JP3198413B2 - 高電圧出力用の小形トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

この発明は、高電圧付加の給電回路に利用する昇圧ト
ランス、例えば、冷陰極蛍光灯のドライバーに利用する
ところの小形トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディスプレイのバックライトとして冷陰極蛍光灯が盛
んに使用されている。

【０００３】 この種の蛍光灯のドライバーとしてはプッシュプル回
路からなるインバータが用られることが多く、中間タッ
プを有する一次コイル、蛍光灯が負荷として接続される
二次コイル、帰還作用する三次コイルを備えた昇圧トラ
ンスと、上記中間タップより入力する一次コイルの一方
側コイル電流とその他方側コイル電流を上記三次コイル
の帰還作用を受けて交互に断続する第１、第２トランジ
スタと、上記一次コイルと共に共振回路を形成するコン
デンサと、DC電源への交流の影響を消失させるように上
記中間タップとDC電源との間に接続されたチョークコイ
ルとより構成されている。

【０００４】 上記インバータは、第１、第２トランジスタが交互に
ON動作を繰り返すことで、昇圧トランスが発振動作し、
二次コイルより高電圧の交流電圧が出力する。 蛍光灯がこの交流電圧の印加により点灯を継続する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

ディスプレイのバックライトとして使用する冷陰極蛍
光灯の点灯には数千ボルトの交流電圧が必要となる。

【０００６】 反面、このような交流電圧を出力する給電装置につい
ては可能なるかぎり小形化し、限られた狭いスペースに
組込みできるものが常々要請されている。

【０００７】 かかる実情から昇圧トランスについてもその小形化が
進んではいるが、何分にも小形にして高電圧出力用のも
のとなる関係で、絶縁耐圧を確実にし、トランス効率を
高めることが重大な問題となっている。

【０００８】 この種の昇圧トランスは、効率を高めるため、透磁
率、最大磁束密度の高いマンガン系のフエライトコアを
使用し、また、このフエライトコアが導電性であるた
め、電気絶縁材のボビンにコイルを巻線し、上記コアを
このボビンに組み付ける構成とし、コアとコイルとの間
の絶縁処理が行なわれている。

【０００９】 このように構成された昇圧トランスは、所定の効率を
維持するようにして小形化されているため、ボビン肉厚
を可能なるかぎり薄くした構造となっており、この結
果、二次コイルに誘起した高電圧によってコアが可成り
高い電圧に帯電する。

【００１０】 また、コアに漏れ電流が流れることで、コアが発熱
し、トランス損失を増加する結果となっている。

【００１１】 さらに、コアの帯電々圧が高くなると、接近させて組
み付けた他の回路部品に電気的影響を与え、この回路部
品を誤動作させる原因となるなどの問題がある。

【００１２】 本発明は上記した実情にかんがみ、コアの帯電々圧を
できるかぎり低く抑え、コア帯電々圧による様々な影響
を解決した高電圧出力用の小形トランスを開発すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 上記した目的を達成するため、本発明では、巻線筒状
部を有する電気絶縁性の巻線枠に少なくとも入力側の低
圧コイルと出力側の高圧コイルとを装備し、さらに、中
央脚を巻線筒状部に内挿するようにして上記巻線枠の両
端側から組付けた２つのＥ形コアを備えた小形トランス
において、高圧コイルは、このコイルに発生する電圧が
上記巻線筒状部の一方側に巻線されたコイル部分から他
方側に巻線されたコイル部分に向かって順次高くなるよ
うに巻線し、かつ、中央脚を巻線筒状部の一方側に内挿
するＥ形コアを導電性のフエライトコアとし、中央脚を
その他方側に内挿するＥ形コアを電気絶縁性のフエライ
トコアとして構成したことを特徴とする高電圧出力用の
小形トランスを提案する。

【００１４】

【作用】

高圧コイルに発生する電圧が巻線筒状部の他方に行く
ほど高くなるが、中央脚を巻線筒状部の他方側に内挿す
るＥ形コアが電気絶縁性のものとなっているから、この
Ｅ形コアが巻線枠とコアなどを介して形成される容量性
回路に流れる電流を防止するように作用するため、コア
の帯電が極力少なくなる。

【００１５】 また、中央脚を巻線筒状部の一方側に内挿するＥ形コ
アが導電性のものとしてあるため、透磁率及び最大磁束
密度の大きい、例えば、マンガン系のコアを使用するこ
とで、所定のトランス効率を維持することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明す
る。 図１は冷陰極蛍光灯のドライバーを示すインバータ回
路図である。

【００１７】 このインバータ回路は、一次コイル11P、二次コイル1
1S、三次コイル11Fを備えた昇圧トランス11と、一次コ
イル11Pと共に共振回路を形成するコンデンサ12と、一
次コイル11pのコイル電流を断続させるスイッチング動
作用の２つのトランジスタ13、14と、一次コイル11Pの
中間タップに接続し、DC電源への交流の影響を消失する
チョークコイル15等からなるプッシュプル回路となって
いる。

【００１８】 そして、上記インバータ回路では、昇圧トランス11の
二次コイル11Sに動作安定用コンデンサ16、17を介して
蛍光灯18、19を接続し、また、この二次コイル11Sは回
路線20によりDC電源の負極側に連結してある。

【００１９】 その他、参照符号21、22は始動用抵抗、23はDC電源の
電圧安定用コンデンサである。

【００２０】 上記したインバータ回路はトランジスタ13、14が三次
コイル11Fの帰還作用を受けながら交互にON動作を繰り
返すことで、昇圧トランス11が発振動作すると共に共振
電流が一次コイル11Pを流れる。

【００２１】 これより、二次コイル11Sに誘起した高電圧の交流電
圧が蛍光灯18、19に印加され、これら蛍光灯18、19が点
灯する。

【００２２】 なお、DC電源を14ボルトとして蛍光灯18、19に印加す
る昇圧トランス11の出力電圧を2800Vp（Vpは０〜ピーク
の電圧値をいう）程度に定めることができる。

【００２３】 一方、本実施形態では図２及び図３に示した昇圧トラ
ンス11が使用されている。 この昇圧トランス11は、ボビン24の巻線筒状部24aに
二次コイル11Sを数千ターン巻線した後、この二次コイ
ル11Sの表面に絶縁テープ25を巻き付け、さらに、絶縁
テープ25の上に一次コイル11Pを数千ターン、三次コイ
ル11Fを数ターン巻線した後、これらコイル表面に絶縁
テープ26が巻き付けてある。

【００２４】 なお、コイル各々のコイル端部は所定の端子ピン27に
からげて半田付けしてある。

【００２５】 また、上記ボビン24には同形の２つのＥ形コア28、29
が組み付けてある。 ここで、コア28は電気絶縁性であるニッケル系のフエ
ライトコアで、コア29は導電性であるマンガン系のフエ
ライトコアである。

【００２６】 これらコア28、29はそれらの中央脚をボビン24の両側
より巻線筒状部24a内に挿入し、両コアの脚端面をこれ
らの間にスペーサー30を設けて固着してある。 なお、スペーサー30はマイラーフイルムなどを用いて
ギャップの作用をさせる。

【００２７】 さらに、上記した昇圧トランス11の二次コイル11S
は、線間の電位差と容量を少なくして耐電圧に優れるよ
うにした斜向重ね巻きにしたがって巻線してある。

【００２８】 この斜向重ね巻きは図４に示すように、先ず、ボビン
24の左側鍔24Lに接近させて図示一点鎖線の如く巻線
し、コイル断面層が三角形となる巻線部SLを形成する。

【００２９】 図面では自動巻線機によって巻線ピッチを進める関係
で階段状の巻線に示してあるが、実際には角度θをもっ
たほぼ直線の対角辺の三角形断面層となる。

【００３０】 引き続き巻線部SSを巻線するが、ここでは、図示一点
鎖線の如く、斜め方向の巻き下しと巻き上げを繰り返し
て巻線する。

【００３１】 さらに、引き続き右側鍔24Rの近くに巻線部SRを巻線
する。 ここでは上記した巻線部SLと反対の逆三角形のコイル
断面層となるように、図示一点鎖線にしたがって巻線す
る。

【００３２】 このように斜向重ね巻きされた二次コイル11Sは巻線S
1が巻き始め、巻線Snが巻き終わりとなるから、巻線Sn
が図１に示したようにDC電源の負極側に回路線20によっ
て接続されることになる。

【００３３】 したがって、巻線S1には最も高い出力電圧が発生す
る。 つまり、右側鍔24Rから左側鍔24L方向に進むほどコイ
ル電圧が高くなる。

【００３４】 この結果、上記したような斜向重ね巻きされた昇圧ト
ランス11は図１に示したようなプッシュプル回路として
使用する場合、図２及び図３において二次コイル11Sの
左側部分が高圧となり、二次コイルの右側部分が低圧と
なる。

【００３５】 このことから、二次コイル11Sの左側部分となる高圧
部分では、ボビン24、非導電性のコア28、絶縁テープ2
6、一次コイル11P（三次コイルを含む）、絶縁テープ25
を経路とする容量性回路（抵抗とコンデンサからなる並
列等価回路）が形成されるが、コア28が電気絶縁性のニ
ッケル系コアであるため、この容量性回路に流れる電流
が極めて少なくなり、この結果、コア28の帯電々圧が低
いものとなる。

【００３６】 同様の容量性回路はコア29側にも形成されるが、こち
らは低い電圧の二次コイル部分となるから、導電性のマ
ンガン系コア29であってもこの容量性回路に流れる電流
は少なく、矢張りコア29の帯電々圧が低くなる。

【００３７】 また、高電圧の二次コイル部分からコア28、29を通っ
て低電圧の二次コイル部分に流れ込む漏れ電流が非導電
性のコア28の抵抗作用によって極めて少なくなり、この
漏れ電流によるコア28、29の発熱が抑制されるため、ト
ランス損失が少なくなる。

【００３８】 発明者は上記した昇圧トランス11について測定を行な
いコアの帯電々圧を求めた。 この測定にあたっては、コアの大きさをＬ＝25mm、Ｄ
＝19.4mm、Ｈ＝6.8mmに設計した昇圧トランス11を図１
に示すようにインバータ回路として組入れ、その出力電
圧を2800Vp、出力電流を14.2mmAに設定し、コア28、29
の帯電々圧を測定した。

【００３９】 なお、ニッケル系のコア28は透磁列μ＝1500、最大磁
束密度Bmax＝3000のものを使用し、マンガン系のコア29
はμ＝2300、Bmax＝5100のものを使用した。

【００４０】 この結果、高電圧側としたニッケル系のコア28の帯電
々圧が77Vp、低電圧側としたマンガン系のコア29の帯電
々圧が430Vpとなることが確認された。

【００４１】 また、上記した昇圧トランス11と同じ構造とし、ニッ
ケル系のコア28をマンガン系のコア（μ＝2300、Bmax＝
5100）に換えた従来例同様の昇圧トランスを同様に測定
した。

【００４２】 この結果、高電圧側としたコアの帯電々圧が1150Vp、
低電圧側としたコアの帯電々圧が610Vpとなることが確
認された。

【００４３】 図５、図６は本実施形態の昇圧トランス11について測
定した帯電々圧の測定データであり、図７、図８は従来
例同様の昇圧トランスについて測定した測定データであ
る。 なお、Vceはトランジスタのコレクタ〜エミッタ間電
圧である。

【００４４】 また、上記測定において、コイル面の温度上昇につい
て測定した。 この結果、本発明の昇圧トランス11は従来同様の昇圧
トランスに比べてコイル面の温度上昇がかなり低くなる
ことが判明した。

【００４５】 以上、実施形態について説明したが、本発明の小形ト
ランスは中間タップや帰還用の三次コイル11Fを備えた
プッシュプル回路用のものにかぎらず、高電圧出力用の
一般の小形トランスとして同様に実施することができ
る。

【００４６】 また、図２及び図３に示す実施形態ではニッケル系の
コア28の磁気飽和とインダクタンスとがスペーサー30に
よるギャップによって補われているが、コアの余裕があ
るときにはこのようなギャップは必ずしも設けなくとも
い。

【００４７】

【発明の効果】

上記した通り、本発明に係る高電圧出力用の小形トラ
ンスは、出力側の高圧コイルのうち低電圧を発生するコ
イル部分が位置する巻線筒状部の一方側に中央脚を内挿
して組付けるＥ形コアを導電性のフエライトコアとし、
高圧コイルのうち高電圧を発生するコイル部分が位置す
る巻線筒状部の他方側に中央脚を内挿して組付けるＥ形
コアを電気絶縁性のフエライトコアとしたことから、ト
ランス効率を低下させることなくコアの耐電を極力抑え
ることができ、その上、コアの漏れ電流が減少すること
から、コアの発熱によるトランス損失が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る小形トランスを冷陰極蛍光灯のドライバー
に昇圧トランスとして備えた一実施形態を示す回路図で
ある。

【図２】 上記昇圧トランスの一部切欠き平面図である。

【図３】 上記昇圧トランスの縦断面図である。

【図４】 上記昇圧トランスの二次コイル巻線方法を示す説明図で
ある。

【図５】 上記昇圧トランスについて測定した帯電々圧の測定デー
タを示す図である。

【図６】 図５同様の測定データを示す図である。

【図７】 従来例同様の昇圧トランスについて測定した帯電々圧の
測定データを示す図である。

【図８】 図７同様の測定データを示す図である。

【符号の説明】

11……昇圧トランス 11P……一次コイル 11S……二次コイル 11F……三次コイル 12……共振回路を形成するコンデンサ 13、14……トランジスタ 15……チョークコイル 18、19……蛍光灯 24……ボビン 28……ニッケル系のＥ形コア 29……マンガン系のＥ形コア

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻線筒状部を有する電気絶縁性の巻線枠に
   少なくとも入力側の低圧コイルと出力側の高圧コイルと
   を装備し、さらに、中央脚を巻線筒状部に内挿するよう
   にして上記巻線枠の両端側から組付けた２つのＥ形コア
   を備えた小形トランスにおいて、高圧コイルは、このコ
   イルに発生する電圧が上記巻線筒状部の一方側に巻線さ
   れたコイル部分から他方側に巻線されたコイル部分に向
   かって順次高くなるように巻線し、かつ、中央脚を巻線
   筒状部の一方側に内挿するＥ形コアを導電性のフエライ
   トコアとし、中央脚をその他方側に内挿するＥ形コアを
   電気絶縁性のフエライトコアとして構成したことを特徴
   とする高電圧出力用の小形トランス。