JP6398287B2 - プレーナ型変圧装置及びスイッチング電源回路 - Google Patents
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Description
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態のプレーナトランスの一例を示す断面図、また、図2は、第1の実施の形態のプレーナトランスの一例を示す平面図である。なお、図1は、図2に示すプレーナトランス1のA−A断面図である。
なお、1次主巻線パターン6,7と2次主巻線パターン8との間では、比較的大きな電力を伝送する可能性があるため、両巻線パターンの結合率(電力が伝達される効率を示す)を大きくできるように、なるべく近くなるように配置することが望ましい。一方、補助巻線パターン9は、スイッチング電源回路の制御回路への電力供給用等の、比較的小さな電力の伝送に用いられるため、1次主巻線パターン6,7と2次主巻線パターン8との間ほど結合率が大きくなくてもよい。そのため、上記のように、補助巻線パターン9と1次主巻線パターン6,7または2次主巻線パターン8との間の結合率が小さくなるような配置をしても、補助巻線パターン9の接続先の回路に与える影響は少ない。
図3は、第1の実施の形態のプレーナトランスの1つ目の変形例を示す断面図である。なお、図3に示す要素で、図1と同一の要素によるものは、図1と同一の符号を付し、説明を省略する。
図4は、第1の実施の形態のプレーナトランスの2つ目の変形例を示す断面図である。なお、図4に示す構成要素で、図1乃至図3と同一の要素によるものは、図1乃至図3と同一の符号を付し、説明を省略する。
また、絶縁層5aを厚く形成することで、補助巻線パターン9aと、1次主巻線パターン6及び2次主巻線パターン8との距離も広げることができる。そのため、補助巻線パターン9aと、1次主巻線パターン6、2次主巻線パターン8の間に生じる寄生容量も削減できる。
図5は、第2の実施の形態のプレーナトランスの一例を示す断面斜視図、また、図6及び図7は、第2の実施の形態のプレーナトランスの一例を示す平面図である。なお、図5は、図6に示すプレーナトランスのB−B断面図であり、図7は、図6のX部の拡大平面図である。
導体パターンである2次主巻線パターン24、1次主巻線パターン25、補助巻線パターン26は、絶縁層22,23を介して積層されており、多層基板PB20が形成されている。このようなプレーナトランス20では、1次主巻線パターン25と2次主巻線パターン24との間で電力伝送が行われるとともに、1次主巻線パターン25と補助巻線パターン26との間でも電力伝送が行われる。
図8は、第3の実施の形態のプレーナトランスの一例を示す断面図である。
プレーナトランス40は、絶縁層41,42,43,44、2次主巻線パターン45、1次主巻線パターン46a,46b、補助巻線パターン47を有している。
絶縁層43を挟んで複数層(図8の例では2層)にわたって形成されている。なお、1次主巻線パターン46a,46bは図示しないビア等により電気的に接続されている。
例えば、補助巻線パターンが、絶縁層を挟んで主巻線パターンに対向するように配置するような設計データがあった場合、その補助巻線パターンを主巻線パターンのギャップ領域に配置するように設計データを変更するには、以下のようにすればよい。
主巻線パターン51(1次または2次の主巻線パターン)の上に絶縁層52が積層されており、絶縁層52の上に、補助巻線パターン53が、主巻線パターン51に対向するように配置されている。ここで、主巻線パターン51のパターン幅をWp、ギャップ領域51Aの幅をWg、絶縁層52の厚さをd、補助巻線パターン53のパターン幅をWa、補助巻線パターン53とのギャップ領域51Aとの距離をbとする。
図10は、補助巻線パターンを、ギャップ領域に対向するようにシフトさせた例を示す図である。
以上説明してきた補助巻線パターンと主巻線パターンとの間の寄生容量を小さくできるプレーナトランスをスイッチング電源回路に適用することで、コモンモードノイズの発生を抑制できる。
スイッチング電源回路60は、EMI(Electro Magnetic Interference)フィルタ61、整流回路62、スイッチ素子Tr1、制御回路63、インピーダンス(Zc)64、プレーナトランス65、ダイオードD1、容量素子C1を有している。
整流回路62は、入力信号の整流を行う。
プレーナトランス65は、1次主巻線65a、2次主巻線65b、補助巻線65cを有しており、1次主巻線65aと2次主巻線65bとの間で電力伝送を行うとともに、1次主巻線65aと、補助巻線65cとの間で電力伝送を行う。後者の電力伝送は、制御回路63への電力供給のために行われる。
このようなスイッチング電源回路60において、プレーナトランス65としては、前述した、プレーナトランス1,1a,1b,20,40の何れかまたはそれらの組み合わせを適用できる。例えば、プレーナトランス65として、図1、図2に示したプレーナトランス1を採用した場合、1次主巻線65aは、1次主巻線パターン6,7に相当する。また、2次主巻線65bは、2次主巻線パターン8に相当し、補助巻線65cは、補助巻線パターン9に相当する。また、前述したように、各巻線パターン間には、寄生容量が発生する。
このうち、1次主巻線65aと、補助巻線65cとの間の寄生容量Cp5,Cp6が大きいと、スイッチング電流が1次主巻線65aから寄生容量Cp5,Cp6を介して、インピーダンス64側へリークする。この電流により発生するコモンモード電圧が、ノイズ(コモンモードノイズ)を増大させる主要因となる。このようなノイズを抑制するために、EMIフィルタ61の機能を強化することが考えられるが、その場合、回路面積が増大する。
2,3,4,5 絶縁層
6,7 1次主巻線パターン
8 2次主巻線パターン
9 補助巻線パターン
7A ギャップ領域
PB1 多層基板
Claims (6)
- 多層基板の第1の形成層に形成された1次主巻線パターンと、
前記多層基板の第2の形成層に、前記第1の形成層に対して第1の絶縁層を介して形成され、前記1次主巻線パターンとの間で第1の電力伝送を行う2次主巻線パターンと、
前記多層基板において、前記第1の形成層及び前記第2の形成層とは異なる第3の形成層に、前記第1の形成層または前記第2の形成層に対して第2の絶縁層を介して形成され、前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンよりも線幅が小さく、前記第2の絶縁層を介した前記第1の形成層または前記第2の形成層の前記1次主巻線パターン及び前記2次主巻線パターンがない領域に対向するように配置され、前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンとの間で第2の電力伝送を行う補助巻線パターンと、
を有することを特徴とするプレーナ型変圧装置。 - 前記補助巻線パターンと、前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンとの間の前記第2の絶縁層は、前記1次主巻線パターンと前記2次主巻線パターンとの間の前記第1の絶縁層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項1に記載のプレーナ型変圧装置。
- 前記補助巻線パターンは、前記多層基板の最上層または最下層の一方に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のプレーナ型変圧装置。
- 前記補助巻線パターンには、前記多層基板の積層方向に、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のプレーナ型変圧装置。
- 前記補助巻線パターンとの間で前記第2の電力伝送を行う前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンは、絶縁層を介して複数層にわたって形成されている、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のプレーナ型変圧装置。
- プレーナ型変圧装置と、
入力信号を整流する整流回路と、
整流された前記入力信号に基づくスイッチング電流を、前記プレーナ型変圧装置に供給するか否かを切り替えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の動作を制御する制御回路と、
を有し、
前記プレーナ型変圧装置は、
多層基板の第1の形成層に形成された1次主巻線パターンと、
前記多層基板の第2の形成層に、前記第1の形成層に対して第1の絶縁層を介して形成され、前記1次主巻線パターンとの間で第1の電力伝送を行う2次主巻線パターンと、
前記多層基板において、前記第1の形成層及び前記第2の形成層とは異なる第3の形成層に、前記第1の形成層または前記第2の形成層に対して第2の絶縁層を介して形成され、前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンよりも線幅が小さく、前記第2の絶縁層を介した前記第1の形成層または前記第2の形成層の前記1次主巻線パターン及び前記2次主巻線パターンがない領域に対向するように配置され、前記1次主巻線パターンまたは前記2次主巻線パターンとの間で第2の電力伝送を行い、前記制御回路への電力供給を行う補助巻線パターンと、
を有することを特徴とするスイッチング電源回路。
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