JP3509836B2 - プリントコイル形トランス - Google Patents
プリントコイル形トランスInfo
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- output
- excitation
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号を絶縁して入
力する回路等に用いられるプリントコイル形トランスに
掛り、特に入力、出力、励振の３つのコイルを有すると
共に、コモンモードノイズに対する出力のオーバーシュ
ートを小さく抑える改良に関する。
力する回路等に用いられるプリントコイル形トランスに
掛り、特に入力、出力、励振の３つのコイルを有すると
共に、コモンモードノイズに対する出力のオーバーシュ
ートを小さく抑える改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】入力、出力の２つのコイルを有するプリ
ントコイル形トランスは、本出願人の提案にかかる特開
平６−２１５９５１公報に開示されているように、スイ
ッチング電源用に使用されている。このような２種コイ
ルの積層トランスでコモンモードノイズを抑制する場
合、経験的に一次側コイルと二次側コイルの対向面に接
地側コイルを割当て、一次側コイルと二次側コイル間の
等価容量の影響を低減する構造としていた。
ントコイル形トランスは、本出願人の提案にかかる特開
平６−２１５９５１公報に開示されているように、スイ
ッチング電源用に使用されている。このような２種コイ
ルの積層トランスでコモンモードノイズを抑制する場
合、経験的に一次側コイルと二次側コイルの対向面に接
地側コイルを割当て、一次側コイルと二次側コイル間の
等価容量の影響を低減する構造としていた。
【０００３】他方、信号入力回路においては入力、出力
の２つのコイルに加えて、励振コイルを構成要素とする
ものがあり、このような用途に用いられるプリントコイ
ル形トランスは３コイル型になっている。図９はこのよ
うな従来装置の断面図、図１０は各層の配線パターン図
で、（Ａ）は一次側プリントコイルＰＴ１−１の直視
図、（Ｂ）は一次側プリントコイルＰＴ１−２の透視
図、（Ｃ）は二次側励振コイルＰＴ２−１の直視図、
（Ｄ）は二次側励振コイルＰＴ２−２の透視図、（Ｅ）
は二次側出力コイルＰＴ３−１の直視図、（Ｆ）は二次
側出力コイルＰＴ３−２の透視図である。
の２つのコイルに加えて、励振コイルを構成要素とする
ものがあり、このような用途に用いられるプリントコイ
ル形トランスは３コイル型になっている。図９はこのよ
うな従来装置の断面図、図１０は各層の配線パターン図
で、（Ａ）は一次側プリントコイルＰＴ１−１の直視
図、（Ｂ）は一次側プリントコイルＰＴ１−２の透視
図、（Ｃ）は二次側励振コイルＰＴ２−１の直視図、
（Ｄ）は二次側励振コイルＰＴ２−２の透視図、（Ｅ）
は二次側出力コイルＰＴ３−１の直視図、（Ｆ）は二次
側出力コイルＰＴ３−２の透視図である。
【０００４】図において、一次側入力コイル１０は、ベ
ース板１１の両面にパターンが形成されていると共に、
両側のパターンを接続するスルーホール１２が設けられ
ている。二次側励振コイル２０はベース板２１の両面に
パターンが形成されていると共に、両側のパターンを接
続するスルーホール２２が設けられている。二次側出力
コイル３０はベース板３１の両面にパターンが形成され
ていると共に、両側のパターンを接続するスルーホール
３２が設けられている。ここでは、巻数は一次側入力コ
イル１０が６Ｔ、二次側励振コイル２０が６Ｔ、二次側
励振コイル２０が６Ｔと、同一に定められているが、信
号入力回路の仕様に応じて各コイル毎に巻き数を個別に
定めることができる。
ース板１１の両面にパターンが形成されていると共に、
両側のパターンを接続するスルーホール１２が設けられ
ている。二次側励振コイル２０はベース板２１の両面に
パターンが形成されていると共に、両側のパターンを接
続するスルーホール２２が設けられている。二次側出力
コイル３０はベース板３１の両面にパターンが形成され
ていると共に、両側のパターンを接続するスルーホール
３２が設けられている。ここでは、巻数は一次側入力コ
イル１０が６Ｔ、二次側励振コイル２０が６Ｔ、二次側
励振コイル２０が６Ｔと、同一に定められているが、信
号入力回路の仕様に応じて各コイル毎に巻き数を個別に
定めることができる。
【０００５】一次側入力コイル１０の表側パターンＰＴ
１−１は巻数３Ｔで、始端１３ａと中継端１３ｂとの間
にループ状のパターンが設けられている。一次側入力コ
イル１０の裏側パターンＰＴ１−２も巻数３Ｔで、中継
端１４ａと終端１４ｂとの間に渦状のパターンが設けら
れていると共に、中間点１４ｃが説明の便宜のためこの
渦状パターンに設けられている。
１−１は巻数３Ｔで、始端１３ａと中継端１３ｂとの間
にループ状のパターンが設けられている。一次側入力コ
イル１０の裏側パターンＰＴ１−２も巻数３Ｔで、中継
端１４ａと終端１４ｂとの間に渦状のパターンが設けら
れていると共に、中間点１４ｃが説明の便宜のためこの
渦状パターンに設けられている。
【０００６】二次側励振コイル２０の表側パターンＰＴ
２−１は巻数３Ｔで、裏側パターンＰＴ１−２と対向し
ており、中継端２３ａと接地された終端２３ｂとの間に
渦状のパターンが設けられていると共に、中間点２３ｃ
が説明の便宜のためこの渦状パターンに設けられてい
る。二次側励振コイル２０の裏側パターンＰＴ２−２も
巻数３Ｔで、始端２４ａと中継端２４ｂとの間に渦状の
パターンが設けられている。二次側出力コイル３０は、
二次側励振コイル２０と同様の表側パターンＰＴ３−１
並びに裏側パターンＰＴ３−２が設けられている。尚、
表側パターンＰＴ３−１は裏側パターンＰＴ２−２と対
向している。
２−１は巻数３Ｔで、裏側パターンＰＴ１−２と対向し
ており、中継端２３ａと接地された終端２３ｂとの間に
渦状のパターンが設けられていると共に、中間点２３ｃ
が説明の便宜のためこの渦状パターンに設けられてい
る。二次側励振コイル２０の裏側パターンＰＴ２−２も
巻数３Ｔで、始端２４ａと中継端２４ｂとの間に渦状の
パターンが設けられている。二次側出力コイル３０は、
二次側励振コイル２０と同様の表側パターンＰＴ３−１
並びに裏側パターンＰＴ３−２が設けられている。尚、
表側パターンＰＴ３−１は裏側パターンＰＴ２−２と対
向している。
【０００７】中継端１３ｂと中継端１４ａとの間はスル
ーホール１２で電気的に接続され、中継端２３ａと中継
端２４ｂとの間もスルーホール２２で電気的に接続さ
れ、更に中継端３３ａと中継端３４ｂとの間もスルーホ
ール３２で電気的に接続されている。また、一次側入力
コイル１０、二次側励振コイル２０並びに二次側出力コ
イル３０の中心にはコア４０が設けられている。このよ
うにして、一次側入力コイル１０と二次側励振コイル２
０とは、経験則に従って、接地された終端を有するパタ
ーン面を対向させている。しかし、二次側出力コイル３
０については、一次側入力コイル１０の非接地面若しく
は二次側励振コイル２０の非接地面が残っているだけな
ので、これら非接地面の一方と二次側出力コイル３０の
接地面を対向させていた。二次側励振コイル２０と二次
側出力コイル３０の積層状態の同一性を考慮したためで
ある。
ーホール１２で電気的に接続され、中継端２３ａと中継
端２４ｂとの間もスルーホール２２で電気的に接続さ
れ、更に中継端３３ａと中継端３４ｂとの間もスルーホ
ール３２で電気的に接続されている。また、一次側入力
コイル１０、二次側励振コイル２０並びに二次側出力コ
イル３０の中心にはコア４０が設けられている。このよ
うにして、一次側入力コイル１０と二次側励振コイル２
０とは、経験則に従って、接地された終端を有するパタ
ーン面を対向させている。しかし、二次側出力コイル３
０については、一次側入力コイル１０の非接地面若しく
は二次側励振コイル２０の非接地面が残っているだけな
ので、これら非接地面の一方と二次側出力コイル３０の
接地面を対向させていた。二次側励振コイル２０と二次
側出力コイル３０の積層状態の同一性を考慮したためで
ある。
【０００８】図１１は入力、出力、励振の３種巻線を有
する信号入力回路の回路図である。図において、一次側
入力コイル１０は一次巻線Ｎ1、二次側励振コイル２０
は補助巻線Ｎaux、二次側出力コイル３０は二次巻線Ｎ2
として使用されている。一次巻線Ｎ1に入力される信号
は、例えばカレントトランスからの電圧信号であり、こ
の入力信号について直流成分から交流成分までの広い周
波数帯域の出力信号を得るため、補助巻線Ｎauxから励
振用の信号が供給されている。
する信号入力回路の回路図である。図において、一次側
入力コイル１０は一次巻線Ｎ1、二次側励振コイル２０
は補助巻線Ｎaux、二次側出力コイル３０は二次巻線Ｎ2
として使用されている。一次巻線Ｎ1に入力される信号
は、例えばカレントトランスからの電圧信号であり、こ
の入力信号について直流成分から交流成分までの広い周
波数帯域の出力信号を得るため、補助巻線Ｎauxから励
振用の信号が供給されている。
【０００９】入力信号Ｖinは、抵抗Ｒ1とコンデンサＣ1
のＣＲ回路と、励振信号が入力信号側に漏れるのを防止
する一対の逆接続されたダイオードＤ1、Ｄ2を介して、
一次巻線Ｎ1に印加される。他方、励振源から所定周波
数のパルス信号が、抵抗Ｒ3とコンデンサＣ4のＣＲ回路
を介して、補助巻線Ｎauxに印加される。この励振信号
は、トランスを用いて入力信号の直流成分まで伝送する
ための、変調信号として作用する。二次巻線Ｎ2に誘起
される信号は、励振信号が出力信号側に漏れるのを防止
する一対の逆接続されたダイオードＤ3、Ｄ4を介して、
コンデンサＣ2で平滑化され、更に抵抗Ｒ2とコンデンサ
Ｃ3のＣＲ回路を介して出力信号が送られる。ここで、
一次巻線Ｎ1と二次巻線Ｎ2の巻き数比は１：１であり、
出力信号は入力信号と同じ電圧になっている。
のＣＲ回路と、励振信号が入力信号側に漏れるのを防止
する一対の逆接続されたダイオードＤ1、Ｄ2を介して、
一次巻線Ｎ1に印加される。他方、励振源から所定周波
数のパルス信号が、抵抗Ｒ3とコンデンサＣ4のＣＲ回路
を介して、補助巻線Ｎauxに印加される。この励振信号
は、トランスを用いて入力信号の直流成分まで伝送する
ための、変調信号として作用する。二次巻線Ｎ2に誘起
される信号は、励振信号が出力信号側に漏れるのを防止
する一対の逆接続されたダイオードＤ3、Ｄ4を介して、
コンデンサＣ2で平滑化され、更に抵抗Ｒ2とコンデンサ
Ｃ3のＣＲ回路を介して出力信号が送られる。ここで、
一次巻線Ｎ1と二次巻線Ｎ2の巻き数比は１：１であり、
出力信号は入力信号と同じ電圧になっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１２は図１１の信号
入力回路にコモンモードノイズが接続された場合の説明
図である。例えば、電動機を駆動するインバータ回路の
負荷電流を検出する用途では、このインバータ回路のス
イッチング電流がコモンモードノイズとして、出力信号
に大きく重畳してくる。すると、出力信号が負荷電流信
号であるような用途では、正確な負荷電流の測定が困難
になると共に、極端な場合には出力信号にオーバーシュ
ートが発生する場合があり、信号入力回路の動作に重大
な支障を生じるという課題があった。本発明はこのよう
な課題を解決したもので、入力、出力、励振の３種コイ
ルを有する積層トランスであって、コモンモードノイズ
を低減する構造を有するプリントコイル形トランスを提
供することを目的とする。
入力回路にコモンモードノイズが接続された場合の説明
図である。例えば、電動機を駆動するインバータ回路の
負荷電流を検出する用途では、このインバータ回路のス
イッチング電流がコモンモードノイズとして、出力信号
に大きく重畳してくる。すると、出力信号が負荷電流信
号であるような用途では、正確な負荷電流の測定が困難
になると共に、極端な場合には出力信号にオーバーシュ
ートが発生する場合があり、信号入力回路の動作に重大
な支障を生じるという課題があった。本発明はこのよう
な課題を解決したもので、入力、出力、励振の３種コイ
ルを有する積層トランスであって、コモンモードノイズ
を低減する構造を有するプリントコイル形トランスを提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、入力信号が印加される一次側入力コイル（１
０）と、この一次側入力コイルに印加された入力信号に
対応する出力信号を出力する二次側出力コイル（３０）
と、これら一次側入力コイルと二次側出力コイルに所定
周期の励振信号を供給する二次側励振コイル（２０）と
を有するプリントコイル形トランスにおいて、前記一次
側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次側出力コイ
ルは、配線パターンの形成された面として接地側コイル
面と非接地側コイル面の少なくとも２面を有し、前記３
種コイルの積層順序は、一次側入力コイル、二次側励振
コイル、及び二次側出力コイルの順であって、前記一次
側入力コイルの前記接地側コイル面と前記二次側励振コ
イルの前記接地側コイル面とは対向すると共に、前記二
次側励振コイルの前記非接地側コイル面と前記二次側出
力コイルの前記非接地側コイル面とは対向し、等価容量
の計算用図形における、一方の隣接する面間の等価容量
と他方の隣接する面間の等価容量とを加算した等価容量
係数が０．００となることを特徴としている。
発明は、入力信号が印加される一次側入力コイル（１
０）と、この一次側入力コイルに印加された入力信号に
対応する出力信号を出力する二次側出力コイル（３０）
と、これら一次側入力コイルと二次側出力コイルに所定
周期の励振信号を供給する二次側励振コイル（２０）と
を有するプリントコイル形トランスにおいて、前記一次
側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次側出力コイ
ルは、配線パターンの形成された面として接地側コイル
面と非接地側コイル面の少なくとも２面を有し、前記３
種コイルの積層順序は、一次側入力コイル、二次側励振
コイル、及び二次側出力コイルの順であって、前記一次
側入力コイルの前記接地側コイル面と前記二次側励振コ
イルの前記接地側コイル面とは対向すると共に、前記二
次側励振コイルの前記非接地側コイル面と前記二次側出
力コイルの前記非接地側コイル面とは対向し、等価容量
の計算用図形における、一方の隣接する面間の等価容量
と他方の隣接する面間の等価容量とを加算した等価容量
係数が０．００となることを特徴としている。
【００１２】本発明の構成によれば、３種コイルの積層
順序を一次側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次
側出力コイルの順としているので、二次側励振コイルの
一次側入力コイル並びに二次側出力コイルとの磁気結合
が等しくなり、対称性が得られるため、入出力の直線性
や周波数特性が良好になる。更に、一次側入力コイルと
二次側出力コイルとの距離が増大してコイル間の容量が
低減され、ノイズが伝達されにくくなる。特に、一次側
入力コイルと二次側励振コイルはそれぞれ接地側コイル
面で対向すると共に、二次側励振コイルと二次側出力コ
イルはそれぞれ非接地側コイル面で対向する構造にする
と、コイル間の容量が最小化されて、コモンモードノイ
ズに起因する出力のオーバーシュートを抑制することが
できる。
順序を一次側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次
側出力コイルの順としているので、二次側励振コイルの
一次側入力コイル並びに二次側出力コイルとの磁気結合
が等しくなり、対称性が得られるため、入出力の直線性
や周波数特性が良好になる。更に、一次側入力コイルと
二次側出力コイルとの距離が増大してコイル間の容量が
低減され、ノイズが伝達されにくくなる。特に、一次側
入力コイルと二次側励振コイルはそれぞれ接地側コイル
面で対向すると共に、二次側励振コイルと二次側出力コ
イルはそれぞれ非接地側コイル面で対向する構造にする
と、コイル間の容量が最小化されて、コモンモードノイ
ズに起因する出力のオーバーシュートを抑制することが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す各層の配線パター
ン図である。尚、図１において、前記図１０と同一作用
をするものには同一符号を付して、説明を省略する。ま
た、本実施例における断面図は図９と同様である。ここ
では、３種コイルの積層順序が一次側入力コイル１０、
二次側励振コイル２０並びに二次側出力コイル３０の順
で図１０と同様であるが、二次側出力コイル３０の表側
パターンＰＴ３−1*並びに裏側パターンＰＴ３−2*が相
違している。即ち、表側パターンＰＴ３−1*は、裏側パ
ターンＰＴ２−２と対向するもので、始端３３ａ*と中
継端３３ｂ*との間に巻数３Ｔの渦状のパターンを有し
ている。裏側パターンＰＴ３−2*は中継端３４ａ*と接
地された終端３４ｂ*との間に巻数３Ｔの渦状のパター
ンを有している。
する。図１は本発明の一実施例を示す各層の配線パター
ン図である。尚、図１において、前記図１０と同一作用
をするものには同一符号を付して、説明を省略する。ま
た、本実施例における断面図は図９と同様である。ここ
では、３種コイルの積層順序が一次側入力コイル１０、
二次側励振コイル２０並びに二次側出力コイル３０の順
で図１０と同様であるが、二次側出力コイル３０の表側
パターンＰＴ３−1*並びに裏側パターンＰＴ３−2*が相
違している。即ち、表側パターンＰＴ３−1*は、裏側パ
ターンＰＴ２−２と対向するもので、始端３３ａ*と中
継端３３ｂ*との間に巻数３Ｔの渦状のパターンを有し
ている。裏側パターンＰＴ３−2*は中継端３４ａ*と接
地された終端３４ｂ*との間に巻数３Ｔの渦状のパター
ンを有している。
【００１４】次に、このように構成された装置の理論的
解析を行う。図２はコイル間で伝達されるノイズの説明
図で、（Ａ）はモデル図、（Ｂ）は側面からみた電位図
である。ここでは、コイル１に形成された表側パターン
がホット側、即ち信号電圧の印加・発生側の端子が存在
する面であり、コイル２に形成された裏側パターンがコ
ールド側、即ち接地側の端子が存在する面である。表側
パターンと裏側パターンには、コア４０を通すコア穴４
２が設けられており、各コイル１，２の中心軸Ｚと一致
している。そして、コイル中心から最内周までの距離を
ｒ1、コイル中心から最外周までの距離をｒ2とする。ま
たコイル１，２間の距離をｄとする。このとき、等価容
量Ｃeqは次式で与えられる。
解析を行う。図２はコイル間で伝達されるノイズの説明
図で、（Ａ）はモデル図、（Ｂ）は側面からみた電位図
である。ここでは、コイル１に形成された表側パターン
がホット側、即ち信号電圧の印加・発生側の端子が存在
する面であり、コイル２に形成された裏側パターンがコ
ールド側、即ち接地側の端子が存在する面である。表側
パターンと裏側パターンには、コア４０を通すコア穴４
２が設けられており、各コイル１，２の中心軸Ｚと一致
している。そして、コイル中心から最内周までの距離を
ｒ1、コイル中心から最外周までの距離をｒ2とする。ま
たコイル１，２間の距離をｄとする。このとき、等価容
量Ｃeqは次式で与えられる。
【数１】
【００１５】ここで、εはコイル１，２間の誘電率、ｒ
はコイル半径、ｖ1(r)はコイル１のの半径ｒ方向の電位
分布、ｖ2(r)はコイル２の半径ｒ方向の電位分布であ
る。ｖは、コイル１の１ターン当たりの電圧で、例えば
一次巻線の巻数をＮp、印加される電圧をＥinとすると、
ｖ＝Ｅin／Ｎpとなる。ｎは、任意のコイルの巻数であ
って、例えば一次巻線の巻数をＮpに相当している。こ
のとき、コイル間のインピーダンスＺは、次の関係を満
たしている。 Ｚ＝(ωＣeq)-1 (2) 即ち、等価容量Ｃeqが大きいほどインピーダンスＺが低
下して、ノイズが伝達されやすくなる。
はコイル半径、ｖ1(r)はコイル１のの半径ｒ方向の電位
分布、ｖ2(r)はコイル２の半径ｒ方向の電位分布であ
る。ｖは、コイル１の１ターン当たりの電圧で、例えば
一次巻線の巻数をＮp、印加される電圧をＥinとすると、
ｖ＝Ｅin／Ｎpとなる。ｎは、任意のコイルの巻数であ
って、例えば一次巻線の巻数をＮpに相当している。こ
のとき、コイル間のインピーダンスＺは、次の関係を満
たしている。 Ｚ＝(ωＣeq)-1 (2) 即ち、等価容量Ｃeqが大きいほどインピーダンスＺが低
下して、ノイズが伝達されやすくなる。
【００１６】今、コイル１の巻数がｎ1であるとする。
すると、コイル１のホット側パターンの半径ｒ方向の電
位分布ｖ11(r)と、コールド側パターンの半径ｒ方向の
電位分布ｖ12(r)は次式によって表される。
すると、コイル１のホット側パターンの半径ｒ方向の電
位分布ｖ11(r)と、コールド側パターンの半径ｒ方向の
電位分布ｖ12(r)は次式によって表される。
【数２】
ここで、ｎ1ｖはコイル１のホット側端子に印加・発生
する電圧である。コイル２についても、巻数をｎ2とす
れば、コイル２のホット側パターンの半径ｒ方向の電位
分布ｖ21(r)と、コールド側パターンの半径ｒ方向の電
位分布ｖ22(r)は同様の式で表される。
する電圧である。コイル２についても、巻数をｎ2とす
れば、コイル２のホット側パターンの半径ｒ方向の電位
分布ｖ21(r)と、コールド側パターンの半径ｒ方向の電
位分布ｖ22(r)は同様の式で表される。
【００１７】図３は、隣接する２種コイル間で伝達され
るノイズの説明図で、（Ａ）はコイル断面、（Ｂ）はコ
イルの配線状態を示す略図、（Ｃ）は側面からみた電位
図、（Ｄ）はコイルｎ12、ｎ21間の電位差ΔＶ、（Ｅ）
は電位差の二乗ΔＶ2、（Ｆ）は等価容量を示してい
る。ベース板１１の両面に形成された配線パターンは、
コイルｎ11とコイルｎ12であり、ベース板２１の両面に
形成された配線パターンは、コイルｎ21とコイルｎ22で
ある。ここでは、各コイルのホット側をＨで表し、コー
ルド側をＣで表す。ここでは”＊”を用いて高電位側を
表しているが、正電位を念頭に置いているので、ホット
側Ｈが高電位側になっている。
るノイズの説明図で、（Ａ）はコイル断面、（Ｂ）はコ
イルの配線状態を示す略図、（Ｃ）は側面からみた電位
図、（Ｄ）はコイルｎ12、ｎ21間の電位差ΔＶ、（Ｅ）
は電位差の二乗ΔＶ2、（Ｆ）は等価容量を示してい
る。ベース板１１の両面に形成された配線パターンは、
コイルｎ11とコイルｎ12であり、ベース板２１の両面に
形成された配線パターンは、コイルｎ21とコイルｎ22で
ある。ここでは、各コイルのホット側をＨで表し、コー
ルド側をＣで表す。ここでは”＊”を用いて高電位側を
表しているが、正電位を念頭に置いているので、ホット
側Ｈが高電位側になっている。
【００１８】コイルｎ12、ｎ21間の電位差ΔＶは、中心
Ｏで零Ｖとなり、周縁部ｒOでホット側端子印加電圧ｎ
ｖとなり、半径ｒ方向の電圧分布は直線状に変化してい
る。尚、ここでは各コイルｎ1、ｎ2の巻き数は同一とす
る。計算を簡略化するため、中心Ｏから最内周までの距
離ｒ1を零とし、最外周までの距離ｒ2をｒOとする。す
ると、等価容量Ｃeqは次の関係を充足している。 Ｃeq＝(π／２)x(ε／ｄ)xｒO 2 (5)
Ｏで零Ｖとなり、周縁部ｒOでホット側端子印加電圧ｎ
ｖとなり、半径ｒ方向の電圧分布は直線状に変化してい
る。尚、ここでは各コイルｎ1、ｎ2の巻き数は同一とす
る。計算を簡略化するため、中心Ｏから最内周までの距
離ｒ1を零とし、最外周までの距離ｒ2をｒOとする。す
ると、等価容量Ｃeqは次の関係を充足している。 Ｃeq＝(π／２)x(ε／ｄ)xｒO 2 (5)
【００１９】図４は円板状の面内等電位面の等価容量の
説明図で、（Ａ）はモデル図、（Ｂ）は等価容量の説明
図である。単一電位面ｎｖ，０面間で、基準となる等価
容量Ｃeq refを求めると、次の関係を充足している。 Ｃeq ref＝πx(ε／ｄ)xｒO 2 (6) 即ち、Ｃeq refを基準等価容量とすると、(5)式の等価
容量は1/2の値である。
説明図で、（Ａ）はモデル図、（Ｂ）は等価容量の説明
図である。単一電位面ｎｖ，０面間で、基準となる等価
容量Ｃeq refを求めると、次の関係を充足している。 Ｃeq ref＝πx(ε／ｄ)xｒO 2 (6) 即ち、Ｃeq refを基準等価容量とすると、(5)式の等価
容量は1/2の値である。
【００２０】図５は１種コイルの場合分けの説明図で、
（Ａ）はホット／コールドの違い、（Ｂ）はオフセット
電圧の違い、（Ｃ）は巻き始めの違いを表している。１
種コイルの２面のうち、何れをホット側にするか、高電
位側はどちらか、巻き始めを何れの面とするかの選択に
より、２3＝８通りが存在する。
（Ａ）はホット／コールドの違い、（Ｂ）はオフセット
電圧の違い、（Ｃ）は巻き始めの違いを表している。１
種コイルの２面のうち、何れをホット側にするか、高電
位側はどちらか、巻き始めを何れの面とするかの選択に
より、２3＝８通りが存在する。
【００２１】図６は一次側、二次側の区別なしに３種コ
イルの組合せを説明する図で、（Ａ）は３種コイルの２
面の場合分け、（Ｂ）は等価容量の計算用図形である。
３種コイルの両面には、コイルｎ11、ｎ12、ｎ21、
ｎ22、ｎ31及びｎ32が存在し、各コイルにおけるホット
／コールドが何れの側かがＨとＣを用いて表示され、高
電位側は何れの側かが＊を用いて表示されている。
イルの組合せを説明する図で、（Ａ）は３種コイルの２
面の場合分け、（Ｂ）は等価容量の計算用図形である。
３種コイルの両面には、コイルｎ11、ｎ12、ｎ21、
ｎ22、ｎ31及びｎ32が存在し、各コイルにおけるホット
／コールドが何れの側かがＨとＣを用いて表示され、高
電位側は何れの側かが＊を用いて表示されている。
【００２２】等価容量の計算用図形では、各コイルの最
外周電位が、電位ｎｖを基準として各面毎に１，０を用
いて表示されている。そして、隣接する面間での電位差
を説明するため、上、中、下の３欄が設けられている。
上欄はコイル中央の電位を表示するもので、周囲より高
い場合をＡ、低い場合をＶで表している。中欄はコイル
ｎ12、ｎ21間の電位差がコイル最外周で如何なる状態か
表示するもので、電位ｎｖを基準として＋２〜−２の範
囲の整数で表示される。下欄はコイルｎ12、ｎ 21間の電
位差がコイル中央で如何なる状態か表示するもので、電
位ｎｖを基準として＋１〜−１の範囲の整数で表示され
る。そして、この隣接する面間の等価容量Ｃeqが、Ｃeq
refを基準として表示されている。コイルｎ22、ｎ31間
の電位差についても同様である。Ｃeq係数は、コイルｎ
12、ｎ21間の等価容量Ｃeqと、コイルｎ22、ｎ31間の等
価容量Ｃeqを加算したものである。
外周電位が、電位ｎｖを基準として各面毎に１，０を用
いて表示されている。そして、隣接する面間での電位差
を説明するため、上、中、下の３欄が設けられている。
上欄はコイル中央の電位を表示するもので、周囲より高
い場合をＡ、低い場合をＶで表している。中欄はコイル
ｎ12、ｎ21間の電位差がコイル最外周で如何なる状態か
表示するもので、電位ｎｖを基準として＋２〜−２の範
囲の整数で表示される。下欄はコイルｎ12、ｎ 21間の電
位差がコイル中央で如何なる状態か表示するもので、電
位ｎｖを基準として＋１〜−１の範囲の整数で表示され
る。そして、この隣接する面間の等価容量Ｃeqが、Ｃeq
refを基準として表示されている。コイルｎ22、ｎ31間
の電位差についても同様である。Ｃeq係数は、コイルｎ
12、ｎ21間の等価容量Ｃeqと、コイルｎ22、ｎ31間の等
価容量Ｃeqを加算したものである。
【００２３】図７は３種コイルの組合せのうち等価容量
係数が最小となる実施例の説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）の
４通り存在する。（Ａ）では、コイルｎ12、ｎ21間は接
地側コイルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は
互いに高電位側の非接地側コイルＨが対向している。
（Ｂ）については、コイルｎ12、ｎ21間は非接地側コイ
ルＨが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は互いに高
電位側の接地側コイルＣが対向している。（Ｃ）につい
ては、コイルｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の接地側コ
イルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は非接地
側コイルＨが対向している。（Ｄ）については、コイル
ｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の非接地側コイルＨが対
向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は接地側コイルＣが
対向している。以上を類型化すると、接地側コイルＣ同
士、若しくは非接地側コイルＨ同士が対向すると共に、
オフセット電位の同じ面が対向したときに、電位差が最
小となって、等価容量係数が最小となる。
係数が最小となる実施例の説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）の
４通り存在する。（Ａ）では、コイルｎ12、ｎ21間は接
地側コイルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は
互いに高電位側の非接地側コイルＨが対向している。
（Ｂ）については、コイルｎ12、ｎ21間は非接地側コイ
ルＨが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は互いに高
電位側の接地側コイルＣが対向している。（Ｃ）につい
ては、コイルｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の接地側コ
イルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は非接地
側コイルＨが対向している。（Ｄ）については、コイル
ｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の非接地側コイルＨが対
向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は接地側コイルＣが
対向している。以上を類型化すると、接地側コイルＣ同
士、若しくは非接地側コイルＨ同士が対向すると共に、
オフセット電位の同じ面が対向したときに、電位差が最
小となって、等価容量係数が最小となる。
【００２４】図８は３種コイルの組合せの比較例の説明
図で、代表的な（Ａ）〜（Ｅ）の５通りを例示してい
る。１種コイルの場合分けで説明した点を、単純に３種
コイルに当てはめると、８3＝512通りが存在することに
なる。しかし、実際に意味のある組合せを考える場合、
第２、第３コイルのオフセット電位はそれらコイルの巻
き始めに付随して決まるため、オフセット電位の場合分
けが縮退して、それらの場合はそれぞれ２2＝４通りと
なる。また、巻き始めは、第２、第３コイルが同じ側か
違う側か、第１のコイルと同じ側か違う側かという場合
に意味を持つ概念であるため、第１のコイルの巻き始め
の場合分けは除外されて２2＝４通りとなる。結局、意
味のある組合せは４3＝６４通り存在する。
図で、代表的な（Ａ）〜（Ｅ）の５通りを例示してい
る。１種コイルの場合分けで説明した点を、単純に３種
コイルに当てはめると、８3＝512通りが存在することに
なる。しかし、実際に意味のある組合せを考える場合、
第２、第３コイルのオフセット電位はそれらコイルの巻
き始めに付随して決まるため、オフセット電位の場合分
けが縮退して、それらの場合はそれぞれ２2＝４通りと
なる。また、巻き始めは、第２、第３コイルが同じ側か
違う側か、第１のコイルと同じ側か違う側かという場合
に意味を持つ概念であるため、第１のコイルの巻き始め
の場合分けは除外されて２2＝４通りとなる。結局、意
味のある組合せは４3＝６４通り存在する。
【００２５】（Ａ）では、第１〜第３コイルにおいて、
上面が高電位側の非接地側コイルＨ、下面が接地側コイ
ルＣであり、等価容量係数は1.00になっている。（Ｂ）
では、第１〜第３コイルにおいて、上面が高電位側の接
地側コイルＣ、下面が非接地側コイルＨであり、等価容
量係数は1.00になっている。（Ｃ）については、第１〜
第３コイルにおいて、上面が非接地側コイルＨ、下面が
高電位側の接地側コイルＣであり、等価容量係数は1.00
になっている。（Ｄ）については、、第１〜第３コイル
において、上面が接地側コイルＣ、下面が高電位側の非
接地側コイルＨであり、等価容量係数は1.00になってい
る。
上面が高電位側の非接地側コイルＨ、下面が接地側コイ
ルＣであり、等価容量係数は1.00になっている。（Ｂ）
では、第１〜第３コイルにおいて、上面が高電位側の接
地側コイルＣ、下面が非接地側コイルＨであり、等価容
量係数は1.00になっている。（Ｃ）については、第１〜
第３コイルにおいて、上面が非接地側コイルＨ、下面が
高電位側の接地側コイルＣであり、等価容量係数は1.00
になっている。（Ｄ）については、、第１〜第３コイル
において、上面が接地側コイルＣ、下面が高電位側の非
接地側コイルＨであり、等価容量係数は1.00になってい
る。
【００２６】（Ｅ）は３種コイルの組合せのうち等価容
量係数が最大となる実施例の説明図である。コイル
ｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の非接地側コイルＨと接
地側コイルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は
互いに非接地側コイルＨが対向しているものの、一方は
低電位側、他方は高電位側となっている。このとき、等
価容量係数は3.83と、上記６４通りの組合せの中で最大
値、即ち最悪の状態となる。
量係数が最大となる実施例の説明図である。コイル
ｎ12、ｎ21間は互いに高電位側の非接地側コイルＨと接
地側コイルＣが対向すると共に、コイルｎ22、ｎ31間は
互いに非接地側コイルＨが対向しているものの、一方は
低電位側、他方は高電位側となっている。このとき、等
価容量係数は3.83と、上記６４通りの組合せの中で最大
値、即ち最悪の状態となる。
【００２７】なお、上記実施例においては１種コイルが
２層で形成されるものを示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、１種コイルの積層数は３層以上で
あっても、同様に適用される。
２層で形成されるものを示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、１種コイルの積層数は３層以上で
あっても、同様に適用される。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
種コイルの積層順序を一次側入力コイル、二次側励振コ
イル、及び二次側出力コイルの順としているので、励振
コイルと入力コイル及び出力コイルとの磁気結合が等し
くなり、対称性が得られて、入出力信号の信号伝達が円
満に行われるという効果がある。また、一次側入力コイ
ルと二次側出力コイルとの距離が、励振コイル分だけ離
れるので、コイル間の容量が減少してノイズが伝達され
にくくなるという効果もある。さらに、一次側入力コイ
ルと二次側出力コイルとの間には絶縁層を挿入する必要
があるが、二次側励振コイルと二次側出力コイルの間に
一次側入力コイルを挿入する場合には絶縁層が２層必要
とされるのに対して、本実施例によれば絶縁層が１層で
すむ。絶縁層が少ないと、トランスが薄くてすむと共
に、製造コストが低下するという効果がある。
種コイルの積層順序を一次側入力コイル、二次側励振コ
イル、及び二次側出力コイルの順としているので、励振
コイルと入力コイル及び出力コイルとの磁気結合が等し
くなり、対称性が得られて、入出力信号の信号伝達が円
満に行われるという効果がある。また、一次側入力コイ
ルと二次側出力コイルとの距離が、励振コイル分だけ離
れるので、コイル間の容量が減少してノイズが伝達され
にくくなるという効果もある。さらに、一次側入力コイ
ルと二次側出力コイルとの間には絶縁層を挿入する必要
があるが、二次側励振コイルと二次側出力コイルの間に
一次側入力コイルを挿入する場合には絶縁層が２層必要
とされるのに対して、本実施例によれば絶縁層が１層で
すむ。絶縁層が少ないと、トランスが薄くてすむと共
に、製造コストが低下するという効果がある。
【００２９】更に、一次側入力コイルと二次側励振コイ
ルはそれぞれ接地側コイル面で対向すると共に、二次側
励振コイルと二次側出力コイルはそれぞれ非接地側コイ
ル面で対向する構造としているので、等価容量が少なく
なり、コモンモードノイズに起因する出力のオーバーシ
ュートが抑制されるという効果がある。
ルはそれぞれ接地側コイル面で対向すると共に、二次側
励振コイルと二次側出力コイルはそれぞれ非接地側コイ
ル面で対向する構造としているので、等価容量が少なく
なり、コモンモードノイズに起因する出力のオーバーシ
ュートが抑制されるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す各層の配線パターン図
である。
である。
【図２】コイル間で伝達されるノイズの説明図である。
【図３】隣接する２種コイル間で伝達されるノイズの説
明図である。
明図である。
【図４】円板状の面内等電位面の等価容量の説明図であ
る。
る。
【図５】１種コイルの場合分けの説明図である。
【図６】一次側、二次側の区別なしに３種コイルの組合
せを説明する図である。
せを説明する図である。
【図７】３種コイルの組合せのうち等価容量係数が最小
となる実施例の説明図である。
となる実施例の説明図である。
【図８】３種コイルの組合せの比較例の説明図である。
【図９】従来の３コイル型積層トランスの断面図であ
る。
る。
【図１０】各層の配線パターン図である。
【図１１】入力、出力、励振の３種巻線を有する信号入
力回路の回路図である。
力回路の回路図である。
【図１２】図１１の信号入力回路にコモンモードノイズ
源が接続された場合の説明図である。
源が接続された場合の説明図である。
１０ 一次側入力コイル
２０ 二次側励振コイル
３０ 二次側出力コイル
４０ コア
５０ コモンモードノイズ源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−159951（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01F 17/00 - 27/42
Claims (2)
- 【請求項１】入力信号が印加される一次側入力コイル
（１０）と、この一次側入力コイルに印加された入力信
号に対応する出力信号を出力する二次側出力コイル（３
０）と、これら一次側入力コイルと二次側出力コイルに
所定周期の励振信号を供給する二次側励振コイル（２
０）とを有するプリントコイル形トランスにおいて、 前記一次側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次側
出力コイルは、配線パターンの形成された面として接地
側コイル面と非接地側コイル面の少なくとも２面を有
し、 前記３種コイルの積層順序は、一次側入力コイル、二次
側励振コイル、及び二次側出力コイルの順であって、前記 一次側入力コイルの前記接地側コイル面と前記二次
側励振コイルの前記接地側コイル面とは対向すると共
に、前記二次側励振コイルの前記非接地側コイル面と前
記二次側出力コイルの前記非接地側コイル面とは対向
し、 等価容量の計算用図形における、一方の隣接する面間の
等価容量と他方の隣接する面間の 等価容量とを加算した等価容量係数が０．００となる こ
とを特徴とするプリントコイル形トランス。 - 【請求項２】入力信号が印加される一次側入力コイル
（１０）と、この一次側入力コイルに印加された入力信
号に対応する出力信号を出力する二次側出力コイル（３
０）と、これら一次側入力コイルと二次側出力コイルに
所定周期の励振信号を供給する二次側励振コイル（２
０）とを有するプリントコイル形トランスにおいて、 前記一次側入力コイル、二次側励振コイル、及び二次側
出力コイルは、配線パターンの形成された面として接地
側コイル面と非接地側コイル面の少なくとも２面を有
し、 前記３種コイルの積層順序は、一次側入力コイル、二次
側励振コイル、及び二次側出力コイルの順であって、前記 一次側入力コイルの前記非接地側コイル面と前記二
次側励振コイルの前記非接地側コイル面とは対向すると
共に、前記二次側励振コイルの前記接地側コイル面と前
記二次側出力コイルの前記接地側コイル面とは対向し、 等価容量の計算用図形における、一方の隣接する面間の
等価容量と他方の隣接する面間の等価容量とを加算した
等価容量係数が０．００となる ことを特徴とするプリン
トコイル形トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28829796A JP3509836B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | プリントコイル形トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28829796A JP3509836B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | プリントコイル形トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135041A JPH10135041A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3509836B2 true JP3509836B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=17728346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28829796A Expired - Lifetime JP3509836B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | プリントコイル形トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509836B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007266140A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Aw Japan:Kk | フラット構造のラインフィルタ |
| JP5034613B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-09-26 | Ｔｄｋ株式会社 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| JP2008252121A (ja) * | 2008-06-09 | 2008-10-16 | Tdk Corp | コモンモードチョークコイル |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28829796A patent/JP3509836B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10135041A (ja) | 1998-05-22 |
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