JPWO2016158064A1 - 絶縁型降圧コンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
(実施の形態1)
まず図1を用いて、本実施の形態の絶縁型降圧コンバータを構成する回路ブロック図について説明する。
図6を参照して、図2を図中矢印で示す方向VIから見た投影図において、組立後の降圧トランスは、放熱器51と、放熱器51のたとえば上側の表面上に接するように載置されたI型コア24A,24Bと、I型コア24A,24Bの表面上に(放熱器51の表面に接するように)載置されたE型コア23A,23Bと、放熱器51の表面上の多層プリント基板26とを主に有している。
実施の形態2は実施の形態1と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については実施の形態2は基本的に実施の形態1と同様であり、図1の絶縁型降圧コンバータ101の回路ブロック図にて説明可能である。まず図8を用いて、本実施の形態の降圧トランス2の全体構造について大雑把に説明する。
本実施の形態においても実施の形態1と同様に、出力側コイル22Aの中間部と出力側コイル22Cの中間部とが電気的に接続され、かつ出力側コイル22Bの中間部と出力側コイル22Dの中間部とが電気的に接続された構成である。このため実施の形態1と同様に、1つの降圧トランスに含まれる2つの出力側コイルのそれぞれに印加される電圧の値の間に結合アンバランスがあったとしても、それぞれの降圧トランス2A,2Bに含まれる出力側コイルの電流値の和を常に等しくすることができる。したがって、2つの平滑コイル42A,42Bの電流値を等しくすることができ、平滑コイル42A,42Bを小型化することができる。
実施の形態3は実施の形態1と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については基本的に実施の形態1と同様である。まず図12を用いて、本実施の形態の絶縁型降圧コンバータを構成する回路ブロック図について説明する。
実施の形態4は実施の形態2と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については実施の形態4は基本的に実施の形態2と同様であり、図12の絶縁型降圧コンバータ201の回路ブロック図にて説明可能である。図15〜図16を用いて、本実施の形態における各層のパターンすなわち入力側および出力側コイルの構成、および降圧トランスの動作について説明する。
実施の形態5は実施の形態1と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については実施の形態5は基本的に実施の形態1と同様であり、図1の絶縁型降圧コンバータ101の回路ブロック図にて説明可能である。まず図17〜図18を用いて、降圧トランス2の全体構造について大雑把に説明する。
図21を参照して、図17を図中矢印で示す方向XXIから見た投影図は、基本的に図6の実施の形態1における構成およびその作用効果と同様であるため、図6と同一の構成要素については同様の符号を付しその説明を省略するが、以下の点において異なっている。
実施の形態6は実施の形態2と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については実施の形態6は基本的に実施の形態2と同様であり、図1の絶縁型降圧コンバータ101の回路ブロック図にて説明可能である。まず図22を用いて、降圧トランス2の全体構造について大雑把に説明する。
実施の形態7は実施の形態1と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については基本的に実施の形態1と同様である。以下、図26を用いて、本実施の形態の絶縁型降圧コンバータを構成する回路ブロック図について説明する。
実施の形態8は実施の形態2と、以下の各点において異なっているが、以下の各点以外については基本的に実施の形態2と同様である。以下、図27および図28を用いて、本実施の形態の各層のパターンすなわち入力側および出力側コイルの構成について説明する。
図29(A)〜(D)を参照して、本実施の形態の絶縁型降圧コンバータは、基本的に実施の形態1(図4(A)〜(D))と同様の構成を有している。しかしここでは、多層プリント基板26の第1層のパターン20Aおよび第2層のパターン20B(図3参照)は図4(A),(B)と同じであるが、第3層のパターン20Cと第4層のパターン20Dの構成が図4(C),(D)とは逆になっている。すなわち図29(C)に示す第3層のパターン20Cに相当するのが図4(D)と同じ出力側コイル22B,22Dであり、図29(D)に示す第4層のパターン20Dに相当するのが図4(C)と同じ入力側コイル21A,21Bとなっている。
接続点、21,21A,21B 入力側コイル、22,22A,22B,22C,22D 出力側コイル、23A,23B E型コア、23A1,23A2,23B1,23B2 外足、23A3,23B3 中足、24A,24B I型コア、25A,25B,33A,33B 接続ビア、26 多層プリント基板、28A,28B,28C 放熱パターン、29A,29B,29C 放熱ビア、31,31A,31B,31C,31D 整流素子、32A,32B 中間接続部、39 配線、42,42A,42B 平滑コイル、101,201,301 絶縁型降圧コンバータ。
本発明の絶縁型降圧コンバータは、第1および第2の降圧トランスを備え、そのそれぞれは、入力側コイルと、出力側コイルとを含む。第1の降圧トランスの出力側コイルの中間部と第2の降圧トランスの出力側コイルの中間部とが接続されている。第1、第2、第3、第4の出力側コイルのそれぞれに第1、第2、第3、第4の整流素子が直列接続される。第1〜第4の出力側コイルには平滑コイルが接続される。第1、第2、第3および第4の整流素子は、第1の出力側コイルと第3の出力側コイルとの電流が同時に流れ、第2の出力側コイルと第4の出力側コイルとの電流が同時に、かつ、第1の出力側コイルと第3の出力側コイルとの電流と交互に流れるように接続されている。
Claims (9)
- 互いに並んで配置される第1および第2の降圧トランスを備え、
前記第1の降圧トランスは、
第1の中足と、前記第1の中足と同方向に延びるように前記第1の中足と間隔をあけて配置される第1の一方外足と、前記第1の中足に対して前記第1の一方外足と反対側に、前記第1の中足と間隔をあけて配置される第1の他方外足とを含む第1のコアと、
前記第1のコアの前記第1の中足の周囲に巻回される第1の入力側コイルと、
前記第1のコアの前記第1の中足の周囲に巻回され、前記第1の入力側コイルの少なくとも一部と重なり、かつ互いに間隔をあけて配置される第1および第2の出力側コイルとを含み、
前記第2の降圧トランスは、
第2の中足と、前記第2の中足と同方向に延びるように前記第2の中足と間隔をあけて配置される第2の一方外足と、前記第2の中足に対して前記第2の一方外足と反対側に、前記第2の中足と間隔をあけて配置される第2の他方外足とを含む第2のコアと、
前記第2のコアの前記第2の中足の周囲に巻回される第2の入力側コイルと、
前記第2のコアの前記第2の中足の周囲に巻回され、前記第2の入力側コイルの少なくとも一部と重なり、かつ互いに間隔をあけて配置される第3および第4の出力側コイルとを含み、
前記第1の出力側コイルに直列接続された第1の整流素子と、
前記第2の出力側コイルに直列接続された第2の整流素子と、
前記第3の出力側コイルに直列接続された第3の整流素子と、
前記第4の出力側コイルに直列接続された第4の整流素子と、
前記第1から第4の出力側コイルおよび整流素子の直列接続のうち2つにそれぞれ接続される第1および第2の平滑コイルと、をさらに備え、
前記第1の出力側コイルの中間部と第3の出力側コイルの中間部とを接続し、
前記第2の出力側コイルの中間部と第4の出力側コイルの中間部とを接続し、
前記第1、第2、第3および第4の整流素子は、前記第1および第2の入力側コイルに流れる電流の方向が変化するごとに前記中足内を通る磁束を打ち消すように、前記第1の出力側コイルと第3の出力側コイルとの電流が同時に流れ、前記第2の出力側コイルと第4の出力側コイルとの電流が同時に、かつ、前記第1の出力側コイルと第3の出力側コイルとの電流と交互に流れるように接続されている、絶縁型降圧コンバータ。 - 前記第1の出力側コイルと前記第3の出力側コイルとは一体となり一部が共有され、前記第2の出力側コイルと前記第4の出力側コイルとは一体となり一部が共有されている、請求項1に記載の絶縁型降圧コンバータ。
- 前記第1の出力側コイルと、前記第3の出力側コイルと、前記第1の出力側コイルの中間部と第3の出力側コイルの中間部とを接続する接続部とは、同一の層に配置され、
前記第2の出力側コイルと、前記第4の出力側コイルと、前記第2の出力側コイルの中間部と第4の出力側コイルの中間部とを接続する接続部とは、同一の層に配置される、請求項1または2に記載の絶縁型降圧コンバータ。 - 複数のパターンが積層された多層プリント基板をさらに備え、
前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルは前記多層プリント基板に含まれる積層された前記複数のパターンとして配置され、
前記第1の出力側コイルと前記第3の出力側コイルとは互いに異なる層に配置され、前記第1の出力側コイルの中間部と第3の出力側コイルの中間部とは前記異なる層間に介在するビアにより接続され、
前記第2の出力側コイルと前記第4の出力側コイルとは互いに異なる層に配置され、前記第2の出力側コイルの中間部と第4の出力側コイルの中間部とは前記異なる層間に介在するビアにより接続される、請求項1に記載の絶縁型降圧コンバータ。 - 前記第1および第2の入力側コイルに、一定の時間間隔ごとに交互に互いに反対方向の電圧を印加する入力側駆動回路をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁型降圧コンバータ。
- 前記第1および第2の降圧トランスと接するように配置される放熱器と、
前記放熱器と、前記第1および第2の入力側コイルの少なくともいずれかならびに前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルの少なくともいずれかとの間に配置される絶縁部材とをさらに備え、
前記第1および第2の入力側コイルの少なくともいずれか、ならびに前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルの少なくともいずれかの発熱を前記絶縁部材を介在して前記放熱器に伝える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁型降圧コンバータ。 - 前記放熱器と、前記第1および第2の入力側コイルの少なくともいずれかとの間に、前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルの少なくともいずれかが配置され、
前記放熱器は、前記第1および第2の降圧トランスの前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルを含む出力側回路の基準電位として配置される、請求項6に記載の絶縁型降圧コンバータ。 - 前記放熱器は、前記第1の出力側コイルと第3の出力側コイルの中間部、または前記第2の出力側コイルと第4の出力側コイルの中間部のいずれかと、絶縁部材を介在して接触する、請求項6または7に記載の絶縁型降圧コンバータ。
- 前記第1、第2、第3および第4の出力側コイルは、銅製の平板部材として形成される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁型降圧コンバータ。
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