WO2012108221A1 - 絶縁型スイッチング電源装置 - Google Patents

絶縁型スイッチング電源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012108221A1
WO2012108221A1 PCT/JP2012/050304 JP2012050304W WO2012108221A1 WO 2012108221 A1 WO2012108221 A1 WO 2012108221A1 JP 2012050304 W JP2012050304 W JP 2012050304W WO 2012108221 A1 WO2012108221 A1 WO 2012108221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
circuit
power supply
winding
switching power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/050304
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正則 小西
隆芳 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201280007946XA priority Critical patent/CN103348577A/zh
Priority to JP2012556807A priority patent/JPWO2012108221A1/ja
Publication of WO2012108221A1 publication Critical patent/WO2012108221A1/ja
Priority to US13/946,172 priority patent/US20130301312A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to an insulating switching power supply device, and more particularly to an insulating switching power supply device including a transformer.
  • the switching power supply module disclosed in Patent Document 1 has a plurality of circuit boards on which power conversion circuit units are formed, and a plurality of circuit boards are stacked and arranged with an interval therebetween.
  • Each circuit board has a plurality of conductor land patterns arranged at predetermined intervals on each edge portion, and the conductor land patterns arranged on each circuit board are connected by a common terminal made of a conductor. ing.
  • At least one of the plurality of common terminals has a leg portion that functions as an external connection portion provided along the stacking direction of the circuit boards.
  • the switching power supply device disclosed in Patent Document 2 includes a transformer that performs power conversion, and the transformer includes a core that passes through the through hole of the printed circuit board and a coil pattern that is formed around the through hole of the printed circuit board. is doing.
  • the switching power supply module disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which a plurality of circuit boards are stacked, and a power conversion circuit unit is formed on each circuit board. That is, since the same circuit is provided in duplicate in one module, there is a problem that the manufacturing cost becomes expensive. In addition, since a current flows through the power conversion circuit unit formed on each of the plurality of circuit boards, it is necessary to flow a large current to the common terminal that connects the conductor land patterns arranged on each circuit board. There was a problem that the current loss increased.
  • the primary side winding and the secondary side winding of the transformer are formed on the same printed circuit board.
  • the mutual inductance is high and the leakage inductance is small.
  • the primary side winding or the secondary side winding or 2 can be modified by increasing the coil pattern of the primary side winding or the secondary side winding or making it a complicated pattern. It was necessary to apply to the secondary winding.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an insulated switching power supply device that can reduce current loss and is inexpensive to manufacture.
  • an insulated switching power supply apparatus includes a transformer having a primary winding, a secondary winding, and a core, and at least a switching element.
  • a primary side circuit that controls off and supplies input power from the input terminal to the primary winding, and an output power that is insulated from the primary side circuit and converted in power by the transformer from the secondary winding.
  • An isolated switching power supply device including a secondary circuit that outputs to an output terminal, wherein the primary winding is connected to the first circuit board including the primary circuit and the input terminal, and the secondary circuit And a second circuit board having a secondary circuit and the output terminal, wherein the first circuit board and the second circuit board are stacked, and the core includes the primary circuit Both the winding and the secondary winding are wound The way, characterized in that through the first circuit board and the second circuit board.
  • the first circuit board including the primary winding connected to the primary circuit and the input terminal
  • the second circuit board including the secondary winding connected to the secondary winding and the output terminal.
  • the first circuit board and the second circuit board are stacked and the core is provided with the first circuit board and the second circuit board so that both the primary winding and the secondary winding are wound. Since it penetrates, it is not necessary to repeatedly provide the same circuit on each of the first circuit board and the second circuit board, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the input terminal is provided on the first circuit board and the output terminal is provided on the second circuit board, there is no need for a common terminal for connecting the patterns formed on the first circuit board and the second circuit board. Since a large current is not allowed to flow through the insulating switching power supply device, the current loss of the insulating switching power supply device can be reduced.
  • the insulated switching power supply device is configured to change the distance between the first circuit board and the second circuit board that are arranged in a stacked manner, so that the primary winding and the secondary winding
  • the inductance of the inductor that is connected in series to the primary winding or the secondary winding is changed by changing the distance between the two, and the magnitude of the leakage inductance generated in the transformer is changed. It is preferable to use as.
  • the distance between the primary winding and the secondary winding is changed by changing the distance between the first circuit board and the second circuit board that are arranged in layers, thereby causing leakage that occurs in the transformer. Since the inductance of the transformer is changed and the leakage inductance generated in the transformer is used as the inductance of the inductor connected in series to the primary winding or the secondary winding, the inductor is separately mounted on the first circuit board or the second circuit board. There is no need to do so, and the number of components can be reduced.
  • the primary winding and the secondary winding are formed with the coil pattern, in order to generate a leakage inductance in the transformer, the primary winding is devised such as increasing the size of the coil pattern or making it a complicated pattern. Or it is not necessary to apply to the secondary winding.
  • the insulating switching power supply device includes a spacer for determining a distance between the first circuit board and the second circuit board that are stacked.
  • the spacer for determining the distance between the first circuit board and the second circuit board arranged in a stacked manner since the spacer for determining the distance between the first circuit board and the second circuit board arranged in a stacked manner is provided, the first circuit arranged in a stacked manner so as to generate a leakage inductance having a desired size in the transformer.
  • the distance between the board and the second circuit board can be easily changed.
  • the primary winding is formed as a coil pattern on the first circuit board
  • the secondary winding is formed as a coil pattern on the second circuit board. It is preferable.
  • the primary winding is formed as a coil pattern on the first circuit board
  • the secondary winding is formed as a coil pattern on the second circuit board. There is no need to mount on the substrate or the second circuit board.
  • the first circuit board has the primary circuit component disposed on the back surface of the surface facing the second circuit board, and the second circuit board.
  • the secondary circuit component is disposed on the back surface of the surface facing the first circuit board.
  • the first circuit board has the primary circuit component disposed on the back side of the face facing the second circuit board, and the second circuit board is on the back side of the face facing the first circuit board. Since the components of the secondary circuit are arranged on the surface, the first circuit board and the second circuit board can be brought closer to contact with each other, and the distance between the first circuit board and the second circuit board can be further increased. Since it can be changed in a wide range, the magnitude of the leakage inductance generated in the transformer can be changed in a wider range.
  • the first circuit board and the second circuit board are laminated and the core is wound around the first circuit board and the second circuit so that both the primary winding and the secondary winding are wound. Since it penetrates the substrate, it is not necessary to provide the same circuit on each of the first circuit substrate and the second circuit substrate, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the input terminal is provided on the first circuit board and the output terminal is provided on the second circuit board, there is no need for a common terminal for connecting the patterns formed on the first circuit board and the second circuit board. Since a large current is not allowed to flow through the insulating switching power supply device, the current loss of the insulating switching power supply device can be reduced.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an insulated switching power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the insulated switching power supply device 1 shown in FIG. 1 includes a primary side circuit 11, a secondary side circuit 21, and a transformer T.
  • the transformer T has a primary winding 12 constituted by the winding Lp, a secondary winding 22 constituted by the windings Ls1, Ls2, and a core 30.
  • the primary side circuit 11 has switching elements Q1 and Q2 and is a circuit that controls on / off of the switching elements Q1 and Q2 and supplies input power to the primary winding 12 from the input terminal In.
  • the primary side circuit 11 is connected in series to the switching element Q1 and the capacitor Cr1 that are connected to the winding Ls1 of the transformer T in a closed loop, and the winding Ls1 of the transformer T.
  • a switching element Q2 and a capacitor Cr2 connected to form another closed loop.
  • a first switching control circuit CNT1 for controlling on / off is connected to the switching element Q1
  • a second switching control circuit CNT2 for controlling on / off is connected to the switching element Q2. Yes.
  • a power source Vi is connected to the input terminal In of the primary circuit 11.
  • the secondary circuit 21 is a circuit that outputs the output power converted by the transformer T from the secondary winding 22 to the output terminal Out. Specifically, the secondary circuit 21 is connected between the rectifier diodes Ds1 and Ds2 connected to the windings Ls1 and LS2 of the transformer T, and between the rectifier diodes Ds1 and Ds2 and the output terminal Out. And a smoothing capacitor Co. The rectifying diodes Ds1 and Ds2 and the smoothing capacitor Co constitute a rectifying and smoothing circuit.
  • the rising timing of the transformer voltage Vt applied to the winding Lp of the transformer T is input to the first switching control circuit CNT1 as a trigger signal. Further, the first switching control circuit CNT1 receives a feedback signal that detects the output voltage Vo of the output terminal Out and determines a period during which the switching element Q1 is turned on so that the detected output voltage Vo becomes a predetermined voltage. Is done.
  • the falling timing of the transformer voltage Vt applied to the winding Lp of the transformer T is input to the second switching control circuit CNT2 as a trigger signal. Further, the second switching control circuit CNT2 has a control signal for detecting the transformer voltage Vt applied to the winding Lp of the transformer T and turning on the switching element Q2 so that the detected transformer voltage Vt becomes 0V. Entered.
  • the switching elements Q1 and Q2 may be controlled by a control circuit such as a control IC that outputs signals that are turned on and off in a complementary manner.
  • the circuit configuration of the isolated switching power supply device 1 is the same as that of a general current resonance type half-bridge converter, and the operation of the isolated switching power supply device 1 is also the same as that of a general current resonance type half bridge. Since it is the same as the operation of the converter, a detailed description of the operation is omitted.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the isolated switching power supply device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the isolated switching power supply device 1 shown in FIG. 2 has a primary winding 12 connected, a first circuit board 10 having a primary side circuit 11 and an input terminal In, and a secondary winding 22 connected.
  • a second circuit board 20 having a side circuit 21 and an output terminal Out.
  • the insulating switching power supply device 1 includes a first circuit board 10 and a second circuit board 20 that are stacked and disposed on a core 30 that penetrates the first circuit board 10 and the second circuit board 20.
  • the secondary winding 22 is wound. That is, the first circuit board 10 and the second circuit board 20 transmit power through the core 30 but are electrically insulated.
  • the primary winding 12 is formed as a coil pattern by patterning a conductive film provided on the first circuit board 10.
  • the secondary winding 22 is formed as a coil pattern by patterning a conductive film provided on the second circuit board 20.
  • the distance between the stacked first circuit board 10 and the second circuit board 20 can be determined by the spacer 40.
  • the spacer 40 has a spacer part 41 and a shaft part 42 extending from both ends of the spacer part 41.
  • the shaft part 42 is inserted into a hole 43 provided in the first circuit board 10 and the second circuit board 20, and It is sandwiched between the first circuit board 10 and the second circuit board 20.
  • the distance between the first circuit board 10 and the second circuit board 20 that are stacked By changing the distance between the first circuit board 10 and the second circuit board 20 that are stacked, the distance between the primary winding 12 and the secondary winding 22 is changed, and this occurs in the transformer T.
  • the magnitude of the leakage inductance is changed.
  • the leakage inductance generated in the transformer T is not limited to the case where it is used as the inductance of the inductor Lr connected in series to the primary winding 12, but is used as the inductance of the inductor connected in series to the secondary winding 22. Also good.
  • first circuit board 10 and the second circuit board 20 may be electrically connected using a spacer 40 made of a conductive material.
  • the spacer 40 may be connected to the input terminal In of the first circuit board 10 to function as an input terminal, or may be connected to the output terminal Out of the second circuit board 20 to function as an output terminal.
  • the insulating switching power supply device 1 may include a spacer 40 connected to the input terminal In and a spacer 40 connected to the output terminal Out.
  • the spacer 40 functions as an input terminal
  • the spacer 40 and the second circuit board 20 are electrically insulated.
  • the spacer 40 and the first circuit board 10 are electrically insulated.
  • the insulated switching power supply device 1 is provided with a radiator 50 for releasing heat from the transformer T.
  • the heat radiator 50 is not limited to the configuration shown in FIG. 2 and the contact position with the transformer T.
  • the heat radiator 50 may be in contact with the transformer T on the second circuit board 20 side (the lower surface side in the drawing). good.
  • the isolated switching power supply device 1 includes the first circuit board 10 to which the primary winding 12 is connected, the primary circuit 11 and the input terminal In, and 2
  • the second circuit board 20 is connected to the secondary winding 22 and includes the secondary circuit 21 and the output terminal Out.
  • the first circuit board 10 and the second circuit board 20 are stacked and arranged. Since the primary winding 12 and the secondary winding 22 are wound around the core 30 penetrating 10 and the second circuit board 20, the same circuit is overlapped on each of the first circuit board 10 and the second circuit board 20. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
  • the input terminal In is provided on the first circuit board 10 and the output terminal Out is provided on the second circuit board 20, the common terminals for connecting the patterns formed on the first circuit board 10 and the second circuit board 20 to each other. And a large current does not flow through the common terminal, so that the current loss of the insulating switching power supply device 1 can be reduced.
  • the primary winding 12 and the secondary winding 22 formed as a coil pattern may be formed in a single layer on each of the first circuit board 10 and the second circuit board 20, and a plurality of them may be formed.
  • the layers may be formed in multiple layers.
  • the primary winding 12 and the secondary winding 22 may be a winding wound around a bobbin or a coil such as an edgewise coil.
  • the circuit configuration of the insulating switching power supply device 1 is not limited to the same circuit configuration as that of the current resonance type half-bridge converter, and may be a zero voltage switching (ZVS) type converter, a phase shift full bridge converter, or the like. It may be the same as the circuit configuration.
  • ZVS zero voltage switching
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing another circuit configuration of the isolated switching power supply device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the insulated switching power supply device 1a shown in FIG. 3 includes a primary side circuit 11, a secondary side circuit 21, and a transformer T.
  • the circuit configuration of the insulating switching power supply device 1a is the same as the circuit configuration of the phase shift full bridge converter.
  • the transformer T has a primary winding 12 constituted by a winding Lp, a secondary winding 22 constituted by a winding Ls1, and a core 30.
  • the primary side circuit 11 has a full bridge circuit 13 composed of switching elements Q1 to Q4, and controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 of the full bridge circuit 13 so that input power is primary-wound from the input terminal In.
  • This is a circuit to be supplied to the line 12.
  • a diode and a capacitor are connected in parallel to each of the switching elements Q1 to Q4, and a switching control circuit CNT for controlling on / off of the switching elements Q1 to Q4 is connected.
  • a power source Vi is connected to the input terminal In of the primary side circuit 11, and an input smoothing capacitor C is connected between the input terminal In and the full bridge circuit 13.
  • the primary side circuit 11 includes a current detection current transformer 14 and a control circuit 15 that controls the operation of the switching control circuit CNT based on the current value detected by the current detection current transformer 14.
  • the control circuit 15 includes a diode that detects a current value, a filter circuit, and an overcurrent protection circuit.
  • the secondary circuit 21 is a circuit that outputs the output power converted by the transformer T from the secondary winding 22 to the output terminal Out.
  • the secondary circuit 21 includes rectifier diodes Ds1, Ds2 connected to the winding Ls1 of the transformer T, a choke coil Lo connected between the rectifier diodes Ds1, Ds2 and the output terminal Out, and And a smoothing capacitor Co.
  • the rectifying diodes Ds1 and Ds2, the choke coil Lo, and the smoothing capacitor Co constitute a rectifying and smoothing circuit.
  • the operation of the isolated switching power supply device 1a is the same as that of a general phase shift full bridge converter, and thus detailed description of the operation is omitted.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an insulating switching power supply apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the circuit configuration of the insulating switching power supply device 2 shown in FIG. 4 is the same as the circuit configuration of the insulating switching power supply devices 1 and 1a according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the isolated switching power supply device 2 includes a primary winding 12 connected to a first circuit board 10 including a primary side circuit 11 and an input terminal In, and a secondary winding 22 connected to a secondary side circuit 21 and And a second circuit board 20 having an output terminal Out. Further, the insulating switching power supply device 2 includes a first circuit board 10 and a second circuit board 20 that are stacked and disposed on a core 30 that penetrates the first circuit board 10 and the second circuit board 20. And the secondary winding 22 is wound. That is, the first circuit board 10 and the second circuit board 20 transmit power through the core 30 but are electrically insulated.
  • the first circuit board 10 has the components of the primary circuit 11 arranged on the back side of the face facing the second circuit board 20, and the second circuit board 20 faces the first circuit board 10.
  • the components of the secondary circuit 21 are arranged on the back surface of the surface to be performed. Therefore, the first circuit board 10 and the second circuit board 20 can be brought closer to contact with each other, and the distance between the stacked first circuit board 10 and the second circuit board 20 can be changed in a wider range. Therefore, the magnitude of the leakage inductance generated in the transformer T can be changed in a wider range.
  • the primary circuit 11 is formed on the left side of the first circuit board 10 in the drawing, and the secondary circuit 21 is not limited to being formed on the right side of the second circuit board 20 in the drawing.
  • the primary side circuit 11 may be formed on either the left side or the right side of the first circuit board 10 in the drawing, and the secondary circuit 21 is the left side or the right side of the second circuit board 20 in the drawing. It may be formed on either side.
  • the shapes of the first circuit board 10 and the second circuit board 20 are not limited to a rectangular shape extending on both sides of the transformer T, and may be a rectangular shape extending on one side of the transformer T.
  • the first circuit board 10 is a component of the primary circuit 11 on the back surface of the surface facing the second circuit board 20. Since the second circuit board 20 has the components of the secondary circuit 21 arranged on the back side of the surface facing the first circuit board 10, the first circuit board 10 and the second circuit are arranged. Since the distance between the first circuit board 10 and the second circuit board 20 that are stacked can be changed within a wider range, the leakage inductance generated in the transformer T can be reduced. The size can be changed in a wider range.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

　本発明は、電流損失を低減することができ、製造コストが安価な絶縁型スイッチング電源装置を提供する。　本発明は、トランスＴと、少なくともスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオン・オフを制御して入力電力を入力端子Ｉｎから１次巻線１２に供給する１次側回路１１と、該１次側回路１１と絶縁され、トランスＴで電力変換された出力電力を２次巻線２２から出力端子Ｏｕｔへ出力する２次側回路２１とを備える絶縁型スイッチング電源装置である。１次巻線１２が接続され、１次側回路１１及び入力端子Ｉｎを備える第１回路基板１０と、２次巻線２２が接続され、２次側回路２１及び出力端子Ｏｕｔを備える第２回路基板２０とを有し、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを積層配置し、第１回路基板１０及び第２回路基板２０を貫通するコア３０に、１次巻線１２及び２次巻線２２を巻回してある。

Description

絶縁型スイッチング電源装置
　本発明は、絶縁型スイッチング電源装置に関し、特にトランスを備える絶縁型スイッチング電源装置に関する。
　特許文献１に開示してあるスイッチング電源モジュールは、電力変換回路部が形成された回路基板を複数有し、複数の回路基板が間隔を介して積層配置されている。また、各回路基板には、それぞれの端縁部分に複数の導体ランドパターンが互いに所定の間隔で配列され、各回路基板に配列された導体ランドパターン同士が、導電体から成る共通端子で接続されている。複数の共通端子のうちの少なくとも１つは、回路基板の積層方向に沿って設けた外部接続用部位として機能する脚部を有している。
　特許文献２に開示してあるスイッチング電源装置は、電力変換を行うトランスを備え、トランスが、プリント基板の貫通孔を挿通するコアと、プリント基板の貫通孔の周囲に形成したコイルパターンとを有している。
特開２００４－２２２４８６号公報 国際公開２００７／０６９４０３号
　特許文献１に開示してあるスイッチング電源モジュールは、複数の回路基板を積層配置する構成であるが、それぞれの回路基板に電力変換回路部が形成してある。すなわち、一つのモジュールに同じ回路を重複して設けてあるので、製造コストが高価になるという問題がある。また、複数の回路基板にそれぞれ形成してある電力変換回路部に電流を流すため、各回路基板に配列された導体ランドパターン同士を接続する共通端子に大電流を流す必要があり、スイッチング電源モジュールの電流損失が増加するという問題があった。
　特許文献２に開示してあるスイッチング電源装置は、同じプリント基板にトランスの１次側巻線と２次側巻線とを形成してあるので、１次側巻線と２次側巻線との相互インダクタンスによる結合が高く、漏れインダクタンスが小さくなる。漏れインダクタンスを大きくして回路動作に使用するためには、１次側巻線又は２次側巻線のコイルパターンを大型化する、複雑なパターンにする等の工夫を１次側巻線又は２次側巻線に施す必要があった。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電流損失を低減することができ、製造コストが安価な絶縁型スイッチング電源装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、１次巻線と、２次巻線と、コアとを有するトランスと、少なくともスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオン・オフを制御して入力電力を入力端子から前記１次巻線に供給する１次側回路と、該１次側回路と絶縁され、前記トランスで電力変換された出力電力を前記２次巻線から出力端子へ出力する２次側回路とを備える絶縁型スイッチング電源装置であって、前記１次巻線が接続され、前記１次側回路及び前記入力端子を備える第１回路基板と、前記２次巻線が接続され、前記２次側回路及び前記出力端子を備える第２回路基板とを有し、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを積層配置し、前記コアは、前記１次巻線及び前記２次巻線の双方が巻回されるように、前記第１回路基板及び前記第２回路基板を貫通することを特徴とする。
　上記構成では、１次巻線が接続され、１次側回路及び入力端子を備える第１回路基板と、２次巻線が接続され、２次側回路及び出力端子を備える第２回路基板とを有し、第１回路基板と第２回路基板とを積層配置し、コアは、１次巻線及び２次巻線の双方が巻回されるように、第１回路基板及び第２回路基板を貫通するので、第１回路基板及び第２回路基板のそれぞれに同じ回路を重複して設ける必要がなく、製造コストを安価にすることができる。また、第１回路基板に入力端子、第２回路基板に出力端子をそれぞれ設けてあるので、第１回路基板及び第２回路基板に形成されたパターン同士を接続する共通端子が必要なく、共通端子に大電流を流すことがないため、絶縁型スイッチング電源装置の電流損失を低減することができる。
　また、本発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、積層配置した前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の距離を変更することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との間の距離を変更して、前記トランスに生じる漏れインダクタンスの大きさを変化させ、前記トランスに生じた前記漏れインダクタンスを、前記１次巻線又は前記２次巻線に直列接続するインダクタのインダクタンスとして用いることが好ましい。
　上記構成では、積層配置した第１回路基板と第２回路基板との間の距離を変更することにより、１次巻線と２次巻線との間の距離を変更して、トランスに生じる漏れインダクタンスの大きさを変化させ、トランスに生じた漏れインダクタンスを、１次巻線又は２次巻線に直列接続するインダクタのインダクタンスとして用いるので、別途インダクタを第１回路基板又は第２回路基板に実装する必要がなく、構成する部品を減らすことができる。また、コイルパターンで１次巻線及び２次巻線を形成する場合に、トランスに漏れインダクタンスを生じさせるために、コイルパターンを大型化する、複雑なパターンにする等の工夫を１次巻線又は２次巻線に施す必要がない。
　また、本発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、積層配置した前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の距離を決定するスペーサを備えることが好ましい。
　上記構成では、積層配置した第１回路基板と第２回路基板との間の距離を決定するスペーサを備えるので、トランスに所望の大きさの漏れインダクタンスを生じさせるように、積層配置した第１回路基板と第２回路基板との間の距離を容易に変更することができる。
　また、本発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、前記１次巻線は、前記第１回路基板にコイルパターンとして形成され、前記２次巻線は、前記第２回路基板にコイルパターンとして形成されていることが好ましい。
　上記構成では、１次巻線は、第１回路基板にコイルパターンとして形成され、２次巻線は、第２回路基板にコイルパターンとして形成されているので、別途巻線のコイルを第１回路基板又は第２回路基板に実装する必要がない。
　また、本発明に係る絶縁型スイッチング電源装置は、前記第１回路基板は、前記第２回路基板と対向する面の裏側の面に前記１次側回路の部品が配置され、前記第２回路基板は、前記第１回路基板と対向する面の裏側の面に前記２次側回路の部品が配置されていることが好ましい。
　上記構成では、第１回路基板は、第２回路基板と対向する面の裏側の面に１次側回路の部品が配置され、第２回路基板は、第１回路基板と対向する面の裏側の面に２次側回路の部品が配置されているので、第１回路基板と第２回路基板とを接触するまで近づけることができ、第１回路基板と第２回路基板との間の距離をより広い範囲で変更することができるため、トランスに生じる漏れインダクタンスの大きさをより広い範囲で変化させることができる。
　上記構成によれば、１次巻線が接続され、１次側回路及び入力端子を備える第１回路基板と、２次巻線が接続され、２次側回路及び出力端子を備える第２回路基板とを有し、第１回路基板と第２回路基板とを積層配置し、コアは、１次巻線及び２次巻線の双方が巻回されるように、第１回路基板及び第２回路基板を貫通するので、第１回路基板及び第２回路基板のそれぞれに同じ回路を重複して設ける必要がなく、製造コストを安価にすることができる。また、第１回路基板に入力端子、第２回路基板に出力端子をそれぞれ設けてあるので、第１回路基板及び第２回路基板に形成されたパターン同士を接続する共通端子が必要なく、共通端子に大電流を流すことがないため、絶縁型スイッチング電源装置の電流損失を低減することができる。
本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置の回路構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置の別の回路構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る絶縁型スイッチング電源装置の構成を示す概略図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置の回路構成を示す回路図である。図１に示す絶縁型スイッチング電源装置１は、１次側回路１１と、２次側回路２１と、トランスＴとを備えている。
　トランスＴは、巻線Ｌｐで構成した１次巻線１２と、巻線Ｌｓ１、Ｌｓ２で構成した２次巻線２２と、コア３０とを有する。
　１次側回路１１は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を有し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフを制御して入力電力を入力端子Ｉｎから１次巻線１２に供給する回路である。具体的に、１次側回路１１は、トランスＴの巻線Ｌｓ１と閉ループをなすように接続してあるスイッチング素子Ｑ１及びキャパシタＣｒ１と、スイッチング素子Ｑ１に直列に接続され、トランスＴの巻線Ｌｓ１と別の閉ループをなすように接続してあるスイッチング素子Ｑ２及びキャパシタＣｒ２とを備えている。さらに、スイッチング素子Ｑ１には、オン・オフを制御するための第１スイッチング制御回路ＣＮＴ１が接続され、スイッチング素子Ｑ２には、オン・オフを制御するための第２スイッチング制御回路ＣＮＴ２が接続されている。１次側回路１１の入力端子Ｉｎには、電源Ｖｉが接続してある。
　２次側回路２１は、トランスＴで電力変換された出力電力を２次巻線２２から出力端子Ｏｕｔへ出力する回路である。具体的に、２次側回路２１は、トランスＴの巻線Ｌｓ１、ＬＳ２のそれぞれに接続してある整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２と、整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２と出力端子Ｏｕｔとの間に接続してある平滑コンデンサＣｏとを備えている。なお、整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２と平滑コンデンサＣｏとで、整流平滑回路を構成している。
　第１スイッチング制御回路ＣＮＴ１には、トランスＴの巻線Ｌｐに印加されるトランス電圧Ｖｔの立ち上がりのタイミングがトリガ信号として入力される。また、第１スイッチング制御回路ＣＮＴ１には、出力端子Ｏｕｔの出力電圧Ｖｏを検出し、検出した出力電圧Ｖｏが所定電圧となるようにスイッチング素子Ｑ１がオン状態となる期間を決定するフィードバック信号が入力される。
　第２スイッチング制御回路ＣＮＴ２には、トランスＴの巻線Ｌｐに印加されるトランス電圧Ｖｔの立ち下がりのタイミングがトリガ信号として入力される。また、第２スイッチング制御回路ＣＮＴ２には、トランスＴの巻線Ｌｐに印加されるトランス電圧Ｖｔを検出し、検出したトランス電圧Ｖｔが０Ｖとなるようにスイッチング素子Ｑ２をオン状態にする制御信号が入力される。なお、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ相補的にオン、オフする信号を出力する制御ＩＣ等の制御回路により制御されても良い。また、絶縁型スイッチング電源装置１の回路構成は、一般的な電流共振型のハーフブリッジコンバータの回路構成と同じであり、絶縁型スイッチング電源装置１の動作も、一般的な電流共振型のハーフブリッジコンバータの動作と同じであるため、動作の詳細な説明は省略する。
　次に、図２は、本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置１の構成を示す概略図である。図２に示す絶縁型スイッチング電源装置１は、１次巻線１２が接続され、１次側回路１１及び入力端子Ｉｎを備える第１回路基板１０と、２次巻線２２が接続され、２次側回路２１及び出力端子Ｏｕｔを備える第２回路基板２０とを有している。また、絶縁型スイッチング電源装置１は、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを積層配置し、第１回路基板１０及び第２回路基板２０を貫通するコア３０に、１次巻線１２及び２次巻線２２を巻回してある。つまり、第１回路基板１０と第２回路基板２０とは、コア３０を介して電力を伝送するが、電気的には絶縁した状態である。
　１次巻線１２は、第１回路基板１０に設けた導電膜をパターニングしてコイルパターンとして形成してある。同様に、２次巻線２２は、第２回路基板２０に設けた導電膜をパターニングしてコイルパターンとして形成してある。１次巻線１２及び２次巻線２２をコイルパターンとして形成する場合、別途巻線のコイルを第１回路基板１０又は第２回路基板２０に実装する必要がない。
　積層配置した第１回路基板１０と第２回路基板２０との間の距離は、スペーサ４０により決定することができる。スペーサ４０は、スペーサ部４１と、スペーサ部４１の両端から延びる軸部４２とを有し、軸部４２を第１回路基板１０及び第２回路基板２０に設けた孔部４３に挿入して、第１回路基板１０と第２回路基板２０とに挟持される。スペーサ部４１の高さを変えることで、積層配置した第１回路基板１０と第２回路基板２０との間の距離を容易に変更することができる。
　積層配置した第１回路基板１０と第２回路基板２０との間の距離を変更することにより、１次巻線１２と２次巻線２２との間の距離を変更して、トランスＴに生じる漏れインダクタンスの大きさを変化させている。トランスＴに生じた漏れインダクタンスを、図１に示す１次巻線１２に直列接続するインダクタＬｒのインダクタンスとして用いることで、別途インダクタを第１回路基板１０に実装する必要がなく、構成する部品を減らすことができる。また、トランスＴに生じる漏れインダクタンスの大きさを変化させることができるので、トランスＴに漏れインダクタンスを生じさせるために、コイルパターンを大型化する、複雑なパターンにする等の工夫を１次巻線１２又は２次巻線２２に施す必要がない。なお、トランスＴに生じた漏れインダクタンスを、１次巻線１２に直列接続するインダクタＬｒのインダクタンスとして用いる場合に限定されるものではなく、２次巻線２２に直列接続するインダクタのインダクタンスとして用いても良い。
　スペーサ４０で第１回路基板１０と第２回路基板２０とを電気的に接続する必要はない。ただし、第１回路基板１０に１次側回路１１とは別の回路を形成し、第２回路基板２０に２次側回路２１とは別の回路を形成し、第１回路基板１０及び第２回路基板２０に形成した別の回路同士を電気的に接続する場合、導電材料のスペーサ４０を用いて第１回路基板１０と第２回路基板２０とを電気的に接続しても良い。また、スペーサ４０は、第１回路基板１０の入力端子Ｉｎと接続して入力端子として機能させても良く、第２回路基板２０の出力端子Ｏｕｔと接続して出力端子として機能させても良い。絶縁型スイッチング電源装置１が複数のスペーサ４０を有する場合、入力端子Ｉｎと接続するスペーサ４０と、出力端子Ｏｕｔと接続するスペーサ４０とをそれぞれ有していても良い。スペーサ４０が入力端子として機能する場合には、スペーサ４０と第２回路基板２０とを電気的に絶縁させておく。スペーサ４０が出力端子として機能する場合には、スペーサ４０と第１回路基板１０とを電気的に絶縁させておく。
　絶縁型スイッチング電源装置１には、トランスＴからの熱を逃がすための放熱体５０が設けてある。なお、放熱体５０は、図２に示す構成及びトランスＴとの接触位置に限定されるものではなく、例えば第２回路基板２０側（図中の下面側）でトランスＴと接触していても良い。
　以上のように、本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置１は、１次巻線１２が接続され、１次側回路１１及び入力端子Ｉｎを備える第１回路基板１０と、２次巻線２２が接続され、２次側回路２１及び出力端子Ｏｕｔを備える第２回路基板２０とを有し、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを積層配置し、第１回路基板１０及び第２回路基板２０を貫通するコア３０に、１次巻線１２及び２次巻線２２を巻回してあるので、第１回路基板１０及び第２回路基板２０のそれぞれに同じ回路を重複して設ける必要がなく、製造コストを安価にすることができる。また、第１回路基板１０に入力端子Ｉｎ、第２回路基板２０に出力端子Ｏｕｔをそれぞれ設けてあるので、第１回路基板１０及び第２回路基板２０に形成されたパターン同士を接続する共通端子が必要なく、共通端子に大電流を流すことがないため、絶縁型スイッチング電源装置１の電流損失を低減することができる。
　なお、コイルパターンとして形成してある１次巻線１２と２次巻線２２とは、第１回路基板１０と第２回路基板２０のそれぞれに、単層に形成されていても良く、複数の層にわたって多層に形成されていても良い。また、１次巻線１２と２次巻線２２としては、ボビンに巻回された巻線でも良く、エッジワイズコイル等のコイルであっても良い。また、絶縁型スイッチング電源装置１の回路構成は、電流共振型のハーフブリッジコンバータの回路構成と同じ場合に限定されるものではなく、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）型コンバータ、位相シフトフルブリッジコンバータ等の回路構成と同じであっても良い。図３は、本発明の実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置１の別の回路構成を示す回路図である。図３に示す絶縁型スイッチング電源装置１ａは、１次側回路１１と、２次側回路２１と、トランスＴとを備えている。なお、絶縁型スイッチング電源装置１ａの回路構成は、位相シフトフルブリッジコンバータの回路構成と同じである。
　トランスＴは、巻線Ｌｐで構成した１次巻線１２と、巻線Ｌｓ１で構成した２次巻線２２と、コア３０とを有する。
　１次側回路１１は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４からなるフルブリッジ回路１３を有し、フルブリッジ回路１３のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン・オフを制御して入力電力を入力端子Ｉｎから１次巻線１２に供給する回路である。具体的に、１次側回路１１は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のそれぞれにダイオード及びキャパシタが並列接続され、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン・オフを制御するためのスイッチング制御回路ＣＮＴが接続されている。１次側回路１１の入力端子Ｉｎには、電源Ｖｉが接続してあり、入力端子Ｉｎとフルブリッジ回路１３との間に入力平滑コンデンサＣが接続してある。さらに、１次側回路１１は、電流検出用カレントトランス１４、電流検出用カレントトランス１４で検出した電流値に基づきスイッチング制御回路ＣＮＴの動作を制御する制御回路１５を備えている。制御回路１５は、電流値を検出するダイオード、フィルタ回路、過電流保護回路を備えている。
　２次側回路２１は、トランスＴで電力変換された出力電力を２次巻線２２から出力端子Ｏｕｔへ出力する回路である。具体的に、２次側回路２１は、トランスＴの巻線Ｌｓ１に接続してある整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２と、整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２と出力端子Ｏｕｔとの間に接続してあるチョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏとを備えている。なお、整流ダイオードＤｓ１、Ｄｓ２、チョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏとで、整流平滑回路を構成している。なお、絶縁型スイッチング電源装置１ａの動作は、一般的な位相シフトフルブリッジコンバータの動作と同じであるため、動作の詳細な説明は省略する。
　（実施の形態２）
　図４は、本発明の実施の形態２に係る絶縁型スイッチング電源装置の構成を示す概略図である。図４に示す絶縁型スイッチング電源装置２の回路構成は、実施の形態１に係る絶縁型スイッチング電源装置１、１ａの回路構成と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
　絶縁型スイッチング電源装置２は、１次巻線１２が接続され、１次側回路１１及び入力端子Ｉｎを備える第１回路基板１０と、２次巻線２２が接続され、２次側回路２１及び出力端子Ｏｕｔを備える第２回路基板２０とを有している。また、絶縁型スイッチング電源装置２は、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを積層配置し、第１回路基板１０及び第２回路基板２０を貫通するコア３０に、１次巻線１２及び２次巻線２２を巻回してある。つまり、第１回路基板１０と第２回路基板２０とは、コア３０を介して電力を伝送するが、電気的には絶縁した状態である。
　なお、第１回路基板１０は、第２回路基板２０と対向する面の裏側の面に１次側回路１１の部品を配置してあり、第２回路基板２０は、第１回路基板１０と対向する面の裏側の面に２次側回路２１の部品を配置してある。そのため、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを接触するまで近づけることができ、積層配置した第１回路基板１０と第２回路基板２０との間の距離をより広い範囲で変更することができるため、トランスＴに生じる漏れインダクタンスの大きさをより広い範囲で変化させることができる。なお、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを接触させた場合、１次巻線１２と２次巻線２２との相互インダクタンスによる結合が最も高くなり、トランスＴに生じる漏れインダクタンスの大きさが最小になる。
　１次側回路１１は、第１回路基板１０の図中の左側に形成され、２次側回路２１は、第２回路基板２０の図中の右側に形成される場合に限定されるものではなく、１次側回路１１は、第１回路基板１０の図中の左側又は右側のいずれ側に形成しても良いし、２次側回路２１は、第２回路基板２０の図中の左側又は右側のいずれ側に形成しても良い。また、第１回路基板１０及び第２回路基板２０の形状も、トランスＴの両側に延びる矩形状に限定されるものではなく、トランスＴの片側に延びる矩形状等であっても良い。
　以上のように、本発明の実施の形態２に係る絶縁型スイッチング電源装置２は、第１回路基板１０は、第２回路基板２０と対向する面の裏側の面に１次側回路１１の部品を配置してあり、第２回路基板２０は、第１回路基板１０と対向する面の裏側の面に２次側回路２１の部品を配置してあるので、第１回路基板１０と第２回路基板２０とを接触するまで近づけることができ、積層配置した第１回路基板１０と第２回路基板２０との間の距離をより広い範囲で変更することができるため、トランスＴに生じる漏れインダクタンスの大きさをより広い範囲で変化させることができる。
　１、１ａ、２　絶縁型スイッチング電源装置
　１０　第１回路基板
　１１　１次側回路
　１２　１次巻線
　１３　フルブリッジ回路
　１４　電流検出用カレントトランス
　１５　制御回路
　２０　第２回路基板
　２１　２次側回路
　２２　２次巻線
　３０　コア
　４０　スペーサ
　４１　スペーサ部
　４２　軸部
　４３　孔部
　５０　放熱体
　Ｔ　トランス

Claims (5)

  1. 　１次巻線と、２次巻線と、コアとを有するトランスと、
    　少なくともスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオン・オフを制御して入力電力を入力端子から前記１次巻線に供給する１次側回路と、
    　該１次側回路と絶縁され、前記トランスで電力変換された出力電力を前記２次巻線から出力端子へ出力する２次側回路と
    　を備える絶縁型スイッチング電源装置であって、
    　前記１次巻線が接続され、前記１次側回路及び前記入力端子を備える第１回路基板と、
    　前記２次巻線が接続され、前記２次側回路及び前記出力端子を備える第２回路基板と
    　を有し、
    　前記第１回路基板と前記第２回路基板とを積層配置し、前記コアは、前記１次巻線及び前記２次巻線の双方が巻回されるように、前記第１回路基板及び前記第２回路基板を貫通することを特徴とする絶縁型スイッチング電源装置。
  2. 　積層配置した前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の距離を変更することにより、前記１次巻線と前記２次巻線との間の距離を変更して、前記トランスに生じる漏れインダクタンスの大きさを変化させ、
    　前記トランスに生じた前記漏れインダクタンスを、前記１次巻線又は前記２次巻線に直列接続するインダクタのインダクタンスとして用いることを特徴とする請求項１に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
  3. 　積層配置した前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の距離を決定するスペーサを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
  4. 　前記１次巻線は、前記第１回路基板にコイルパターンとして形成され、前記２次巻線は、前記第２回路基板にコイルパターンとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
  5. 　前記第１回路基板は、前記第２回路基板と対向する面の裏側の面に前記１次側回路の部品が配置され、前記第２回路基板は、前記第１回路基板と対向する面の裏側の面に前記２次側回路の部品が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
PCT/JP2012/050304 2011-02-07 2012-01-11 絶縁型スイッチング電源装置 Ceased WO2012108221A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280007946XA CN103348577A (zh) 2011-02-07 2012-01-11 绝缘型开关电源装置
JP2012556807A JPWO2012108221A1 (ja) 2011-02-07 2012-01-11 絶縁型スイッチング電源装置
US13/946,172 US20130301312A1 (en) 2011-02-07 2013-07-19 Isolated switching power supply apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-023730 2011-02-07
JP2011023730 2011-02-07

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/946,172 Continuation US20130301312A1 (en) 2011-02-07 2013-07-19 Isolated switching power supply apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012108221A1 true WO2012108221A1 (ja) 2012-08-16

Family

ID=46638441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/050304 Ceased WO2012108221A1 (ja) 2011-02-07 2012-01-11 絶縁型スイッチング電源装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130301312A1 (ja)
JP (1) JPWO2012108221A1 (ja)
CN (1) CN103348577A (ja)
WO (1) WO2012108221A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015002654A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 京都電機器株式会社 回路基板及び該基板を用いた回路ユニット
JP2015149865A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社豊田自動織機 トランス
JP2016025705A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 株式会社デンソー 電源装置
JP2016165176A (ja) * 2015-03-06 2016-09-08 Fdk株式会社 絶縁型スイッチング電源
WO2019131620A1 (ja) * 2017-12-27 2019-07-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置
CN111490674A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 株式会社电装 电源装置
WO2021090837A1 (ja) * 2019-11-08 2021-05-14 株式会社デンソー 電力変換装置
CN112859886A (zh) * 2019-11-27 2021-05-28 中国科学院沈阳自动化研究所 一种万米自主遥控水下机器人的控制计算机系统
JP2022163097A (ja) * 2018-08-20 2022-10-25 三菱電機株式会社 トランス及び電力変換装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5939274B2 (ja) * 2013-07-24 2016-06-22 株式会社デンソー 電源装置
JP5904228B2 (ja) * 2013-07-30 2016-04-13 株式会社デンソー 電源装置
JP6384096B2 (ja) * 2014-04-08 2018-09-05 株式会社デンソー 電源装置
JP5928517B2 (ja) * 2014-04-08 2016-06-01 株式会社デンソー 電源装置
US11901108B2 (en) 2016-05-25 2024-02-13 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Power module and power device
CN107437885B (zh) 2016-05-25 2020-02-07 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源模块及电源装置
EP3503372B1 (en) 2016-08-22 2023-05-10 Mitsubishi Electric Corporation Power converter
JP6964230B2 (ja) * 2017-03-17 2021-11-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 回路基板、及び、照明装置
CN110088858B (zh) * 2017-04-17 2021-02-09 三菱电机株式会社 平面变压器、激光二极管驱动用电源装置及激光加工装置
US12057255B2 (en) * 2019-12-02 2024-08-06 Acleap Power Inc. Hybrid transformers for power supplies
EP4697369A1 (en) * 2024-08-12 2026-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Electromagnetic arrangement, transformer arrangement, choke arrangement and charging converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079150A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Sanken Electric Co Ltd コンバータ
JP2010171225A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Shindengen Electric Mfg Co Ltd トランスおよびスイッチング電源
JP2010193536A (ja) * 2009-02-16 2010-09-02 Nagano Japan Radio Co スイッチング電源装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4162037B2 (ja) * 2005-12-16 2008-10-08 株式会社村田製作所 複合トランスおよび絶縁型スイッチング電源装置
JP5685815B2 (ja) * 2009-03-16 2015-03-18 Tdk株式会社 トランスおよびスイッチング電源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079150A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Sanken Electric Co Ltd コンバータ
JP2010171225A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Shindengen Electric Mfg Co Ltd トランスおよびスイッチング電源
JP2010193536A (ja) * 2009-02-16 2010-09-02 Nagano Japan Radio Co スイッチング電源装置

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015002654A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 京都電機器株式会社 回路基板及び該基板を用いた回路ユニット
JP2015149865A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社豊田自動織機 トランス
JP2016025705A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 株式会社デンソー 電源装置
JP2016165176A (ja) * 2015-03-06 2016-09-08 Fdk株式会社 絶縁型スイッチング電源
WO2016143527A1 (ja) * 2015-03-06 2016-09-15 Fdk株式会社 絶縁型スイッチング電源
JP7117673B2 (ja) 2017-12-27 2022-08-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置
WO2019131620A1 (ja) * 2017-12-27 2019-07-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置
CN111527686B (zh) * 2017-12-27 2023-02-17 松下知识产权经营株式会社 开关电源装置
CN111527686A (zh) * 2017-12-27 2020-08-11 松下知识产权经营株式会社 开关电源装置
JPWO2019131620A1 (ja) * 2017-12-27 2020-12-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置
JP2022163097A (ja) * 2018-08-20 2022-10-25 三菱電機株式会社 トランス及び電力変換装置
JP2020124008A (ja) * 2019-01-29 2020-08-13 株式会社デンソー 電源装置
JP7147598B2 (ja) 2019-01-29 2022-10-05 株式会社デンソー 電源装置
CN111490674A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 株式会社电装 电源装置
CN111490674B (zh) * 2019-01-29 2024-03-29 株式会社电装 电源装置
JP2021078230A (ja) * 2019-11-08 2021-05-20 株式会社Ｓｏｋｅｎ 電力変換装置
WO2021090837A1 (ja) * 2019-11-08 2021-05-14 株式会社デンソー 電力変換装置
JP7165115B2 (ja) 2019-11-08 2022-11-02 株式会社Soken 電力変換装置
CN112859886A (zh) * 2019-11-27 2021-05-28 中国科学院沈阳自动化研究所 一种万米自主遥控水下机器人的控制计算机系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103348577A (zh) 2013-10-09
JPWO2012108221A1 (ja) 2014-07-03
US20130301312A1 (en) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012108221A1 (ja) 絶縁型スイッチング電源装置
JP4162037B2 (ja) 複合トランスおよび絶縁型スイッチング電源装置
US9960697B2 (en) Insulation type step-down converter
KR102020648B1 (ko) 변압기 및 이를 가지는 llc 공진형 컨버터
JP2010193536A (ja) スイッチング電源装置
US11791087B2 (en) Planar converter
TWI630628B (zh) Capacitive resistance voltage conversion device
US11139102B2 (en) 52 cubic millimeter transformer for DC-DC converter device
US10930422B2 (en) Power electronics device with improved isolation performance
US20220208425A1 (en) Integrated inductor and power module
US9941044B2 (en) Insulation type step-down converter
JP2000260639A (ja) コイル装置およびこれを用いたスイッチング電源装置
GB2531348A (en) Embedded magnetic component transformer device
WO2014122829A1 (ja) トランスモジュール、受電装置および送電装置
WO2014136342A1 (ja) 積層型インダクタ素子
JP6116806B2 (ja) 薄型コアコイルおよび薄型トランス
CN110970210A (zh) 变压器
JP2014063856A (ja) 複合磁性部品及びスイッチング電源装置
KR101835528B1 (ko) 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치
WO2015083525A1 (ja) インダクタ素子及び電子機器
WO2019013131A1 (ja) プレーナ型トランス及びｄｃｄｃコンバータ
JP6330311B2 (ja) 巻線部品及び電源装置
JP5414824B2 (ja) 絶縁型ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2002299130A (ja) 電源用複合素子
JP6326803B2 (ja) コイル基板、巻線部品及び電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12744252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012556807

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12744252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1