JPH0710924U - スイッチング電源トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案はスイッチング電源トランスに関し、
特性を維持したまま、トランスの小型化とコストダウン
を実現することを目的とする。 【構成】 １次側主巻線と、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、
１次側補助巻線Ｐ２をボビン８に巻いたスイッチング電
源トランスにおいて、ボビン８にフランジ９により仕切
られた３つのチャンバ１０、１１、１２を設け、このチ
ャンバの内、中央のチャンバ１１には２次側巻線Ｓ１、
Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ねて巻くと共に、１次
側主巻線を分割して２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１
−２とし、２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２をそ
れぞれ、外側のチャンバ１０、１２に分けて巻いた。ま
た、巻線の線径を異ならせることにより、隣接するチャ
ンバ間の巻線部外形寸法比率を一定の範囲に抑えるよう
に構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スイッチングレギュレータ等に利用されるスイッチング電源トラン スに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、スイッチングレギュレータ等においては、各種のスイッチング電源トラ ンスが使用されていた。このスイッチング電源トランスにおいては、安全規格上 の制約から、１次側巻線と２次側巻線を絶縁する必要があり、バリアテープ、及 び絶縁テープを用いて絶縁を施していた。

【０００３】 また、別のトランスでは、ボビンに多数のフランジを設け、フランジ間に形成 される多数のチャンバに、それぞれ巻線を別々に巻いていた。すなわち、ボビン に多数のチャンバを設けて、バリアテープ、及び絶縁テープを使わずに、巻線を 行っていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来のものにおいては、次のような課題があった。 ：バリアテープ、及び絶縁テープを用いて絶縁を施したスイッチング電源ト ランスでは、組み立て時に、バリアテープ、及び絶縁テープを巻く工程が必要で あり、その分だけトランスの組み立て工程数が増える。

【０００５】 また、バリアテープ、及び絶縁テープの分だけ材料費が多くかかり、かつ、外 形も大きくなる。従って、コストが高く、形状の大きなトランスとなる。 ：多数のチャンバに、各巻線を別々に巻くスイッチング電源トランスでは、 フランジの数が多くなり、巻線数も増えるから、その分トランスの高さが高くな って形状が大きくなる。また、端子ピンの数も多くなり、大型でコストの高いト ランスとなる。

【０００６】 本考案は、このような従来の課題を解決し、トランスの特性を維持したまま、 スイッチング電源トランスの小型化と、コストダウンを実現することを目的とす る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

図１は本考案の原理説明図であり、図１中、８はボビン、９はフランジ、１０ 、１１、１２はチャンバ、Ｐ１−１、Ｐ１−２は１次側主巻線、Ｓ１、Ｓ２は２ 次側巻線、Ｐ２は１次側補助巻線、ＲＬは巻線部外形寸法を示す。

【０００８】 本考案は上記の課題を解決するため、次のように構成した。 ：１次側主巻線と、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２をボビン ８に巻いたスイッチング電源トランスにおいて、前記ボビン８に、フランジ９に より仕切られた３つのチャンバ１０、１１、１２を設け、前記３つのチャンバの 内、中央のチャンバ１１には、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を 重ねて巻くと共に、前記１次側主巻線を分割して、２つの１次側主巻線Ｐ１−１ 、Ｐ１−２とし、前記２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２を、それぞれ、外 側のチャンバ１０、１２に分けて巻いたスイッチング電源トランス。

【０００９】 ：構成において、巻線の線径を異ならせることにより、隣接するチャンバ 間の巻線部外形寸法（ＲＬ）比率を一定の範囲に抑えたスイッチング電源トラン ス。

【００１０】

【作用】

上記構成に基づく本考案の作用を、図１に基づいて説明する。 前記構成のスイッチング電源トランス１を、スイッチングレギュレータ等に使 用した場合、１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２に電流を流すと、２次側巻線Ｓ１ 、Ｓ２、及び１次側補助巻線Ｐ２に電圧が誘起する。

【００１１】 この場合、１次側補助巻線Ｐ２で発生した電圧を用いてスイッチング素子の駆 動制御を行う。また、２次側巻線Ｓ１の出力電圧を１次側にフィードバックして 、前記スイッチング素子の駆動制御を行い、出力電圧を一定にする。

【００１２】 ところで、本考案のスイッチング電源トランスは、中央のチャンバに巻いた２ 次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及び１次側補助巻線Ｐ２の両側を、２つの１次側主巻線Ｐ １−１、Ｐ１−２で、サンドイッチ状に挟んだ巻線構造にしたから、各巻線間の 結合が良くなり、スパイク電圧が低下する。

【００１３】 また、同じチャンバ内に、出力側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重 ねて巻いたので、これらの巻線間の結合が良くなり、これらの巻線の電圧安定度 が向上する。

【００１４】 更に、チャンバの数を最小限に抑えたから、スイッチング電源トランスの高さ を低くして、小型化が実現できると共に、隣接するチャンバ間の巻線部外形寸法 比率を一定の範囲に抑えたので、各巻線間の結合が良くなり、リーケージインダ クタンスを小さくできる。

【００１５】 以上のようにして、特性を維持したまま、スイッチング電源トランスの小型化 と、コストダウンを実現することができる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図２〜図４は、本考案の実施例を示した図であり、図２〜図４中、図１と同じ ものは、同一符号で示してある。また、１はスイッチング電源トランス、２は全 波整流回路、３は出力検出回路、４は駆動制御回路、５は発光ダイオード、６は フォトトランジスタ、１４はコア、１５は端子ピン、Ｑはトランジスタ（主スイ ッチング素子）、Ｒ１〜Ｒ３は抵抗、Ｃ１〜Ｃ３はコンデンサ、Ｔ１〜Ｔ４は出 力端子を示す。

【００１７】 §１：スイッチング電源トランスを用いた回路例の説明・・・図２参照 図２はスイッチング電源トランスを用いた回路例である。この回路は、スイッ チング電源トランスを用いたスイッチングレギュレータの例である。

【００１８】 図示のように、このスイッチングレギュレータは、スイッチング電源トランス １、全波整流回路２、出力検出回路３、駆動制御回路４、発光ダイオード５、フ ォトトランジスタ６、トランジスタ（主スイッチング素子）Ｑ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３ 、コンデンサＣ１〜Ｃ３、ダイオードＤ１〜Ｄ３等で構成している。

【００１９】 前記スイッチング電源トランス１には、１次側主巻線Ｐ１と、２つの２次側巻 線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２が設けてあり、出力端子Ｔ１、Ｔ２は、２ 次側巻線Ｓ２の出力電圧を取り出す端子、端子Ｔ３、Ｔ４は、２次側巻線Ｓ１の 出力電圧を取り出す端子となっている。

【００２０】 前記スイッチングレギュレータの動作の概要は、次の通りである。 先ず、全波整流回路２でＡＣ入力（交流電圧）を整流し、コンデンサＣ１で平 滑化して直流電圧にする。

【００２１】 この直流電圧を使用し、駆動制御回路６の駆動制御により、トランジスタＱに スイッチング動作をさせて、スイッチング電源トランス１の１次側主巻線Ｐ１に 電流を流すことにより、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及び１次側補助巻線Ｐ２に電圧 を誘起させる。

【００２２】 この場合、駆動制御回路４では、１次側補助巻線Ｐ２で発生した電圧を用いて トランジスタＱのスイッチング制御を行う。また、出力検出回路３では、２次側 巻線Ｓ１の出力電圧を検出し、フォトカプラ（発光ダイオードと、フォトトラン ジスタ６で構成）を介して、駆動制御回路４にフィードバックしている。

【００２３】 そして、駆動制御回路４では、前記出力検出回路３からフィードバックされた 信号を用いてトランジスタＱの駆動制御を行い、２次側巻線Ｓ１の出力電圧が常 に一定電圧となるように、制御を行う。

【００２４】 §２：スイッチング電源トランスの製造時の説明・・・図３参照 図３はスイッチング電源トランスの説明図であり、Ａはスイッチング電源トラ ンスの等価回路、Ｂはボビンと巻線の説明図である。以下、図３に基づいて、ス イッチング電源トランスの製造時の説明をする。

【００２５】 前記のように、スイッチングレギュレータのスイッチング電源トランス１には 、１次側主巻線Ｐ１と、２つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２が 設けてある。

【００２６】 このような巻線構造のスイッチング電源トランス１を製造する場合、前記各巻 線をボビンに巻くが、この場合、１次側主巻線Ｐ１を２分割し、分割した２つの １次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２をボビン８に別々に巻いて並列接続する。

【００２７】 そして、ボビン８には、複数のフランジ９を形成し、このフランジ９によって 仕切られた３つのチャンバ１０、１１、１２を設ける。この３つのチャンバ１０ 、１１、１２の内、中央のチャンバ１１には、２つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、 １次側補助巻線Ｐ２を重ねて巻く。

【００２８】 また、外側の２つのチャンバ１０、１２には、分割した２つの１次側主巻線Ｐ １−１、Ｐ１−２を別々に巻く。すなわち、外側の一方のチャンバ１２には、分 割した一方の１次側主巻線Ｐ１−１を巻き、外側の他方のチャンバ１０には、分 割した他方の１次側主巻線Ｐ１−２を巻き、この２つの１次側主巻線Ｐ１−１、 Ｐ１−２を並列接続する。

【００２９】 このようにして、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及び１次側補助巻線Ｐ２を、その両 側から、２つの１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２によってサンドイッチ状に挟ん だ巻線構造のスイッチング電源トランスとなる。

【００３０】 なお、前記１次側補助巻線Ｐ２を、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と重ねて巻く場合、 １次側補助巻線Ｐ２は、絶縁性の優れたワイヤを用いて巻く必要がある。 §３：巻線部外形寸法の説明・・・図３参照 前記スイッチング電源トランスにおいて、各チャンバに巻いた巻線部の外形寸 法の差が大きいと、各巻線間の結合が悪くなってリーケージインダクタンスが多 くなる。

【００３１】 このようなスイッチング電源トランスを、例えば、図２に示したスイッチング レギュレータに使用すると、トランジスタＱのコレクタに発生するスパイク電圧 が大きくなる。

【００３２】 このスパイク電圧が大きいと、トランジスタＱも耐圧の高い高価な素子を使用 する必要がある。また、前記スパイク電圧がノイズ源となったりする。 そこで、各巻線間の結合を良くして、リーケージインダクタンスをできるだけ 小さく抑える必要がある。このため、各チャンバへの巻線を行う際、巻線の線径 （ワイヤの径）を異ならせて、隣接チャンバ間の巻線部外形寸法比率を一定の範 囲に抑える。

【００３３】 すなわち、巻線を行う際、電流容量を考慮しながら線径を調整し、各チャンバ 間の巻線部外形寸法の差を小さくして、前記リーケージインダクタンスをできる だけ小さく抑える。

【００３４】 実測した巻線部外形寸法比率の一例としては、次の通りである。図３において 、例えば、中央部のチャンバ１１の巻線部（２次側巻線Ｓ１、Ｓ２、及び１次側 補助巻線Ｐ２）外形寸法をＲＬ１とし、外側のチャンバ１０、及び１２の巻線部 （１次側主巻線Ｐ１−１、及びＰ１−２）外形寸法をＲＬ２（この場合、Ｐ１− １と、Ｐ１−２の外形寸法は同じ）とする。

【００３５】 そして、チャンバ１１の巻線部外形寸法ＲＬ１を一定として、チャンバ１０、 及び１２の巻線部外形寸法ＲＬ２を変化させて（ワイヤ径を変化させて）リーケ ージインダクタンスを測定した結果、巻線部外形寸法比率ＲＬ２／ＲＬ１が、１ ．０４〜１．２３の範囲でリーケージインダクタンスの値が最も小さくなること が確認できた。

【００３６】 以上のように、隣接チャンバ間の巻線部の線径を調整し、巻線部外形寸法比率 （ＲＬ２／ＲＬ１）を一定の範囲（１．０４〜１．２３）に抑えれば、リーケー ジインダクタンスを少なくできることが確認できた。前記各巻線の線径（ワイヤ 径）の例としては、下記表１の通りである。

【００３７】

【表１】

【００３８】 表１に示した例では、１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２は、線径が０．１６ｍ ｍで、巻数が７４、１次側補助巻線Ｐ２は、線径が０．３２ｍｍで、巻数が５、 ２次側巻線Ｓ１、Ｓ２は、線径が０．４５ｍｍで、巻数が１５、及び８である。

【００３９】 §４：完成したスイッチング電源トランスの説明・・・図４参照 図４は完成したスイッチング電源トランスを示した図であり、Ａは斜視図、Ｂ は断面図である。

【００４０】 前記のように、ボビン８には、複数のフランジ９を形成し、このフランジ９に よって仕切られた３つのチャンバ１０、１１、１２を設ける。そして、３つのチ ャンバ１０、１１、１２には、前記のように１次側主巻線Ｐ１−１、Ｐ１−２と 、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を巻く（図３参照）。

【００４１】 そして、前記各巻線から引き出したワイヤを端子ピン１５に接続すると共に、 各巻線を巻いたボビン８と、コア１４とを結合して一体化することにより、スイ ッチング電源トランスが完成する。

【００４２】 （他の実施例） 以上実施例について説明したが、本考案は次のようにしても実施可能である。 ：外側のチャンバ１０に１次側主巻線Ｐ１−１を巻き、外側のチャンバ１２ に１次側主巻線Ｐ１−２を巻いても良い。

【００４３】 ：中央のチャンバ１１に重ねて巻いた２つの２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次 側補助巻線Ｐ２は、巻く順序を任意に入れ換えても良い。 ：スイッチング電源トランスを使用する回路は、図２に示した回路に限らず 、他の同様な回路に適用可能である。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば次のような効果がある。 ：チャンバの数を最小限に抑えて、フランジの数を少なくできるから、スイ ッチング電源トランスの高さを低くし、小型化が実現できる。

【００４５】 ：同じチャンバ内に、２次側巻線Ｓ１、Ｓ２と、１次側補助巻線Ｐ２を重ね て巻いたので、巻線間の結合が良くなり、これらの巻線の電圧安定度が向上する 。

【００４６】 例えば、図２の例では、２次側巻線Ｓ１は、１次側へのフィードバックを行っ て、出力電圧の制御を行っているので、電圧が安定するが、２次側巻線Ｓ２は、 前記制御を行っていないため、出力電圧が不安定になりやすい。しかし、前記の ように巻線間の結合を良くすれば、電圧安定度が向上する。

【００４７】 ：２次側巻線Ｓ１、Ｓ２及び１次側補助巻線Ｐ２を、２つの１次側主巻線Ｐ １−１、Ｐ１−２によって、両側からサンドイッチ状に挟んだ巻線構造にしたか ら、１次側主巻線と、２次側巻線及び１次側補助巻線との結合が良くなる。

【００４８】 このため、スイッチングレギュレータ等に使用した場合、スイッチング用トラ ンジスタのコレクタに発生するスパイク電圧が低下する。その結果ノイズの発生 も少なくなる。

【００４９】 ：隣接するチャンバ間の巻線の外形寸法比率を一定の範囲に抑えたので、各 巻線間の結合が良くなり、リーケージインダクタンスを小さくできる。このため 、スイッチング用トランジスタのコレクタに発生するスパイク電圧を低下させ、 ノイズの発生を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理説明図である。

【図２】実施例におけるスイッチング電源トランスを用
いた回路例である。

【図３】実施例におけるスイッチング電源トランスの説
明図（Ａはスイッチング電源トランスの等価回路、Ｂは
ボビンと巻線の説明図）である。

【図４】実施例におけるスイッチング電源トランスの完
成図（Ａは斜視図、Ｂは断面図）である。

【符号の説明】

８ ボビン ９ フランジ １０、１１、１２ チャンバ Ｐ１−１、Ｐ１−２ １次側主巻線 Ｓ１、Ｓ２ ２次側巻線 Ｐ２ １次側補助巻線 ＲＬ 巻線部外形寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 遠藤 明彦 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側主巻線（Ｐ１）と、２次側巻線
   （Ｓ１、Ｓ２）と、１次側補助巻線（Ｐ２）をボビン
   （８）に巻いたスイッチング電源トランスにおいて、 前記ボビン（８）に、フランジ（９）により仕切られた
   ３つのチャンバ（１０、１１、１２）を設け、 前記３つのチャンバの内、中央のチャンバ（１１）に
   は、２次側巻線（Ｓ１、Ｓ２）と、１次側補助巻線（Ｐ
   ２）を重ねて巻くと共に、 前記１次側主巻線（Ｐ１）を分割して、２つの１次側主
   巻線（Ｐ１−１、Ｐ１−２）とし、 前記２つの１次側主巻線（Ｐ１−１、Ｐ１−２）を、そ
   れぞれ、外側のチャンバ（１０、１２）に分けて巻いた
   ことを特徴とするスイッチング電源トランス。
2. 【請求項２】 前記巻線の線径を異ならせることによ
   り、 隣接するチャンバ間の巻線部外形寸法（ＲＬ）比率を一
   定の範囲に抑えたことを特徴とする請求項１記載のスイ
   ッチング電源トランス。