JP2022161265A - トランスの接続方法および電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランス(TRF1)は、第1板状巻線(PW1)の一端によって構成されている第1高周波端子(HFT1)と、第2板状巻線(PW2)の一端によって構成されている第2高周波端子(HFT2)と、第1板状巻線(PW1)の他端と第2板状巻線(PW2)の他端とに接続された直流端子(DCT1)とを備えている。本開示の一態様に係るトランス(TRF1)の接続方法では、第1高周波端子(HFT1)と第2高周波端子(HFT2)とを回路基板(CB1)の面に対して起立するように接続し、トランス(TRF1)と回路基板(CB1)との間から外部へ伸長している直流端子(DCT1)を、部品(例:CO1)または上記部品へ経由する回路基板に接続する。
【選択図】図1
Description
第1板状巻線の一端によって構成されている第1高周波端子と、
第2板状巻線の一端によって構成されている第2高周波端子と、
上記第1板状巻線の他端と上記第2板状巻線の他端とに接続された直流端子と、を備えているトランスの接続方法であって、
上記第1高周波端子と上記第2高周波端子とを回路基板の面に対して起立するように接続し、
上記トランスと上記回路基板との間から外部へ伸長している上記直流端子を、部品または上記部品へ経由する回路基板に接続する。
トランスの巻線では、導通損失による発熱が起こる。トランスの高電力密度化には、高周波による小型化と大電流による高電力化とが必要である。トランスにおける直流電流の導通損失削減には、当該トランスの配線を太くすることが有効である。
実施形態1におけるトランスTRF1は、DCDCコンバータ100の構成部品である。TRF1は、トランスコアTRC1を備える。そして、TRF1は、TRC1の内部に1次巻線(図示は省略)および2次巻線を備えている。TRF1は、1次巻線を介して、DCDCコンバータ100における1次側のスイッチング回路30に接続されている。
スイッチング回路30は、TRF1に交流電圧を印加するために用いられる。実施形態1におけるスイッチング回路30では、フルブリッジ回路が適用されている。但し、LLC、DAB(Dual Active Bridge)、およびプッシュプル回路等の任意のスイッチング回路を、スイッチング回路30に適用することもできる。
整流回路20は、TRF1の交流起電力を整流するために用いられる。実施形態1における整流回路20では、センタータップ同期整流回路が適用されている。但し、センタータップ巻線によって動作可能な任意の回路方式を、整流回路20に適用することもできる。
TRF1におけるセンタータップ巻線は、第1板状巻線PW1と第2板状巻線PW2と直流端子DCT1との3つの銅板によって構成されている。これらの部材はいずれも、3次元構造を有しているため、図1と図2との双方によって各部材の構造が確認できるように、各構造が開示されている。
高周波電流は、トランスの配線に表皮効果を引き起こす。このため、当該配線を太くするだけでは、高周波電流の導通損失削減が不十分である。そこで、実施形態1では、PW1およびPW2のそれぞれの一端を直接的に回路基板に実装する接続方法が採用されている。このように、他の部材の経由を無くしてトランスの総合配線長を短くすることにより、導通損失を削減できる。
TR1では、PW1およびPW2では高周波電流による発熱が大きい。そこで、TR1では、DCT1が、PW1およびPW2によって生じた熱を放散する役割を担っている。DCT1の厚さは、DCT1とPW1およびPW2との接触面積と関係することで、DCT1とPW1およびPW2との熱接触抵抗に影響する。
PW1およびPW2をより効率的に放熱させるためには、強制空冷が効果的である。強制空冷の風向は、図1および図2に示されている矢印AF1の方向が好ましい。具体的には、TRF1とCB1との間を、HFT1およびHFT2のそれぞれの面に沿って(例:HFT1およびHFT2のそれぞれの面と並行に)、風を流すことが好ましい。風が流れる方向は、AF1と逆方向であってもよい。HFT1およびHFT2のそれぞれの面に沿って風を流すことで、風がスムーズに流れ空冷効果が向上するためである。
HFT1およびHFT2は、66kHzにおいて160Aの電流を流す。HFT1およびHFT2に流れる電流が多いため、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)を用いたセンタータップ同期整流回路を、整流回路20に適用することが好ましい。このため、実施形態1では、SR1およびSR2として、MOSFETが使用されている。
本開示の態様1に係るトランスの接続方法は、
第1板状巻線の一端によって構成されている第1高周波端子と、
第2板状巻線の一端によって構成されている第2高周波端子と、
上記第1板状巻線の他端と上記第2板状巻線の他端とに接続された直流端子と、を備えているトランスの接続方法であって、
上記第1高周波端子と上記第2高周波端子とを回路基板の面に対して起立するように接続し、
上記トランスと上記回路基板との間から外部へ伸長している上記直流端子を、部品または上記部品へ経由する回路基板に接続する。
上記直流端子は、板状端子であり、
上記直流端子の厚さは上記第1板状巻線の厚さの0.5倍以上であり、
上記直流端子の面と上記回路基板との面が向い合って配置されており、
上記直流端子と上記回路基板との間隔は、上記直流端子の厚さの2倍以上かつ40倍以下である。
上記第1高周波端子と上記直流端子とを冷却する風が、上記トランスと上記回路基板との間を、上記第1高周波端子の面に沿って流れる。
上記トランスを有するDCDCコンバータを備えている電源装置であって、
上記DCDCコンバータは、第1整流素子と第2整流素子とコイルとを備えており、
態様1に記載のトランスの接続方法を用いて、
上記第1高周波端子に上記第1整流素子が接続されており、
上記第2高周波端子に上記第2整流素子が接続されており、
上記直流端子に上記コイルが接続されている。
本開示の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。
PW1 第1板状巻線
PW2 第2板状巻線
HFT1 第1高周波端子
HFT2 第2高周波端子
DCT1 直流端子
CB1 回路基板
SR1 第1整流素子
SR2 第2整流素子
CO1 コイル(部品)
100 DCDCコンバータ
200 電源装置
Claims (5)
- 第1板状巻線の一端によって構成されている第1高周波端子と、
第2板状巻線の一端によって構成されている第2高周波端子と、
上記第1板状巻線の他端と上記第2板状巻線の他端とに接続された直流端子と、を備えているトランスの接続方法であって、
上記第1高周波端子と上記第2高周波端子とを回路基板の面に対して起立するように接続し、
上記トランスと上記回路基板との間から外部へ伸長している上記直流端子を、部品または上記部品へ経由する回路基板に接続する、トランスの接続方法。 - 上記直流端子は、板状端子であり、
上記直流端子の厚さは、上記第1板状巻線の厚さの0.5倍以上であり、
上記直流端子の面と上記回路基板の面とが向い合って配置されており、
上記直流端子と上記回路基板との間隔は、上記直流端子の厚さの2倍以上かつ40倍以下である、請求項1に記載のトランスの接続方法。 - 上記第1高周波端子と上記直流端子とを冷却する風が、上記トランスと上記回路基板との間を、上記第1高周波端子の面に沿って流れる、請求項1に記載のトランスの接続方法。
- 上記第1高周波端子と上記直流端子とを冷却する風が、上記トランスと上記回路基板との間を、上記第1高周波端子の面に沿って流れる、請求項2に記載のトランスの接続方法。
- 上記トランスを有するDCDCコンバータを備えている電源装置であって、
上記DCDCコンバータは、第1整流素子と第2整流素子とコイルとを備えており、
請求項1に記載のトランスの接続方法を用いて、
上記第1高周波端子に上記第1整流素子が接続されており、
上記第2高周波端子に上記第2整流素子が接続されており、
上記直流端子に上記コイルが接続されている、電源装置。
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