JPH10135041A - Printed coil type transformer - Google Patents

Printed coil type transformer

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JPH10135041A
JPH10135041A JP28829796A JP28829796A JPH10135041A JP H10135041 A JPH10135041 A JP H10135041A JP 28829796 A JP28829796 A JP 28829796A JP 28829796 A JP28829796 A JP 28829796A JP H10135041 A JPH10135041 A JP H10135041A
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coil
output
input
excitation
primary
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Kiyoharu Inao
清春 稲生
Yuichi Suzuki
優一 鈴木
Seiji Fujita
聖二 藤田
Shuichi Matsuda
修一 松田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make signal transfer smooth by making a primary input coil and a secondary excitation coil face each other on a ground side coil surface, and making the secondary excitation coil and a secondary output coil, respectively, face each other at a non-ground side coil surface, so as the make equal magnetic coupling for an excitation coil and an input/output coil. SOLUTION: A primary input coil 10, a secondary excitation coil 20, and a primary output coil 30 of a printed coil type transformer comprise, as a surface where a wiring pattern is formed, at least two surfaces, a ground side coil surface and a non-ground side coil surface. The order for lamination of three kinds of coils is, the input coil 10, the excitation coil 20, and the output coil 30. A front side pattern PT3-1 and a rear side pattern PT3-2 of the output coil 30, are different from each other. Lamination order such as this provides equal magnetic coupling between the input coil 10 and the output coil 30 of the excitation coil 20, resulting in symmetric property, with good linearity and frequency for the input/output characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed coil type transformer used for a circuit or the like which insulates and inputs a signal, and particularly has three coils of input, output and excitation, and outputs of common mode noise. It relates to improvements that reduce overshoot.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A printed coil type transformer having two coils, input and output, is used for a switching power supply as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-215951 proposed by the present applicant. When suppressing common mode noise with such a two-layer coil laminated transformer, empirically assigning the ground side coil to the opposing surface of the primary side coil and the secondary side coil, the equivalent between the primary side coil and the secondary side coil The structure was designed to reduce the effect of capacitance.

【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。
On the other hand, some signal input circuits include an excitation coil in addition to two input and output coils, and a three-coil type printed coil transformer used for such a purpose is used. I have. 9 is a cross-sectional view of such a conventional device, FIG. 10 is a wiring pattern diagram of each layer, (A) is a direct view of the primary side print coil PT1-1, and (B) is a perspective view of the primary side print coil PT1-2. (C) is a direct view of the secondary-side excitation coil PT2-1,
(D) is a perspective view of the secondary-side excitation coil PT2-2, (E).
Is a direct view of the secondary output coil PT3-1, and (F) is a perspective view of the secondary output coil PT3-2.

【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。
In FIG. 1, a primary-side input coil 10 has a pattern formed on both sides of a base plate 11.
A through hole 12 for connecting the patterns on both sides is provided. The secondary-side excitation coil 20 has patterns formed on both sides of a base plate 21 and has through holes 22 connecting the patterns on both sides. The secondary side output coil 30 has a pattern formed on both sides of a base plate 31 and a through hole 32 connecting the patterns on both sides. Here, the number of turns is the same as 6T for the primary side input coil 10, 6T for the secondary side excitation coil 20, and 6T for the secondary side excitation coil 20, but each coil is set according to the specifications of the signal input circuit. The number of turns can be individually determined for each.

【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。
The front side pattern PT of the primary side input coil 10
1-1 has a winding number of 3T, and a loop-shaped pattern is provided between the start end 13a and the relay end 13b. The back side pattern PT1-2 of the primary side input coil 10 also has a winding number of 3T, a spiral pattern is provided between the relay end 14a and the terminal end 14b, and an intermediate point 14c is provided in this spiral pattern for convenience of explanation. Have been.

【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。
The front side pattern PT of the secondary side excitation coil 20
2-1 has a winding number of 3T, is opposed to the back side pattern PT1-2, has a spiral pattern between the relay end 23a and the grounded end 23b, and has an intermediate point 23c.
Are provided in this spiral pattern for convenience of explanation. The back side pattern PT2-2 of the secondary side excitation coil 20 also has a winding number of 3T, and a spiral pattern is provided between the start end 24a and the relay end 24b. The secondary output coil 30 is
Front side pattern PT3-1 similar to secondary side excitation coil 20
In addition, a back side pattern PT3-2 is provided. still,
The front side pattern PT3-1 faces the back side pattern PT2-2.

【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。
The relay end 13b and the relay end 14a are electrically connected through the through hole 12, the relay end 23a and the relay end 24b are also electrically connected through the through hole 22, and further connected to the relay end 33a. It is also electrically connected to the relay end 34b by the through hole 32. A core 40 is provided at the center of the primary input coil 10, the secondary excitation coil 20, and the secondary output coil 30. Thus, the primary side input coil 10 and the secondary side excitation coil 2
0 indicates that the pattern surfaces having grounded terminations are opposed to each other according to a rule of thumb. However, the secondary output coil 3
For 0, only the ungrounded surface of the primary input coil 10 or the ungrounded surface of the secondary excitation coil 20 remains, so that one of these ungrounded surfaces and the ground surface of the secondary output coil 30 are opposed to each other. I was This is because the identity of the stacked state of the secondary excitation coil 20 and the secondary output coil 30 is considered.

【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。
FIG. 11 is a circuit diagram of a signal input circuit having three types of windings of input, output and excitation. In the figure, a primary side input coil 10 includes a primary winding N 1 , a secondary side excitation coil 20
Is the auxiliary winding Naux, and the secondary output coil 30 is the secondary winding N 2
Has been used as Signal input to the primary winding N 1 is, for example, a voltage signal from the current transformer, since this input signal to obtain an output signal of a wide frequency band from a DC component to an AC component, for excitation from auxiliary winding Naux Is supplied.

【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
3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。
[0009] Input signal Vin, the resistance R 1 and capacitor C 1
And a pair of reverse-connected diodes D 1 and D 2 for preventing the excitation signal from leaking to the input signal side.
It is applied to the primary winding N 1. On the other hand, a pulse signal having a predetermined frequency from the excitation source, through the CR circuit of the resistor R 3 and capacitor C 4, is applied to the auxiliary winding Naux. This excitation signal acts as a modulation signal for transmitting the DC component of the input signal using a transformer. The signal induced in the secondary winding N 2 is transmitted via a pair of reverse-connected diodes D 3 and D 4 which prevent the excitation signal from leaking to the output signal side.
Smoothed by the capacitor C 2, the output signal is further sent through the CR circuit of the resistor R 2 and capacitor C 3. here,
Turns ratio of the primary winding N 1 and the secondary winding N 2 is 1: 1,
The output signal has the same voltage as the input signal.

【0010】[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。
FIG. 12 is an explanatory diagram in the case where common mode noise is connected to the signal input circuit of FIG. For example, in an application for detecting a load current of an inverter circuit that drives an electric motor, a switching current of the inverter circuit largely overlaps with an output signal as common mode noise. Then, in an application in which the output signal is a load current signal, it is difficult to accurately measure the load current, and in extreme cases, the output signal may overshoot, and the operation of the signal input circuit may be reduced. There was a problem of causing serious trouble. An object of the present invention is to provide a laminated transformer having three types of coils of input, output, and excitation, and to provide a printed coil type transformer having a structure for reducing common mode noise. I do.

【0011】[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、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ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a primary input coil 10 to which an input signal is applied.
A secondary output coil 30 that outputs an output signal corresponding to the input signal applied to the primary input coil; and a secondary output coil 30 that supplies an excitation signal having a predetermined period to the primary input coil and the secondary output coil. In the printed coil type transformer having the secondary side excitation coil 20, the primary side input coil, the secondary side excitation coil, and the secondary side output coil have a ground side coil surface and a non-ground side as a surface on which a wiring pattern is formed. It has at least two coil surfaces, and the order of lamination of the three types of coils is a primary input coil, a secondary excitation coil, and a secondary output coil, in which the primary input coil and the secondary The excitation coils oppose each other on the ground side coil surface, and the secondary side excitation coil and the secondary side output coil oppose each other on the non-ground side coil surface.

【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。
According to the configuration of the present invention, the three types of coils are stacked in the order of the primary input coil, the secondary excitation coil, and the secondary output coil, so that the primary input coil has the primary input coil. Since the magnetic coupling between the coil and the secondary side output coil becomes equal and symmetry is obtained, the linearity of input and output and the frequency characteristic are improved. Further, the distance between the primary side input coil and the secondary side output coil is increased, the capacitance between the coils is reduced, and noise is hardly transmitted. In particular, if the primary side input coil and the secondary side excitation coil face each other on the ground side coil surface, and the secondary side excitation coil and the secondary side output coil face each other on the non-ground side coil surface, the Is minimized, and output overshoot caused by common mode noise can be suppressed.

【0013】[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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a wiring pattern diagram of each layer showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, components having the same functions as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The cross-sectional view in this embodiment is the same as FIG. Here, the stacking order of the three types of coils is the primary side input coil 10,
In order secondary excitation coil 20 and the secondary side output coil 30 is similar to FIG. 10, but the front side pattern of the secondary side output coil 30 PT3-1 * and backside pattern PT3-2 * are different. That is, the front-side pattern PT3-1 * is opposed to the back-side pattern PT2-2, and has a spiral pattern having 3T turns between the start end 33a * and the relay end 33b * . The back side pattern PT3-2 * has a spiral pattern with 3T turns between the relay end 34a * and the grounded end 34b * .

【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
1、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。
Next, a theoretical analysis of the device configured as described above is performed. 2A and 2B are explanatory diagrams of noise transmitted between the coils. FIG. 2A is a model diagram, and FIG. 2B is a potential diagram viewed from a side. Here, the front side pattern formed on the coil 1 is the hot side, that is, the surface on which the signal voltage application / generation side terminals exist, and the back side pattern formed on the coil 2 is the cold side, that is, the ground side terminal. It is an existing surface. A core hole 4 for passing the core 40 is provided in the front side pattern and the back side pattern.
2 are provided, and coincide with the center axis Z of each of the coils 1 and 2. The distance from the coil center to the innermost circumference is r 1 , and the distance from the coil center to the outermost circumference is r 2 . The distance between the coils 1 and 2 is d. At this time, the equivalent capacitance Ceq is given by the following equation.

【数1】 (Equation 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。
Here, ε is the dielectric constant between the coils 1 and 2, r
Is the coil radius, v 1 (r) is the potential distribution of the coil 1 in the radius r direction, and v 2 (r) is the potential distribution of the coil 2 in the radius r direction. v is a voltage per turn of the coil 1, for example, assuming that the number of turns of the primary winding is Np and the applied voltage is Ein.
v = Ein / Np. n is the number of turns of an arbitrary coil, for example, the number of turns of the primary winding corresponds to Np. At this time, the impedance Z between the coils satisfies the following relationship. Z = (ωCeq) −1 (2) That is, the larger the equivalent capacitance Ceq, the lower the impedance Z, and the more easily noise is transmitted.

【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。
Now, it is assumed that the number of turns of the coil 1 is n 1 .
Then, the potential distribution v 11 (r) in the radius r direction of the hot side pattern of the coil 1 and the potential distribution v 12 (r) in the radius r direction of the cold side pattern are represented by the following equations.

【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。
(Equation 2) Here, n 1 v is a voltage applied / generated to the hot side terminal of the coil 1. As for the coil 2, if the number of turns is n 2 , the potential distribution v 21 (r) in the radius r direction of the hot side pattern of the coil 2 and the potential distribution v 22 (r) in the radius r direction of the cold side pattern are the same. It is represented by the following equation.

【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
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。
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of noise transmitted between two kinds of adjacent coils. FIG. 3A is a schematic diagram showing a cross section of the coil, FIG. 3B is a schematic diagram showing a wiring state of the coil, and FIG. The figure, (D), the potential difference ΔV between the coils n 12 and n 21 , (E)
Indicates the square of the potential difference ΔV 2 , and (F) indicates the equivalent capacitance. The wiring patterns formed on both sides of the base plate 11
A coil n 11 and the coil n 12, the wiring patterns formed on both surfaces of the base plate 21 is a coil n 21 and the coil n 22. Here, the hot side of each coil is represented by H, and the cold side is represented by C. Here, “*” is used to indicate the high potential side, but since the positive potential is considered, the hot side H is the high potential side.

【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)
The coil n 12, a potential difference ΔV between the n 21 is zero V becomes the center O, the peripheral portion r O in the hot-side terminal voltage applied n
and the voltage distribution in the direction of the radius r changes linearly. Here, the number of turns of each of the coils n 1 and n 2 is the same. To simplify the calculations, the distance r 1 to the innermost circumference is set to zero from the center of O, the distance r 2 to the outermost periphery and r O. Then, the equivalent capacitance Ceq satisfies the following relationship. Ceq = (π / 2) x (ε / d) xr O 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。
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams of equivalent capacitance on a disk-shaped in-plane equipotential surface, wherein FIG. 4A is a model diagram and FIG. 4B is an explanatory diagram of equivalent capacitance. When the reference equivalent capacitance Ceq ref is obtained between the single potential plane nv and the zero plane, the following relationship is satisfied. Ceq ref = πx (ε / d) × r O 2 (6) That is, assuming that Ceq ref is a reference equivalent capacity, the equivalent capacity of the equation (5) is a value of 1/2.

【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。
FIG. 5 is an explanatory view showing the case of one type of coil.
(A) shows the difference between hot / cold, (B) shows the difference in offset voltage, and (C) shows the difference in the start of winding. 1
There are 2 3 = 8 patterns depending on which of the two surfaces of the seed coil is selected to be the hot side, which is the high potential side, and which surface is to be wound.

【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
22、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。
FIG. 6 is a diagram for explaining a combination of three types of coils without distinction between the primary side and the secondary side. FIG.
(B) is a figure for calculating the equivalent capacitance.
The coils n 11 , n 12 , n 21 ,
There are n 22 , n 31 and n 32, which side of hot / cold in each coil is indicated by H and C, and which side of the high potential side is indicated by *. .

【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
12、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
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。
In the figure for calculating the equivalent capacitance, the
The outer peripheral potential uses 1, 0 for each surface with reference to the potential nv.
Is displayed. And the potential difference between adjacent surfaces
, Three columns, upper, middle, and lower, are provided.
The upper column shows the potential at the center of the coil, higher than the surroundings.
A indicates the case where it is not, and V indicates the case where it is low. Middle column is coil
n12, Ntwenty oneIs the state of the potential difference between the outermost coils of the coil
It is displayed in a range of +2 to -2 with respect to the potential nv.
It is displayed as an enclosed integer. The lower column is coil n12, N twenty oneElectricity between
Displays the state of the position difference at the center of the coil.
It is displayed as an integer in the range of +1 to -1 based on the position nv.
You. Then, the equivalent capacitance Ceq between the adjacent surfaces is Ceq
 It is displayed based on ref. Coil ntwenty two, N31while
The same applies to the potential difference. The Ceq coefficient is expressed as coil n
12, Ntwenty oneThe equivalent capacitance Ceq between the coil ntwenty two, N31Etc.
This is the sum of the valency capacity Ceq.

【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
12、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。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment in which the equivalent capacitance coefficient is the minimum among the combinations of the three types of coils, and there are four types (A) to (D). In (A), the ground side coil C is opposed between the coils n 12 and n 21 , and the non-ground side coil H on the high potential side is opposed between the coils n 22 and n 31 .
In (B), the non-ground side coil H faces between the coils n 12 and n 21 , and the ground side coil C on the high potential side faces between the coils n 22 and n 31 . As for (C), the ground-side coil C on the high potential side faces each other between the coils n 12 and n 21 , and the non-ground side coil H faces between the coils n 22 and n 31 . As for (D), the non-ground side coil H on the high potential side faces each other between the coils n 12 and n 21 , and the ground side coil C faces between the coils n 22 and n 31 . When the above is categorized, the ground-side coils C or the non-ground-side coils H face each other,
When the surfaces having the same offset potential face each other, the potential difference is minimized, and the equivalent capacitance coefficient is minimized.

【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。
FIG. 8 is an explanatory view of a comparative example of a combination of three types of coils, and illustrates five typical cases (A) to (E). If the points explained in the case of the type 1 coil are simply applied to the type 3 coil, there are 8 3 = 512 cases. However, when considering a meaningful combination,
Since the offset potentials of the second and third coils are determined at the beginning of the winding of the coils, the cases of the offset potentials are reduced, and in those cases, there are 2 2 = 4 cases. In addition, since the start of winding is a concept having a meaning when the second and third coils are on the same side or different sides, or on the same side or a different side as the first coil, the winding start of the first coil is started. Cases are excluded and 2 2 = 4. As a result, there are 4 3 = 64 meaningful combinations.

【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。
In (A), in the first to third coils,
The upper surface is the non-ground side coil H on the high potential side, the lower surface is the ground side coil C, and the equivalent capacitance coefficient is 1.00. (B)
In the first to third coils, the upper surface is the ground-side coil C on the high potential side, the lower surface is the non-ground side coil H, and the equivalent capacitance coefficient is 1.00. Regarding (C), first to first
In the third coil, the upper surface is a non-grounded coil H, the lower surface is a grounded coil C on the high potential side, and the equivalent capacitance coefficient is 1.00.
It has become. Regarding (D), in the first to third coils, the upper surface is the ground coil C, the lower surface is the non-ground coil H on the high potential side, and the equivalent capacitance coefficient is 1.00.

【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
12、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。
FIG. 5E is an explanatory diagram of an embodiment in which the equivalent capacitance coefficient among the combinations of the three types of coils is maximized. Between the coils n 12 and n 21 , the non-ground side coil H on the high potential side and the ground side coil C face each other, and between the coils n 22 and n 31 , the non-ground side coil H faces each other. Is on the low potential side, and the other is on the high potential side. At this time, the equivalent capacitance coefficient is 3.83, which is the maximum value among the above 64 combinations, that is, the worst state.

【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。
In the above-described embodiment, a single coil is formed of two layers. However, the present invention is not limited to this, and the number of stacked single coils is three or more. The same applies.

【0028】[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。
As described above, according to the present invention, 3
Since the order of lamination of the seed coils is the order of the primary side input coil, the secondary side excitation coil, and the secondary side output coil, the magnetic coupling between the excitation coil, the input coil and the output coil is equal, and symmetry is obtained. Therefore, there is an effect that the signal transmission of the input / output signal is performed harmoniously. Further, since the distance between the primary side input coil and the secondary side output coil is separated by the amount of the excitation coil, there is an effect that the capacitance between the coils is reduced and noise is hardly transmitted. Furthermore, it is necessary to insert an insulating layer between the primary side input coil and the secondary side output coil, but when inserting the primary side input coil between the secondary side excitation coil and the secondary side output coil, Requires two insulating layers, whereas this embodiment requires only one insulating layer. When the number of insulating layers is small, there is an effect that the transformer can be thin and the manufacturing cost is reduced.

【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。
Further, the primary side input coil and the secondary side excitation coil face each other on the ground side coil surface, and the secondary side excitation coil and the secondary side output coil face each other on the non-ground side coil surface. Therefore, there is an effect that the equivalent capacitance is reduced and output overshoot caused by common mode noise is suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a wiring pattern diagram of each layer showing one embodiment of the present invention.

【図2】コイル間で伝達されるノイズの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of noise transmitted between coils.

【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。
FIG. 3 is an explanatory diagram of noise transmitted between adjacent two kinds of coils.

【図4】円板状の面内等電位面の等価容量の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an equivalent capacitance of a disk-shaped in-plane equipotential surface.

【図5】1種コイルの場合分けの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the case of class 1 coil.

【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。
FIG. 6 is a diagram illustrating a combination of three types of coils without distinction between a primary side and a secondary side.

【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。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment in which an equivalent capacitance coefficient is minimized among combinations of three types of coils.

【図8】3種コイルの組合せの比較例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a comparative example of a combination of three types of coils.

【図9】従来の3コイル型積層トランスの断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional three-coil laminated transformer.

【図10】各層の配線パターン図である。FIG. 10 is a wiring pattern diagram of each layer.

【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。
FIG. 11 is a circuit diagram of a signal input circuit having three types of windings: input, output, and excitation.

【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。
FIG. 12 is a diagram illustrating a case where a common mode noise source is connected to the signal input circuit of FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 Reference Signs List 10 Primary side input coil 20 Secondary side excitation coil 30 Secondary side output coil 40 Core 50 Common mode noise source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 修一 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shuichi Matsuda 2-9-132 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Inside Yokogawa Electric Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、 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こと
を特徴とするプリントコイル形トランス。
A primary input coil to which an input signal is applied, and a secondary output coil for outputting an output signal corresponding to the input signal applied to the primary input coil.
0) and a secondary excitation coil (2) for supplying an excitation signal of a predetermined period to the primary input coil and the secondary output coil.
0), wherein the primary-side input coil, the secondary-side excitation coil, and the secondary-side output coil have a ground-side coil surface and a non-ground-side coil surface as a surface on which a wiring pattern is formed. The order of lamination of the three types of coils is a primary input coil, a secondary excitation coil, and a secondary output coil, and the primary input coil and the secondary excitation coil are A printed coil type transformer, wherein each of the transformers opposes on a ground side coil surface, and the secondary side excitation coil and the secondary side output coil oppose each other on a non-ground side coil surface.
【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、 一次側入力コイルと二次側励振コイルはそれぞれ非接地
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接地側コイル面で対向すること
を特徴とするプリントコイル形トランス。
2. A primary input coil (10) to which an input signal is applied, and a secondary output coil (3) for outputting an output signal corresponding to the input signal applied to the primary input coil.
0) and a secondary excitation coil (2) for supplying an excitation signal of a predetermined period to the primary input coil and the secondary output coil.
0), wherein the primary-side input coil, the secondary-side excitation coil, and the secondary-side output coil have a ground-side coil surface and a non-ground-side coil surface as a surface on which a wiring pattern is formed. The order of lamination of the three types of coils is a primary input coil, a secondary excitation coil, and a secondary output coil, and the primary input coil and the secondary excitation coil are A printed coil type transformer characterized in that the coil faces each other on a non-ground side coil surface, and the secondary side excitation coil and the secondary side output coil face each other on a ground side coil surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008252121A (en) * 2008-06-09 2008-10-16 Tdk Corp Common mode choke coil
US8072305B2 (en) * 2007-03-30 2011-12-06 Tdk Corporation DC/DC converter

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