JP5371711B2 - スイッチング電源装置用トランス - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源装置に用いるトランスに関するものである。

従来から、入力された直流電圧を断続して交流電圧を生成するスイッチング電源装置が知られている。このスイッチング電源装置は、例えばＩＣを用いた他励式のオン・オフ方式を適用しており、ＩＣの電源電圧を確立するための補助巻線を備えたトランスを用いている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のスイッチング電源装置用トランスにおいて、補助巻線は、２次側回路に誘起する制御された電圧に比例した電圧を発生するように設定している。

特開平10-144536号公報

ところで、従来のスイッチング電源装置用トランスにあっては、負荷急変等によって急激に２次側回路における負荷が増加した際、リーケージインダクタンスによってサージ電圧が発生し、このサージ電圧によって補助巻線の電圧が上昇することがあった。

そこで、この補助巻線の電圧上昇を抑制するために、２次側回路にスバナ回路を挿入する、又は制御巻線に対して直列に抵抗を挿入してサージ電圧を抑える、等の方法が考えられる。

しかしながら、上記の二つの方法では、いずれにおいても抵抗等の部品追加が必要になり、コストアップしてしまう問題があった。また、スバナ回路を追加する場合では、スバナ回路における電力損失が大きくなり、低消費電力化の弊害になることが考えられる。さらに、直列に抵抗を挿入する場合では、サージ電圧によって抵抗の瞬間電圧が大きくなるために定格の大きな抵抗を挿入する必要があり、これも低消費電力化の弊害になってしまうことが考えられる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、部品追加を行うことなく、負荷急増時に補助巻線の電圧上昇を抑制することができるスイッチング電源装置用トランスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、コイルボビンに１次側巻線と、制御巻線と、補助巻線と、をそれぞれ捲回したスイッチング電源装置用トランスにおいて、前記補助巻線は、前記制御巻線の外側に、該制御巻線と同じ方向から捲回することを特徴とする。

よって、本発明のスイッチング電源装置用トランスにあっては、補助巻線が制御巻線の外側に、この制御巻線と同じ方向から捲回されている。
これにより、制御巻線と補助巻線の間の結合度合いが上昇し、この間に発生するリーケージインダクタンスを減少させることができて、サージ電圧の電圧に起因した補助巻線の電圧上昇を抑制することができる。
この結果、部品追加を行うことなく、負荷急増時に補助巻線の電圧上昇を抑制し、安価な回路構成にすることができる。

実施例１のスイッチング電源装置用トランスを適用したスイッチング電源装置の構成を示した回路図である。 実施例１のスイッチング電源装置用トランスの巻線配置を示す断面説明図である。 従来のスイッチング電源装置用トランスの巻線配置を示す断面説明図である。

以下、本発明のスイッチング電源装置用トランスを実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１において、１はトランス（スイッチング電源装置用トランス）Ｔの１次側巻線２に印加される直流電圧を断接して交流電圧に変換するためのスイッチング素子３を有するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置１は、スイッチング素子３のオン・オフを制御する制御ＩＣ（制御回路）４と、この制御ＩＣ４を動作させるためのコンデンサ５と、このコンデンサ５を充電するための補助巻線Ｈａと、スイッチング素子３に直列接続した過電流検出用の抵抗６と、を有している。ここで、この抵抗６に生じる電圧が制御ＩＣ４の入力端子Ｐ１に入力されるようになっている。

７はトランスＴの２次側巻線（制御巻線）８に誘起される交流電圧を整流する整流素子であり、９は整流素子７が出力する整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。平滑コンデンサ９は、出力端子Ａ１とアースラインの間に接続している。そして、この整流素子７と平滑コンデンサ９により直流電圧を出力する出力回路を構成する。

１０は出力端子Ａ１の出力電圧を検出する電圧検出回路であり、出力端子Ａ１とアースラインの間に接続している。

この電圧検出回路１０の検出電圧に応じて、定電圧ＩＣ１１がフォトカプラの発光ダイオード１２及びフォトトランジスタ１３を介して、制御ＩＣ４の入力端子Ｐ２の電圧を変化させている。

制御ＩＣ４は、入力端子Ｐ２の電圧に基づいたパルス幅のパルスを出力端子Ｓ１から出力し、スイッチング素子３のオン・オフを制御して出力端子Ａ１の出力電圧を一定にする。また、この制御ＩＣ４は、入力端子Ｐ１に入力される入力電圧に基づいて、出力端子Ａ１から過電流が流れたか否かを判断する。そして、過電流が流れたと判断した時には、スイッチング素子３のオン・オフ制御を停止して出力端子Ａ１からの出力電圧を停止する。

図２は、実施例１のスイッチング電源装置用トランスの巻線配置を示す断面説明図である。なお、図中矢印で巻線捲回方向を示す。

トランスＴは、コア１４と、コイルボビン１５と、１次側巻線２と、２次側巻線８と、補助巻線Ｈａと、を備えている。

コア１４は、磁性体からなる円筒形状を呈しており、コイルボビン１５の中心に挿入配置している。

コイルボビン１５は、硬質プラスチック等の絶縁体から構成する。このコイルボビン１５は、両端が開放した中空円筒形状の本体部１５ａと、この本体部１５ａの両端部から径方向に突出した一対の鍔部１５ｂ,１５ｂと、を有している。そして、本体部１５ａの一端に、１次側巻線２に接続する１次側端子１６を突出形成し、本体部１５ａの他端に、２次側巻線８に接続する２次側端子１７を突出形成している。

１次側巻線２は、１次側端子１６を介して、一端がスイッチング素子３に接続し、他端がスイッチング電源装置１に入力電圧を印加する図示しない直流電源に接続している（図１参照）。この１次側巻線２は、コイルボビン１５の本体部１５ａの外側（外周面）に直接捲回した第一層２ａと、補助巻線Ｈａの外側（外周面）に捲回した第二層２ｂと、を有している。第一層２ａ及び第二層２ｂは、それぞれ１次側端子１６から２次側端子１７に向かって捲回している。すなわち、この１次側巻線２の第一層２ａ及び第二層２ｂは、同じ方向から捲回する。

２次側巻線８は、１次側巻線２と相互インダクタンスで結合されるものであり、２次側端子１７を介して、一端が整流素子７に接続し、他端がアースラインに接続している（図１参照）。この２次側巻線８は、１次側巻線２の第一層２ａの外側（外周面）に捲回すると共に、２次側端子１７から１次側端子１６に向かって捲回している。すなわち、この２次側巻線８は、１次側巻線２の第一層２ａ及び第二層２ｂと反対の方向から捲回する。

補助巻線Ｈａは、一端がダイオードＤ１に接続し、他端がアースラインに接続している（図１参照）。この補助巻線Ｈａは、２次側巻線８の外側（外周面）に捲回すると共に、２次側端子１７から１次側端子１６に向かって捲回している。すなわち、補助巻線Ｈａは、２次側巻線８の外側であるすぐ上の層に、この２次側巻線８と同じ方向から捲回する。

このように、実施例１のトランスＴでは、コイルボビン１５の外側に各巻線を、１次側巻線２の第一層２ａ、２次側巻線８、補助巻線Ｈａ、１次側巻線２の第二層２ｂの順に捲回する巻線配置となる。

次に、作用を説明する。
図３は、従来のスイッチング電源装置用トランスの巻線配置を示す断面説明図である。なお、図中矢印で巻線捲回方向を示す。

トランスＴの１次側巻線２に直流電圧が印加され、制御ＩＣ４が動作すると、スイッチング素子３によりこの直流電圧のオン・オフを繰り返す。そして、このオン・オフの繰り返しによってトランスＴの２次側巻線８に交流電圧が誘起される。そして、整流素子７によってこの交流電圧が整流されて整流電圧が出力され、この整流電圧が平滑コンデンサ９により平滑されて出力端子Ａ１から所定電圧の直流電圧が出力される。

このとき、２次側巻線８に誘起される交流電圧を電圧検出回路１０で検出し、フォトカプラの発光ダイオード１２及びフォトトランジスタ１３を介して制御ＩＣ４に電圧情報をフィードバックする。これにより、制御ＩＣ４はスイッチング素子３をオン・オフ制御し、トランスＴにおいて適切に変圧された制御電圧を２次側巻線８に誘起することができる。

ここで、このスイッチング電源装置１において、補助巻線Ｈａでは、巻数比に応じて２次側巻線８に生じた電圧（２次側電圧）に比例した大きさの補助巻線電圧が発生する。

しかしながら、図３に示す従来のトランスＴ１のように、コイルボビン１５の外側に各巻線を、１次側巻線２の第一層２ａ、２次側巻線８、１次側巻線２の第二層２ｂ、補助巻線Ｈａの順に捲回すると共に、１次側巻線２の第一層２ａ、１次側巻線２の第二層２ｂ、補助巻線Ｈａをそれぞれ１次側端子１６から２次側端子１７に向かって捲回し、２次側巻線８のみを２次側端子１７から１次側端子１６に向かって捲回する場合では、２次側巻線８の負荷電流を増加させると、トランスＴ１のリーケージインダクタンスによって、補助巻線電圧が巻数比以上の電圧となってしまう。

これに対し、実施例１のトランスＴのように、補助巻線Ｈａを２次側巻線８の外側、すなわち２次側巻線８の次の層に、この２次側巻線８と同じ方向から捲回することで、制御電圧を誘起する２次側巻線８と補助巻線Ｈａとの結合の度合いが上昇する。そして、これによりリーケージインダクタンスを減少することができる。

この結果、２次側巻線８において急激に負荷が増加した際に、トランスＴのリーケージインダクタンスによるサージ電圧の発生に起因した補助巻線Ｈａの電圧上昇を抑制することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のスイッチング電源装置用トランスＴにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) コイルボビン１５に１次側巻線２と、制御巻線（２次側巻線８）と、補助巻線Ｈａと、をそれぞれ捲回したスイッチング電源装置用トランスＴにおいて、前記補助巻線Ｈａは、前記制御巻線８の外側に、該制御巻線８と同じ方向から捲回する構成とした。
このため、部品追加を行うことなく、負荷急増時に補助巻線Ｈａの電圧上昇を抑制し、安価な回路構成にすることができる。

(2) 前記コイルボビン１５は、一方の端部に前記１次側巻線２に接続した１次側端子１６を有し、他方の端部に前記２次側巻線８に接続した２次側端子１７を有し、前記１次側巻線２の第一層２ａ及び第二層２ｂは、前記１次側端子１６から前記２次側端子１７に向かって捲回し、前記制御巻線（２次側巻線８）及び前記補助巻線Ｈａは、前記２次側端子１７から前記１次側端子１６に向かって捲回する構成とした。
このため、制御巻線８と補助巻線Ｈａの結合度合いをさらに高め、負荷急増時の補助巻線Ｈａの電圧上昇をさらに抑制することができる。

１ スイッチング電源装置
Ｔ トランス（スイッチング電源装置用トランス）
２ １次側巻線
２ａ 第一層
２ｂ 第二層
８ ２次側巻線（制御巻線）
Ｈａ 補助巻線
１４ コア
１５ コイルボビン
１６ １次側端子
１７ ２次側端子

Claims (2)

1. コイルボビンに１次側巻線と、制御巻線と、補助巻線と、をそれぞれ捲回したスイッチング電源装置用トランスにおいて、
   前記コイルボビンは、一方の端部に１次側端子を有し、他方の端部に２次側端子を有し、
   前記１次側巻線は、前記１次側端子に接続されると共に、前記２次側端子に向かって捲回し、
   前記制御巻線は、前記２次側端子に接続されると共に、前記１次側端子に向かって捲回し、
   前記補助巻線は、前記制御巻線の外側に、該制御巻線と同じ方向から捲回することを特徴とするスイッチング電源装置用トランス。
2. 請求項１に記載されたスイッチング電源装置用トランスにおいて、
   前記コイルボビンは、一方の端部に前記１次側巻線に接続した１次側端子を有し、他方の端部に前記２次側巻線に接続した２次側端子を有し、
   前記１次側巻線の第一層及び第二層は、前記１次側端子から前記２次側端子に向かって捲回し、
   前記制御巻線及び前記補助巻線は、前記２次側端子から前記１次側端子に向かって捲回することを特徴とするスイッチング電源装置用トランス。

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