JP2591968Y2 - スイッチング電源トランス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、スイッチングレギュレ
ータ等に利用されるスイッチング電源トランスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチングレギュレータ等にお
いては、各種のスイッチング電源トランスが使用されて
いた。このスイッチング電源トランスにおいては、安全
規格上の制約から、１次側巻線と２次側巻線を絶縁する
必要があり、バリアテープ、及び絶縁テープを用いて絶
縁を施していた。

【０００３】また、別のトランスでは、ボビンに多数の
フランジを設け、フランジ間に形成される多数のチャン
バに、それぞれ巻線を別々に巻いていた。すなわち、ボ
ビンに多数のチャンバを設けて、バリアテープ、及び絶
縁テープを使わずに、巻線を行っていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。 ：バリアテープ、及び絶縁テープを用いて絶縁を施し
たスイッチング電源トランスでは、組み立て時に、バリ
アテープ、及び絶縁テープを巻く工程が必要であり、そ
の分だけトランスの組み立て工程数が増える。

【０００５】また、バリアテープ、及び絶縁テープの分
だけ材料費が多くかかり、かつ、外形も大きくなる。従
って、コストが高く、形状の大きなトランスとなる。 ：多数のチャンバに、各巻線を別々に巻くスイッチン
グ電源トランスでは、フランジの数が多くなり、巻線数
も増えるから、その分トランスの高さが高くなって形状
が大きくなる。また、端子ピンの数も多くなり、大型で
コストの高いトランスとなる。

【０００６】本考案は、このような従来の課題を解決
し、トランスの特性を維持したまま、スイッチング電源
トランスの小型化と、コストダウンを実現することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本考案の原理説明
図であり、図１中、８はボビン、９はフランジ、１０、
１１、１２はチャンバ、Ｐ１−１、Ｐ１−２は１次側主
巻線、Ｓ１、Ｓ２は２次側巻線、Ｐ２は１次側補助巻
線、ＲＬは巻線部外形寸法を示す。

【０００８】本考案は上記の課題を解決するため、次の
ように構成した。 ：１次側主巻線と、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側
補助巻線Ｐ２をボビン８に巻いたスイッチング電源トラ
ンスにおいて、前記ボビン８に、フランジ９により仕切
られた３つのチャンバ１０、１１、１２を設け、前記３
つのチャンバの内、中央のチャンバ１１には、２次側巻
線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ねて巻くと共
に、前記１次側主巻線を分割して、２つの１次側主巻線
Ｐ１−１、Ｐ１−２とし、前記２つの１次側主巻線Ｐ１
−１、Ｐ１−２を、それぞれ、外側のチャンバ１０、１
２に分けて巻いたスイッチング電源トランス。

【０００９】：構成において、巻線の線径を異なら
せることにより、隣接するチャンバ間の巻線部外形寸法
（ＲＬ）比率を、１．０４〜１．２３の範囲に抑えたス
イッチング電源トランス。

【００１０】

【作用】上記構成に基づく本考案の作用を、図１に基づ
いて説明する。前記構成のスイッチング電源トランス１
を、スイッチングレギュレータ等に使用した場合、１次
側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２に電流を流すと、２次側巻
線Ｓ１、Ｓ２、及び１次側補助巻線Ｐ２に電圧が誘起す
る。

【００１１】この場合、１次側補助巻線Ｐ２で発生した
電圧を用いてスイッチング素子の駆動制御を行う。ま
た、２次側巻線Ｓ１の出力電圧を１次側にフィードバッ
クして、前記スイッチング素子の駆動制御を行い、出力
電圧を一定にする。

【００１２】ところで、本考案のスイッチング電源トラ
ンスは、中央のチャンバに巻いた２次側巻線Ｓ１、Ｓ
２、及び１次側補助巻線Ｐ２の両側を、２つの１次側主
巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２で、サンドイッチ状に挟んだ巻
線構造にしたから、各巻線間の結合が良くなり、スパイ
ク電圧が低下する。

【００１３】また、同じチャンバ内に、出力側巻線Ｓ
１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ねて巻いたので、
これらの巻線間の結合が良くなり、これらの巻線の電圧
安定度が向上する。

【００１４】更に、チャンバの数を最小限に抑えたか
ら、スイッチング電源トランスの高さを低くして、小型
化が実現できると共に、隣接するチャンバ間の巻線部外
形寸法比率を、１．０４〜１．２３の範囲に抑えたの
で、各巻線間の結合が良くなり、レーケージインダクタ
ンスを小さくできる。

【００１５】以上のようにして、特性を維持したまま、
スイッチング電源トランスの小型化と、コストダウンを
実現することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図４は、本考案の実施例を示した図であ
り、図２〜図４中、図１と同じものは、同一符号で示し
てある。また、１はスイッチング電源トランス、２は全
波整流回路、３は出力検出回路、４は駆動制御回路、５
は発光ダイオード、６はフォトトランジスタ、１４はコ
ア、１５は端子ピン、Ｑはトランジスタ（主スイッチン
グ素子）、Ｒ１〜Ｒ３は抵抗、Ｃ１〜Ｃ３はコンデン
サ、Ｔ１〜Ｔ４は出力端子を示す。

【００１７】 §１：スイッチング電源トランスを用いた回路例の説明
・・・図２参照 図２はスイッチング電源トランスを用いた回路例であ
る。この回路は、スイッチング電源トランスを用いたス
イッチングレギュレータの例である。

【００１８】図示のように、このスイッチングレギュレ
ータは、スイッチング電源トランス１、全波整流回路
２、出力検出回路３、駆動制御回路４、発光ダイオード
５、フォトトランジスタ６、トランジスタ（主スイッチ
ング素子）Ｑ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、コンデンサＣ１〜Ｃ
３、ダイオードＤ１〜Ｄ３等で構成している。

【００１９】前記スイッチング電源トランス１には、１
次側主巻線Ｐ１と、２つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１
次側補助巻線Ｐ２が設けてあり、出力端子Ｔ１、Ｔ２
は、２次側巻線Ｓ２の出力電圧を取り出す端子、端子Ｔ
３、Ｔ４は、２次側巻線Ｓ１の出力電圧を取り出す端子
となっている。

【００２０】前記スイッチングレギュレータの動作の概
要は、次の通りである。先ず、全波整流回路２でＡＣ入
力（交流電圧）を整流し、コンデンサＣ１で平滑化して
直流電圧にする。

【００２１】この直流電圧を使用し、駆動制御回路６の
駆動制御により、トランジスタＱにスイッチング動作を
させて、スイッチング電源トランス１の１次側主巻線Ｐ
１に電流を流すことにより、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及
び１次側補助巻線Ｐ２に電圧を誘起させる。

【００２２】この場合、駆動制御回路４では、１次側補
助巻線Ｐ２で発生した電圧を用いてトランジスタＱのス
イッチング制御を行う。また、出力検出回路３では、２
次側巻線Ｓ１の出力電圧を検出し、フォトカプラ（発光
ダイオードと、フォトトランジスタ６で構成）を介し
て、駆動制御回路４にフィードバックしている。

【００２３】そして、駆動制御回路４では、前記出力検
出回路３からフィードバックされた信号を用いてトラン
ジスタＱの駆動制御を行い、２次側巻線Ｓ１の出力電圧
が常に一定電圧となるように、制御を行う。

【００２４】 §２：スイッチング電源トランスの製造時の説明・・・
図３参照 図３はスイッチング電源トランスの説明図であり、Ａは
スイッチング電源トランスの等価回路、Ｂはボビンと巻
線の説明図である。以下、図３に基づいて、スイッチン
グ電源トランスの製造時の説明をする。

【００２５】前記のように、スイッチングレギュレータ
のスイッチング電源トランス１には、１次側主巻線Ｐ１
と、２つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ
２が設けてある。

【００２６】このような巻線構造のスイッチング電源ト
ランス１を製造する場合、前記各巻線をボビンに巻く
が、この場合、１次側主巻線Ｐ１を２分割し、分割した
２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２をボビン８に別
々に巻いて並列接続する。

【００２７】そして、ボビン８には、複数のフランジ９
を形成し、このフランジ９によって仕切られた３つのチ
ャンバ１０、１１、１２を設ける。この３つのチャンバ
１０、１１、１２の内、中央のチャンバ１１には、２つ
の２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ね
て巻く。

【００２８】また、外側の２つのチャンバ１０、１２に
は、分割した２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２を
別々に巻く。すなわち、外側の一方のチャンバ１２に
は、分割した一方の１次側主巻線Ｐ１−１を巻き、外側
の他方のチャンバ１０には、分割した他方の１次側主巻
線Ｐ１−２を巻き、この２つの１次側主巻線Ｐ１−１、
Ｐ１−２を並列接続する。

【００２９】このようにして、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、
及び１次側補助巻線Ｐ２を、その両側から、２つの１次
側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２によってサンドイッチ状に
挟んだ巻線構造のスイッチング電源トランスとなる。

【００３０】なお、前記１次側補助巻線Ｐ２を、２次側
巻線Ｓ１、Ｓ２と重ねて巻く場合、１次側補助巻線Ｐ２
は、絶縁性の優れたワイヤを用いて巻く必要がある。 §３：巻線部外形寸法の説明・・・図３参照 前記スイッチング電源トランスにおいて、各チャンバに
巻いた巻線部の外形寸法の差が大きいと、各巻線間の結
合が悪くなってリーケージインダクタンスが多くなる。

【００３１】このようなスイッチング電源トランスを、
例えば、図２に示したスイッチングレギュレータに使用
すると、トランジスタＱのコレクタに発生するスパイク
電圧が大きくなる。

【００３２】このスパイク電圧が大きいと、トランジス
タＱも耐圧の高い高価な素子を使用する必要がある。ま
た、前記スパイク電圧がノイズ源となったりする。そこ
で、各巻線間の結合を良くして、リーケージインダクタ
ンスをできるだけ小さく抑える必要がある。このため、
各チャンバへの巻線を行う際、巻線の線径（ワイヤの
径）を異ならせて、隣接チャンバ間の巻線部外形寸法比
率を一定の範囲に抑える。

【００３３】すなわち、巻線を行う際、電流容量を考慮
しながら線径を調整し、各チャンバ間の巻線部外形寸法
の差を小さくして、前記リーケージインダクタンスをで
きるだけ小さく抑える。

【００３４】実測した巻線部外形寸法比率の一例として
は、次の通りである。図３において、例えば、中央部の
チャンバ１１の巻線部（２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及び１
次側補助巻線Ｐ２）外形寸法をＲＬ１とし、外側のチャ
ンバ１０、及び１２の巻線部（１次側主巻線Ｐ１−１、
及びＰ１−２）外形寸法をＲＬ２（この場合、Ｐ１−１
と、Ｐ１−２の外形寸法は同じ）とする。

【００３５】そして、チャンバ１１の巻線部外形寸法Ｒ
Ｌ１を一定として、チャンバ１０、及び１２の巻線部外
形寸法ＲＬ２を変化させて（ワイヤ径を変化させて）リ
ーケージインダクタンスを測定した結果、巻線部外形寸
法比率ＲＬ２／ＲＬ１が、１．０４〜１．２３の範囲で
リーケージインダクタンスの値が最も小さくなることが
確認できた。

【００３６】以上のように、隣接チャンバ間の巻線部の
線径を調整し、巻線部外形寸法比率（ＲＬ２／ＲＬ１）
を一定の範囲（１．０４〜１．２３）に抑えれば、リー
ケージインダクタンスを少なくできることが確認でき
た。前記各巻線の線径（ワイヤ径）の例としては、下記
表１の通りである。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示した例では、１次側主巻線Ｐ１−
１、Ｐ１−２は、線径が０．１６ｍｍで、巻数が７４、
１次側補助巻線Ｐ２は、線径が０．３２ｍｍで、巻数が
５、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２は、線径が０．４５ｍｍで、
巻数が１５、及び８である。

【００３９】 §４：完成したスイッチング電源トランスの説明・・・
図４参照 図４は完成したスイッチング電源トランスを示した図で
あり、Ａは斜視図、Ｂは断面図である。

【００４０】前記のように、ボビン８には、複数のフラ
ンジ９を形成し、このフランジ９によって仕切られた３
つのチャンバ１０、１１、１２を設ける。そして、３つ
のチャンバ１０、１１、１２には、前記のように１次側
主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２と、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２
と、１次側補助巻線Ｐ２を巻く（図３参照）。

【００４１】そして、前記各巻線から引き出したワイヤ
を端子ピン１５に接続すると共に、各巻線を巻いたボビ
ン８と、コア１４とを結合して一体化することにより、
スイッチング電源トランスが完成する。

【００４２】（他の実施例） 以上実施例について説明したが、本考案は次のようにし
ても実施可能である。 ：外側のチャンバ１０に１次側主巻線Ｐ１−１を巻
き、外側のチャンバ１２に１次側主巻線Ｐ１−２を巻い
ても良い。

【００４３】：中央のチャンバ１１に重ねて巻いた２
つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２は、
巻く順序を任意に入れ換えても良い。 ：スイッチング電源トランスを使用する回路は、図２
に示した回路に限らず、他の同様な回路に適用可能であ
る。

【００４４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば次
のような効果がある。 ：チャンバの数を最小限に抑えて、フランジの数を少
なくできるから、スイッチング電源トランスの高さを低
くし、小型化が実現できる。

【００４５】：同じチャンバ内に、２次側巻線Ｓ１、
Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ねて巻いたので、巻線
間の結合が良くなり、これらの巻線の電圧安定度が向上
する。

【００４６】例えば、図２の例では、２次側巻線Ｓ１
は、１次側へのフィードバックを行って、出力電圧の制
御を行っているので、電圧が安定するが、２次側巻線Ｓ
２は、前記制御を行っていないため、出力電圧が不安定
になりやすい。しかし、前記のように巻線間の結合を良
くすれば、電圧安定度が向上する。

【００４７】：２次側巻線Ｓ１、Ｓ２及び１次側補助
巻線Ｐ２を、２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２に
よって、両側からサンドイッチ状に挟んだ巻線構造にし
たから、１次側主巻線と、２次側巻線及び１次側補助巻
線との結合が良くなる。

【００４８】このため、スイッチングレギュレータ等に
使用した場合、スイッチング用トランジスタのコレクタ
に発生するスパイク電圧が低下する。その結果ノイズの
発生も少なくなる。

【００４９】：隣接するチャンバ間の巻線の外形寸法
比率を一定の範囲に抑えたので、各巻線間の結合が良く
なり、リーケージインダクタンスを小さくできる。この
ため、スイッチング用トランジスタのコレクタに発生す
るスパイク電圧を低下させ、ノイズの発生を減少させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理説明図である。

【図２】実施例におけるスイッチング電源トランスを用
いた回路例である。

【図３】実施例におけるスイッチング電源トランスの説
明図（Ａはスイッチング電源トランスの等価回路、Ｂは
ボビンと巻線の説明図）である。

【図４】実施例におけるスイッチング電源トランスの完
成図（Ａは斜視図、Ｂは断面図）である。

【符号の説明】

８ ボビン ９ フランジ １０、１１、１２ チャンバ Ｐ１−１、Ｐ１−２ １次側主巻線 Ｓ１、Ｓ２ ２次側巻線 Ｐ２ １次側補助巻線 ＲＬ 巻線部外形寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 遠藤 明彦 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−260120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24811（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 30/00 H01F 27/28 H01F 30/04

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側主巻線（Ｐ１）と、２次側巻線
   （Ｓ１、Ｓ２）と、１次側補助巻線（Ｐ２）をボビン
   （８）に巻いたスイッチング電源トランスにおいて、 前記ボビン（８）に、フランジ（９）により仕切られた
   ３つのチャンバ（１０、１１、１２）を設け、 前記３つのチャンバの内、中央のチャンバ（１１）に
   は、２次側巻線（Ｓ１、Ｓ２）と、１次側補助巻線（Ｐ
   ２）を重ねて巻くと共に、 前記１次側主巻線（Ｐ１）を分割して、２つの１次側主
   巻線（Ｐ１−１、Ｐ１−２）とし、 前記２つの１次側主巻線（Ｐ１−１、Ｐ１−２）を、そ
   れぞれ、外側のチャンバ（１０、１２）に分けて巻いた
   ことを特徴とするスイッチング電源トランス。
2. 【請求項２】前記巻線の線径を異ならせることにより、 隣接するチャンバ間の巻線部外形寸法（ＲＬ）比率を、
   １．０４〜１．２３の範囲に抑えたことを特徴とする請
   求項１記載のスイッチング電源トランス。