JP5785367B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源に関する。

近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術の１つとして、車両にエンジンとモータの２つの動力源を搭載し、走行状況に応じて両者を協調制御するハイブリッドシステムの導入が進んでいる。このハイブリッドシステムでは、モータを駆動する場合、高電圧バッテリから出力される直流電圧をインバータによって３相交流電圧に変換してモータに供給することが一般的である。

また、このハイブリッドシステムでは、インバータの入力側に設けられた平滑コンデンサにスイッチング電源を接続し、モータ駆動時に平滑コンデンサに蓄えられた高電圧電力を、スイッチング電源によって低電圧電力に変換して低電圧バッテリに蓄えることにより、エネルギー効率の向上及び感電事故の防止を図っている。

このように車両に搭載されるスイッチング電源には、高い信頼性に加えて高性能化、小型化及び低コスト化が要求されるため、従来から様々な改良技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、配線距離の延長を抑制しつつ、各磁気回路部品間の相互電磁干渉を低減可能なスイッチング電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の構成が開示されている。

特開２００１−３１４０８０号公報

上記特許文献１に開示されたスイッチング電源では、各構成部品の配置（レイアウト）を、電磁干渉や配線距離を考慮しながら設計する必要があるため、小型化が困難であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型化が容易なスイッチング電源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、スイッチング電源に係る解決手段として、１次側に１次コイル及び共振コイルを有し、２次側に２次コイル及び平滑コイルを有するトランスと、前記トランスの１次側に接続されるスイッチング素子と前記トランスの２次側に接続される整流素子とが実装されたパワーモジュールとを備える、という手段を採用する。
これによると、スイッチング電源をトランス及びパワーモジュールの２部品で構成でき、小型化が容易となる。また、トランスとパワーモジュール間の配線距離を短くでき、配線抵抗の低減が可能である。

本発明によれば、小型化が容易なスイッチング電源を提供することができる。

本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図及び組立て後の斜視図である。 ２つのインダクタ１を組み合わせて得られる合成インダクタの斜視図及びその等価回路図である。 図２に示す合成インダクタを２つ隣り合うように配置した状態を示す斜視図及びその等価回路図である。 本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図、組立て後の斜視図及び等価回路図である。 本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。 スイッチング電源ＳＳにおいて、スイッチング回路２００及び整流回路３００を実装したパワーモジュール４００とトランス１００とを接続した状態を示す外観斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、本実施形態におけるスイッチング電源を説明するに当って、始めにスイッチング電源が備えるトランスの構成部品であるインダクタについて説明する。

〔インダクタ〕
図１（ａ）は、本実施形態におけるインダクタ１の分解斜視図であり、図１（ｂ）は、組立て後におけるインダクタ１の斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態におけるインダクタ１は、コア１０、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０から構成されている。

コア１０は、例えば平面的に矩形をなすＥ字型のフェライトコアであり、長辺方向の両端部に突出するように形成された外磁脚１１及び１２と、これら外磁脚１１と１２との間の中間位置において並列的に突出するように形成された内磁脚１３とを有している。内磁脚１３は、コア１０の短辺方向に対して高さの異なる２つの領域に区分されるように段差部が形成されている。この内磁脚１３において高い領域の頂上面（以下、第１頂上面と称す）１３ａと、外磁脚１１、１２の頂上面１１ａ、１２ａとは、互いに同一の高さとなるように寸法設定されているが、内磁脚１３において低い領域の頂上面（以下、第２頂上面と称す）１３ｂは、少なくとも第１頂上面１３ａより低くなるように寸法設定されている。

また、コア１０において、外磁脚１１と内磁脚１３との間には底面１４ａを有する溝部１４が形成され、外磁脚１２と内磁脚１３との間には底面１５ａを有する溝部１５が形成されている。なお、コア１０において、一方のＥ字形状の側面を１０ａ、他方のＥ字形状の側面を１０ｂ、一方の矩形状の側面を１０ｃ、他方の矩形状の側面を１０ｄ、各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａに対して反対側の面（裏面）を１０ｅとする。

絶縁ケース２０は、コア１０の外磁脚１１、１２の頂上面１１ａ、１２ａと、内磁脚１３の第１頂上面１３ａ及び第２頂上面１３ｂと、裏面１０ｅとが露出し、その他の面が被覆されるように加工形成された絶縁部材である。つまり、この絶縁ケース２０には、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１３ｂを露出させるための開口部２１、２２、２３と、裏面１０ｅを露出させるための開口部２４とが設けられている。このような絶縁ケース２０をコア１０に装着することで、コア１０の各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ、１３ａ、１３ｂ及び裏面１０ｅは外部に露出する一方、各溝部底面１４ａ、１５ａ及び各側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含む他の面は絶縁ケース２０によって被覆された状態となる（図１（ｂ）参照）。

平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように折り曲げ加工によって形成された平板状配線部材（バスバー）である。つまり、この平板状コイル３０は、コア１０の側面１０ａを沿うように形成された導電路３１と、溝部底面１４ａ、１５ａを沿うように形成された導電路３２、３３と、側面１０ｂを沿うように形成された導電路３４、３５と、側面１０ｄを沿うように形成された導電路３６とを有している。

詳細には、導電路３１は、コア１０の側面１０ａにおいて溝部１４から１５までの区間を沿うように、コア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３２は、溝部底面１４ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１４側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。導電路３３は、溝部底面１５ａの全区間を沿うように、導電路３１の溝部１５側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。

導電路３４は、コア１０の側面１０ｂにおいて溝部１４から側面１０ｄまでの区間を沿うように、導電路３２の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３５は、コア１０の側面１０ｂにおける溝部１５から側面１０ｃまでの区間を沿うように、導電路３３の側面１０ｂ側の端部から屈曲してコア１０の長辺方向と平行に延設されている。導電路３６は、コア１０の側面１０ｄにおいて側面１０ｂから中央位置までの区間を沿うように、導電路３４の側面１０ｄ側の端部から屈曲してコア１０の短辺方向と平行に延設されている。

また、この平板状コイル３０は、導電路３５の端部（導電路３３に対して反対側の端部）からコア１０の短辺方向に屈曲して形成された端子部３７と、導電路３６の端部（導電路３４に対して反対側の端部）からコア１０の長辺方向に屈曲して形成された端子部３８とを有している。これら端子部３７、３８には、それぞれネジ止め固定を可能とする貫通孔３７ａ、３８ａが設けられている。このような平板状コイル３０を、絶縁ケース２０が装着されたコア１０に絶縁ケース２０の上から配置することで、図１（ｂ）に示すインダクタ１が得られる。

図２（ａ）は、上述した構成のインダクタ１を２つ使用し、絶縁ケース２０及び平板状コイル３０がそれぞれ付加された状態で、２つのコア１０をそれぞれの各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａが向かい合って当接するように組み合わせた状態を示す斜視図である。なお、図２（ａ）では、２つのインダクタ１を区別するために、一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ａ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｂ」を付記している。また、以下の説明において、必ずしも両者を区別する必要がない場合には、符号に「Ａ」或いは「Ｂ」を付記しない場合がある。

図２（ａ）に示すように、同一構成の２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせることにより、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３８Ａ、３８Ｂは、外磁脚１１側の側面１０ｄの中央位置で重なり合って接続し、２つの平板状コイル３０Ａ、３０Ｂの端子部３７Ａ、３７Ｂは、外磁脚１２側の側面１０ｃで離間する。言い換えれば、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂを組み合わせた場合に、図２（ａ）に示す状態となるように、平板状コイル３０は加工形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂにおけるコア１０Ａ、１０Ｂが組み合わされることで、両者の外磁脚１１と内磁脚１３との間の溝部１４による空間Ｓ１が形成され、両者の外磁脚１２と内磁脚１３との間の溝部１５による空間Ｓ２が形成される。これらの空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回することで、後述するような平板状コイル３０Ａ、３０Ｂを２次コイルとして使用するトランスを得ることが可能となる。

ここで、上記のように、２つのインダクタ１Ａ、１Ｂのコア１０Ａ、１０Ｂをそれぞれの各磁脚頂上面１１ａ、１２ａ及び１３ａが向かい合って当接するように組み合わせた場合、コア１０Ａの内磁脚１３Ａの第２頂上面１３ｂと、コア１０Ｂの内磁脚１３Ｂの第２頂上面１３ｂとの間にギャップが形成される。つまり、コア１０Ａ、１０Ｂを対向するように組み合わせた場合、ギャップを有する磁路とギャップの無い磁路とが形成されるため、同一のコイルで異なる２つのインダクタンスを形成することができるようになる。

すなわち、内磁脚１３に段差が形成されたコア１０を用いることにより、１次コイルの一部を共振コイルとして利用し、２次コイル（平板状コイル３０）の一部を平滑コイルとして利用することが可能となり、コア１０を１次コイル用、２次コイル用、共振コイル用及び平滑コイル用のコアとして共通化することが可能となる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のように組み合わされたインダクタ１Ａ、１Ｂ（以下、合成インダクタと称す）の等価回路図である。この図２（ｂ）に示すように、合成インダクタの等価回路は、コア１０Ａに巻回されて一端を端子部３７Ａ、他端を端子部３８Ａとする平板状コイル３０Ａと、コア１０Ｂに巻回されて一端を端子部３７Ｂ、他端を端子部３８Ｂとする平板状コイル３０Ｂとが直列接続された構成となる。ここで、平板状コイル３０Ａは、２次コイル３０Ａ１と平滑コイル３０Ａ２の直列回路と等価であり、平板状コイル３０Ｂは、２次コイル３０Ｂ１と平滑コイル３０Ｂ２の直列回路と等価である。なお、平板状コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８Ｂは、後述するトランスのセンタータップとして利用できる。

図３（ａ）は、図２（ａ）に示す合成インダクタを、さらにもう１組用意して隣り合うように配置した状態を示す斜視図である。なお、図３（ａ）では、追加したもう１組の合成インダクタを構成する一方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｃ」を付記し、他方のインダクタ１及びその構成要素の符号に「Ｄ」を付記している。

つまり、等価回路としては、図３（ｂ）に示すように、コア１０Ｃに巻回されて一端を端子部３７Ｃ、他端を端子部３８Ｃとする平板状コイル３０Ｃ（２次コイル３０Ｃ１と平滑コイル３０Ｃ２の直列回路と等価）と、コア１０Ｄに巻回されて一端を端子部３７Ｄ、他端を端子部３８Ｄとする平板状コイル３０Ｄ（２次コイル３０Ｄ１と平滑コイル３０Ｄ２の直列回路と等価）とが直列接続された部分が追加される。この場合、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８Ｄは、後述するトランスのセンタータップとして利用できる。

このように２つの合成インダクタを隣り合うように配置した構成において、２つの合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイルを巻回すると、後述のような２次側が２系統に分割され、且つ平滑コイル及び共振コイルが一体的に組み込まれた分割型トランスを得ることができる。

〔トランス〕
続いて、本実施形態におけるトランス１００について説明する。図４（ａ）は、本実施形態におけるトランス１００の分解斜視図であり、図４（ｂ）は、組立て後におけるトランス１００の斜視図であり、図４（ｃ）は、トランス１００の等価回路図である。なお、本実施形態におけるトランス１００は、図３（ａ）に示した２組の合成インダクタのそれぞれに形成される空間Ｓ１、Ｓ２を利用して１次コイル４０を巻回して得られるものであり、２次側が２系統に分割され、且つ平滑コイル及び共振コイルが一体的に組み込まれた分割型トランスである。

つまり、図４（ａ）に示すように、本実施形態におけるトランス１００は、コア１０Ａ、絶縁ケース２０Ａ及び平板状コイル（２次コイル）３０Ａからなるインダクタ１Ａと、コア１０Ｂ、絶縁ケース２０Ｂ及び平板状コイル３０Ｂからなるインダクタ１Ｂと、コア１０Ｃ、絶縁ケース２０Ｃ及び平板状コイル３０Ｃからなるインダクタ１Ｃと、コア１０Ｄ、絶縁ケース２０Ｄ及び平板状コイル３０Ｄからなるインダクタ１Ｄと、環状に巻回形成された１次コイル４０とから構成されている。

１次コイル４０は、環状部４１と、該環状部４１の内側に形成された孔部４２と有しており、さらに、１次コイル４０の両端には１次側回路（スイッチング回路）と接続するための１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が接続されている。

このような１次コイル４０の孔部４２に対し、インダクタ１Ａにおけるコア１０Ａの内磁脚１３Ａを嵌め込む（同時にコア１０Ａの溝部１４Ａ、１５Ａに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）一方、インダクタ１Ａと対向する側から、インダクタ１Ｂにおけるコア１０Ｂの内磁脚１３Ｂを嵌め込む（同時にコア１０Ｂの溝部１４Ｂ、１５Ｂに１次コイル４０の環状部４１が嵌め込まれる）ことで、インダクタ１Ａと１Ｂを１次コイル４０を挟んで組み合わせ、同様に、インダクタ１Ｃと１Ｄとを１次コイル４０を挟んで組み合わせることにより、図４（ｂ）に示すようなトランス１００が得られる。

なお、図４（ｂ）に示すように、平板状コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの端子部３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄには、２次側回路（整流回路）と接続するための２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が接続されている。また、以下では、説明の便宜上、平板状コイル３０Ａと３０Ｂの接続部分である端子部３８Ａ、３８ＢをセンタータップＣＴ１と称し、平板状コイル３０Ｃと３０Ｄの接続部分である端子部３８Ｃ、３８ＤをセンタータップＣＴ２と称する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。

図４（ｃ）に示すように、トランス１００の等価回路は、図３（ｂ）に示した等価回路に、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２が両端に接続された１次コイル４０が追加された構成となる。上述したように、１次コイル４０の一部は共振コイルとして利用することができるため、１次コイル４０は、１次コイル４０ａと共振コイル４０ｂ、４０ｃの直列回路と等価である。このような回路構成のトランス１００において、１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２に１次交流電圧を印加すると、１次コイル４０ａと２次コイル３０Ａ１、３０Ｂ１、３０Ｃ１、３０Ｄ１のそれぞれの巻数比に応じた２次交流電圧が、２次側接続端子Ｐ２１とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２２とセンタータップＣＴ１の端子間、２次側接続端子Ｐ２３とセンタータップＣＴ２の端子間、及び２次側接続端子Ｐ２４とセンタータップＣＴ２の端子間に発生することになる。

〔スイッチング電源〕
続いて、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳについて説明する。図５は、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳの回路構成図である。この図５に示すように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳは、図４に示したトランス１００と、トランス１００の１次側に接続されたスイッチング回路２００と、トランス１００の２次側に接続された整流回路３００とから構成されている。

トランス１００の回路構成は、図４（ｃ）と同様であるので説明を省略する。スイッチング回路２００は、外部から入力される直流電圧を、スイッチング動作によって１次交流電圧に変換してトランス１００の１次側に出力する回路であり、直流電圧を入力するための正極入力端子２０１及び負極入力端子２０２と、平滑コンデンサ２０３と、４つのトランジスタ２０４、２０５、２０６、２０７と、４つのスナバダイオード２０８、２０９、２１０、２１１とから構成されている。

平滑コンデンサ２０３の一端は正極入力端子２０１と接続され、他端は負極入力端子２０２と接続されている。各トランジスタ２０４、２０５、２０６、２０７は、例えばｎ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transister）である。トランジスタ２０４と２０６のドレイン端子は正極入力端子２０１と接続され、トランジスタ２０５と２０７のソース端子は負極入力端子２０２と接続されている。そして、トランジスタ２０４のソース端子とトランジスタ２０５のドレイン端子が接続され、トランジスタ２０６のソース端子とトランジスタ２０７のドレイン端子が接続されている。なお、トランジスタ２０７のドレイン端子（トランジスタ２０６のソース端子）は、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１２と接続されている。

また、図５では図示を省略しているが、各トランジスタ２０４、２０５、２０６、２０７のゲート端子はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路と接続されている。つまり、各トランジスタ２０４、２０５、２０６、２０７のオン／オフ動作（スイッチング動作）は、ＰＷＭ制御回路から各ゲート端子に入力されるＰＷＭ信号によって制御されている。

スナバダイオード２０８は、トランジスタ２０４のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２０９は、トランジスタ２０５のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２１０は、トランジスタ２０６のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。スナバダイオード２１１は、トランジスタ２０７のドレイン−ソース端子間に並列接続されている。

一方、整流回路３００は、トランス１００から出力される２次交流電圧を、整流作用によって直流電圧に変換して外部に出力する回路であり、４つの整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４と、平滑コンデンサ３０５と、第１出力端子３０６と、第２出力端子３０７とから構成されている。

整流ダイオード３０１のカソード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２１に接続され、アノード端子は第１出力端子３０６と接続されている。整流ダイオード３０２のカソード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２２に接続され、アノード端子は第１出力端子３０６と接続されている。整流ダイオード３０３のカソード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２３に接続され、アノード端子は第１出力端子３０６と接続されている。整流ダイオード３０４のカソード端子はトランス１００の２次側接続端子Ｐ２４に接続され、アノード端子は第１出力端子３０６と接続されている。平滑コンデンサ３０５の一端は第１出力端子３０６と接続され、他端は第２出力端子３０７と接続されている。また、トランス１００のセンタータップＣＴ１及びＣＴ２も第２出力端子３０７と接続されている。

このように、本実施形態におけるスイッチング電源ＳＳは、トランス１００の２次側出力時において、２次コイル３０Ａ１、３０Ｂ１、３０Ｃ１、３０Ｄ１のそれぞれと１対１で接続された平滑コイル３０Ａ２、３０Ｂ２、３０Ｃ２、３０Ｄ２によってリプル成分を吸収しつつ、センタータップＣＴ１、ＣＴ２から電流を出力する構成を採用している。

図６（ａ）は、スイッチング電源ＳＳにおいて、上記のスイッチング回路２００及び整流回路３００が実装されたパワーモジュール４００とトランス１００を接続した状態を示す外観斜視図である。パワーモジュール４００は、アルミ基板４０１と、アルミ基板４０１上における両方の長辺側の中央位置に配置されたコネクタ４０２、４０３と、アルミ基板４０１上においてコネクタ４０２と４０３間の領域に配置されたトランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７、コンデンサパッケージ４０８、４０９、及びダイオードパッケージ４１０、４１１、４１２、４１３とから構成されている。

トランジスタパッケージ４０４、４０５、４０６、４０７には、スイッチング回路２００におけるトランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６がそれぞれ内包されている。コンデンサパッケージ４０８には、スイッチング回路２００における平滑コンデンサ２０３が内包され、コンデンサパッケージ４０９には、整流回路３００における平滑コンデンサ３０５が内包されている。ダイオードパッケージ４１０、４１１、４１２、４１３には、整流回路３００における整流ダイオード３０１、３０２、３０３、３０４がそれぞれ内包されている。これらの各回路素子を内包するパッケージは、図５に示したスイッチング回路２００及び整流回路３００が形成されるように、アルミ基板４０１上において結線されている。

また、コネクタ４０２は、外部入力される直流電圧と、不図示のＰＷＭ制御回路から入力されるＰＷＭ信号（各トランジスタ２０３、２０４、２０５、２０６のゲート端子に入力される信号）とを受けてスイッチング回路２００に出力する役割と、トランス１００の２次側から出力される２次交流電圧を受けて整流回路３００に出力する役割と、整流回路３００から出力される直流電圧を受けて後述の外部出力端子６０３に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された各信号の入出力端子４０２ａを有している。コネクタ４０３は、アルミ基板４０１上のスイッチング回路２００から出力される１次交流電圧を受けて、トランス１００の一次側に出力する役割を担うコネクタであり、垂直上方に突出するように配置された出力端子４０３ａを有している。

このようなパワーモジュール４００のアルミ基板４０１には、その対角線上の両端に貫通孔４０１ａ、４０１ｂが形成されており、ワッシャー付きのネジＮ１、Ｎ２を貫通孔４０１ａ、４０１ｂに貫通させて、冷却板５００上に設けられているネジ孔に締結することにより、パワーモジュール４００を冷却板５００に固定する。

また、貫通孔６１ａが形成された押圧部材６０をトランス１００の上部に配置した状態で、ワッシャー付きのネジＮ３を貫通孔６１ａに貫通させ、押圧部材６０によってトランス１００を上部から押圧しつつ、冷却板５００上に設けられているネジ孔に締結することで、トランス１００を冷却板５００に固定する。トランス１００のセンタータップＣＴ１、ＣＴ２は、ワッシャー付きのネジＮ４、Ｎ５によってアルミ基板４０１に締結されることにより、アルミ基板４０１上の整流回路３００と電気的に接続される。なお。冷却板５００は、放熱性に優れた材料から形成されており、ヒートシンクとしての役割を担っている。

さらに、冷却板５００には、長辺側の縁に沿って四角柱状のボス５０１、５０２、５０３、５０４が垂直上方に突出するように形成されており、図６（ｂ）に示すように、制御基板６００がこれらのボス５０１、５０２、５０３、５０４にネジ止め固定される。この制御基板６００には、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２及び２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、パワーモジュール４００の入出力端子４０２ａ及び出力端子４０３ａとが貫通する貫通孔が設けられている。よって、図６（ｂ）に示すように、制御基板６００が冷却板５００に固定されると、各端子の先端部分が制御基板６００を貫通して露出した状態となる。この状態で、制御基板６００上に露出した各端子をハンダ付けすることで、各端子と制御基板６００上に形成された配線パターンとを電気的に接続する。

制御基板６００には、直流電圧を外部入力するための外部入力端子６０１、６０２と、ＰＷＭ制御回路が設けられており、これら外部入力端子６０１、６０２とＰＷＭ制御回路の出力端子（つまり、ＰＷＭ信号の出力端子）は、制御基板６００上においてパワーモジュール４００の入出力端子４０２ａと電気的に接続される。また、パワーモジュール４００の出力端子４０３ａと、トランス１００の１次側接続端子Ｐ１１、Ｐ１２は、制御基板６００上において電気的に接続される。

また、トランス１００の２次側接続端子Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、パワーモジュール４００の入出力端子４０２ａは、制御基板６００上において電気的に接続される。さらに、制御基板６００には、整流回路３００から出力される直流電圧を外部に出力するための外部出力端子６０３は設けられており、この外部出力端子６０３とパワーモジュール４００の入出力端子４０２ａは、制御基板６００上において電気的に接続される。このような構成することで、図５に示す回路構成を備えたスイッチング電源ＳＳが得られる。

以上のような本実施形態によれば、スイッチング電源ＳＳをトランス１００及びパワーモジュール４００の２部品で構成でき、小型化が容易となる。また、トランス１００とパワーモジュール４００間の配線距離を短くでき、配線抵抗の低減が可能である。

〔変形例〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、図１に示したような形状を有する平板状コイル（２次コイル）３０を例示したが、この平板状コイル３０は、少なくともコア１０の側面１０ａ、１０ｂと溝部底面１４ａ、１５ａを沿うような形状をしていれば良く、端子部３７、３８の有無や位置は特に限定されない。

（２）上記実施形態では、図４に示したように、トランス１００として合成インダクタ（インダクタ１が２つ組み合わされたもの）を２組使用する分散型トランスを例示して説明したが、これに限らず、合成インダクタを１組、或いは３組以上の複数使用するトランスを構成しても良い。この場合、合成インダクタの数（２次コイル数、平滑コイル数）に応じて、整流回路４００側の整流ダイオードの数も適宜変更すれば良い。

（３）上記実施形態では、高さの異なる２つの領域に区分されるように段差部が形成されている内磁脚１３を有するコア１０を用いることで、コア１０をトランス１００の１次コイル用、２次コイル用、共振コイル用及び平滑コイル用のコアとして共通化する場合を例示したが、透磁率が異なる２つの領域に区分されるように異種材料を用いて形成されたコアを用いても、段差部を形成した場合と同様の効果を得ることができる。異種材料としては、例えば、透磁率が高いフェライト材と透磁率が低いダスト材とを用いることができる。

（４）上記実施形態では、図５に示したような回路構成のスイッチング回路２００と整流回路３００を有するスイッチング電源４００を例示して説明したが、これらの回路構成はあくまで一例であり、スイッチング電源４００に要求される性能や仕様、或いはトランス１００の構成に応じて、スイッチング回路２００と整流回路３００の回路構成を適宜変更しても良い。

ＳＳ…スイッチング電源、１…インダクタ、１０…コア、２０…絶縁ケース、３０（３０Ａ１、３０Ｂ１、３０Ｃ１、３０Ｄ１）…２次コイル、３０Ａ２、３０Ｂ２、３０Ｃ２、３０Ｄ２…平滑コイル、４０（４０ａ）…１次コイル、４０ｂ、４０ｃ…共振コイル、１００…トランス、２００…スイッチング回路、２０３、２０４、２０５、２０６…トランジスタ（スイッチング素子）、３００…整流回路、３０１、３０２、３０３、３０４…整流ダイオード（整流素子）、４００…パワーモジュール

Claims (1)

1. 両端部に形成された外磁脚と、該外磁脚間に形成されて高さ又は透磁率が互いに異なる第１，第２領域が形成された内磁脚とを有する一対のコアを、一方のコアの前記外磁脚、前記内磁脚の前記第１領域、及び前記内磁脚の前記第２領域が、それぞれ他方のコアの前記外磁脚、前記内磁脚の前記第１領域、及び前記内磁脚の前記第２領域と対向するように組み合わせたコア部材と、前記外磁脚と前記内磁脚とによって形成される空間を利用して、前記コア部材の前記内磁脚の周囲に巻回された１次コイルと、前記一対のコアの側面及び前記外磁脚と前記内磁脚との間の溝部底面を沿うように前記コア部材の各々に設けられており、前記外磁脚と前記内磁脚とによって形成される空間において前記１次コイルを挟み込むようにされている２つの２次コイルとを備えるトランスと、
   前記トランスの１次側に接続されるスイッチング素子と前記トランスの２次側に接続される整流素子とが実装されたパワーモジュールと、
   を備えることを特徴とするスイッチング電源。

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