
前記2次基板の複数の層には、前記2次コイルに接続させた2次回路が設けられている電源トランス。 A power transformer including a planar transformer in which coil windings are arranged on a plurality of layers of a substrate,
A primary substrate provided with a primary coil of the planar transformer;
A secondary substrate configured separately from the primary substrate and provided with a secondary coil of the planar transformer facing the primary coil;
A power transformer in which a plurality of layers of the secondary substrate are provided with a secondary circuit connected to the secondary coil.
前記2次コイルが配置された層数をN2とし、
前記2次回路が配置された層数をN3とすると、
N1+N2>N3なる関係を満足する、請求項1に記載の電源トランス。 The number of layers in which the primary coil is arranged is N1,
The number of layers in which the secondary coil is arranged is N2,
When the number of layers in which the secondary circuit is arranged is N3,
The power transformer according to claim 1, wherein a relationship of N1 + N2> N3 is satisfied.
基板の複数の層にコイルの巻線が配置される平面トランスを備えた電源トランスと、を備え、
前記電源トランスは、
前記1次回路を接続させた前記平面トランスの1次コイルが設けられた1次基板と、
前記1次基板とは別体で構成され、前記1次コイルに対向して前記平面トランスの2次コイルが設けられた2次基板と、を有し、
前記2次基板の複数の層には、前記2次コイルに接続させた2次回路が設けられている電源装置。 A main circuit board provided with a primary circuit;
A power transformer including a planar transformer in which coil windings are arranged on a plurality of layers of a substrate,
The power transformer is
A primary substrate provided with a primary coil of the planar transformer to which the primary circuit is connected;
A secondary substrate configured separately from the primary substrate and provided with a secondary coil of the planar transformer facing the primary coil;
The power supply apparatus in which the secondary circuit connected to the said secondary coil is provided in the some layer of the said secondary substrate.
前記2次コイルが配置された層数をN2とし、
前記2次回路が配置された層数をN3とすると、
N1+N2>N3なる関係を満足する、請求項6に記載の電源装置。 The number of layers in which the primary coil is arranged is N1,
The number of layers in which the secondary coil is arranged is N2,
When the number of layers in which the secondary circuit is arranged is N3,
The power supply device according to claim 6, wherein a relationship of N1 + N2> N3 is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014128025A JP2016009704A (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Power transformer and power supply device |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101838230B1 (en) * | 2016-06-29 | 2018-03-13 | 이주열 | Snubber Circuit Integrated Planar Transformer |
KR20210040646A (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-14 | 주식회사 파워넷 | Miniaturized transformer module |
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2014
- 2014-06-23 JP JP2014128025A patent/JP2016009704A/en active Pending
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KR101838230B1 (en) * | 2016-06-29 | 2018-03-13 | 이주열 | Snubber Circuit Integrated Planar Transformer |
KR20210040646A (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-14 | 주식회사 파워넷 | Miniaturized transformer module |
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