JPH09330822A - パルストランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】線材価格の上昇を招くことなく、コイルの巻回
工程を簡単化する。 【課題解決手段】鍔状のセパレータ１４〜１６を形成す
ることによって、ボビン１１の巻回部を、一次コイル４
１が巻回される第１の巻回部２１と、二次コイル４２が
巻回される第２の巻回部２２と、一次コイル４３が巻回
される第３の巻回部２３と、ベースコイル４４が巻回さ
れる第４の巻回部２４との、４つの巻回部に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁素子を介して
二次電圧の誤差を一次回路部に帰還するＲＣＣ方式スイ
ッチング電源に用いられるパルストランスに係り、より
詳細には、ボビンに形成された鍔状のセパレータによっ
て隣合うコイル間が絶縁されるパルストランスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】商用電源から安定化された直流出力を得
るスイッチング電源としては、扱う電力が５０Ｗ程度よ
り少ない場合、主に、ＲＣＣ方式スイッチング電源（以
下では単にスイッチング電源と称する）が使用される。
このスイッチング電源に使用されるパルストランスに
は、スイッチングされた一次電流が流れる一次コイル
と、スイッチングトランジスタがオフ状態にあるとき電
流を出力する二次コイルと、スイッチングトランジスタ
にベース電流を供給することを主目的とするベースコイ
ルとの、３種のコイルが巻回される。

【０００３】図４は、上記した３種のコイルを多層巻き
にした従来技術のコイルの断面を示している。この従来
技術では、一次コイルを２つのコイルに分割し、分割し
た一次コイルのうちの一方のコイル８１とベースコイル
８４とを、最も内側の層として巻回している。また最内
層の外側に、中間層として二次コイル８２を巻回し、中
間層の外側に、分割した一次コイルのうちの他方のコイ
ル８３を巻回している。このため、二次コイル８２は２
つの一次コイル８１，８３に挟まれることになり、一次
コイル８１，８３と二次コイル８２との結合度は最大と
なる。しかし、このような多層巻きでは、各コイル間の
絶縁を確保する必要から、層と層との間に絶縁テープを
巻き付ける必要がある。また、一次コイルの一方のコイ
ル８１とベースコイル８４との間についても、絶縁テー
プ８５でもって絶縁する必要がある。つまり、各コイル
を多層巻きにする場合では、絶縁のための手間が大きく
なり、コイルの巻回工程が複雑になっていた。

【０００４】図５は、コイルの巻回の工程が簡単となる
従来技術のコイルの断面を示している。この従来技術で
は、鍔状のセパレータ８６によって３つの巻回部に分割
されたボビンが使用されている。また、一次コイルと二
次コイルとの結合度を最も大きくするため、３つの巻回
部のうちの中央の巻回部に二次コイル８８を巻回し、両
側端部の巻回部に、２つに分割した一次コイル８７，８
９の各々を巻回している。

【０００５】ところで、上記したパルストランスを用い
るスイッチング電源には、出力電圧の誤差検出の方法に
より、２種の回路構成がある。この２種の回路構成のう
ちの一方の構成は、絶縁素子を介して、二次電圧の誤差
を一次側に帰還する回路構成となっている。また、他方
の構成は、ベースコイルに発生する電圧に基づいて誤差
を検出し、出力電圧を安定化する回路構成となってい
る。これら２種の構成のうち、ベースコイルの発生電圧
に基づいて出力電圧を安定化する回路構成では、ベース
コイルと二次コイルとの結合の度合いが出力電圧の安定
化の精度に大きく影響する。そのため、後者の回路構成
を用いるときには、ベースコイルと二次コイルとの結合
度を高めたパルストランスを使用する必要がある。

【０００６】一方、パルストランスは、スイッチング電
源用として、上記した回路構成の差異に関わりなく、双
方の回路構成において使用可能なように作成されてい
る。このため、ＲＣＣ方式スイッチング電源に用いられ
るパルストランスでは、図５に示したように、二次コイ
ル８８が巻回された巻回部に、二次コイル８８の外側の
層としてベースコイル９０を巻回し、ベースコイル９０
と二次コイル８８との結合度を高めた構成が用いられて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベース
コイル９０は一次側の回路に属するため、二次コイル８
８との絶縁を確実なものとする必要がある。このため、
図５に示したように、二次コイル８８の外側に絶縁テー
プ９１を巻き付ける必要が生じ、巻回の工程が複雑にな
るという問題を生じていた。一方、絶縁テープ９１を巻
き付ける工程を省略し、二次コイル８８の外側に直接に
ベースコイル９０を巻回する場合では、絶縁を確保する
ため、ベースコイル９０に、高価な三重被覆線を用いる
必要があり、線材の価格が高くなるという問題を生じて
いた。

【０００８】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであって、その目的は、絶縁素子を介して二次電
圧の誤差を一次回路部に帰還する回路構成のＲＣＣ方式
スイッチング電源に専用の構成とすることにより、線材
価格の上昇を招くことなく、コイルの巻回工程を簡単化
することのできるパルストランスを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のパルストランスは、絶縁素子を介して二次電圧
の誤差を一次回路部に帰還するＲＣＣ方式スイッチング
電源に用いられ、ボビンに形成された鍔状のセパレータ
によって隣合うコイル間が絶縁されるパルストランスに
適用し、前記セパレータでもって前記ボビンの巻回部
を、一次コイルが巻回される第１および第３の２つの巻
回部と、第１の巻回部と第３の巻回部とに挟まれ、二次
コイルが巻回される第２の巻回部と、第３の巻回部に隣
接する位置のうち、第２の巻回部と対向する隣接位置に
位置し、ベースコイルが巻回される第４の巻回部とに分
割した構成としている。

【００１０】すなわち、一次コイルは、第１の巻回部と
第３の巻回部とに巻回される。また、二次コイルは第２
の巻回部に巻回され、ベースコイルは第４の巻回部に巻
回される。このため、巻回された状態では、一次コイル
と二次コイルとベースコイルとは、セパレータでもって
互いに分離されることになる。その結果、安価な一重の
被覆線を線材として用い、絶縁テープを用いることなく
コイルを巻回した場合にも、一次コイルと二次コイルと
ベースコイルとは、互いに確実に絶縁される。また、第
２の巻回部に巻回される二次コイルは、第１の巻回部に
巻回される一次コイルと、第３の巻回部に巻回される一
次コイルとに挟まれることになるので、一次コイルと二
次コイルとは、最大の結合度でもって結合されることに
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例の形態を、
図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るパル
ストランスの一実施形態の正面と断面の形状を示す説明
図、図２は、本実施形態の側面と断面の形状を示す説明
図である。詳細には、ＲＣＣ方式スイッチング電源に使
用されるパルストランスを示している。

【００１２】図において、コイルが巻回される四角筒状
のボビン本体１２の上部側端部には、外形が略長方形状
をした上部側鍔部１３が形成されている。またボビン本
体１２の下端部には、一対の略直方体状のピン取付部材
１８と一体となった下部側鍔部１７が形成されている。
すなわち、ボビン１１は、コイルの巻回部となるボビン
本体１２と、上部側鍔部１３と、下部側鍔部１７とによ
り構成されている。一対のピン取付部材１８は、ボビン
１１を安定させるため、対向面１８１の互いの間隔が、
コア部３１の幅に等しくなるように形成されている。ま
た、ピン取付部材１８のそれぞれには、８本のピン５
１，・・・が等間隔に設けられている。またピン取付部
材１８の対向面１８１の底部側に沿っては、基板に取り
付けられたとき、コア部３１の下面と基板との間に間隙
を確保するため、凸脈状の脚部１９が形成されている。

【００１３】ボビン本体１２には、巻回部を４つに分割
するため、外形が略長方形状をした鍔状のセパレータが
３つ形成されている（１４〜１６より示す）。つまり、
ボビン１１の巻回部は、上部側鍔部１３と、３つセパレ
ータ１４〜１６と、下部側鍔部１７とによって、４つの
巻回部２１〜２４に分割される。詳細には、上部側鍔部
１３とセパレータ１４とにより形成された巻回部は、第
１の巻回部２１となっていて、この第１の巻回部２１に
は、２つに分割された一次コイルのうちの一方の一次コ
イル４１が巻回される。またセパレータ１４とセパレー
タ１５とにより形成された巻回部は、第２の巻回部２２
となっていて、この第２の巻回部２２には二次コイル４
２が巻回される。またセパレータ１５とセパレータ１６
とにより形成された巻回部は、第３の巻回部２３となっ
ていて、この第３の巻回部２３には、２分割された一次
コイルの他方の一次コイル４３が巻回される。またセパ
レータ１６と下部側鍔部１７とにより形成された巻回部
は、第４の巻回部２４となっていて、この第４の巻回部
２４にはベースコイル４４が巻回される。

【００１４】以上説明したように、第４の巻回部２４
は、第３の巻回部２３に隣接する位置のうち、第２の巻
回部２２と対向する隣接位置に位置している。また第２
の巻回部２２に巻回された二次コイル４２は、第１の巻
回部２１に巻回された一次コイル４１と、第３の巻回部
２３に巻回された一次コイル４３とに挟まれた構成とな
っている。このため、一次コイル４１，４３と二次コイ
ル４２とは、最大の結合度でもって結合されることにな
る。なお、一次コイル４１，４３、二次コイル４２、お
よびベースコイル４４の線材には、安価な一重の被覆線
（エナメル線）が用いられている。また、一次コイル４
１，４３、二次コイル４２、およびベースコイル４４の
それぞれの端部は、対応するピン５１，・・・に接続さ
れている。また、コア部３１は、フェライト等からなる
Ｅ型コアとＩ型コアとの組み合わせにより構成されてい
る。

【００１５】図３は、上記構成からなるパルストランス
を用いたＲＣＣ方式スイッチング電源の一実施形態の電
気的構成を示すブロック線図であり、パルストランス１
を除いたブロックは、従来技術と同様の構成となってい
る。

【００１６】図において、ノイズフィルタ６は、スイッ
チング回路８のスイッチング動作によって発生するノイ
ズが、商用電源２０１の側に漏れ出すことを防止するた
めのフィルタとなっている。整流回路７は、ブリッジダ
イオードと平滑コンデンサとを主要素子として構成され
ており、ノイズフィルタ６を介して導かれた商用電源２
０１を整流し、平滑するためのブロックとなっている。

【００１７】スイッチング回路８は、パルストランス１
の一次コイル４１，４３に流れる電流をスイッチングす
るためのブロックであり、スイッチングトランジスタを
主要素子として構成されている。また、スイッチングト
ランジスタの動作の制御を行うと共に、スイッチングト
ランジスタの保護を行う制御トランジスタを備えてい
る。また、ベースコイル４４に発生する電圧を整流する
ことによって、スイッチングトランジスタのベース電流
源や制御トランジスタの動作電流源を作り出す整流回路
を備えている。

【００１８】高周波整流回路４は、ダイオードと平滑コ
ンデンサとを主要素子として構成されており、二次コイ
ル４２から出力される電流を整流し、平滑するブロック
となっている。誤差検出回路５は、高周波整流回路４に
よって整流平滑された直流出力の電圧（二次電圧）と、
内部で生成した基準電圧とを比較することにより、二次
電圧の誤差に対応した電流でもって、フォトカプラ３の
発光ダイオードＤを駆動するブロックとなっている。フ
ォトカプラ３は、請求項１に記載された絶縁素子となっ
ており、発光ダイオードＤを駆動する誤差検出回路５の
電流に比例する電流が、フォトトランジスタＱから出力
される。制御回路９は、フォトカプラ３のフォトトラン
ジスタＱから出力される電流に従って、スイッチング回
路８のスイッチング動作を制御するブロックとなってお
り、誤差検出回路５およびフォトカプラ３と共に、二次
電圧を安定化するための帰還ループを構成する。

【００１９】なお、請求項１に記載された一次回路部２
は、ノイズフィルタ６、整流回路７、スイッチング回路
８、一次コイル４１，４３、ベースコイル４４、制御回
路９、およびフォトトランジスタＱにより構成されてい
る。また、本スイッチング電源は、複数種の直流電圧を
出力する装置となっているため、二次コイルとしては、
複数種の二次コイルが巻回され、各二次コイルに対応す
る高周波整流回路が設けられているが、同図では、主要
な二次コイル４２と、二次コイル４２に対応する高周波
整流回路４のみが図示されている。

【００２０】上記構成からなる実施形態の動作を説明す
る。スイッチング回路８は、一次コイル４１，４３に流
れる電流のスイッチングを行うので、二次コイル４２に
は電圧が発生する。二次コイル４２に発生した電圧は、
高周波整流回路４によって整流平滑され、所定電圧の直
流源として外部に出力される。また、誤差検出回路５
は、高周波整流回路４の出力である二次電圧と基準電圧
とを比較し、誤差に対応した電流でもって発光ダイオー
ドＤを駆動する。このため、フォトトランジスタＱには
誤差に比例した電流が流れる。制御回路９は、フォトト
ランジスタＱに流れる電流に対応してスイッチング回路
８の動作を制御する（制御トランジスタを介してスイッ
チングトランジスタのベース電流を制御する）。その結
果、二次電圧は、設定された電圧に安定化される。

【００２１】一方、パルストランス１における二次コイ
ル４２は、２つの一次コイル４１，４３に挟まれて巻回
されている。このため、一次コイル４１，４３に流れる
電流により、コア部３１に蓄積されたエネルギは、二次
コイル４２によって効率良く電力に変換される。また、
ベースコイル４４は、スイッチング回路８内のスイッチ
ングトランジスタのベース電流、および制御トランジス
タの動作電源の供給源として動作する。このときの供給
源としての電圧は、ベースコイル４４が一次コイル４
１，４３に挟まれていないことから、二次コイル４２に
発生する電圧に精度良く比例する電圧とはならない。し
かし、二次電圧は、誤差検出回路５、フォトカプラ３、
および制御回路９からなる帰還ループによって制御され
る。つまり、二次電圧は、ベースコイル４４に発生する
電圧の精度に依存することなく制御される。このため、
ベースコイル４４に発生する電圧が、二次コイル４２に
発生する電圧に精度良く比例しなくても、二次電圧は、
設定された電圧に精度良く安定化されることになる。

【００２２】以上説明したように、本発明に係るパルス
トランス１は、巻回の工程が簡単化されているので、製
造コストが安価となっている。このため、上記実施形態
のＲＣＣ方式スイッチング電源は、部品原価が安価とな
っている。また、二次電圧は、誤差検出回路５、フォト
カプラ３、制御回路９からなる帰還ループによって安定
化されるので、二次電圧の精度は劣化しない。すなわ
ち、本実施形態のＲＣＣ方式スイッチング電源は、二次
電圧の精度を劣化させることなく、部品原価を安価にす
ることが可能となっている。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るパルストランスは、絶縁素
子を介して二次電圧の誤差を一次回路部に帰還するＲＣ
Ｃ方式スイッチング電源に用いられ、ボビンに形成され
た鍔状のセパレータによって隣合うコイル間が絶縁され
るパルストランスに適用し、セパレータでもってボビン
の巻回部を、一次コイルが巻回される第１および第３の
２つの巻回部と、第１の巻回部と第３の巻回部とに挟ま
れ、二次コイルが巻回される第２の巻回部と、第３の巻
回部に隣接する位置のうち、第２の巻回部と対向する隣
接位置に位置し、ベースコイルが巻回される第４の巻回
部とに分割した構成としている。このため、安価な一重
の被覆線を線材として用い、絶縁テープを用いることな
くコイルを巻回した場合にも、一次コイルと二次コイル
とベースコイルとは、互いに確実に絶縁されるので、線
材価格の上昇を招くことなく、コイルの巻回工程を簡単
化することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルストランスの一実施形態の正
面と断面の形状を示す説明図である。

【図２】実施形態の側面と断面の形状を示す説明図であ
る。

【図３】本発明に係るパルストランスを用いたＲＣＣ方
式スイッチング電源の電気的構成を示すブロック線図で
ある。

【図４】従来技術におけるコイルの巻回の形状を示す断
面図である。

【図５】従来技術におけるコイルの巻回の形状を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ パルストランス ２ 一次回路部 ３ フォトカプラ（絶縁素子） １１ ボビン １４〜１６ セパレータ ２１ 第１の巻回部 ２２ 第２の巻回部 ２３ 第３の巻回部 ２４ 第４の巻回部 ４１，４３ 一次コイル ４２ 二次コイル ４４ ベースコイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁素子を介して二次電圧の誤差を一次
   回路部に帰還するＲＣＣ方式スイッチング電源に用いら
   れ、ボビンに形成された鍔状のセパレータによって隣合
   うコイル間が絶縁されるパルストランスにおいて、 前記セパレータでもって前記ボビンの巻回部を、 一次コイルが巻回される第１および第３の２つの巻回部
   と、 第１の巻回部と第３の巻回部とに挟まれ、二次コイルが
   巻回される第２の巻回部と、 第３の巻回部に隣接する位置のうち、第２の巻回部と対
   向する隣接位置に位置し、ベースコイルが巻回される第
   ４の巻回部とに分割したことを特徴とするパルストラン
   ス。