JP5554275B2

JP5554275B2 - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP5554275B2
Application number: JP2011078993A
Authority: JP
Inventors: 寿石倉; 拓人矢野; 淳年高田; 高博水野; 隆熊谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012217227A

Description

この発明は、２つ以上のトランスで構成されるスイッチング電源装置に関し、特に、部品点数、および、実装工数の増大を抑制するものである。

従来のスイッチング電源装置は、トランスで発生する損失熱を低減する構成、および方法が提案されている。例えば、スイッチング電源装置のトランスを複数個のトランスで構成することにより、電流の集中を抑制し、損失による発熱を低減し、効率の向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１７８２０５号

従来のスイッチング電源装置は、回路上の接続についてのみ示されており、トランスを複数個とする課題に関する記載は一切示されいない。このように、トランスを複数個で構成する場合、
（１）トランスの部品点数が増大する。
（２）（１）の部品点数増大に伴い、実装する際の実装工数も増大する。
という問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数個のトランスを備えるように構成しても、部品点数、および、実装工数の増大を抑制することができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

この発明は、
それぞれコアを有する複数のトランスの各一次巻線に、スイッチング素子のスイッチング動作によりそれぞれ入力電力を供給し、上記各トランスの各二次巻線に形成された二次側回路から出力電力を取り出すスイッチング電源装置であって、
上記複数のトランスの全ての一次巻線は、金属平板で形成され直列接続されるとともに一続きの切れ目のない１つの導体にて構成されているものである。

この発明のスイッチング電源装置は、上記のように構成されているため、
部品点数、および、実装工数の増大を抑制することができる。

この発明の実施の形態１のスイッチング電源装置のトランスの構成を示す平面図である。この発明の実施の形態２のスイッチング電源装置のトランスの構成を示す平面図である。この発明の実施の形態２のスイッチング電源装置の他のトランスの構成を示す平面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるスイッチング電源装置の各トンランスの一次巻線とコアと冷却路との構成を示す平面図である。図において、スイッチング電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作によりトランスの一次巻線に入力電力を供給し、トランスの二次巻線に形成された二次側回路から出力電力を取り出すものであり、本願トランスはトランスＡ、Ｂの複数個で構成されている。そして、トランスＡは一次巻線１ａ、一次巻線１ａと回路基板１０とを接続するための端子部２ａと、コア４ａとを備える。また、トランスＢは一次巻線１ｂ、一次巻線１ｂと回路基板１０とを接続するための端子部２ｂと、コア４ｂとを備える。

トランスＡとトランスＢとは、それぞれの一次巻線１ａ、１ｂが接続部６にて接続されることにより直列に接続されている。一次巻線１ａ、１ｂは、一次巻線１ａ、１ｂを回路基板１０上に固定するための複数の爪３と、および回路基板１０と接続するための端子部２ａ、２ｂとを備える。尚、図における、コア４ａおよびコア４ｂは、それぞれのコア４ａ、４ｂの形成領域を示したものであり、以下の実施の形態においても同様に示す。

このように、一次巻線１ａと一次巻線１ｂとは直列接続されており、１つの導体にて構成されている。この導体は、一枚の金属平板で、所定の隙間を隔てて巻回された状態で構成されることが望ましい。このように、１つの導体すなわち、一枚の金属平板で構成すれば、プレス加工で容易に製造することが可能となる。また、この金属平板で構成された一次巻線１ａ、１ｂを回路基板１０上に実装することで、トランスＡ、Ｂの一次側のスイッチング素子との接続が容易となる。また、このように構成すると、トランスＡ、Ｂの複数個としたのにもかかわらず、一次巻線１ａ、１ｂは１つの部品にて構成することができる。

また、端子部２ａ、２ｂ、各爪３、各一次巻線１ａ、１ｂの接続部６は、一次巻線１ａ、１ｂの巻回部分と外接する矩形領域５内に形成している。このように形成することで、金属平板の無駄な捨て代を削減することができる。尚、図における、端子部２ａ、２ｂおよび各爪３は、金属平板において打ち抜かれた状態を示したもので、回路基板１０に実装される場合は、端子部２ａ、２ｂおよび各爪３は回路基板１０側に折り返されて使用されるものであり、以下の実施の形態においても同様に示す。

さらに、端子部２ａ、２ｂ、各爪３、および、接続部６は各コア４ａ、４ｂが存在する領域外に形成している。また、トランスＡ、Ｂのコア４ａ、４ｂはその短手方向側同士が隣接するように配設されている。このようにコア４ａ、４ｂを配設すると、例えば水冷による冷却路１１を形成する場合、図１（ｂ）に示すように、２つのコア４ａ、４ｂに対してその下部に、コア４ａ、４ｂの長手方向に対して平行に配置することができるため、コア４ａ、４ｂを効率良く冷却することが可能となる。

上記のように構成された実施の形態１のスイッチング電源装置は、複数のトランスの一次巻線を１つの導体にて形成することで、部品手数、実装工数の増大を抑制し、結果的にコストアップを抑制することができる。また、所定の隙間を隔てて巻回された金属平板で構成し、回路基板の表面に実装することで、いわゆる、リッツ線を巻回するタイプのトランスよりも、実装工数を抑制しつつ、大きな電流を流すことが可能となる。

また、端子部と、爪と、一次巻線の接続部を一次巻線に外接する矩形領域内にて設けることで、金属平板の無駄な捨て代を削減することができる。
また、端子部と、爪と、一次巻線の接続部をコアの存在する領域外に設けることで、端子部および爪とコアとの電気的な関係を良好に確保することができる。
また、複数のコアに対して冷却路をコアの長手方向に並行に沿って配置することができるため、コアの冷却性能を向上することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、トランスＡ、Ｂのコア４ａ、４ｂの短手方向側同士が隣接するように配設する例を示したが、本実施の形態２では、トランスＡ、Ｂのコア４ａ、４ｂの長手方側同士が隣接するように配設するものである。図２はこの発明の実施の形態２のスイッチング電源装置の各トンランスの一次巻線とコアと冷却路との構成を示す平面図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２では、コア４ａ、４ｂの長手方向側同士が隣接するように配設されている。このようにコア４ａ、４ｂを配設すると、例えば水冷による冷却路１２を形成する場合、図２（ｂ）に示すように、２つのコア４ａ、４ｂの中央位置の下部に各コア４ａ、４ｂの長手方向に対して平行に配置することができ、両コア４ａ、４ｂを効率良く冷却することが可能となる。尚、他の部分は上記実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、上記実施の形態２においては一次巻線１ａ、１ｂを同一方向に巻回する例を示したが、これに限られることはなく、例えば、図３に示すように、一次巻線１ａ、１ｂの巻回方向が異なる方向にて巻回するように構成する場合も考えられ、上記実施の形態２と同様に構成することが可能である。このような一次巻線１ａ、１ｂのレイアウトとすることで、一次巻線１ａ、１ｂの接続部６の固定に用いる爪３が１つでも、回路基板１０に接続部６を確実に固定することが可能となる。

尚、上記各実施の形態は、トランスの個数が２個を例に説明したが、この限られることはなく、複数のトランスであれば、上記各実施の形態と同様に形成することができ、同様の効果を奏することができる。

Ａ，Ｂトランス、１ａ，１ｂ一次巻線、２ａ，２ｂ端子部、３爪、
４ａ，４ｂコア、５矩形領域、６接続部、１０回路基板、１１，１２冷却路。

Claims

それぞれコアを有する複数のトランスの各一次巻線に、スイッチング素子のスイッチング動作によりそれぞれ入力電力を供給し、上記各トランスの各二次巻線に形成された二次側回路から出力電力を取り出すスイッチング電源装置であって、
上記複数のトランスの全ての一次巻線は、金属平板で形成され直列接続されるとともに一続きの切れ目のない１つの導体にて構成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
上記各一次巻線は、所定の隙間を隔てて巻回された金属平板にて構成され、回路基板上に実装されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
上記各一次巻線は、上記回路基板に接続するための端子部と、上記回路基板に固定するための爪とをそれぞれ有し、
上記端子部と上記爪とは上記各一次巻線に外接する矩形領域内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
上記各トランスの各コアは、当該各コアの長手方向側同士が隣接するように配設されるか、または、当該各コアの短手方向側同士が隣接するように配設され、
上記端子部および上記爪は、上記トランスのコアが存在する領域外に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
上記各一次巻線の接続部は、上記各一次巻線に外接する矩形領域内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
上記各トランスの各コアは、当該各コアの長手方向側同士が隣接するように配設されるか、または、当該各コアの短手方向側同士が隣接するように配設され、
上記各一次巻線の接続部は、上記トランスのコアが存在する領域外に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のスイッチング電源装置。